深圳南山区前海中学物理光的折射 透镜单元测试题(Word版 含解析)

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．实验室常用蜡烛完成以图光学实验：

（1）图甲为小孔成像示意图，该现象可以用______来解释。

（2）图乙为探究平面镜成像特点的实验装置，若蜡烛A到玻璃板距离为10cm，则蜡烛的像B与蜡烛A之间的距离为______cm；若在像和玻璃板之间放置一个不透明的挡板，从蜡烛A一侧观察玻璃板，______（填“能”或“不能”）看到蜡烛所成的像。

（3）图丙为探究凸透镜成像规律的实验装置。当蜡烛、凸透镜和光屏处于图示位置时，可在光屏上得到清晰的像。保持凸透镜位置不变，将蜡烛向右移动到35cm刻度线处，此时可将光屏向______（选填“左”或“右”）移动适当距离能再次得到清晰的倒立、______的实像；若不移动光屏，可在烛焰和透镜之间放置一个适当的______透镜（选填“凸”或“凹”）也能在光屏上得到一个清晰的像。

【答案】光的直线传播 20 能右放大凸

【解析】

【详解】

第一空．图甲为小孔成像示意图，这属于光的直线传播现象，可以用光的直线传播来解释；

第二空．图乙为探究平面镜成像特点的实验装置，若蜡烛A到玻璃板距离为10m，根据平面镜物像到平面镜的距离相等，蜡烛A的像到玻璃板的距离也是10cm，则蜡烛的像B与蜡烛A之间的距离为10cm+10cm=20cm；

第三空．平面镜所成的像是虚像，虚像是不能成在光屏上的，但玻璃板仍会出现平面镜成像现象，用不透明的挡板在玻璃板后面挡住蜡烛B，在蜡烛A一侧观察，玻璃板后将仍能观察到蜡烛A的像。

第四空．蜡烛到凸透镜的距离为20cm时，光屏上呈现一个倒立等大的像，则2f=20cm，所以f=10cm，将蜡烛向右移动到35cm刻度线处，由物近像远像变大可知，此时需将光屏向右移动适当距离才能再次呈现清晰地像；

第五空．因焦距为10cm，当蜡烛位于35cm刻度线处，物距为50cm-35cm=15cm，大于一倍焦距小于二倍焦距，可以在光屏上得到一个清晰的倒立、放大的实像；

第六空．若不移动光屏的位置，由物近像远像变大可知，此时像落在光屏的右侧，为了使像提前会聚，重新成在光屏上，因此需在烛焰和透镜之间放置一个适当的凸透镜；

3．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。

4．在“探究凸透镜成像规律”的实验中，凸透镜的焦距是10cm，按照实验要求安装好实验器材，如图所示。

(1)点燃蜡烛，当蜡烛、凸透镜在图所示位置时，移动光屏，在光屏上______ （选填“能”或“不能”）得到清晰的像。

(2)保持凸透镜位置不变，将光屏移回至50cm刻度处，把蜡烛移至15cm刻度处后，再将光屏向________ （选填“左”或“右”）移动到适当位置，能在光屏上得到清晰的

