上海民办新竹园中学物理光的折射 透镜单元测试卷(解析版)

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．如图是“探究凸透镜成像规律”的装置示意图，其中凸透镜焦距为10cm。

(1)蜡烛和凸透镜置于图示位置，调节光屏位置，光屏上会出现清晰的________（选填“放大”“等大”或“缩小”）的像，据此规律可制成______；若用课本挡住了凸透镜的上半部分，光屏上蜡焰的像会________；

(2)保持蜡烛和光屏位置不动，将凸透镜逐渐向____移动，光屏上能成清晰缩小的像。

(3)将蜡烛、凸透镜分别放在图中45cm、50cm的位置，蜡焰所成的像是______（选填“放大”或“缩小”）的像，这时眼睛应该在___________侧观察蜡焰的像。

【答案】放大投影仪变暗右放大凸透镜右侧

【解析】

【分析】

【详解】

(1)[1][2]由图可知，此时的物距为15cm，物距与焦距的关系

2f>u>f

成倒立、放大的实像，其应用是投影仪。

[3]遮住凸透镜的上半部，物体上任一点射向凸透镜的下半部，经凸透镜折射后，照样能会聚成像，像的大小不发生变化，折射光线减少，会聚成的像变暗。

(2)[4]保持蜡烛和光屏位置不动，将凸透镜逐渐向右移动，当物距等于原来的像距时，根据光的可逆性，光屏上能成清晰缩小的像。

(3)[5][6]将蜡烛、凸透镜分别放在图中45cm、50cm的位置，此时物距为5cm，物距小于焦距，成正立、放大的虚像，像与物体在凸透镜的同一侧，眼睛应该在右侧透过凸透镜观察烛焰的像。

3．用如图所示的装置做“探究凸透镜成像规律”实验。图甲中一束平行光射向凸透镜，光屏上得到一个最小、最亮的光斑（未画出）。

(1)凸透镜的焦距是______cm；

(2)图乙中烛焰在光屏上恰好成一清晰的像（未画出），则该像是倒立、______的实像。若在图乙中将凸透镜移到55cm刻度线处，则将光屏移动到______cm刻度线处，可以再次看到清晰的像；

(3)若在图乙中烛焰和凸透镜之间放一近视眼镜的镜片，则将光屏向______（左/右）移动才能再次看到清晰的像，若放上镜片后，保持光屏的位置不动，将凸透镜换成一个焦距更

______（选填“大”或“小”）的凸透镜，也能够在光屏上看到清晰的像；

(4)若在图乙中用塑料吸管对准A点沿垂直于纸面方向持续用力吹气，发现光屏上“烛焰尖部”变模糊，则将光屏向______（左/右）移动，“烛焰尖部”又会变清晰。

【答案】10.0 放大 75 右小左

【解析】

【分析】

【详解】

(1)[1]光屏上得到一个最小、最亮的光斑，即凸透镜的焦点；则由图知，该凸透镜的焦距为

f=60.0cm-50.0cm=10.0cm

(2)[2]当蜡烛、凸透镜位于图乙中刻度对应的位置时，物距为

50.0cm-35.0cm=15.0cm

物距大于1倍焦距而小于2倍焦距，所以此时凸透镜能成倒立、放大的实像。

[3]若在图乙中将凸透镜移到55cm刻度线处，物距为

55.0cm-35.0cm=20.0cm=2f

物距等于2倍焦距，所以此时凸透镜能成倒立、等大的实像，像距也等于2倍焦距，故将光屏移动到75cm刻度线处，可以再次看到清晰的像。

(3)[4][5]图乙中光屏上恰好成一清晰的像，在烛焰和凸透镜之间放一近视眼镜的镜片后，因近视眼镜的镜片为凹透镜，对光线起发散作用，将光屏向右移动才能在光屏上成清晰的像。若放上镜片后，保持光屏的位置不动，将凸透镜换成一个焦距更小的凸透镜，也能够

