南京市南京市雨花台中学物理光的折射 透镜单元复习练习(Word版 含答案)
一、初二物理光的折射透镜实验易错压轴题（难）
1．学习小组用图1中甲所示的圆柱形纸质套筒做“探究小孔成像规律”的实验，发现像的大小不同，亮度也不一样．
（1）关于像的亮度与哪些因素有关，他们提出以下猜想；
猜想1：与小孔到光屏的距离有关；
猜想2：与小孔的形状有关：
猜想3：与小孔的大小有关：
①类比利用太阳光测凸透镜焦距时，光屏从焦点处远离透镜过程中，光斑越大越暗的现象，可判断猜想1是________的.
②验证猜想2时，固定烛焰、纸筒和光屏的位置，更换使用如图乙中乙所示的三个小孔进行实验，分别观察比较所成像的亮度．他们实验中存在的问题是________.
③为验证猜想3，固定烛焰、小孔和光屏位置，只改变圆孔直径，观察到的现象如下表：圆孔的直径/mm小于1.0 1.0 1.5 2.0 2.5 4.0
像的清晰度清晰清晰清晰清晰清晰清晰
像的明亮程度……逐渐变亮
实验现象表明：在小孔成像清晰时，________.
（2）学习小组对像的清晰度与亮度问题作进一步探究，如图丙所示：
①在纸筒底部中心开一小孔a，又在a上下等距的位置再开两个小孔b、c，光屏上观察到三个像．在b、c两孔处放置两相同的三棱镜，移动光屏到图丙位置时，光屏上只出现一个清晰的更亮的像．则b、c两小孔处三棱镜放置的方式可能是________.
②他们设想在b、c两孔之间再开若干个小孔，并在小孔处放置棱镜，所成的像都与b、c 两孔处三棱镜所成的像重合，则光线通过这些棱镜的偏折程度比通过b、c两孔处三棱镜的要________（选填“大”或“小”)
③若只用a孔替代凸透镜，在图丙位置光屏上所成的像与该透镜所成的像相比，像的亮度________，像的大小________.
【答案】正确没有控制小孔的大小相等小孔越大，亮度越亮 C 小更暗不变
【解析】
【分析】
【详解】
（1）①根据题意知道，当光屏从焦点处远离透镜过程中，出现光斑越大越暗的现象，则说明像的亮度与小孔到光屏的距离有关，故可判断猜想1是正确的；
②要探究像的亮度与小孔的形状的关系，则需要控制孔的大小不变，只改变形状，而图乙中既改变了孔的形状，也改变孔的大小，所以此过程中存在的问题是：没有控制小孔的大小相等；
③分析表格的实验数据知道：在小孔成像清晰时，小孔越大，像的明亮程度越亮．
（2）①光屏上原本三个像，在b、c两孔处放置两相同的三棱镜，移动光屏到图丙位置时，光屏上只出现一个清晰的更亮的像，说明该经过透镜组折射后把三个像重叠在一起，那么三棱镜组合相当于凸透镜的作用，所以C选项中的组合合理；
②根据凸透镜对光线的作用，平行于主光轴，越靠近光心的光线经折射后汇聚于凸透镜的焦点其偏折程度小，所以光线通过这些棱镜的偏折程度比通过b、c两孔处三棱镜的要小．③若只用a孔替代凸透镜，平行于主光轴的光线经透镜折射后在光屏上成像，但要损失一部分能力，所以在图丙位置光屏上所成的像与该透镜所成的像相比，像的亮度变暗，但大小不变；
2．小明用如图所示的装置探究“凸透镜成像规律”：
(1)根据图甲可知该凸透镜的焦距是_____cm；
(2)实验前，小明调节烛焰、凸透镜、光屏的中心在_____，目的是使烛焰的像成在光屏的中央；
(3)小明将蜡烛放到图乙所示的位置，光屏上得到了一个倒立的、_____的实像（选填“放大”或“缩小”），这一成像规律应用在_____（选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”）上；
(4)实验过程中蜡烛越烧越短，则光屏上烛焰的像将向_____移动，小明应把凸透镜向_____移动，就可以再次使烛焰的像成在光屏的中央。（两空均选填“上”或“下）
【答案】10.0 同一高度缩小照相机上下
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]一束平行光照到凸透镜上，在左边的光屏上得到最小最亮的点即为凸透镜的焦点，焦点到凸透镜的距离即为焦距
