9. 如图所示,一束平行光经过一凸透镜,调节光屏的位置直到在光屏上得到一个最小、最亮的光斑。小明用此凸透镜和蜡烛做“探究凸透镜成像的规律”实验,当烛焰距凸透镜30 cm时,调节光屏的位置,可以在光屏上得到(

A.正立、放大的虚像
B.倒立、等大的实像
C.倒立、放大的实像
D.倒立、缩小的实像
D
)A.正立、放大的虚像
B.倒立、等大的实像
C.倒立、放大的实像
D.倒立、缩小的实像
答案:9.D
解析:
【分析】
要解答本题,首先需利用平行光聚焦法确定凸透镜的焦距:平行于主光轴的光线经凸透镜后会聚的最小、最亮光斑是焦点,焦点到凸透镜的距离即为焦距。再根据凸透镜成像规律,结合物距与焦距的关系判断成像性质,从而选出正确选项。
【解析】
1. 计算凸透镜焦距:由图可知,凸透镜在30.0cm刻度处,光屏上最小最亮的光斑(焦点)在40.0cm刻度处,因此焦距 $ f = 40.0\,\mathrm{cm} - 30.0\,\mathrm{cm} = 10.0\,\mathrm{cm} $。
2. 分析物距与成像:当烛焰距凸透镜30cm时,物距 $ u = 30\,\mathrm{cm} $,此时 $ u > 2f $($ 2f = 2 × 10.0\,\mathrm{cm} = 20.0\,\mathrm{cm} $)。根据凸透镜成像规律,当 $ u > 2f $ 时,成倒立、缩小的实像,因此对应选项D。
【答案】
D
【知识点】
凸透镜焦距测量、凸透镜成像规律
【点评】
本题考查平行光测焦距和凸透镜成像规律的应用,属于基础题型,解题关键是先准确算出焦距,再结合物距判断成像性质,整体难度不大。
【难度系数】
0.6
要解答本题,首先需利用平行光聚焦法确定凸透镜的焦距:平行于主光轴的光线经凸透镜后会聚的最小、最亮光斑是焦点,焦点到凸透镜的距离即为焦距。再根据凸透镜成像规律,结合物距与焦距的关系判断成像性质,从而选出正确选项。
【解析】
1. 计算凸透镜焦距:由图可知,凸透镜在30.0cm刻度处,光屏上最小最亮的光斑(焦点)在40.0cm刻度处,因此焦距 $ f = 40.0\,\mathrm{cm} - 30.0\,\mathrm{cm} = 10.0\,\mathrm{cm} $。
2. 分析物距与成像:当烛焰距凸透镜30cm时,物距 $ u = 30\,\mathrm{cm} $,此时 $ u > 2f $($ 2f = 2 × 10.0\,\mathrm{cm} = 20.0\,\mathrm{cm} $)。根据凸透镜成像规律,当 $ u > 2f $ 时,成倒立、缩小的实像,因此对应选项D。
【答案】
D
【知识点】
凸透镜焦距测量、凸透镜成像规律
【点评】
本题考查平行光测焦距和凸透镜成像规律的应用,属于基础题型,解题关键是先准确算出焦距,再结合物距判断成像性质,整体难度不大。
【难度系数】
0.6
10. 在做“探究凸透镜成像的规律”实验中,当烛焰位于凸透镜一倍焦距以内时,人眼观察到烛焰成像的情形是(
C
)答案:10.C
解析:
【分析】
当烛焰位于凸透镜一倍焦距以内时,凸透镜相当于放大镜,成正立、放大的虚像,且虚像与烛焰在透镜的同一侧,人眼在透镜另一侧观察时,需结合虚像的正立、放大特点分析选项。
【解析】
根据凸透镜成像规律:当物距$u < f$(一倍焦距)时,凸透镜成正立、放大的虚像,虚像与物体在透镜的同侧。逐一分析选项:
A选项:像为缩小的,不符合一倍焦距内成放大虚像的特点;
B选项:虚像的形状及位置不符合正立放大虚像的特征;
C选项:呈现正立、放大的虚像,符合凸透镜一倍焦距内的成像规律;
D选项:像为倒立的,不符合一倍焦距内成正立虚像的特点。
【答案】
C
【知识点】
凸透镜成像规律、放大镜原理
【点评】
