回歸教材重難點(diǎn)02 凸透鏡成像規(guī)律中考物理三輪沖刺過關(guān)

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凸透鏡成像是八年級上冊光學(xué)的重點(diǎn)考點(diǎn)?？梢院芎玫目疾鞂W(xué)生的分析推理能力，也可以結(jié)合生活中的現(xiàn)象分析眼睛和眼鏡、照相機(jī)等物理知識。
本考點(diǎn)是高頻考點(diǎn)，最近五年武漢中考都有考察。一般出現(xiàn)在23/24題，以實(shí)驗(yàn)題形式出現(xiàn)，偶爾也會(huì)連同考察透鏡作圖。
1.凸透鏡成像的規(guī)律
凸透鏡成像規(guī)律
一、作圖題
1．（2021·安徽亳州·一模）如圖所示，是探究凸透鏡成像規(guī)律實(shí)驗(yàn)時(shí)，光屏上所得到的像。請你在圖上大致畫出其所對應(yīng)的物體。
【答案】
【詳解】
根據(jù)凸透鏡成像規(guī)律：當(dāng)物距小于2倍焦距、大于1倍焦距時(shí)，則像距大于2倍焦距，成倒立、放大的實(shí)像，可知所對應(yīng)的物體物距小于2倍焦距、大于1倍焦距。
2．（2021·安徽·模擬預(yù)測）如圖所示，是物體經(jīng)凸透鏡折射后所成的虛像，是凸透鏡的主光軸。試通過作光路圖的方法確定此凸透鏡的一個(gè)焦點(diǎn)，用字母標(biāo)出。
【答案】
【詳解】
由圖可知，是物體經(jīng)凸透鏡折射后所成的虛像，則折射光線的反向延長線過對應(yīng)的像點(diǎn)，因此由點(diǎn)向凸透鏡作平行于主光軸的入射光線，連接并延長交主光軸與一點(diǎn)，是凸透鏡的焦點(diǎn)。如圖所示：
二、實(shí)驗(yàn)題
3．（2021·內(nèi)蒙古鄂爾多斯·中考真題）同學(xué)們選取不同焦距的凸透鏡，探究“凸透鏡成像的規(guī)律”
（1）安裝并調(diào)節(jié)燭焰、透鏡、光屏，使他們?nèi)叩闹行拇笾略赺_____；
（2）小光同學(xué)選取焦距為f1=10cm的凸透鏡，當(dāng)蠟燭放在圖甲位置，調(diào)節(jié)光屏，可在光屏上得到一個(gè)倒立、清晰的像，生活中______（選填“照相機(jī)”“投影儀”或“放大鏡”）就是利用此成像原理工作的；
（3）在圖甲實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，更換焦距為f2=5cm的凸透鏡，為在光屏上得到清晰的像，光屏應(yīng)向______（選填“左”或“右"）側(cè)移動(dòng)；
（4）小焦同學(xué)發(fā)現(xiàn)，在（3）的基礎(chǔ)上，不移動(dòng)光屏，將自己的眼鏡放到凸透鏡前，如圖乙，光屏上也能呈現(xiàn)清晰的像，說明該眼鏡對光有______（選填 “會(huì)聚”或“發(fā)散”）作用。
【答案】 同一高度（或同一水平線或同一水平高度） 投影儀 左 發(fā)散
【詳解】
（1）[1]根據(jù)實(shí)驗(yàn)的要求，讓像成在光屏的中心，必須使?fàn)T焰、凸透鏡和光屏三者的中心在同一高度上。
（2）[2]圖甲中，凸透鏡的焦距是10cm，物距是15cm，物距大于1倍焦距小于2倍焦距，成倒立放大的實(shí)像，投影儀根據(jù)此原理制成的。
（3）[3]在圖甲實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，更換焦距為f2=5cm的凸透鏡，凸透鏡的焦距變小，像提前會(huì)聚，成在光屏的前面，為在光屏上得到清晰的像，光屏應(yīng)向左側(cè)移動(dòng)。