__________（选填“正立”或“倒立”）、______ （选填“放大”或“缩小”）的像。【答案】不能右倒立放大

【解析】

【分析】

【详解】

(1)[1]已知凸透镜的焦距是10cm，如图所示物距

u=30cm-20cm=10cm

物距等于一倍焦距，此时光屏上不能成像。

(2)[2][3][4]保持凸透镜位置不变，把蜡烛移至15cm刻度处后，此时物距

u'=-=

30cm15cm15cm

物距大于一倍焦距且小于两倍焦距，此时光屏上成倒立、放大的实像，像距大于两倍焦距；由题意可知应将光屏向右移动才能在光屏上得到清晰的像。

5．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。

6．小明在探究“凸透镜成实像时像距与物距的关系”的实验中，所用的实验器材有：光具座、凸透镜、光屏和蜡烛等：

次数1234567

物距u/cm14161820222426

像距v/cm35272220181716

(1)将蜡烛、凸透镜和光屏放在光具座上，点燃蜡烛，调整凸透镜和光屏的高度，使它们的中心大致在同一高度上的目的是___；

(2)记录的实验数据如表所示，请在方格纸上画出像距与物距的关系图像；

（______）

(3)根据图像可得出的结论：______________；

(4)根据表格数据或图像可知当蜡烛在2倍焦距处向焦点处移动时，像的移动速度____（选填“大于”“小于”或“等于”）蜡烛移动速度。

【答案】使每次实验物体的像都能够成在光屏的中心

凸透镜成实像时像距随物距的增大而减小得越来

越慢大于

【解析】

【分析】

【详解】

(1)[1]使它们的中心大致在同一高度上的目的是使每次实验物体的像都能够成在光屏的中心。

(2)[2]根据表中的数据，物距是横轴，像距是纵轴，在表格纸上描点，如下图所示。

(3)[3]从图像可以看到，凸透镜成实像时像距随物距的增大而减小，这个减小速度是越来越慢。

(4)[4]从图像可以看到，相同时间内，蜡烛在2倍焦距处向焦点处移动时，像距的大小大于

物距的大小，那么根据

s

v

t

可知，像的移动速度大于蜡烛移动速度。

7．小华用同一个凸透镜进行了如图所示的探究。

(1)将凸透镜正对太阳，调整凸透镜下方白纸的位置，直至白纸上出现一最小、最亮的光斑，实验示意图如图甲所示，由此可知，该凸透镜的焦距为_________cm；

(2)在图乙中，蜡烛位于光具座20cm的刻度线处，若保持凸透镜和光屏的位置不动，则小华需要将蜡烛移到________cm刻度线的位置，光屏上才能成清晰的像；

(3)保持蜡烛在20cm的刻度线处、光屏在50cm的刻度线处的位置不变，小华将位于30cm 刻度线处的凸透镜向左或向右移动，但无论怎样移动，均无法在光屏上看到清晰的像，其原因是：当凸透镜左移时，凸透镜成的是______（选填“虚”或“实”）像，需要在光屏的一侧透过凸透镜来观察所成的像；当凸透镜右移时，凸透镜所成像的像距会______（选填“大于”“等于”或“小于”）此时光屏到凸透镜的距离。

【答案】10.0 10.0 虚大于

【解析】

【分析】

【详解】

(1)[1]太阳光相当于平行光，凸透镜的光心对准刻度尺的10.0cm位置，而光斑所在的位置对准刻度尺零刻度线；平行于主光轴的光线经凸透镜折射后通过焦点，所以该光斑就是焦点所在的位置，该凸透镜的焦距是

f==

10.0cm-010.0cm

该凸透镜的焦距是10.0cm。

(2)[2]光屏和凸透镜的距离是20.0cm，像距是焦距的两倍，要在光屏上能成清晰的像，根据凸透镜的成像规律可知，物距也应该是焦距的两倍，所以小华需要将蜡烛移到10.0cm刻度线的位置，光屏上才能成清晰的像。

(3)[3]从图中可以看到，当凸透镜左移时，物距会小于一倍焦距，根据凸透镜的成像规律可知，凸透镜成的是正立、放大的虚像。

[4]当凸透镜右移，物距大于一倍焦距小于两倍焦距时，根据凸透镜成像规律可知，所成清晰的像像距是大于两倍焦距的，即所成的像在50.0cm刻度的右侧，凸透镜所成像的像距会大于此时光屏到凸透镜的距离。

8．如图a所示小王用点燃的蜡烛、凸透镜和光屏进行“探究凸透镜成像规律”的实验，凸透镑的焦距为20cm；

(1)保持凸透镜和光屏的位置不变，要使光屏承接一个倒立清晰的实像，可将蜡烛向

___________（选填“左”或“右”）移动一段距离；

(2)保持凸透镜位置不变，小王又将蜡烛移至光具座30cm刻度线处，发现无论怎样在光具座上移动光屏，都无法呈现清晰的像，原因是_________________________________；(3)为进一步探究凸透镜成像特点，小李又将蜡烛移至光具座40cm刻度线处，移动光屏仍接不到像，如图b所示，MN为透镜L的主光轴，试通过光路作图确定蜡烛AB通过透镜L 所成的像______________。

【答案】右物体处于一倍焦距处不成像

【解析】

【分析】

凸透镜成像的规律：

①u>2f时，2f>v>f，成倒立、缩小的实像；

②2f>u>f时，v>2f，成倒立、放大的实像；

③u=f时，不成像；

④u

【详解】

(1)[1]保持凸透镜和光屏的位置不变，即像距为50cm，大于二倍焦距，要使光屏承接一个倒立清晰的实像，物距应为一倍到二倍焦距之间，所以应将蜡烛向右移动一段距离。(2)[2]保持凸透镜位置不变，小王又将蜡烛移至光具座30cm刻度线处，此时物距等于焦距，即蜡烛位于焦点上，此时是不能成像的，所以发现无论怎样在光具座上移动光屏，都无法呈现清晰的像，即原因是：物体处于一倍焦距处不成像。

(3)[3]为进一步探究凸透镜成像特点，小李又将蜡烛移至光具座40cm刻度线处，物距小于焦距，此时凸透镜成正立放大的虚像，像与物在凸透镜的同侧；依据凸透镜的特殊光线，作出蜡烛的顶点的光路图，即与光轴平行的光线，折射后，过焦点；过光心的光线传播方向不变，然后反射延长两条折射光线，交于一点，此点为蜡烛顶点的像，过此点向光轴作

