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第三节 凸透镜成像的规律
一、凸透镜成像的规律
1．小明在做“探究凸透镜成像的规律”实验。
（1）测量凸透镜焦距时，小明将凸透镜安装在光具座上，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）然后将点燃的蜡烛、凸透镜、光屏依次安装在光具座上，并调整烛焰、凸透镜及光屏三者的
中心，使其大致在 ；
（3）再将点燃的蜡烛移到10cm处，如图乙所示，移动光屏，直到在光屏上得到一个清晰的像；
生活中 （选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”）就是利用这一成像原理来工作的；
（4）在图乙所示的实验基础上，保持凸透镜的位置不变，将蜡烛向右移动到30cm处，适当移动
光屏直到再次在光屏上呈现清晰的像，所成的像将 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。
【答案】（1）10.0；（2）同一高度；（3）照相机；（4）变大。
【详解】（1）由图甲中，平行光线经凸透镜后会聚到一点，当光屏上得到的最小、最亮的光斑便
是凸透镜的焦点，所以，焦距
f=60.0cm-50.0cm=10.0cm
（2）蜡烛烛焰的中心、凸透镜z的光心、光屏的中心，三者在同一条直线上，三者的中心大致在同
一高度，位于凸透镜的主光轴上，像才能呈在光屏的中心。
（3）凸透镜焦距为10.0cm，将点燃的蜡烛移到标尺10cm处，物距
u=50.0cm-10.0cm=40.0cm
此时u>2f，成倒立、缩小的实像，生活中照相机就是利用这一成像原理来工作的。
（4）若保持凸透镜位置不变，将蜡烛向右移动到30cm处，物距
u=50.0cm-30.0cm=20.0cm
此时u=2f，成倒立、等大的实像，所以成的像将变大。
2．把一焦距是10厘米的凸透镜放置于光具座的A处（A点是50厘米刻度线处），如图所示。
（1）将蜡烛、光屏分置于光具座上透镜两侧，调整透镜和光屏的中心大致与烛焰的中心在
。先后两次将蜡烛放置在距B 点5厘米处，保持透镜在A 点位置不变，移动光 屏，可在光屏上得到
大小不同的两个像。比较两次所成的像，当蜡烛置于光具座上 厘米刻度线处时，所成的像较小，
成的是 的像（选填“正立”或“倒立”）；
（2）若保持凸透镜的位置不变，把蜡烛放在45厘米刻度线处，则光屏上 成像（选填
“能”或“不能”）。
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学学学科科科网网网（（（北北北京京京）））股股股份份份有有有限限限公公公司司司【答案】 同一高度 25 倒立 不能
【详解】（1）为了让烛焰的像成在光屏中央，将烛焰和透镜、光屏的中心调在同一高度。
（2）由图示知，刻度尺的分度值为1cm，蜡烛放置在B点左侧5厘米处时，即放在25cm刻度线
处，物距
u=50.0cm-25.0cm=25.0cm
蜡烛放在B点右侧5厘米处时，即放在35cm刻度线处，物距
u=50.0cm-35.0cm=15.0cm
1
两处的物距都大于一倍焦距，都成倒立的实像，而凸透镜成实像时，物近像远像变大，所以25厘
米刻度线处成像较小，35厘米刻度线处成像较大。
（2）凸透镜位置不变，蜡烛放在45厘米刻度线处，此时物距
u=50.0cm-45.0cm=5.0cm
2
物距小于一倍焦距，成虚像，不能在光屏上成像。
3. 如图，在光屏上得到了清晰的像，P是2倍焦距处，以下说法正确的是（ ）
z
A．为使像移到光屏中心，只需将烛焰向下移动
B．此时成像规律是电影放映机成像原理
C．烛焰移到B点，无论怎样移动光屏，都接收不到像
D．成实像时，在光屏上发生镜面反射
【答案】C
【详解】A．为使像移到光屏中心，根据过光心的光线传播方向不变可知，只需将烛焰向上移动，
故A 错误；
B．由题图可知，此时物距大于像距，根据凸透镜成实像时，物距大于像距，成倒立、缩小的实像，
应用于照相机，而不是电影放映机，故B错误；
C．烛焰移到B点，此时物距uu>f，连接AA′，与主光轴的焦点即为凸透镜的中心，然后即可确定凸透镜的位置；光屏
上蜡烛的像是实像，是由实际光线会聚而成的。来自烛焰尖部的光经透镜折射后会聚在光屏上组成烛
焰尖部的像，所以，将入射光线与像中的烛焰尖部连接起来即可得到折射光线，如图所示。
13．如图所示是一款智能手机，现利用其先后拍下同一轿车的两张照片如图乙丙所示（设摄像头
焦距不变），其摄像头相当于一个 镜，拍摄照片乙与拍摄照片丙相比，拍摄 （选填