（4）[4]在（3）的基礎(chǔ)上，不移動(dòng)光屏，將自己的眼鏡放到凸透鏡前，光屏上也能呈現(xiàn)清晰的像，像推遲會(huì)聚，即該眼鏡對光線具有發(fā)散作用，是凹透鏡。
4．（2021·江蘇鎮(zhèn)江·中考真題）小林用圖甲裝置來探究凸透鏡成像的規(guī)律。
（1）實(shí)驗(yàn)前，應(yīng)調(diào)整燭焰和光屏的中心在凸透鏡的___________上。
（2）當(dāng)蠟燭、凸透鏡和光屏處于圖甲所示位置時(shí)，恰好在光屏上成清晰的像，所成的像是___________（填“正立”或“倒立”）的___________（填“實(shí)”或“虛”）像。
（3）保持凸透鏡位置不變，將圖甲中蠟燭和光屏的位置互換，此時(shí)光屏上所成像的特點(diǎn)與___________ （填“照相機(jī)”“放大鏡”或“投影儀”）相同。
（4）小林進(jìn)行了進(jìn)一步探究：如圖乙所示，凸透鏡的焦距為10cm，保持光屏位置不變，讓蠟燭和凸透鏡分別以2cm/s和1cm/s的速度，從圖示位置同時(shí)勻速向左運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過___________s，光屏上成清晰___________（填“放大”“等大”或“縮小”）的像。
【答案】 主光軸 倒立 實(shí) 照相機(jī) 5 等大
【詳解】
（1）[1]實(shí)驗(yàn)前，應(yīng)調(diào)整燭焰和光屏的中心在凸透鏡的主光軸上，這樣像才能成在光屏的中央。
（2）[2][3]如題圖甲所示，當(dāng)凸透鏡位于甲所示位置時(shí)，恰好在光屏上成清晰的像，由圖可知此時(shí)物距小于像距，即物距在一倍焦距和二倍焦距之間，成倒立、放大的實(shí)像。
（3）[4]保持凸透鏡位置不變，將圖甲中蠟燭和光屏的位置互換，則像距在一倍焦距和二倍焦距之間，物距大于二倍焦距，根據(jù)光在折射時(shí)光路的可逆性可知，此時(shí)成倒立、縮小的實(shí)像，照相機(jī)就是利用這個(gè)原理制成的。
（4）[5][6]由圖乙知此時(shí)物距等于像距等于15cm，且蠟燭向左移動(dòng)的速度是凸透鏡向左移動(dòng)速度的2倍，設(shè)它們移動(dòng)時(shí)間t后物距和像距相等，都等于2倍焦距，即20cm，則可得
2cm/s×t+15cm - 1cm/s ×t=20cm
解得
t=5s
此時(shí)光屏上成清晰等大的實(shí)像。
5．（2021·江蘇淮安·中考真題）如圖所示，用焦距為10cm的凸透鏡做“探究凸透鏡成像規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)。
（1）為了使像成在光屏中央，應(yīng)調(diào)節(jié)燭焰和光屏的中心位于凸透鏡的___________上。
（2）如圖所示，當(dāng)蠟燭距離凸透鏡15cm時(shí)，移動(dòng)光屏，可在光屏上找到一個(gè)清晰的倒立、___________ （填“放大”“等大”或“縮小”）的實(shí)像。在照神相機(jī)、投影儀、放大鏡中，成像情況與之類似的是___________。
（3）當(dāng)光屏上成清晰的像時(shí)，用白紙遮住凸透鏡的上半部分，則燭焰的像亮度將___________。
【答案】 同一高度 放大 投影儀 變暗
【詳解】
（1）[1]為了使像成在光屏中央，便于觀察，應(yīng)調(diào)節(jié)燭焰和光屏的中心位于凸透鏡的同一高度上。
（2）[2][3]由圖中可知，當(dāng)蠟燭距離凸透鏡15cm時(shí)，此時(shí)物距大于一倍焦距小于二倍焦距，故此時(shí)所成的像為倒立、放大的實(shí)像；成像情況與之類似的是投影儀。