f =40.0cm-30.0cm=10.0cm
(2)[2]在探究“凸透镜成像规律”实验中，为了使烛焰的像成在光屏的中央，实验前应调节烛焰、凸透镜、光屏的中心在同一高度。
(3)[3][4]将蜡烛放到图乙所示的位置，蜡烛在两倍焦距以为，且物距大于像距，在光屏上得到一个倒立、缩小的实像，照相机是根据这一原理工作的。
(4)[5][6]实验过程中蜡烛越烧越短，此时像呈现在光屏的上半部分，为了使烛焰的像重新成在光屏的中央，应将凸透镜向下移动。
3．探究“凸透镜成像规律”实验时
(1)小明在光具座上放置点燃的蜡烛、凸透镜、光屏情况如图所示，此时应______。
(2)正确调整后，光屏的中央恰好出现清晰的蜡烛像，则所成的是______像（填全像的性质），生活中的______（放大镜/投影仪/照相机）就是利用此原理工作的。
(3)小明将蜡烛靠近凸透镜移动一段距离，移动光屏位置又出现清晰的蜡烛像，这个像的大小与原来像相比将______（变大/变小/不变）。
(4)保持凸透镜的位置不变，小明将蜡烛放在光具座45cm 刻度位置时，无论怎样移动光屏，光屏上都不能出现清晰的蜡烛像，这是因为______。
【答案】调节光屏的高度，使三者的中心大致在同一高度（或光屏向上调） 倒立缩小的实 照相机 变大 蜡烛在焦点以内，成正立放大的虚像（或蜡烛在焦点以内不能成实像；或物距小于焦距不能成实像）
【解析】
【分析】
【详解】
解：(1)[1]蜡烛、凸透镜、光屏，三者在同一条直线上，三者的中心大致在同一高度，像才能呈在光屏的中心，所以此时应 调节光屏的高度，使三者的中心大致在同一高度（或光屏向上调）。
(2)[2][3]把蜡烛放在距凸透镜15cm 处，35u cm =，20v cm =，物距大于像距，成倒立、缩小的实像，生活中的照相机就是利用此原理工作的。
(3)[4]小明将蜡烛靠近凸透镜移动一段距离，物距减小，移动光屏位置又出现清晰的蜡烛像，这个像的大小与原来像相比将变大。
(4)[5]无论怎样移动光屏，光屏上都不能出现清晰的蜡烛像，这是因为可能是物距小于焦距，此时成虚像；可能是物距等于焦距，此时不成像；可能是物距略大于焦距，此时像距非常远。
4．在探究“凸透镜成像规律”的实验中：
(1)如图甲，平行光正对凸透照射，光屏上出现一个最小最亮的光斑，如图乙，光屏上呈现清晰的像，此像的性质是______的实像（选填“放大”或“缩小”），若保持烛和光屏位置不变，移动镜至______ cm刻度线处，光屏上能再次呈现清晰的像；
(2)课后，小丽和小明又尝试，当他们相距2m，通过同一块焦距为15cm的凸透镜观看对方，小明好通过透镜能看到小丽眼睛正立的像，如图丙，则下列说法中不正确的是
__________；
A．此时小丽的眼睛在凸透镜的一倍焦距以内
B．若图片中小丽将透镜水平向右移动一定距离，小明看到正立的像可能变大
C．小丽从透镜中看不到小明的像
D．小丽从透镜中看到小明倒立缩小的像
【答案】放大 40 D
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]由图甲可知凸透镜的焦距为10.0cm，图乙中物距为15cm，在凸透镜的一倍焦距和二倍焦距之间，所以成一个倒立、放大的实像；
[2]若保持烛和光屏位置不变，根据光路的可逆性，将物距和像距互换，可以成一个倒立、缩小的实像，即将物距变为30cm，也就是要将凸透镜移到40cm刻度处。
(2)[3] A．小明刚好通过透镜能看到小丽眼睛正立的像，所以小丽的眼睛在凸透镜的一倍焦距以内，故A正确，A不符合题意；
B．成虚像时，物距越大，所成的像越大，所以小丽将透镜水平向右移动一定距离，小明看到正立的像可能变大，故B正确，B不符合题意；
C．小丽和小明相距2m，小丽在凸透镜的一倍焦距以内，所以小明肯定在凸透镜的2倍焦距以外，成一个倒立、缩小的实像，像距在1倍焦距和2倍焦距之间，而小丽的眼睛离凸透镜距离小于1倍焦距，所以，小丽的眼睛无法看到这个实像，故C正确，C不符合题意；
