“凸透鏡成像規(guī)律”例題解析

例1 某實驗小組進行“探究凸透鏡成像規(guī)律”的實驗：

1.由圖1甲可知，該凸透鏡的焦距是

cm.

2.實驗時凸透鏡與光屏的高度已調(diào)好，但燭焰在光屏上像的位置偏高，要想使像成在光屏中央，應調(diào)節(jié)蠟燭使燭焰向

（上/下）移動.

3.如圖乙所示，若在光屏上（光屏未畫出）得到清晰放大的實像，則燭焰應位于透鏡左側(cè)a、b、c、d四點中的 點，此成像規(guī)律應用在 （填一種器材名稱）上.

解析 （1）本題涉及刻度尺的使用.由圖甲的刻度線可知，其分度值為1cm，讀數(shù)時，應注意其估計值，所以該凸透鏡的焦距是15.0cm；（2）由燭焰在光屏上像的位置偏高可知，要想使像成在光屏中央，應使像在光屏上向下移動，由于在光屏上成的像是倒立的，物體移動的方向應與像移動的方向相反，應調(diào)節(jié)蠟燭使燭焰向上移動.（3）物體位于1倍焦距與2倍焦距之間時，能在光屏上得到清晰放大的實像，由圖乙可知，燭焰應位于透鏡左側(cè)c點，投影儀、幻燈機、放映機等都是凸透鏡能成放大實像的應用.

答案：15.0 上 c 投影儀（幻燈機、放映機）

例2 在探究凸透鏡成像的大小與哪些因素有關(guān)的實驗中：

1.吳洋同學通過物理知識的學習，知道放大鏡就是凸透鏡.在活動課中，他用放大鏡觀察自己的手指，如圖2甲所示，看到手指 的像；再用放大鏡觀察遠處的房屋，如圖乙所示，看到房屋 的像；（放大/等大/縮?。?/p>

2.他猜想：凸透鏡成像的大小可能與蠟燭到透鏡的距離有關(guān).于是，他在圖丙所示的光具座上，不斷改變蠟燭到透鏡的距離，并移動光屏進行實驗，所獲得的實驗數(shù)據(jù)如下表所示：分析數(shù)據(jù)可知，物體到凸透鏡的距離越長，光屏上像的大小就越 ；

3.吳洋所在班級照畢業(yè)像時，攝影師發(fā)現(xiàn)兩旁還有同學沒有進入取景框內(nèi)，攝影師使照相機遠離同學，同時還應

（增加/縮短/不改變）照相機的暗箱長度，才會在取景框內(nèi)得到清晰滿意的畫面.

解析 1.放大鏡實質(zhì)上是一個凸透鏡，用它觀察放在焦點以內(nèi)的物體，才能起放大鏡的作用，所以看到的手指是一個放大的像；若用它觀察位于2倍焦距以外的物體，起照相機的作用，所以看到遠處的房屋是一個縮小的像.

2.照相機成像的特點是“物遠像近像變小”，所以物體離凸透鏡的距離越長，光屏上的像就越小.

3.照相時若發(fā)現(xiàn)兩旁還有同學沒有進入取景框內(nèi)，說明成的像太大，應使像變小，根據(jù)“物遠像近像變小”的規(guī)律，像應靠近凸透鏡，即應縮短照相機的暗箱長度，才會在取景框內(nèi)得到清晰滿意的畫面.

答案：放大 縮小 小 縮短

拓展

1.在探究凸透鏡成像規(guī)律時，小明用9個紅色的發(fā)光二極管按“F”字樣鑲嵌排列在白色方格板上替代蠟燭作為光源，又用同樣的白色方格板做成光屏，實驗使用的凸透鏡焦距為10cm，實驗裝置如圖3所示.