（3）[4]用白紙遮住凸透鏡的上半部分時(shí)，凸透鏡的剩余部分對光仍然具有偏折能力，但因遮住了上半部分，故入射光線將減少，因此燭焰的像亮度將變暗。
6．（2021·遼寧錦州·中考真題）小明做“探究凸透鏡成像規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)，選用的凸透鏡焦距為10cm。
（1）蠟燭、凸透鏡、光屏在光具座上的位置如圖所示，恰好能在光屏上接收到清晰的燭焰的像，但像沒有完整的成在光屏的中央。為了使像成在光屏的中央，應(yīng)將凸透鏡向 ___________（選填“上”或“下”）調(diào)節(jié)。
（2）把蠟燭移到光具座25cm刻度線處，凸透鏡不動(dòng)，移動(dòng)光屏，光屏上再次出現(xiàn)清晰倒立、___________（選填“放大”、“縮小”或“等大”）的實(shí)像，這個(gè)成像性質(zhì)在生活中的應(yīng)用是 ___________（選填“照相機(jī)”、“投影儀”或“放大鏡”）。
（3）接著，小明取下自己戴的眼鏡放于蠟燭和凸透鏡之間，光屏上的像又變得模糊。保持蠟燭和凸透鏡不動(dòng)，當(dāng)光屏向左移動(dòng)適當(dāng)距離后像又清晰。由此推斷，小明的眼睛屬于 ___________（選填“近視眼”或“遠(yuǎn)視眼”）。
（4）小明取走自己的眼鏡，將蠟燭移到光具座30cm刻度線處，凸透鏡不動(dòng)，移動(dòng)光屏，當(dāng)光屏上再次出現(xiàn)清晰的像時(shí)，發(fā)現(xiàn)蠟燭和光屏之間的距離 ___________（選填“大于”、“等于”或“小于”）（2）中光屏上出現(xiàn)清晰的像時(shí)蠟燭和光屏之間的距離。
【答案】 下 縮小 照相機(jī) 遠(yuǎn)視眼 小于
【詳解】
（1）[1]由圖可知，像在光屏上的位置偏上，應(yīng)使像向下移動(dòng)，由于光線經(jīng)光心傳播方向不改變，應(yīng)將凸透鏡向下調(diào)節(jié)，使像成在光屏的中央。
（2）[2][3]把蠟燭移到光具座25cm刻度線處，此時(shí)物距等于25cm，因?yàn)橥雇哥R焦距為10cm，所以此時(shí)物距大于二倍焦距，根據(jù)凸透鏡成像規(guī)律可知，此時(shí)光屏上出現(xiàn)清晰倒立、縮小的實(shí)像，這個(gè)成像性質(zhì)在生活中的應(yīng)用是照相機(jī)。
（3）[4]小明取下自己戴的眼鏡放于蠟燭和凸透鏡之間，光屏上的像又變得模糊。保持蠟燭和凸透鏡不動(dòng)，當(dāng)光屏向左移動(dòng)適當(dāng)距離后像又清晰，說明小明的眼鏡對光線起到了會(huì)聚作用，使像靠近凸透鏡，所以小明的眼鏡屬于凸透鏡，小明的眼鏡屬于遠(yuǎn)視眼。
（4）[5]將蠟燭移到光具座30cm刻度線處，此時(shí)的物距為20cm，等于二倍焦距，凸透鏡不動(dòng)，移動(dòng)光屏，當(dāng)光屏上再次出現(xiàn)清晰的像時(shí)，像距也為二倍焦距，此時(shí)蠟燭和光屏之間的距離為四倍焦距，在凸透鏡成實(shí)像時(shí)，物體在二倍焦距時(shí)，物體與像之間的距離最小，為四倍焦距，所以此時(shí)蠟燭和光屏之間的距離小于（2）中光屏上出現(xiàn)清晰的像時(shí)蠟燭和光屏之間的距離。
7．（2022·江蘇無錫·二模）小明同學(xué)利用下圖裝置來研究凸透鏡成像。
（1）如圖甲所示，當(dāng)凸透鏡位于光具座上A處時(shí)，恰好在光屏上成清晰的像，利用此圖凸透鏡成像規(guī)律制成的光學(xué)設(shè)備是_______（選填“放大鏡”、“照相機(jī)”或“投影儀”），蠟燭燃燒一段時(shí)間后，燭焰的像將位于光屏中心的______方（選填“上”或“下”）；