D．据C的分析，D错误，D符合题意。
故选D。
5．丁丁用一个焦距未知的透镜和相关器材探究“凸透镜成像的规律”：
（1）如图甲所示，只需将凸透镜向_______（填“左”或“右”）调节到适当位置即可测出凸透镜焦距；
（2）丁丁把点燃的蜡烛安装在光具座上，如图乙所示。此时只需调节 ______（填“蜡烛”或“光屏”）到适当的位置，光屏上便会出现______（填“正立”或“倒立”）、
______（填“放大”、“等大”或“缩小”）的像。此规律在生活中的应用是 ______（填“照相机”或“投影仪”）。
（3）若器材的位置仍如图乙所示，丁丁只需要在蜡烛和凸透镜之间放置一个焦距合适的______（填“凸透镜”或“凹透镜”），也可以在光屏上看到清晰的像。
【答案】左光屏倒立放大投影仪凸透镜
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]由图可知，将凸透镜向左移动，光屏上的光斑将变小，当光屏上出现最小最亮的光斑时，该点为凸透镜的焦点，测量焦点到凸透镜光心的距离即为凸透镜的焦距。
(2)[2][3][4]由图甲可知，凸透镜的焦距大于15cm，图乙中蜡烛和光屏之间的距离为45cm，小于4倍焦距，所以只移动凸透镜，在光屏上不可能出现实像；图乙中凸透镜到光屏的距离等于15cm，小于1倍焦距，所以只移动蜡烛，在光屏上不可能出现实像；图乙中凸透镜到蜡烛的距离等于30cm，大于1倍焦距小于二倍焦距，而凸透镜到光屏的距离较小，所以只移动光屏到适当位置，光屏上会出现倒立放大的实像，生活中的投影仪就是利用这一原理工作的。
(3)[5]图乙中此时成像在光屏后，相当于远视眼，所以在像在蜡烛和凸透镜之间放置一个焦距合适的凸透镜，也可以在光屏上看到清晰的像。
6．如图所示，小明在探究“凸透镜成像规律”的实验中，依次将点燃的蜡烛、凸透镜、光屏放在光具座上，调节烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在同一高度。（F和F’为凸透镜的焦点，P和P’到凸透镜的距离为二倍焦距。）
(1)保证蜡烛、凸透镜的位置不变，应将光屏向________ （选填“左”或“右”）移动，才能在光屏上得到清晰倒立的________ （选填“放大”“等大”或“缩小”）的实像。生活中的________ （选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”）就是利用了这样的成像原理；
(2)下表中是小明同学实验时记录的几组数据：
实验次数12345物距u/（cm）302015105像距v（cm）15203040/
①实验所用的透镜的焦距为________；
②第1次实验后，小明将一远视眼镜紧贴在凸透镜的左侧，要在光屏上再次得到清晰的像，应将光屏向________ （选填“靠近”或“远离”）透镜方向移动；
③交流数据过程中，老师指出表格中第________次实验数据是编造的，请你写出老师做出判断的依据是什么_______________________。
【答案】左缩小照相机 10cm 靠近 4 物距等于焦距时，凸透镜不成像
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1][2]依据凸透镜成像规律，可知物距大于2倍焦距时成缩小倒立的实像，此时像距小于2倍焦距，因此应将光屏向左移动。
[3]照相机照相时成缩小倒立的实像，与凸透镜物距大于2倍焦距时成像特点相同，即照相机利用了凸透镜成像规律中物距大于2倍焦距时成缩小倒立的实像的成像原理。
(2)①[4]根据表中数据可以知道，当物距等于20cm时，像距也等于20cm，，此时物距等
于像距等于二倍焦距，因此焦距等于10cm。
②[5]远视眼镜是凸透镜，它对光具有会聚作用，如果把它紧贴在凸透镜的左侧会使原来会聚成像的光线提前会聚，所以要想接到清晰的像，光屏要靠近透镜。