（1）實驗時，首先調(diào)節(jié)光源、凸透鏡和光屏的高度，使它們的中心大致在同一高度上，其目的是 ；

（2）凸透鏡固定在光具座零刻度線上，小明將光源移至40cm時，在光屏上出現(xiàn)倒立、縮小的 （實/虛）像；如果小明將光源移至8cm刻度時，他通過凸透鏡看到光源的 （倒立/正立）、放大的虛像；

（3）同學們對小明使用的實驗裝置進行如下評價，其中錯誤的是（ ）.

A.與燭焰相比，實驗使用的光源不會晃動，光屏上所成的像比較穩(wěn)定

B.光源鑲嵌在白色方格板上，用同樣的白色方格板做光屏，便于比較像與物的大小

C.零刻度線刻在光具座標尺的中央，可直接測出物距和像距

D.若凸透鏡的焦距未知，則利用此實驗裝置不能測量凸透鏡的焦距

（4）光源“F”放在15cm處，其大小如圖4所示，凸透鏡固定在光具座零刻度線上.如果用遮光罩將凸透鏡的上半部分罩住，則光屏上所成的像是圖中的（ ）.

（5）小亮用如圖5甲所示的蠟燭做實驗，在用光屏快速確定像的位置時，應將光屏 （前后/左右）移動，使光屏上承接的像的邊緣從模糊到清晰，反復幾次后，即可確定像的位置.如果在實驗中將蠟燭和透鏡的位置固定后，無論怎樣移動光屏都得不到像，其原因可能是

（回答一種情況即可）.

（6）如果實驗中發(fā)現(xiàn)光屏上的像如圖乙所示，在不移動光屏和透鏡的情況下，應將蠟燭向左和向 （上/下）移動可使像成在光屏中間.

（7）在實驗中，當觀察到光屏上燭焰的像與燭焰自身大小相等時，光屏到凸透鏡的距離v、蠟燭到凸透鏡的距離u、蠟燭到光屏的距離s、凸透鏡的焦距f之間的關(guān)系是v u，s 4f（>/

2.照相機在拍攝遠處、近處的物體時，通過調(diào)節(jié)像距v（即調(diào)節(jié)暗箱的長度），使遠處物體、近處物體通過鏡頭所成的像都清晰地成在膠片上，人的眼睛也相當于照相機，那么，眼睛是怎樣使遠處的物體和近處的物體都能看得清楚的？某STS小組的同學經(jīng)過思考，提出了下列猜想：“眼睛能將遠處物體和近處物體的像都成在視網(wǎng)膜上，從而都能看得清楚，可能是晶狀體的焦距發(fā)生了變化，使像距不變.”究竟猜想是否正確，該實驗小組討論后，利用f小=9cm，f中=10cm，

f大=11cm的3個凸透鏡進行了如下實驗：①在光具座上從左到右依次放置蠟燭、凸透鏡、光屏.實驗過程中，改變物距，換用不同的凸透鏡，但保持像距不變，實驗現(xiàn)象、數(shù)據(jù)如下表所示；②分析實驗數(shù)據(jù).

（1）比較實驗2與實驗1發(fā)現(xiàn)：當觀察物變近時，要在原處得到清晰的像，可換用焦距較 （大/?。┑耐雇哥R；

（2）比較實驗3與實驗1發(fā)現(xiàn)，當觀察物變遠時，要在原處得到清晰的像，可換用焦距較 （大/?。┑耐雇哥R.該小組同學經(jīng)過分析、思考，證實了自己的猜想

（正確/不正確），即眼睛看遠處物體和近處物體都很清楚，是通過調(diào)節(jié)晶狀體的厚度以改變 而實現(xiàn)的；

（3）如果需要從高空飛機上向地面照相（航空攝影），使用的鏡頭的焦距是50mm，則照相底片與鏡頭之間的距離應為 ；

A.略小于l00mm B.等于l00mm

C.等于50mm D.略大于50mm

（4）若用焦距不變的照相機對遠處的同學進行拍照，拍出的底片如圖6乙所示，現(xiàn)要使底片的像如圖甲所示，則在按快門之前需要進行兩項重要操作，這兩項重要操作是：

① ；② ；

（5）用相機從側(cè)面拍攝一輛以36km/h運動著的汽車，如果底片上汽車的像移動的尺寸不大于0.1mm，底片上的像才不至于模糊.已知汽車車身實際長為3m，在底片上汽車的像長為1.5cm，那么照相時曝光時間最多為 .