（2）在圖乙實(shí)驗(yàn)獲得清晰的像后，小明取了一副近視眼鏡放在凸透鏡前（如圖乙所示），觀察到光屏上的像變模糊了，此時(shí)要使光屏上成清晰的像，應(yīng)該將光屏向______移（選填“左”或“右”）。
【答案】 投影儀 上 右
【詳解】
（1）[1]如圖甲所示，物距小于像距，成倒立放大的實(shí)像，是投影儀的原理。
[2] 蠟燭燃燒一段時(shí)間后，燭焰會(huì)向下移動(dòng)，根據(jù)透過凸透鏡光心的光線方向不變，則燭焰的像會(huì)在光屏上向上移動(dòng)，故燭焰的像將位于光屏中心的上方。
（2）[3]近視鏡是凹透鏡，凹透鏡對光線具有發(fā)散作用，使原來會(huì)聚的光線延后會(huì)聚，光屏應(yīng)該向右遠(yuǎn)離凸透鏡，才能在光屏上得到清晰的像。
8．（2021·江蘇鎮(zhèn)江·一模）小明用如圖器材，探究凸透鏡成像的規(guī)律：
（1）為測量凸透鏡的焦距，小明讓凸透鏡正對太陽，移動(dòng)光屏，直到在光屏上得到一個(gè)______的光斑，此時(shí)光斑到透鏡光心的距離為10cm；
（2）調(diào)節(jié)光具座上燭焰和光屏的高度，使它們的中心在凸透鏡的______上；
（3）蠟燭與透鏡的位置如圖所示，移動(dòng)光屏直到光屏上得到一個(gè)清晰的______（選填“放大”、“縮小”或“等大”）的像，利用此成像特點(diǎn)可制成_______(選填“放大鏡”、“照相機(jī)”或“投影儀”)，則光屏在光具座上位置的刻度范圍是_______cm；
（4）完成第（3）中實(shí)驗(yàn)后，僅將蠟燭移至20cm刻度線處，為使光屏上再次得到清晰的像，需在凸透鏡左側(cè)“戴”上合適的_______（選項(xiàng)“近視”或“遠(yuǎn)視”）眼鏡。
【答案】 最小最亮 主光軸 縮小 照相機(jī) 60~70 近視
【詳解】
（1）[1] 將凸透鏡正對太陽光，再把光屏放在它的另一側(cè)，改變凸透鏡與光屏的距離，直到光屏上出現(xiàn)一個(gè)最小最亮的光斑。
（2）[2] 實(shí)驗(yàn)過程中為了使像成在光屏的中央，需要調(diào)節(jié)光具座上燭焰和光屏的高度，使它們的中心在凸透鏡的主光軸上。
（3）[3][4][5] 由圖可知，物距為25cm，大于2倍焦距時(shí)，成倒立縮小的實(shí)像，是照相機(jī)的應(yīng)用，此時(shí)像位于1倍焦距和2倍焦距之間，10cm＜u＜20cm，即應(yīng)該位于光具座60~70cm之間。
（4）[6] 將蠟燭移至20cm刻度線處，此時(shí)物距變大，像距變小，不移動(dòng)光屏而使光屏上再次得到清晰的像，可以推遲光線的會(huì)聚，近視眼鏡是凹透鏡，對光線有發(fā)散作用，故選擇具有發(fā)散作用的近視鏡片。
9．（2022·重慶市開州區(qū)西街初級中學(xué)一模）如圖甲所示，一束平行光經(jīng)過一凸透鏡，調(diào)節(jié)光屏的位置直到在光屏上得到一個(gè)最小、最亮的光斑。小劉同學(xué)用此凸透鏡做“探究凸透鏡成像規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)，并用燭焰作光源，實(shí)驗(yàn)裝置如圖乙所示。在實(shí)驗(yàn)過程中凸透鏡位置保持不變，請你根據(jù)所學(xué)知識完成下列填空。
（1）該凸透鏡的焦距為______；
（2）改變蠟燭位置，使其位于20cm刻度線處，再移動(dòng)光屏，使?fàn)T焰在光屏上成清晰的實(shí)像，是根據(jù)這一原理制成的______（選填“照相機(jī)”或“放大鏡”或“幻燈機(jī)”）；
（3）改變蠟燭，使其位于30cm刻度線處，再移動(dòng)光屏，使?fàn)T焰在光屏上成清晰的倒立、______（選填“放大”或“等大”或“縮小”）的像。