在光屏上看到清晰的像。

(4)[6]在图乙中用塑料吸管对准A点沿垂直于纸面方向持续用力吹气，A点气体流速变大，则A点处气体压强变小，烛焰将向左移动，物距增大，像距应减小，所以应将光屏向左移动，“烛焰尖部”又会变清晰。

4．如图所示，张沐同学在老师指导下做“探究凸透镜成像规律”的实验。

(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，此时像和物大小相等，则该凸透镜焦距为______cm；

(2)张沐同学把蜡烛移到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，此时光屏上的像应该是倒立、______的实像；

(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，张沐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______透镜，它对光线有______作用；

(4)随着实验的进行，蜡烛变短，为了使像仍成在光屏中央，此时最合理的办法是______。【答案】10.0 左缩小凸会聚向上调蜡烛

【解析】

【分析】

【详解】

(1)[1]像和物大小相等，根据凸透镜的成像规律可知，物距和像距大小都等于两倍焦距，而物距是20.0cm，那么该凸透镜焦距为10.0cm。

(2)[2]张沐同学把蜡烛移到A处，这时物距大于两倍焦距，根据凸透镜的成像规律可知，像距在一倍焦距与两倍焦距之间，即所成的清晰像在60.0cm到70.0cm之间，那么光屏应向左适当移动。

[3]由上述可知，物距大于两倍焦距，根据凸透镜的成像规律，此时光屏上的像应该是倒立、缩小的实像。

(3)[4][5]假设老师所戴的眼镜是凹透镜，凹透镜的作用是把光线发散，那么蜡烛的光经过凹透镜后会发散，再经过凸透镜，最后所成的清晰像在光屏的后方，但是题中是把光屏往左移动得到清晰的像，这与题意不符合，所以老师戴的不是凹透镜；假设老师所戴的眼镜是凸透镜，凸透镜的作用是把光线会聚，那么蜡烛的光经过凸透镜后会会聚，再经过凸透镜，最后所成的清晰像在光屏的前方，题中是把光屏往左移动得到清晰的像，这与题意相符合，所以老师戴的是凸透镜。凸透镜对光线有会聚作用。

(4)[6]随着实验的进行，蜡烛变短，烛焰会向下移动，为了使像仍成在光屏中央，烛焰、凸透镜的光心、光屏的中心应在同一高度，此时最合理的办法是向上调蜡烛。

5．在探究“凸透镜成像规律”的实验中，小明和小红同学进行了如下实验：

(1)按如图甲所示操作，测出本实验所用凸透镜的焦距为______cm。

(2)调节蜡烛、凸透镜和光屏的位置如图乙所示，发现光屏上得到一个倒立、______（选填“放大”“缩小”或“等大”）的清晰实像，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。

(3)保持图乙中凸透镜的位置不变，当蜡烛向左移动到10cm时，应该向左移动光屏

______cm（等于10，小于10 ，大于10），才能再次得到清晰的像。

(4)步骤3中如果不移动光屏也可以在蜡烛和透镜之间加上一个适当______（凸透镜，凹透镜），也能再次得到清晰的像。

【答案】10.0放大投影仪大于10凹透镜

【解析】

【分析】

【详解】

(1)[1]焦距为焦点到光心的距离，由图甲得，实验所用凸透镜的焦距为10.0cm（刻度尺的读数要注意估读到分度值下一位）。

(2)[2][3]由乙图得此时物距在意倍焦距到两倍焦距之间，成倒立、放大的实像。投影仪利用这样的原理成像。

(3)[4]保持图乙中凸透镜的位置不变，当蜡烛向左移动到10cm时，成缩小的实像，像位于60cm~70cm间，所以应该向左移动光屏大于10cm，才能再次得到清晰的像。