本题考查凸透镜成像规律中物距小于一倍焦距时的成像特点,核心是掌握正立放大虚像的性质,属于基础应用类题目。
【难度系数】
0.5
当烛焰位于凸透镜一倍焦距以内时,凸透镜相当于放大镜,成正立、放大的虚像,且虚像与烛焰在透镜的同一侧,人眼在透镜另一侧观察时,需结合虚像的正立、放大特点分析选项。
【解析】
根据凸透镜成像规律:当物距$u < f$(一倍焦距)时,凸透镜成正立、放大的虚像,虚像与物体在透镜的同侧。逐一分析选项:
A选项:像为缩小的,不符合一倍焦距内成放大虚像的特点;
B选项:虚像的形状及位置不符合正立放大虚像的特征;
C选项:呈现正立、放大的虚像,符合凸透镜一倍焦距内的成像规律;
D选项:像为倒立的,不符合一倍焦距内成正立虚像的特点。
【答案】
C
【知识点】
凸透镜成像规律、放大镜原理
【点评】
本题考查凸透镜成像规律中物距小于一倍焦距时的成像特点,核心是掌握正立放大虚像的性质,属于基础应用类题目。
【难度系数】
0.5
11. 小华在做“探究凸透镜成像的规律”实验时,将物体放在距凸透镜60 cm处,在光屏上可得到一个倒立、缩小的实像,该凸透镜的焦距可能是 (
A.20 cm
B.30 cm
C.60 cm
D.80 cm
A
)A.20 cm
B.30 cm
C.60 cm
D.80 cm
答案:11.A
解析:
【分析】
要解决本题,需先明确凸透镜成倒立、缩小实像的条件:当物距$u$大于2倍焦距($u>2f$)时,凸透镜成倒立、缩小的实像。题目中物距$u=60cm$,结合该条件可推导出焦距的范围,再逐一分析选项即可得出答案。
【解析】
根据凸透镜成像规律,成倒立、缩小实像的条件为物距$u>2f$。已知物距$u=60cm$,代入条件得:$60cm>2f$,解得$f<30cm$。
对各选项分析如下:
A选项:焦距$f=20cm$,满足$f<30cm$,符合条件;
B选项:焦距$f=30cm$,此时$u=2f$,成倒立、等大的实像,不符合题意;
C选项:焦距$f=60cm$,此时$u=f$,凸透镜不成像,不符合题意;
D选项:焦距$f=80cm$,此时$u<f$,成正立、放大的虚像,虚像无法在光屏上承接,不符合题意。
因此答案选A。
【答案】
A
【知识点】
凸透镜成像规律
【点评】
本题考查凸透镜成像规律的基础应用,属于光学部分的常规基础题,只要牢记不同成像情况对应的物距与焦距关系即可快速解答,难度较低。
【难度系数】
0.8
要解决本题,需先明确凸透镜成倒立、缩小实像的条件:当物距$u$大于2倍焦距($u>2f$)时,凸透镜成倒立、缩小的实像。题目中物距$u=60cm$,结合该条件可推导出焦距的范围,再逐一分析选项即可得出答案。
【解析】
根据凸透镜成像规律,成倒立、缩小实像的条件为物距$u>2f$。已知物距$u=60cm$,代入条件得:$60cm>2f$,解得$f<30cm$。
对各选项分析如下:
A选项:焦距$f=20cm$,满足$f<30cm$,符合条件;
B选项:焦距$f=30cm$,此时$u=2f$,成倒立、等大的实像,不符合题意;
C选项:焦距$f=60cm$,此时$u=f$,凸透镜不成像,不符合题意;
D选项:焦距$f=80cm$,此时$u<f$,成正立、放大的虚像,虚像无法在光屏上承接,不符合题意。
因此答案选A。
【答案】
A
【知识点】
凸透镜成像规律
【点评】
本题考查凸透镜成像规律的基础应用,属于光学部分的常规基础题,只要牢记不同成像情况对应的物距与焦距关系即可快速解答,难度较低。
【难度系数】
0.8
12. 小明在做“探究凸透镜成像的规律”实验时,将点燃的蜡烛放在凸透镜前,在光屏上得到一个倒立、放大的实像。若保持凸透镜位置不变,将蜡烛与光屏的位置对调,则 (
A.光屏上有倒立、缩小的实像
