教科版八年级上册第四章 在光的世界里5 科学探究：凸透镜成像精练

这是一份教科版八年级上册第四章 在光的世界里5 科学探究：凸透镜成像精练，共15页。试卷主要包含了在“探究凸透镜成像规律实验”中等内容，欢迎下载使用。


1．在“探究凸透镜成像规律实验”中：
（1）将蜡烛、凸透镜和光屏依次安装在光具座上，点燃蜡烛，调整它们的高度使烛焰中心、透镜光心和光屏中心在______；
（2）如图甲所示，光屏上成清晰的像。由光路可逆可以推断，保持蜡烛和光屏的位置不变，只移动透镜到______cm 刻度处，光屏上可再次成清晰______、倒立的实像；
（3）实验一段时间后，原来在光屏中心的像“跑”到光屏上方，如图乙所示位置。能让像重新回到光屏中心的操作是______；（填序号）
①光屏下调 ②蜡烛上调 ③透镜上调
（4）实验中，光屏上成模糊的像，如果蜡烛和透镜位置不变，将光屏往凸透镜方向靠近，光屏上能成清晰的像；如果蜡烛、凸透镜和光屏位置不变，在蜡烛与凸透镜之间放上一个合适的凸透镜。光屏上也能成清晰的像。上述现象说明凸透镜对光具有______作用。______视眼的矫正与上述成像过程类似。
2．如图甲所示，小明用放大镜看自己的指纹是放大的，再用放大镜看窗外的物体却发现不是放大的了，为了弄清楚原因，小明对凸透镜的成像规律进行了探究。实验装置如图乙所示，凸透镜的焦距是10cm。
（1）小明将蜡烛、凸透镜、光屏放在光具座上，并向上调整了蜡烛，光屏中央恰好得到一个清晰的像，调整后如图乙所示，那么在小明向上调整蜡烛前，这个像成在光屏的______（上方/下方）。此时的成像特点符合甲图中小明观察______（指纹/窗外景物）时的情景。
（2）保持蜡烛和光屏的位置不变，将凸透镜移到______cm刻度线处，光屏上还能成清晰、倒立、______的实像。
（3）为了探究甲图中另一情景的成像原理，小明保持蜡烛在乙图的位置不变，应将凸透镜移动到（30~40cm/40~50cm/50~60cm）范围内，眼睛应该在______（蜡烛/光屏）一侧向凸透镜方向进行观察。
3．某兴趣小组做“探究凸透镜成像规律”的实验。
（1）首先调整烛焰中心、透镜中心和光屏中心在___________高度，
（2）凸透镜的焦距是，当烛焰在图示位置时，移动光屏可以在光屏上得到一个_______、缩小的实像，生活中的________（选填“照相机”“投影仪”、“放大镜”）就是利用这样的成像原理工作的。
（3）若将透镜的上半部分用不透明的纸板挡住，则光屏上_____（选填“能”或“不能”）成完整的像。
（4）保持透镜的位置不变，将烛焰移至35cm处，为使烛焰在光屏上成清晰的像，应将光屏向_______（填“左”或“右”）移动。
4．某同学用蜡烛、凸透镜和光屏做“探究凸透镜成像规律”的实验，装置如图所示。
(1)要使烛焰的像能成在光屏的中央，应将蜡烛向__（填“上”或“下“）调节。
(2)实验过程中，当烛焰距凸透镜20cm时，移动光屏至某一位置，能在光屏上得到一个等大清晰的像，则该凸透镜的焦距是__cm。
(3)当烛焰距凸透镜35cm时，移动光屏，可在光屏上得到一个清晰、倒立、__的实像，日常生活中利用这一原理制成的光学仪器是__（填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”）。若在此基础上，蜡烛逐渐远离凸透镜的过程中，所成的像将逐渐变______（“大”或“小”）。利用这个规律可知：我们在照合影时，如果最边缘的两个同学未进入取景框，则此时摄像师应______（“靠近”或“远离”）我们。
5．在用焦距为10cm的凸透镜来探究成像规律的实验中，小吴将蜡烛、凸透镜、光屏依次放在光具座上，如图所示。