(4)[5]步骤3中如果不移动光屏也可以在蜡烛和透镜之间加上一个适当的凹透镜也能再次得到清晰的像。因为凹透镜具有发散作用，能使像重新呈现在光屏上。

6．在探究“凸透镜成像规律”的实验中：

(1)小红用平行光作光源，移动光屏，在光屏上得到一个最小最亮的光斑，如图甲所示，则该凸透镜的焦距为______cm；

(2)如图乙中画出A点的像点A＇，我们能从平面镜前不同位置看到光屏上的像是因为光射在光屏上发生了______反射；

(3)如图丙所示，保持蜡烛的位置不变，移动透镜至图丙所示刻度线处，则人眼应该在图中______选填“A”、“B”或“C”）处且朝着相应方向，才能观察到烛焰正立、放大的像；

(4)图丁中，点燃蜡烛，经过凸透镜在光屏上成清晰的、倒立缩小的实像。然后，在烛焰和凸透镜之间放一副近视眼镜，发现光屏上的像变模糊了。近视眼镜的镜片为_____（选填“凹”或“凸”）透镜。不改变眼镜和透镜的位置，要使光屏上再次呈现清晰的像，可以进行的操作是：______（填“光屏远离透镜”或“蜡烛靠近透镜”）；

(5)小红利用该凸透镜自制了一个模型照相机，如图戊所示。在纸筒M的一端嵌上这个凸透镜，纸筒N的一端蒙上一层半透明薄膜，把纸筒N套入M中，并能前后滑动。在较暗的室内，把凸透镜对着明亮的室外，调节凸透镜和薄膜之间的距离，在薄膜上可以看到室外景物清晰的像。再把凸透镜正对着室内近处点燃的蜡烛，为了薄膜上出现烛焰清晰的像，应该______（填“拉长”或“缩短”）凸透镜和薄膜之间的距离。

【答案】10.0

漫 B 光

屏远离透镜拉长

【解析】

【分析】

【详解】

(1)[1]平行光作照射到凸透镜上，移动光屏，在光屏上得到一个最小最亮的光斑，即凸透镜的焦点，焦点到凸透镜的距离为凸透镜的焦距，图甲中凸透镜的位置在10.0cm刻度处，光屏的位置在20.0cm刻度处，则焦距

f=-=

20.0cm10.0cm10.0cm

(2)[2]平行于主光轴的光线经凸透镜折射过焦点，过凸透镜光心的光线传播方向不变，延长两条折射光线相交与一点，此点即为A点的像点A＇，如图所示

我们能从平面镜前不同位置看到光屏上的像是因为光屏是凹凸不平的，光射在光屏上，反射光线不再平行，属于漫反射。

(3)[3]如图丙所示，保持蜡烛的位置不变，移动透镜至图丙所示刻度线处，物距小于一倍焦距，成的是正立、放大的虚像，在光屏上看不到像，需要透过凸透镜向蜡烛的一侧观察才能看到像，所以人眼应该在图中的B处。

(4)[4]近视眼成的像会聚在视网膜的前面，需要用凹透镜将光发散一下再会聚在视网膜上，所以近视眼镜的镜片为凹透镜。

[5]近视眼镜的凹透镜镜片将光发散了在经凸透镜折射，折射光线会聚在光屏的后面，即像距变大了，所以光屏上的像变模糊了；要使光屏上再次呈现清晰的像，需要将光屏远离凸透镜。

(5)[6]把凸透镜对着明亮的室外，调节凸透镜和薄膜之间的距离，在薄膜上可以看到室外景物清晰的像，再把凸透镜正对着室内近处点燃的蜡烛，此时物距减小，像距应该变大，故应该拉长暗箱，即拉长凸透镜与薄膜之间的距离。

7．如图所示，凸透镜焦距为10厘米，若保持图中蜡烛和凸透镜的位置不变，为了使像成在光屏中央，应首先调整光屏的____，然后将光屏向_____缓慢移动（选填“左”或“右”），当光屏上呈现清晰的像时，该像的大小与物体相比是____（选填“缩小”或“放大”）。若将蜡烛在光具座上移动5厘米（凸透镜位置不变），通过移动光屏，___在光屏上重新找到清晰的像（选填“可能”或“不能”）。