B.光屏上有倒立、放大的实像
C.光屏上有正立、等大的虚像
D.光屏上没有像
A
)A.光屏上有倒立、缩小的实像
B.光屏上有倒立、放大的实像
C.光屏上有正立、等大的虚像
D.光屏上没有像
答案:12.A
解析:
【分析】
本题需结合凸透镜成像规律和光路可逆原理解题。首先明确原成像状态:当光屏上成倒立、放大的实像时,根据凸透镜成像规律,此时物距满足$f<u<2f$,像距满足$v>2f$。由于光路具有可逆性,将蜡烛与光屏位置对调后,新的物距等于原来的像距($u'=v>2f$),新的像距等于原来的物距($v'=u$),再根据凸透镜成像规律判断新的成像性质即可。
【解析】
当光屏上成倒立、放大的实像时,由凸透镜成像规律可知:$f<u<2f$,$v>2f$。根据光路可逆原理,将蜡烛与光屏位置对调后,新的物距$u'=v>2f$,新的像距$v'=u$,此时满足“物距大于2倍焦距时,成倒立、缩小的实像”的条件,因此光屏上会呈现倒立、缩小的实像。
【答案】
A
【知识点】
凸透镜成像规律、光路可逆原理
【点评】
本题考查凸透镜成像规律及光路可逆的应用,属于基础题型,核心是理解光路可逆在凸透镜成像中的体现,难度适中。
【难度系数】
0.6
本题需结合凸透镜成像规律和光路可逆原理解题。首先明确原成像状态:当光屏上成倒立、放大的实像时,根据凸透镜成像规律,此时物距满足$f<u<2f$,像距满足$v>2f$。由于光路具有可逆性,将蜡烛与光屏位置对调后,新的物距等于原来的像距($u'=v>2f$),新的像距等于原来的物距($v'=u$),再根据凸透镜成像规律判断新的成像性质即可。
【解析】
当光屏上成倒立、放大的实像时,由凸透镜成像规律可知:$f<u<2f$,$v>2f$。根据光路可逆原理,将蜡烛与光屏位置对调后,新的物距$u'=v>2f$,新的像距$v'=u$,此时满足“物距大于2倍焦距时,成倒立、缩小的实像”的条件,因此光屏上会呈现倒立、缩小的实像。
【答案】
A
【知识点】
凸透镜成像规律、光路可逆原理
【点评】
本题考查凸透镜成像规律及光路可逆的应用,属于基础题型,核心是理解光路可逆在凸透镜成像中的体现,难度适中。
【难度系数】
0.6
13. 如图所示,烛焰位于凸透镜焦点以内,在透镜另一侧可以观察到放大的虚像。若将一不透明的光屏置于图中虚线处,则烛焰的像(

A.没有变化
B.成在光屏上
C.会消失
D.亮度变暗
A
)A.没有变化
B.成在光屏上
C.会消失
D.亮度变暗
答案:13.A
解析:
【分析】本题需明确凸透镜成虚像的原理:当烛焰在凸透镜焦点以内时,成正立放大的虚像,该虚像是烛焰发出的光线经凸透镜折射后,折射光线的反向延长线会聚形成的,并非实际光线会聚而成,因此无法呈现在光屏上。虚线处的不透明光屏位于透镜左侧(烛焰与透镜之间),仅会挡住烛焰射向透镜的入射光线,而透镜右侧的折射光线仍能向右传播进入人眼,虚像的形成依赖折射光线的反向延长线,因此光屏的遮挡不会影响虚像的存在。
【解析】根据凸透镜成像规律,物距小于焦距时成虚像,虚像由折射光线的反向延长线会聚形成,不是实际光线会聚,故无法成在光屏上。本题中,虚线处的光屏仅遮挡了烛焰射向透镜的入射光线,未遮挡透镜右侧的折射光线,人眼仍能通过折射光线看到虚像,因此烛焰的像没有变化,A选项正确;B选项错误,因为虚像不能成在光屏上;C选项错误,折射光线未被遮挡,虚像不会消失;D选项错误,折射光线数量未减少,像的亮度不变。
【答案】A
【知识点】凸透镜成像、虚像的特点
【点评】本题易错点是混淆实像与虚像的形成条件,需明确虚像的形成与入射光线是否被遮挡无关,重点考查对凸透镜虚像原理的理解。
【难度系数】0.6