3.如圖7所示，為研究視力矯正問題，小明和小華同學用凸透鏡和光屏模擬眼睛，凸透鏡看做眼睛的 ，光屏看做

.

（1）小華將蠟燭、凸透鏡、光屏放在水平的桌面上，調(diào)整蠟燭、凸透鏡、光屏的位置和高度，使燭焰中心、透鏡中心、光屏中心位于同一高度.點燃蠟燭，將近視眼鏡放在燭焰和凸透鏡之間，移動光屏的位置，直至光屏上出現(xiàn)燭焰清晰的像.取走眼鏡，屏上的像變模糊了，再向凸透鏡方向移動光屏至某一位置時，屏上的像變清晰了.以上現(xiàn)象說明：① ；② .

（2）小明將遠視眼鏡放在燭焰和凸透鏡之間，移動光屏至光屏上出現(xiàn)燭焰清晰的像.取走眼鏡，屏上的像變模糊了，此時要使屏上的像變清晰，應向 （凸透鏡/遠離凸透鏡/豎直向下）方向移動光屏，因為遠視眼鏡對光線具有 作用.

（3）在圖8所示的4幅小圖中，正確表示近視眼成像情況的是 圖，其矯正做法是圖 ；遠視眼成像情況的是圖 ，其矯正做法是圖 .

點評 本套試題以探究凸透鏡成像規(guī)律的實驗為紐帶，通過拓展延伸，將凸透鏡與凹透鏡的作用與區(qū)別、凸透鏡成像的特點及其應用等知識點串聯(lián)了起來.通過對透鏡所成的實像與虛像、正立與倒立、放大與縮小、變大與變小和眼睛的近視與遠視的情景設(shè)計，較好地考查了學生對凸透鏡成像規(guī)律的理解程度以及應用凸透鏡成像規(guī)律解決照相機、投影儀、放大鏡、眼睛及其視力矯正等實際問題的能力.

錯解 對拓展1（4）所成的像往往錯選A或C.錯選A的原因是由于把“遮光罩將凸透鏡的上半部分罩住”錯誤地理解為“F”的上半部分不能成像，只成下半部分的像.其實，此時凸透鏡還能成完整的像，只是由于進入凸透鏡的光少了一些，成的像就淡了一些而已.錯選C的原因是由于機械地理解為光屏上所成的像是上、下、左、右都顛倒，殊不知要在不透明的光屏（白色方格板做成）上看到像，必須站在光屏的左側(cè)觀看，如果在右側(cè)能看到上、下、左、右都顛倒的像的話，站在光屏左側(cè)能看到的應該是上、下顛倒，左、右不顛倒的像.所以，本題的正確答案應選D.

答案 1.（1）使像成在光屏的中央 （2）由于f=10cm，當u=40cm時，滿足u>2f的條件，應成倒立、縮小的實像，當u=8cm時，滿足u

2.（1）小 （2）大 正確 焦距 （3）D （4）①減小照相機與同學之間的距離 ②將鏡頭向前伸（或增大像距） （5）2×10-3s

3.晶狀體 視網(wǎng)膜 （1）“近視眼鏡”對光線有發(fā)散作用，近視眼鏡是凹透鏡；說明近視的眼睛對光線的會聚作用較強；當近視眼睛戴上眼鏡時，像成在視網(wǎng)膜上，不戴眼鏡時，像成在視網(wǎng)膜的前面 （2）遠離凸透鏡 會聚 （3）C A B D