【答案】高度右放大可能

【解析】

【分析】

【详解】

[1]因为实验的要求及需要，必须将烛焰、凸透镜和光屏三者的中心放在同一高度上，故该题中为了在光屏中心找到像，应首先调整光屏的高度。

[2][3]凸透镜在50.0cm处，蜡烛在35.0cm处，此时物距

u=50.0cm-35.0cm=15.0cm

物距在一倍焦距和两倍焦距之间，成倒立、放大的实像，且像应成在另一侧的2倍焦距以外，此时光屏的位置在70.0cm以外处，故光屏应向右移动。

[4]若将蜡烛在光具座上像右移动5厘米（凸透镜位置不变），蜡烛便在40.0cm处，物距

u=50.0cm?40.0cm=10.0cm

满足u=f，不成像。

若将蜡烛在光具座上像左移动5厘米（凸透镜位置不变），蜡烛便在30.0cm处，物距

u=50.0cm?30.0cm=20.0cm

满足u=2f，成倒立、等大的实像。

综上，将蜡烛在光具座上移动5厘米（凸透镜位置不变），通过移动光屏，可能在光屏上重新找到清晰的像。

8．小莉同学用焦距为10 cm的凸透镜做“探究凸透镜成像规律”的实验。

(1)实验过程中，当蜡烛与凸透镜的距离如图甲所示时，在光屏上可得到一个清晰的像，若保持蜡烛和光屏的位置不变，移动透镜至______cm处，光屏上能再次呈现清晰的像；(2)实验中将凸透镜从图甲处逐渐远离蜡烛，物距u随时间t的变化图像如图乙所示，则如图丙所示的图像中，像距v随时间t的大致变化图像正确的是______；

(3)如图丁所示，保持蜡烛的位置不变，移动透镜至16 cm处，人眼能观察到蜡烛的像，像是图戊中的____ （选填“A”“B”“C”或“D”）。

【答案】40 C D

【解析】

【分析】

【详解】

(1)[1]如图甲所示时，物距小于像距，当2f u f <<，成倒立放大的实像，当2u f >，应用是照相机；而且此时15cm u =，像距30cm v =；若保持蜡烛和光屏位置不变，光屏上能再次呈现清晰的实像，根据折射现象中光路可逆，需要移动透镜至40cm 刻线处。

(2)[2]当物距大于焦距时凸透镜成的是实像；将蜡烛从略大于一倍焦距处逐渐远离凸透镜，当物体在一倍焦距到二倍焦距之间移动时，像距变化大于物距变化；当物体在二倍焦距以外移动时，像距变化小于物距变化。即像距先减小得快，后减小得慢。故图象为C 图。

(3)[3]凸透镜焦距为10cm ，使蜡烛位置不变，移动透镜至16cm 刻度线处，u =6cm ，小于焦距，物距小于焦距成正立放大虚像，像是图戊中的D 。

9．小林同学利用图示装置来研究凸透镜成像。

（1）实验前，应调整烛焰、凸透镜和光屏三者的中心在同一高度的目的是_______。 （2）如图a 所示，当凸透镜位于光具座上A 处时，恰好在光屏上成清晰的像；保持蜡烛和光屏位置不变的情况下，将凸透镜向右移到B 处(图中未标出)，光屏上再次成清晰的像，此时所成的像是倒立_______的实像。

（3）实验过程中蜡烛燃烧一段时间后，若仍使烛焰的像位于光屏中央，蜡烛和凸透镜不动，则光屏应_______(选填“向上”或“向下”)移动。

（4）在上述探究活动中，若一支蜡烛与光屏间的距离为L ，与凸透镜第一次所在位置A 间的距离为L 0，如图b 所示，则该透镜两倍焦距2f _______ L (选填“>”“<”或“ =")，透镜先后两次所在位置A 、B 之间的距离s =______ (L 0、L 表示)。