出垂线，垂线段为蜡烛的像，如图所示：

【点睛】

凸透镜成像规律是常考试的内容，应牢记凸透镜的成像规律，有些同学总是记不住，要下点功夫，可以结合成像光路图进行练习、记忆。

9．如图所示，回顾“探究凸透镜成像的规律”实验，并解答下列问题。

（1）如图甲是小明利用让太阳光粗测焦距的情况，此时光屏上出现一个最小最亮的光斑，则该凸透镜的焦距为________cm；

（2）小明所用实验装置如图乙所示，若将凸透镜放在标尺上50cm刻度处，把蜡烛放在20cm刻度处，移动光屏，直到光屏上出现清晰的像。生活中利用此时成像原理工作的仪器是___________（选填“照相机”、“放大镜”或“投影仪”）；

（3）保持凸透镜的位置不变，将蜡烛向右移动到35cm刻度处时，光屏向________（填“左”或“右”）移动会得到一个______________________像；

（4）若步骤（3）中未调节光屏的位置，则可以在凸透镜的左侧加一个__________（填“凸”或“凹”）透镜，才可能在光屏上得到清晰的像；

（5）若将蜡烛移到标尺上40cm和50cm之间的某一位置，此时应_________光屏，从凸透镜的_________侧（选填“左”或“右”）透过透镜去观察成像情况。

【答案】10 照相机右倒立放大的实凸取下右

【解析】

【分析】

【详解】

(1)[1]平行于主光轴的光线经过凸透镜后，会会聚于焦点，从图甲可以看到，凸透镜所在的位置是10cm，会聚点在0cm，所以该凸透镜的焦距是10cm。

(2)[2]从图乙可以看到，物距大于两倍焦距，像距大于一倍焦距、小于两倍焦距，这是成倒立缩小的实像，生活中利用此时成像原理工作的仪器是照相机。

(3)[3][4]根据凸透镜的成像规律，保持凸透镜的位置不变，将蜡烛向右移动到35cm刻度处时，这时物距大于一倍焦距、小于两倍焦距，得到清晰的像是倒立放大的实像，而像距是大于两倍焦距的，这时光屏应该向右移动。

(4)[5]若步骤(3)中未调节光屏的位置，这时所成的像在光屏后方，则可以在凸透镜的左侧加一个凸透镜，使光线会聚程度大些，所成的像往前移，成在光屏上。

(5)[6][7]若将蜡烛移到标尺上40cm和50cm之间的某一位置，这时物距小于一倍焦距，根据凸透镜的成像规律可知，成正立放大的虚像，此时应取下光屏，从凸透镜的右侧透过透镜去观察成像情况。

10．在“探究凸透镜成像规律”的实验中，蜡烛、透镜和光屏的位置如图甲所示。

（1）图甲中光屏上呈一清晰的像，该像是倒立、_______（选填“放大”、“等大”或“缩小”）的实像。

（2）图甲中固定蜡烛位置不变，将透镜移到60cm刻度线处，要在光屏上再次看到清晰的像，应将光屏向__________（选填“左”或“右”）移动。

（3）图甲中固定透镜位置不变，将蜡烛移到35cm刻度线处，要在光屏上再次看到清晰的像，应将光屏向__________（选填“左”或“右”）移动。

（4）图甲中将一个眼镜片放在透镜和烛焰之间，光屏上的像变模糊了，将光屏向左移动，光屏上再次呈现清晰的像，该眼镜片是__________（选填“近视”或“远视”）眼镜的镜片。

（5）图乙是通过实验得到的凸透镜成像时像距v和物距u关系图像，由图像可知：凸透镜成缩小的像时，物体移动速度v1与像移动的速度v2的大小关系是：v1________v2。

【答案】等大右右远视＞

【解析】

【详解】

(1)[1]如图甲所示，蜡烛到凸透镜的距离即物距，与光屏到凸透镜的距离即像距都为

20cm，物距等于像距等于两倍焦距，则该凸透镜的焦距为10cm，根据凸透镜成像规律，此时光屏上成的是倒立、等大的实像；

(2)[2]图甲中固定蜡烛位置不变，将透镜移到60cm刻度线处，此时物距大于两倍焦距，成倒立、缩小的实像，像距在一倍焦距与两倍焦距之间，所以应该将光屏向右移动；

(3)[3]图甲中固定透镜位置不变，将蜡烛移到35cm刻度线处，此时物距在一倍焦距与两倍焦距之间，成倒立、放大的实像，像距大于两倍焦距，所以应该将光屏向右移动；

(4)[4]图甲中将一个眼镜片放在透镜和烛焰之间，光屏上的像变模糊了，将光屏向左移动，

说明像距变小，即凸透镜的会聚能力变强，故放置的是凸透镜，而凸透镜能矫正远视眼，所以该眼镜片是远视眼镜的镜片；

(5)[5]根据凸透镜成像规律可知，当物体位于两倍焦距以外时才成缩小的像，所以通过乙图分析凸透镜成像时像距v和物距u关系图像，应该看物距大于20cm时，从图中我们可以看到当物距由20cm增大到40cm时，像距由20cm减小到15cm，由此可知，物体移动的速度v1是大于像移动的速度v2的