(1)调整好实验器材并点燃蜡烛进行实验时，他发现光屏上承接蜡烛的像偏上，位置如图所示，应该将蜡烛向______调节，让像移动到光屏中间；
(2)当蜡烛距凸透镜15cm时，移动光屏，可在光屏上得到一个清晰的倒立、______（选填“放大”或“缩小”）的实像；
6．在探究“凸透镜成像规律”的实验中：
（1）如图甲，平行光正对凸透镜照射，光屏上出现一个最小最亮的光斑，则凸透镜的焦距f=______cm；
（2）如图乙，光屏上呈现清晰的像；若保持蜡烛和光屏位置不变，移动透镜至______cm刻度线处，光屏上能再次呈现清晰的像；
（3）如图丙，保持蜡烛位置不变，移动透镜至16cm处，则人眼在图中______处能观察到烛焰的像；
7．如图所示，小梦同学用自制的水透镜来探究凸透镜成像规律，当向水透镜里注水时，水透镜的焦距将变小；当从水透镜里抽水时，水透镜的焦距将变大。
(1)实验前要调整它们的高度，使烛焰、水透镜和光屏的中心大致在______。
(2)如图1所示，一束平行于主光轴的光射向水透镜，在光屏上得到一个最小光斑，则此时水透镜的焦距为______cm。
(3)该同学移动蜡烛，水透镜和光屏至图2所示位置时，恰能在光屏上看到清晰的像，可制成_____（选填“照相机”或“投影仪”）；若仅将蜡烛与光屏位置对调，则在光屏上______（选填“能”或“不能”）看到清晰的像。
(4)在图2所示实验场景下，小梦同学从水透镜中抽出适量的水后，他发现烛焰清晰的像变得模糊了，为了使光屏上再次得到清晰的像，应该将光屏向______（选填“左”或“右”）移动；小梦同学把自己的眼镜给水透镜“戴上”（如图3所示），在不移动光屏的情况下，光屏上也能成清晰的像，由此判断小梦同学戴的是______透镜（选填“凸”或“凹”）。
8．在“探究凸透镜成像的规律”实验中，所用凸透镜的焦距是10cm，将透镜固定在光具座50cm刻度线处，实验装置如图所示：
(1)实验时要首先应调节凸透镜、光屏和蜡烛的高度，使它们的中心大致同一高度，点燃蜡烛应在调整高度之______（选填“前”或“后”）；
(2)实验中将蜡烛移至光具座上10cm刻度线处，移动光屏，直到烛焰在光屏上成清晰的实像，该像是______的（选填“放大”、“等大”或“缩小”）；
(3)将蜡烛从光具座上10cm向35cm刻度线移动时，若要让烛焰在光屏上能再次成清晰的像，光屏应______（选填“远离”或“靠近”）透镜；
(4)实验时，蜡烛越烧越短，将会看到屏上的像向______（选填“上”或“下”）移动；
(5)实验过程中，用黑纸将凸透镜遮掉一半，光屏上像的形状______（选填“变”或“不变”）。
9．（一）为了探究光反射时的规律，小新和小红同学选用了平面镜、纸板、激光笔、刻度尺、量角器等器材，进行了如图所示的实验。
（1）实验时，让一束光贴着纸板入射，在纸板前不同的方向都能看到光的传播路径，这是由于这束光在纸板上发生了________。
（2）实验时为了使入射光和其反射光的传播路径能同时在纸板上显现，应将纸板与平面镜______放置。
（3）为了便于测量和研究，小新用笔在纸板上沿着光路将其描画下来。如图乙所示纸板，接下来要测量______的大小进行比较。
（二）小新和小红同学又在老师指导下做“探究凸透镜成像规律”的实验，如图丙所示。
（1）当蜡烛位于图中 B 处时，移动光屏到D处，观察到光屏上呈现清晰的像，则该凸透镜焦距为________cm。
（2）小新同学把蜡烛移到 A 处，屏上的像变模糊，要使像变清晰，光屏应向_____（选填“左”或“右”）适当移动。