【答案】使烛焰成的像在光屏的中央位置； 缩小； 向上； <； 02L

L 。

【解析】

【分析】

【详解】

(1)[1] 实验前，应调整烛焰、凸透镜和光屏三者的中心在同一高度的目的是使烛焰成的像在光屏的中央位置，便于观察；

(2)[2] 凸透镜位于光具座上A 处时，恰好在光屏上成清晰的像，因为物距小于像距，成倒立、放大的实像，保持蜡烛和光屏位置不变的情况下，将凸透镜向右移到B 处，物距大于像距，成倒立、缩小的实像。

(3)[3] 蜡烛燃烧变短时，所成的像移到了光屏中心的上方，为了使像成在光屏的中央，则光屏应向上移动。

(4)[4] 当凸透镜位于光具座上A 处时2v f > ，

u

v L 所以2f L

[5] 当凸透镜位于光具座上A 处，透镜到蜡烛的距离为L 0，将凸透镜向右移到B 处，透镜到蜡烛的距离为0L L -，所以透镜先后两次所在位置A 、B 之间的距离s =02L L

10．同学们在探究“凸透镜成像规律”的实验中。

（1）如图甲所示，先让平行光正对着凸透镜照射，左右移动光屏，直到光屏上出现一个最小最亮的光斑，测得凸透镜的焦距，然后组装并调整实验器材，使烛焰和光屏的中心位于___________上，进行实验，

（2）小强同学经过规范操作，准确测量，实验记录如下表： 序号 物距u /cm

像距v /cm 像的性质 1

45.0 22.5 a 2

30.0 30.0 倒立、等大、实像 3

20.0 60.0 b 4 6.0 / 正立、放大、虚像

表格中有几项内容漏写了，请你帮助填补：

a___________；

b___________。

（3）在进行第三次实验时如图乙所示，如果此时撤去光屏，人眼在如图所示的位置_______(选填“能”或“不能”)直接看到烛焰的实像。

（4）在进行第三次实验时，若保持凸透镜的位置不变，小明同学取了一副近视眼镜放在蜡

烛与凸透镜之间，观察到光屏上的像变模糊了，此时要使光屏上成清晰的像，应该将光屏向_____(选填“左”或“右”)移动。

（5）在各组汇报数据时，有两个小组使用的凸透镜焦距都是15.0cm，物距都是25.0cm 时，所测像距分别为37.5cm，36. 6cm.他俩讨论后认为:数据出现差别的原因不是测量像距时的误差所致，而是由于实验时的操作引起的.请你写出数据出现差别的原因

___________。

【答案】凸透镜的主光轴倒立、缩小、实像倒立、放大、实像能右没有前后移动光屏寻找到最清晰的像

【解析】

【详解】

(1)[1]为了保证烛焰所成的像呈现在光屏的正中央，应该使烛焰、光屏的中心位于凸透镜的主光轴上；

(2)[2]由表格中第二行数据可知，物距等于像距为30cm，则凸透镜的焦距为15cm，第一行中物距大于两倍焦距，所以a中填倒立、缩小的实像；

[3]第三行中物距大于一倍焦距且小于两倍焦距，所以b中填倒立、放大的实像；

(3)[4]第三次实验中成的是倒立缩小的实像，右侧的光屏能够承接，撤掉光屏，人眼的视网膜相当于光屏，能够接收到烛焰的实像；

(4)[5]近视眼是因为晶状体比较厚，折光能力比较强，光线会聚在视网膜的前面，所以需要用凹透镜对光发散一下，所以当将一副近视眼镜放在蜡烛与凸透镜之间，光线的会聚点会落在光屏的右边，此时要使光屏上成清晰的像，应该将光屏向右移动；

(5)[6]在做凸透镜成像实验时，我们需要让物体在光屏上成清晰的像时，记录物距、像距等相关数据，所以像距记录有差别，原因是因为没有左右移动光屏使像清晰后记录数据。