【答案】 10.0 照相機(jī) 等大
【詳解】
（1）[1]該光斑到凸透鏡的距離就是凸透鏡的焦距，故由圖甲可知，該凸透鏡的焦距為10.0cm。
（2）[2]由題意可知，此時(shí)物距為30cm，大于二倍焦距，所成的像為倒立、縮小的實(shí)像，根據(jù)這一原理制成的是照相機(jī)。
（3）[3]當(dāng)蠟燭位于30cm刻度線處時(shí)，此時(shí)物距等于二倍焦距，由凸透鏡成像的規(guī)律可知，此時(shí)所成的像是倒立、等大的實(shí)像。
10．（2022·遼寧撫順·二模）某實(shí)驗(yàn)小組進(jìn)行“探究凸透鏡成像規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)：
（1）由圖甲可知，該凸透鏡的焦距是______cm；
（2）實(shí)驗(yàn)時(shí)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低，要想使像成在光屏中央，應(yīng)調(diào)節(jié)蠟燭向______（選填“上”或“下”）移動(dòng)；
（3）如圖乙所示，若在光屏上（光屏未畫出）得到清晰放大的實(shí)像，則燭焰應(yīng)位于透鏡左側(cè)a、b、c、d四點(diǎn)中的______點(diǎn)，此成像規(guī)律應(yīng)用在______上（選填一種器材名稱）；
（4）小莉同學(xué)將自己的近視眼鏡鏡片放在了蠟燭與凸透鏡（靠近凸透鏡）之間（如圖丙），小明移動(dòng)透鏡和光屏，直到在光屏上得到了一個(gè)倒立縮小的清晰的像，將近視眼鏡鏡片取下，發(fā)現(xiàn)光屏上的像變模糊了；
①為了使屏上的像重新變得清晰，在不移動(dòng)蠟燭和凸透鏡位置的前提下，小華應(yīng)將光屏______（選填“左”或“右”）移動(dòng)；
②如圖丁所示，正確表示小莉同學(xué)近視眼成像和矯正情況的是______。
A．b a B．c a C．c d D．b d
【答案】 15.0 下 c 投影儀 左 B
（1）[1]平行光線經(jīng)過凸透鏡后會(huì)聚于一點(diǎn)，這一點(diǎn)就是焦點(diǎn)。焦點(diǎn)到光心的距離是焦距，根據(jù)圖示中光屏在刻度尺上的位置，可以讀出該凸透鏡的焦距是
60.0cm-45.0cm=15.0cm
（2）[2]為使所成像能在光屏的中心，必須使?fàn)T焰、凸透鏡、光屏的中心在同一高度上。由于燭焰在光屏上像的位置偏低，要想使像成在光屏中央，應(yīng)調(diào)節(jié)蠟燭使?fàn)T焰向下移動(dòng)。
（3）[3][4]若在光屏上（光屏未畫出）得到清晰放大的實(shí)像，物距大于1倍焦距小于2倍焦距，燭焰應(yīng)在圖中的c點(diǎn)，其應(yīng)用是投影儀。
（4）①[5]近視眼鏡鏡片是凹透鏡，對光線有發(fā)散作用，原來經(jīng)透鏡折射會(huì)聚的光線被發(fā)散后，會(huì)聚延遲了，所以像距變大了，所以，為了使屏上的像重新變得清晰，在不移動(dòng)蠟燭和凸透鏡位置的前提下，應(yīng)將光屏向左移動(dòng)。
②[6]近視眼是晶狀體變厚或眼球過長，物體的像會(huì)聚在視網(wǎng)膜的前方，如圖c，要配戴凹透鏡進(jìn)行矯正如圖a，故選B。
物距u和焦距f
的關(guān)系
像的性質(zhì)
像距v和焦距f的關(guān)系
像與物同側(cè)或異側(cè)
正立
或倒立
縮小
或放大
實(shí)像
或虛像
倒立
縮小
實(shí)像
異側(cè)
倒立
等大
實(shí)像
異側(cè)
倒立
放大
實(shí)像
異側(cè)
不成像
正立
放大
虛像
—
同側(cè)