（3）在上述（2）操作的基础上，老师取下自己戴的眼镜放于蜡烛和凸透镜之间，光屏上的像又变得模糊，小红同学发现当光屏向左移动适当距离后像又清晰。由此可知，老师所戴的眼镜是_____（选填“凸”或“凹”）透镜。
10．小红在做探究平面镜成像特点实验时，将一块透明玻璃板竖直架在一直尺的上面，再取两段相同的蜡烛A和B，一前一后竖直放在直尺上，点燃玻璃板前的蜡烛A，让蜡烛B与A在平面镜中所成的像完全重合。在此实验中：
(1)直尺的作用是便于比较像与物到平面镜的______关系；
(2)两段相同的蜡烛是为了比较像与物的______关系；
(3)用透明玻璃板代替平面镜进行实验的目的，是在观察到蜡烛A的像的同时，也能观察到______（选填“蜡烛A”、“蜡烛B”或“蜡烛B的像”），从而巧妙地解决了确定像的位置和大小的问题；
(4)在寻找蜡烛A的像的位置时，眼睛应在蜡烛______（选填“A”或“B”）这一侧观察，移动玻璃板后面的蜡烛B，使它与蜡烛A在玻璃板中所成的像重合；
(5)当蜡烛B与蜡烛A在玻璃板中所成的像重合后，移去蜡烛B，并在其所在的位置上放一光屏，则光屏上______（选填“能”或“不能”）接收到蜡烛A烛焰的像，这说明平面镜成的是______像；（选填“实”或“虚”）
(6)小红将蜡烛逐渐远离玻璃板时，蜡烛在玻璃板中所成的像的大小将______（选填“变大”、“变小”或“不变”）；
(7)小红还想考考同学们关于光的折射的作图，请按小红同学的要求完成下列作图；
①图中OA'是入射光线AO的折射光线，请在图中画出入射光线BO的折射光线OB'的大致位置；（____）
②图中请画出入射光线经透镜折射后的光线。（____）
11．如图所示，某同学用自制的水透镜来探究凸透镜成像规律，当向水透镜里注水时，水透镜的焦距将变小，当从水透镜里抽水时，水透镜的焦距将变大。
(1)如图1所示，一束平行于主光轴的光射向水透镜，在光屏上得到一个最小光斑，则此时水透镜的焦距为_____cm，实验前应调节烛焰、水透镜和光屏三者中心在__________；
(2)该同学移动蜡烛、水透镜和光屏至图2所示位置时，恰能在光屏上看到清晰的像，利用此成像特点可制成_________（选填“照相机”或“投影仪”）；
(3)保持水透镜位置不变，将蜡烛移动到距凸透镜5cm处，左右移动光屏后，发现光屏上不成像。若要观察到此像，其操作过程应是__________。
(4)在图2所示实验场景下，当向水透镜里注入适量的水后，光屏上的像变模糊了，要使像再次变得清晰，可将光屏向_____（选填“左”或“右”）。
12．如图所示， 探究凸透镜成像的规律，光具座上依次安装蜡烛、凸透镜和光屏。
(1)点燃蜡烛，调整烛焰和 _____的中心与凸透镜的中心位于同一高度，烛焰到凸透镜的距离大于2倍焦距， 移动光屏始终得不到烛焰的像，接下来操作应_____ （填写序号）；
A．更换长焦距凸透镜 B．增加烛焰的亮度
C．将烛焰移近凸透镜 D．转动凸透镜方位
(2)凸透镜位于50cm的位置，将烛焰移动30cm 处时，移动光屏得到倒立、等大的实像，则凸透镜的焦距是_______ ，光屏所处的位置是 ________ ；
(3)将蜡烛向远离凸透镜的方向移动，要得到清晰的像，光屏应向_______ （选填“靠近” 或“远离”）凸透镜的方向移动，光屏上的像会 _______ （选填“变大”“变小”或“不变”）；
(4)凸透镜的位置不变，将烛焰移动到5cm位置，移动光屏能得到的是倒立、_____ 的实像；应用此成像原理可制成_______ （选填“照相机”、“放大镜”或“投影机”）；
(5)烛焰通过凸透镜在光屏上成清晰、放大的像，仅用不透明的纸挡住凸透镜的上部，观察到像的亮度 _______ ，大小 _______ 。
参考答案