③[6][7]由第4次实验数据可以知道，此时物距等于焦距，物距等于焦距时，凸透镜不成像。
7．小明和小红做“探究凸透镜成像规律”的实验：
(1)利用太阳光测量凸透镜的焦距时，小明将一把木质刻度尺的一端支于水平地面上，观察尺在地面上形成的影子，不断调节刻度尺，使其在地面上的影子______，这时尺的方向就与太阳光的方向平行。小明保持尺不动，小红将光屏A和凸透镜L按照图甲所示的方式均垂直于刻度尺摆放，光屏上形成了一个最小、最亮的光斑。则该凸透镜的焦距为
______dm；
(2)实验中各器材的摆放位置如图甲所示，若要研究物距大于2倍焦距时，凸透镜的成像特点，则接下来的操作应该是______（填字母）；
a.蜡烛，凸透镜的位置保持不变，移动光屏直到找到清晰的像
b.光屏位置保持不变，将蜡烛移至15cm刻线处，移动凸透镜直到找到清晰的像
c.凸透镜位置保持不变，将蜡烛移至15cm刻线处，移动光屏直到找到清晰的像
(3)凸透镜能成等大的像吗？为了在实验中准确的比较像和物的大小关系，小明采用了以下的做法：
①为了画出相同的蜡烛，小明将白纸铺在水平桌面上，把点燃的蜡烛和玻璃板放置在如图乙所示的位置上，用笔在纸上画出蜡烛的“像”；
（______）
②将画有烛焰“像”的纸______ （填“正”或“倒”）贴在光屏上，这样便能在接下来的实验中准确的比较像和物的大小关系。
【答案】最短 1 c 倒
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1][2]小明保持尺不动，小红将光屏A和凸透镜L按照图甲所示的方式均垂直于刻度尺摆放，光屏上形成了一个最小、最亮的光斑。则该凸透镜的焦距为
f=10.0cm-0= 10.0cm=1dm
(2)[3]此时物距小于两倍焦距，所以需要调节蜡烛距离大于两倍焦距，根据凸透镜成像规律，物距大于两倍焦距，像距在一倍焦距到二倍焦距间。
[4]作出A点关于平面镜的对称点A'即A的像。如图所示：
[5]根据凸透镜的成像规律可知，当u=2f时，物体通过凸透镜成倒立等大的实像，所以比较像和物的大小关系，应将画有烛焰“像”的纸倒贴在光屏上。
8．某同学做“探究凸透镜成像规律”的实验，当烛焰、凸透镜、光屏位于如图所示的位置时光屏上出现了烛焰清晰的像：
(1)该同学看到光屏上所成的像是一个烛焰_________（选填“放大”“缩小”或“等大”）的像；
(2)若将蜡烛向右移动少许，光屏应向_________移动才能再次成清晰的像，此像的大小比刚才的像要_________（选填“大”或“小”）一些；
(3)若蜡烛和光屏保持图示位置不变，将透镜向左移动_________cm可以在光屏上再次形成清晰的像。
【答案】缩小右大 25
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]由图知，物体和所成的像在凸透镜的两侧，而物距u=40cm，像距v=15cm，即u>v，所以光屏上所成的像是缩小的。
(2)[2][3]由凸透镜的成像规律知，当物距变小时，像距要变大，才能再次在光屏上得到清晰的像，而像的大小要比移动前的要大一些。
(3)[4]根据光路可逆，若蜡烛与光屏不动，只移动透镜，要想再次成清晰的像，须让此时的物距为15cm，像距为40cm，那么凸透镜就应该移动到25cm处。
9．如图，小明用一个焦距未知的凸透镜、蜡烛、光屏、光具座探究凸透镜成像规律：
(1)由图甲可知，该凸透镜的焦距为_____cm；
(2)如图乙所示，若在光屏上能得到清晰缩小的烛焰的像（光屏未画出），则蜡烛可能置于凸透镜左边a、b、c、d四点中的_____点处（注：P点是该凸透镜的2倍焦距处），生活中的_____就是利用这个原理制成的；
(3)当蜡烛远离凸透镜时，要在光屏上再次成清晰的像，光屏应_____（填“靠近”或“远离”）凸透镜，同时观察到光屏上清晰的像变_____（填“大”或“小”），接着小明用一块遮光布遮住凸透镜的下半部分，可观察到光屏上的像是_____（“完整”或“不完整”）的；