【解析】根据凸透镜成像规律,物距小于焦距时成虚像,虚像由折射光线的反向延长线会聚形成,不是实际光线会聚,故无法成在光屏上。本题中,虚线处的光屏仅遮挡了烛焰射向透镜的入射光线,未遮挡透镜右侧的折射光线,人眼仍能通过折射光线看到虚像,因此烛焰的像没有变化,A选项正确;B选项错误,因为虚像不能成在光屏上;C选项错误,折射光线未被遮挡,虚像不会消失;D选项错误,折射光线数量未减少,像的亮度不变。
【答案】A
【知识点】凸透镜成像、虚像的特点
【点评】本题易错点是混淆实像与虚像的形成条件,需明确虚像的形成与入射光线是否被遮挡无关,重点考查对凸透镜虚像原理的理解。
【难度系数】0.6
14. 如图所示,物体AB竖立于凸透镜前,F为透镜焦点,P为透镜的二倍焦距处。请你在图中画出物体AB通过透镜成像A'B'的大致情况。

答案:解:
1. 从物体顶端A点引出第一条特殊光线:平行于主光轴的入射光线,经凸透镜折射后,折射光线过透镜右侧的焦点F。
2. 从A点引出第二条特殊光线:过凸透镜光心的入射光线,经凸透镜后传播方向保持不变。
3. 两条折射光线的交点即为A点对应的像点A'。
4. 由于B点位于主光轴上,其像点B'也在主光轴上,过A'作主光轴的垂线,垂足即为B'。
5. 用实线连接A'、B',箭头方向向下,最终得到的A'B'为倒立、放大的实像,位置在透镜右侧二倍焦距点P的右侧,标注A'、B'即可。
1. 从物体顶端A点引出第一条特殊光线:平行于主光轴的入射光线,经凸透镜折射后,折射光线过透镜右侧的焦点F。
2. 从A点引出第二条特殊光线:过凸透镜光心的入射光线,经凸透镜后传播方向保持不变。
3. 两条折射光线的交点即为A点对应的像点A'。
4. 由于B点位于主光轴上,其像点B'也在主光轴上,过A'作主光轴的垂线,垂足即为B'。
5. 用实线连接A'、B',箭头方向向下,最终得到的A'B'为倒立、放大的实像,位置在透镜右侧二倍焦距点P的右侧,标注A'、B'即可。
解析:
【分析】要画出物体AB经凸透镜所成的像,需利用凸透镜的两条特殊光线确定像点:一是平行于主光轴的入射光线经透镜折射后过焦点,二是过光心的入射光线传播方向不变,两条折射光线的交点即为物体顶端的像点,再结合主光轴确定底端的像点,最终得到完整的像。
【解析】1. 从物体顶端A作平行于主光轴的入射光线,经凸透镜折射后,折射光线过右侧焦点F;2. 从A点作过凸透镜光心的入射光线,经透镜后传播方向不变;3. 两条折射光线的交点即为A点的像点A';4. B点在主光轴上,其像点B'在主光轴上,过A'作主光轴的垂线,垂足即为B';5. 用实线连接A'、B',箭头方向向下,得到倒立、放大的实像A'B',位置在透镜右侧二倍焦距点P的右侧。
【答案】在透镜右侧二倍焦距点P的右侧,画出倒立、放大的实像A'B',箭头向下,标注A'、B'。
【知识点】凸透镜成像作图、透镜特殊光线
【点评】本题考查凸透镜成像的作图方法,利用两条特殊光线确定像点是解题核心,属于初中物理光学基础作图题,需掌握凸透镜特殊光线的传播规律。
【难度系数】0.6
【解析】1. 从物体顶端A作平行于主光轴的入射光线,经凸透镜折射后,折射光线过右侧焦点F;2. 从A点作过凸透镜光心的入射光线,经透镜后传播方向不变;3. 两条折射光线的交点即为A点的像点A';4. B点在主光轴上,其像点B'在主光轴上,过A'作主光轴的垂线,垂足即为B';5. 用实线连接A'、B',箭头方向向下,得到倒立、放大的实像A'B',位置在透镜右侧二倍焦距点P的右侧。
【答案】在透镜右侧二倍焦距点P的右侧,画出倒立、放大的实像A'B',箭头向下,标注A'、B'。
【知识点】凸透镜成像作图、透镜特殊光线
【点评】本题考查凸透镜成像的作图方法,利用两条特殊光线确定像点是解题核心,属于初中物理光学基础作图题,需掌握凸透镜特殊光线的传播规律。
【难度系数】0.6