1．同一高度 55 缩小 ② 发散 近
【详解】
（1）[1]为了是蜡烛的像呈现在光屏的中央，应该将点燃蜡烛，调整它们的高度使烛焰中心、透镜光心和光屏中心在同一高度。
（2）[2]如图甲所示，光屏上成清晰的像。由光路可逆可以推断，
u1=v2=40.0cm-25.0cm=15.0cm
v1=u2=70.0cm-40.0cm=30.0cm
保持蜡烛和光屏的位置不变，移动透镜到刻度尺上的刻度为
70.0cm-15.0cm=55.0cm
[3]如图甲所示，光屏上呈现的是倒立、放大的实像，根据光路的可逆性，光屏上可再次成清晰缩小、倒立的实像。
（3）[4]实验一段时间后，蜡烛燃烧变短，原来在光屏中心的像“跑”到光屏上方，要让像重新回到光屏中心，可将蜡烛上调、将光屏上调或将透镜下调，故①③不符合题意，②符合题意。
故选②。
（4）[5][6]实验中，光屏上成模糊的像，如果蜡烛和透镜位置不变，将光屏往凸透镜方向靠近，光屏上能成清晰的像，说明此时像呈现在原来位置的前侧，与近视眼类似。如果蜡烛、凸透镜和光屏位置不变，在蜡烛与凸透镜之间放上一个合适的凸透镜，光屏上也能成清晰的像。说明凸透镜对光线具有发散作用。
2．上方 窗外景物 45 放大 30~40cm 光屏
【详解】
（1）[1]小北向上调整蜡烛，根据经过光心的光线的传播方向不变可知，像会向下移动，即在调整前，像成在了光屏的上方。
[2]由图乙可知，此时的物距为30cm，大于二倍焦距，此时成倒立、缩小的实像，像在一倍焦距与二倍焦距之间，甲图中看指纹成的是正立、放大的虚像；看窗外景物时，成的是倒立、缩小的实像，故此时的成像特点符合甲图中小明观察窗外景物时的情景。
（2）[3]由乙图可知像距为15.0cm时，物距为30.0cm；故将凸透镜移动到45.0m刻度处时，物距为15.0cm，像距为30.0cm，根据光路可逆，可在光屏上再次得到一个清晰的倒立、放大的实像。
（3）[4]为了探究甲图中另一情景的成像原理，即探究物距小于焦距时的成像原理，需要将凸透镜靠近蜡烛，使物距小于焦距，故凸透镜应移动到30cm~40cm之间，此时成正立、放大的虚像，虚像与蜡烛在凸透镜的同一侧，眼睛应该在光屏一侧向凸透镜方向进行观察。
3．同一 倒立 照相机 能 右
【详解】
（1）[1]实验前需要调整烛焰、凸透镜、光屏三者的中心在同一高度，使物体通过凸透镜成的像能够成在光屏的中央。
（2）[2][3]由于凸透镜的焦距是10cm，图中蜡烛距凸透镜30cm，即物距大于2倍焦距，成倒立、缩小的实像，照相机就是根据这个原理制成的。
（3）[4]挡住透镜上半部分，下半部分仍能折射光线成像，所以光屏上所成的像是完整的，由于折射光线变少，所以亮度变暗
（4）[5]由图知道，此时物距30cm，像距15cm；将蜡烛移至35cm刻度线处，保持透镜位置不变，此时物距变为15cm，由光路的可逆性知道，此时的像距应为30cm，所以，应将光屏向右移动。
4．上 10 缩小 照相机 小 远离
【详解】
(1)[1]根据过透镜光心的光线方向不变可知，图中所成的像太靠上，说明蜡烛位置偏低，应向上调节。
(2)[2]当蜡烛放在距离凸透镜20cm处时，在光屏上得到一个等大清晰的像，则20cm=2f，f=10cm。
(3)[3][4]烛焰距透镜35cm时，物距大于2f，此时成倒立、缩小的实像，日常生活中利用这一原理制成的光学仪器是照相机。
[5]凸透镜成实像时，物远像近像变小，所以蜡烛逐渐远离凸透镜的过程中，所成的像将逐渐变小。
[6]在照合影时，如果最边缘的两个同学未进入取景框，则此时摄像师应远离同学们，通过增大物距使所成的像小一些。
5．上 放大
【详解】