(4)某次实验中，光屏上已得到清晰的像，小明用一个焦距为15cm的凸透镜换下原先的凸透镜，并保持凸透镜和光屏的位置不动，为了使光屏上的像变清晰，蜡烛应_____（填“靠近”或“远离”）凸透镜．
【答案】11.0a照相机靠近小完整远离
【解析】
【分析】
【详解】
(1)由图可知，凸透镜位于30cm处，光线会聚与41cm处，所以焦点到凸透镜的距离即为焦距，f=41.0cm?10.0cm=11.0cm；
(2)根据凸透镜成像的规律可知物体位于2倍焦距以外成缩小倒立的实像，所以物体位于
a、b、c、d四点中的a点处，照相机就是利用这一原理制成的；
(3)根据物远像近像变小的规律可知当蜡烛远离凸透镜时，要在光屏上再次成清晰的像，光屏应靠近凸透镜，同时观察到光屏上清晰的像变小，用一块遮光布遮住凸透镜的下半部分，像仍然是完整的只是变暗；
(4)实验中，光屏上已得到清晰的像，小明用一个焦距为15cm的凸透镜换下原先的凸透镜，并保持凸透镜和光屏的位置不动，此时相当于物距变小根据成像原理可知像距变大了，所以为了使光屏上的像变清晰，蜡烛应远离凸透镜．
10．某小组同学用如图甲的装置“探究凸透镜成像特点”，他们进行实验的同时在坐标纸上记录蜡烛与光屏上像的位置和大小，如图乙（用带箭头的线段表示物或像，A'、B'分别表示蜡烛在A、B处像的位置）
（1）他们将平行光正对凸透镜照射，在距离凸透镜15cm的光屏上出现了一个最小最亮的光斑，则凸透镜的焦距f=_____cm。
（2）从图乙中可以看出，蜡烛在A、B位置时光屏上得到的都是倒立、_____的实像。生活中利用这个成像特点制成了_____（写出一个即可）。
（3）和其他小组交流后发现，当蜡烛在距透镜15 cm～30 cm之间时，像均成在透镜另一侧距透镜30 cm以外处。但是，当它们把蜡烛放在C位置时，在光具座上无论怎样移动光屏，都不能得到清晰的像，原因是像距_____。
（4）为了让蜡烛在C位置的像成在光具座上的光屏上，他们采用了两种做法：
做法一：保持蜡烛和透镜的位置不变，更换凸透镜，在光具座上移动光屏，光屏上又出现了清晰的像，这表明像距变_____了，由此推断更换的凸透镜会聚光的能力较强，此透镜焦距_____15 cm（选填“大于”“小于”或“等于”）。
做法二：保持蜡烛和透镜的位置不变，在蜡烛和透镜之间再放置一个凸透镜，在光具座上移动光屏，光屏上又出现了清晰的像，由此实验联系实际，远视眼的晶状体焦距较_____（选填“大”或“小”），将近处物体的像成在视网膜_____方（选填“前”或“后”），故需配戴_____透镜矫正。
【答案】15放大投影仪/幻灯机太大/超出光具座长度范围小小于大后凸【解析】
【分析】
（1）根据凸透镜焦距的定义和用平行光测焦距的方法得出凸透镜的焦距；
（2）当2f＞u＞f时，凸透镜成倒立放大的实像，应用是幻灯机或投影仪；
（3）成实像时，物距越小，像距越大，据此分析；
（4）要重新成像：做法一：更换焦距更小的凸透镜；
做法二：增加一个凸透镜，增强对光的会聚能力。
【详解】
（1）当凸透镜将平行光汇聚为最小、最亮的光斑时，此处为焦点，焦点到光心的距离为焦距，所以此凸透镜的焦距为15cm；
（2）从图乙中可以看出，蜡烛在A、B位置时光屏上得到的都是倒立、放大的实像。
此时2f＞u＞f，凸透镜成倒立放大的实像，应用是幻灯机或投影仪；
（3）当蜡烛在C点时，物距接近于焦距，像距太大，光具座的长度，像不能成在光屏上，即原因是此时像距太大，超出了光具座的长度范围；
（4）保持蜡烛和透镜的位置不变，做法一：更换凸透镜，在光具座上移动光屏，光屏上又出现了清晰的像，说明像距变小了，由此推断更换的凸透镜会聚光的能力较强，焦距变小，则此透镜焦距小于15cm；
做法二：保持蜡烛和透镜的位置不变，在蜡烛和透镜之间再放置一个凸透镜，在光具座上
移动光屏，光屏上又出现了清晰的像；
根据远视眼的成像特点知，远视眼的晶状体焦距较大，将近处物体的像成在视网膜后方，故需配戴凸透镜矫正，与此时的成像情况类似。