“乙”或“丙”）时摄像头离小车更远些。把一个凸透镜对准太阳光，可在离凸透镜20厘米处得到一
个最小、最亮的光斑，若将一物体放在离焦点4厘米处，则凸透镜所成的像的情况是 的像。
（选填序号）。
①倒立、缩小；②倒立、放大；③正立、缩小；④正立、放大。
【答案】 凸透 乙 ②④
【详解】手机拍摄物体时，物体的像是倒立、缩小的实像。手机上摄像头的镜头相当于一个凸透
镜。
乙、丙图，乙图汽车的像更小一些，根据凸透镜成实像时，物距越大，像距越小，像越小，汽车
离摄像头更远一些。
将一个凸透镜对准太阳光，可在距透镜20cm的地方得到一个最小亮点，所以凸透镜的焦距
f=20cm
若将某一物体放在离焦点4cm处，分两种情况：
当在焦点的右边4cm处，此时u=16＜f，成倒正立、放大的虚像。
z
当在焦点的左边4cm处，此时u=24cm，f＜u＜2f，成倒立、放大的实像。
故②④符合题意。
14．如图所示，在探究“凸透镜成像的规律”实验中，光屏的位置如图所示。将蜡烛放到光具座
的20cm刻度处时，光屏恰好在当前位置接收到一个清晰的像。下列说法错误的是（ ）
A．蜡烛放到光具座20cm刻度处时，光屏上的像为倒立放大的像
B．将蜡烛远离凸透镜时，为了在光屏上得到清晰的像，也应该将光屏远离凸透镜
C．保持透镜不动，将蜡烛和光屏同时向左移动10cm，光屏上一定会出现清晰的像
D．若换用焦距为10cm的凸透镜替换原来的凸透镜进行实验，保持光屏在90cm刻度处不动，为
了使光屏上重新出现清晰的像可以让蜡烛靠近透镜一定距离
【答案】B
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学学学科科科网网网（（（北北北京京京）））股股股份份份有有有限限限公公公司司司【详解】A．由图可知，凸透镜放在光具座50cm刻度线处，蜡烛放到光具座的20cm刻度处时，
蜡烛距凸透镜的距离u=50.0cm-20.0cm=30.0cm
此时光屏在光具座90cm刻度线处，光屏到凸透镜的距离
v=90.0cm-50.0cm=40.0cm
物距u小于像距v，说明蜡烛放在了该凸透镜的一倍焦距与两倍焦距之间，成倒立、放大的实像，
故A不正确；
B．蜡烛离凸透镜越远，它在光屏上成的像离凸透镜越近，所以将蜡烛远离凸透镜时，为了在光屏
上得到清晰的像，应该将光屏靠近凸透镜，故B错误，符合题意；
C．保持透镜不动，将蜡烛向左移动远离凸透镜，则蜡烛经凸透镜成的像会靠近透镜，所以将蜡烛
和光屏同时向左移动10cm，光屏上一定会出现清晰的像，故C不正确；
D．结合A可知
f＜30cm＜2f …… ①
40cm＞2f …… ②
解①②式得15cm＜f＜20cm
换用焦距为10cm的凸透镜替换原来的凸透镜进行实验，透镜对光的折射能力变强，所以成像在原
来位置的前方，需将光屏向左移动靠近透镜一定距离才能承接到清晰的像，故D不正确。
故选B。
15．实验小组在探究凸透镜成像规律的实验中：
z
（1）图甲中，点燃蜡烛后，光屏上恰能成清晰的像， （填“照相机”“投影仪”或“放大
镜”）就是根据该成像特点制成的。将蜡烛向左移动一段距离，光屏上的像变模糊了，为了使光屏上
再次成清晰的像，同学们提出了两种不同的解决方案：
方案一：仅将光屏向 移动一段距离；
方案二：仅换用焦距较 的凸透镜。
（2）某同学利用焦距为20cm的凸透镜观察指纹，保持指纹到眼睛的距离为40cm不变，将凸透镜
调整到如图乙所示的位置，看到了指纹正立放大的像，此时该同学的眼睛通过凸透镜在另一侧能成
（填“倒立缩小”“倒立放大”或“正立放大”）的像。
【答案】 照相机 左 大 倒立放大
【详解】（1）由图甲可知，物距大于像距，点燃蜡烛后，光屏上恰能成清晰的像，根据凸透镜成
像，此时成倒立缩小的实像，照相机就是根据该成像特点制成的。
将蜡烛向左移动一段距离，则物距变大了，根据凸透镜成实像时，物远像近像变小的规律，为了
使光屏上再次成清晰的像，可以将光屏向左移动一段距离。若不移动光屏，因凸透镜焦距越大，折光
能力越弱，因此可换用焦距较大的凸透镜，使像推迟会聚，从而呈现在光屏上。
（2）由题意可知，凸透镜的焦距为20cm，指纹到眼睛的距离为40cm，即等于2倍焦距，手指到
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学学学科科科网网网（（（北北北京京京）））股股股份份份有有有限限限公公公司司司凸透镜的距离小于一倍焦距，则眼睛到凸透镜的距离在1倍焦距与2倍焦距之间，根据凸透镜成像规律
可知，当物距在1倍焦距与2倍焦距之间时，成倒立放大的实像，因此此时该同学的眼睛通过凸透镜在
另一侧能成倒立放大的实像。