(1)[1]如图所示，蜡烛的像偏上，由通过光心的光线传播方向不变可知，应该将蜡烛向上调节，使烛焰中心、透镜中心、光屏中心在同一高度，让像移动到光屏中间。
(2)[2]当蜡烛距凸透镜15cm时，位于一倍焦距与二倍焦距之间，成倒立、放大的实像。
6．10.0 40 B
【详解】
（1）[1]由图甲知距离凸透镜光心10.0cm处出现最小最亮的光斑，即该凸透镜的焦距为10.0cm。
（2）[2]由图乙知，此时物距为15cm，像距为30cm，光屏上呈现清晰地像，光路是可逆的，若保持蜡烛和光屏位置不变，移动凸透镜使物距为30cm，像距为15cm即可，所以移动透镜至40cm处。
（3）[3]图丙此时物距为6cm，小于一倍焦距，此时呈现正立放大的虚像，与物体在透镜同一侧，即左侧，所以应该从另一侧同一水平位置B处能看到像。
7．同一高度 8.0 照相机 能 右 凸
【详解】
(1)[1]实验前应先调节光具座上烛焰、透镜和光屏三者的中心在同一高度，这样可使像成在光屏的中央。
(2)[2]平行于主光轴的光线经凸透镜后会聚在主光轴上一点，这点是凸透镜的焦点，焦点到光心的距离是凸透镜的焦距，所以凸透镜的焦距
f=18.0cm-10.0cm=8.0cm
(3)[3][4]物距大于像距，成倒立、缩小的实像，应用于照相机，根据光路可逆原理，对调位置后，物距等于原来的像距，光屏上能够成倒立、放大的实像。
(4)[5]抽出适量的水后，会聚能力变弱，清晰的像右移，应该将光屏向右移动。
[6]不移动光屏的情况下，光屏上也能成清晰的像，说明会聚能力变强，所以是凸透镜。
8．前 缩小 远离 上 不变
【详解】
(1)[1]实验时，要观察的是烛焰的像，为了使像成在光屏的中央，实验时要首先应调节凸透镜、光屏和烛焰的高度，使它们的中心大致同一高度，所以点燃蜡烛应在调整高度之前。
(2)[2]凸透镜的焦距是10cm，实验中将蜡烛移至光具座上10cm刻度线处，物距
u=40cm>2f
物距大于二倍焦距成倒立缩小实像。
(3)[3]透镜成实像时有物近像远像变大的特点，将蜡烛从光具座上10cm向35cm刻度线移动时，烛焰靠近透镜，像会远离透镜，所以，若要让烛焰在光屏上能再次成清晰的像，光屏应远离透镜。
(4)[4]实验时，蜡烛越烧越短，透镜成实像时，像是倒立的，此时像会在光屏上向上移动。
(5)[5]实验过程中，用黑纸将凸透镜遮掉一半，光线仍旧可以透过未被遮挡的部分在光屏成像，光屏上像的形状不变，只是透过透镜的光线减少了，像的亮度变暗。
9．漫反射 垂直 入射角和反射角 10.0 左 凸
【详解】
（一）（1）[1]让一束光贴着纸板入射，在纸板前不同的方向都能看到光的传播路径，这是因为纸板凹凸不平，光在纸板上发生漫反射。
（2）[2]在反射中，反射光线与入射光线在同一平面上，为了使入射光和其反射光的传播路径能同时在纸板上显现，应将纸板与平面镜垂直放置。
（3）[3]画出入射光线与反射光线、法线后，要用量角器要量出每一组反射角与入射角的大小进行比较，进一步明确反射光线与入射光线的关系。
（二）（1）[4]凸透镜成像时，当物距等于像距等于2f时，物体成的是等大、倒立的实像，从图中可以看出，此时物距与像距相等，为20cm，所以
该凸透镜的焦距
（2）[5]凸透镜成像中，物与像移动的方向一致，蜡烛从B点移至A点，蜡烛向左移动，所以要使像变清晰，光屏应向左适当移动。
（3）[6]在上述（2）操作的基础上，老师取下自己戴的眼镜放于蜡烛和凸透镜之间，光屏上的像又变得模糊，小红同学发现当光屏向左移动适当距离后像又清晰，说明老师的眼镜使像离凸透镜更近，因此老师的眼镜具有会聚作用，是凸透镜。
10．距离 大小 蜡烛B A 不能 虚 不变
【详解】