16．（2023·广西·统考中考真题）小明用自制的“水凸透镜”探究凸透镜成像规律，当蜡烛、“水
凸透镜”和光屏位于如图所示的位置时，光屏上呈现烛焰清晰的像，下列说法正确的是（ ）
A．此时成像特点与照相机的相同
B．此时“水凸透镜”的焦距为15.0cm
C．调节“水凸透镜”的厚度可改变其焦距
D．蜡烛燃烧变短，光屏上的像会向上移动
【答案】CD
【详解】A．由图可知，此时光屏上成倒立放大的实像，而照相机的成像原理是根据凸透镜成倒立
缩小的实像，所以A错误；
B．由图可知此时物距u=15cm，像距v=29cm，光屏上成倒立放大的实像，说明
f＜15cm＜2f 29cm＞2f
所以此时水透镜的焦距
z
7.5cm＜f＜14.5cm；所以B错误；
C．可以向水透镜内注水和排水，通过调节“水凸透镜”的厚度去改变其焦距，故C正确；
D．过凸透镜光心的光线沿直线传播，所以蜡烛燃烧变短后，则像向光屏上方移动,故D正确。
故选CD。
17．（2023·湖北·统考中考真题）如图是超市安装的一种刷脸自助储物柜。某顾客站在屏幕前
50cm处，按下“存”按钮，屏幕上方的摄像头启动，出现人脸缩小的像，柜门打开。下列说法正确的
是（ ）
A．该摄像头相当于一个凹透镜
B．该摄像头对光线具有发散作用
C．该摄像头的焦距可能是0.20m
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学学学科科科网网网（（（北北北京京京）））股股股份份份有有有限限限公公公司司司D．该摄像头成像原理是光的反射
【答案】C
【详解】A．该摄像头相当于一个凸透镜，当人站在透镜二倍焦距之间以外时，在摄像机中成倒立、
缩小的实像，故A错误；
B．该摄像头是凸透镜，对光线具有会聚作用，故B错误；
C．顾客刷脸时，距摄像头50cm，物距
u=50cm＞2f
由此可知，该摄像头的焦距f＜25cm，因此摄像头的焦距可能是0.20m，故C正确；
D．凸透镜成像是由于光的折射，该摄像头成像原理与凸透镜成像原理相同，都是光的折射，故D
错误。
故选C。
18. （2024·新疆·中考真题）在“探究凸透镜成像规律”的实验中，用如图所示的实验器材进行实
验，若凸透镜的焦距为10cm，将蜡烛放在距离凸透镜 （填“5.0”或“15.0”）cm位置时，移
动光屏，可以在光屏上呈现清晰的 （填“缩小”或“放大”）的像。若使光屏上能呈现清晰的
等大的像，选用的凸透镜的焦距最大为 cm。
【答案】 15.0 放大 25
【详解】凸透镜的焦距为10cm,要能在光屏上呈现清晰的像，则蜡烛到凸透镜的距离物距一定到大
于一倍焦距，即10cm，故选择15.0 z cm。
当物距等于15.0cm时，物距在一倍焦距和两倍焦距之间，成倒立、放大的实像。
如图所示的实验器材光具座总长度为100cm，在光屏上成等大的实像，一定物距等于像距等于两
倍焦距，即
因此焦距最大为25cm。
19．（2024·广东·中考真题）广东生产的无人驾驶电动垂直起降航空器首飞成功，彰显了我国科技
在城市空中交通领域的领先地位。航空器可用于高空摄影、旅游观光等，航空器的摄像头相当于
透镜，远处的物体通过摄像头成倒立缩小的 （选填“实”或“虚”）像。在摄像头远离物体的
过程中，像的大小将变 。
【答案】 凸 实 小
【详解】航空器的摄像头相当于凸透镜，其成像原理与照相机相同，即物体在二倍焦距以外成倒
立、缩小的实像。
在摄像头远离物体的过程中，物距增大，像距减小，像变小。
20. （2024·湖南长沙·中考真题）为了探究凸透镜成像的规律，小明找到了一个焦距未知的凸透镜。
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学学学科科科网网网（（（北北北京京京）））股股股份份份有有有限限限公公公司司司（1）如图甲所示，在利用太阳光测量凸透镜焦距的过程中，小明发现凸透镜靠近白纸时，纸上的
光斑越来越大。接下来，他应该使凸透镜与白纸之间的距离变 ，直至白纸上的光斑变得最小最亮。
（2）某次实验时烛焰在光屏上成清晰的像，如图乙所示，这个像是 、 的实像。
【答案】 大 倒立 放大
【详解】（1）凸透镜靠近白纸时，纸上的光斑越来越大，由焦点的定义可知，此时透镜到白纸的
距离小于焦距；要在白纸上得到最小最亮的光斑，需要将白纸移到透镜的焦点处，所以应使凸透镜与
白纸之间的距离变大。
（2）如图，凸透镜成的是实像，且物距小于像距，说明f＜u＜2f，v＞2f，是投影仪的成像原理，
成倒立、放大的实像。
z
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