(1)[1]平面镜成像时，物与像关于平面镜对称，直尺的作用是便于比较像与物到平面镜的距离关系。
(2)[2]平面镜成像时物与像的大小相等，两段相同的蜡烛是为了比较像与物的大小关系。
(3)[3]实验采用等效替代法，用透明玻璃板代替平面镜进行实验的目的，是在观察到蜡烛A的像的同时，也能观察到平面镜另一侧的蜡烛B，从而确定像的位置和大小的问题。
(4)[4]由于平面镜成的是虚像，不能被光屏接收，在寻找蜡烛A的像的位置时，眼睛应在蜡烛A这一侧观察，移动玻璃板后面的蜡烛B，使它与蜡烛A在玻璃板中所成的像重合。
(5)[5][6]当蜡烛B与蜡烛A在玻璃板中所成的像重合后，移去蜡烛B，并在其所在的位置上放一光屏，平面镜成的是虚像，不能被光屏接收，则光屏上不能接收到蜡烛A烛焰的像。
(6)[7]小红将蜡烛逐渐远离玻璃板时，平面镜成像时物与像的大小相等，所以蜡烛在玻璃板中所成的像的大小将不变。
(7)①[8]图中OA'是入射光线AO的折射光线，光从水中射入到空气中时，折射角大于入射角，且入射角减小时折射角也会减小，入射光线BO的折射光线OB'的大致位置如图所示：
②[9]凸透镜对光有发散作用，平行于主光轴的光线折射后反向延长线过焦点，延长线过焦点的入射光线折射后平行于主光轴射出，如图所示：
11．8.0 同一高度 照相机 眼睛应该从光屏一侧透过透镜观察像的特点 左
【分析】
(1)[1]通过图所示的现象，结合凸透镜焦点的定义即可确定该凸透镜的焦距；
[2]实验前要调节烛焰、透镜和光屏三者的中心在同一高度；
(2)[3]凸透镜成实像时，物距大于像距，成倒立缩小的实像，应用于照相机；
(3)[4]，成正立、放大的虚像，光屏上不能呈接到像，透过凸透镜能看到虚像；
(4)[5]凸透镜的焦距减小，会聚能力会变强。
【详解】
(1)[1]平行于主光轴的光线经凸透镜后会聚在主光轴上一点，这点是凸透镜的焦点。焦点到光心的距离是凸透镜的焦距，所以凸透镜的焦距是
[2]实验前先调节光具座上烛焰、透镜和光屏三者的中心在同一高度，即烛焰和光屏的中心在水透镜的主光轴上，这样可使像成在光屏的中央。
(2)[3]如图2，物距大于像距，成倒立、缩小的实像，应用于照相机。
(3)[4]如果将蜡烛移至距透镜5cm处，此时，成正立放大的虚像，此时应从光屏一侧透过透镜观察像的特点。
(4)[5]在图2的所示的实验情景下，该同学向水透镜中注水，凸透镜的焦距变小，会聚能力变强，使像提前会聚，所以应将光屏向左移动，才能看到清晰的像。
12．光屏 D 10cm 70cm 靠近 变小 缩小 照相机 变暗 不变
【详解】
(1)[1]实验时，点燃蜡烛，调整烛焰和光屏的中心与凸透镜的中心位于同一高度，这样才能使实像始终成在光屏中心。
[2]当烛焰到凸透镜的距离大于2倍焦距时，像距在焦距和2倍焦距之间，此时光具座足够长，而且烛焰是光源，发出的光也足够亮，所以光屏上得不到像的原因可能是因为凸透镜镜面的方向与光具座的方向不垂直，所成的像不在光具座所在的直线上，所以应该转动凸透镜的方位。
故选D。
(2)[3]成倒立、等大的实像，说明此时物距为二倍焦距，所以凸透镜的焦距为
[4]此时，像距也为二倍焦距，所以光屏的位置为
(3)[5][6]成实像时，物距越大，像距越小，像也越小，所以，将蜡烛向远离凸透镜的方向移动，要得到清晰的像，光屏应向靠近凸透镜的方向移动，光屏上的像会变小。
(4)[7][8]凸透镜的位置不变，将烛焰移动到5cm位置，此时物距大于二倍焦距，移动光屏能得到的是倒立、缩小的实像，应用此成像原理可制成照相机。
(5)[9][10]仅用不透明的纸挡住凸透镜的上部，成像的光线变少，所以观察到像的亮度变暗；由于物距和焦距都没有变化，所以像距不变，像的大小也不变。