文档内容
模块三 光学
专题02 凸透镜成像规律及其应用
*知识与方法
一、透镜对三条特殊光线的作用
1.凸透镜：
（1）通过光心的光线传播方向不改变；
（2）平行于主光轴的光线经凸透镜折射后通过焦点；
（3）经过凸透镜焦点的光线折射后平行于主光轴射出。
2.凹透镜：
（1）通过光心的光线传播方向不改变；
（2）平行于主光轴的光线经凹透镜折射后发散，折射光线的反向延长线通过另一侧虚焦点；
（3）延长线过凹透镜虚焦点的入射光线折射后平行于主光轴射出。
说明：利用三条特殊光线中的任意两条，就可以确定不在主光轴上的任意发光物体的像。
二、凸透镜成像规律
u与f v与f v与u 正 大 虚 像和物在
应用
的关系 的关系 的关系 倒 小 实 同侧/异侧
实
倒 缩
u>2f f2f v>u 异侧 投影仪
立 大 像
u=f 不成像 测焦距
正 放 虚
uu 同侧 放大镜
立 大 像当 u＞2f 时，f2f，凸透镜成放大、倒立的实像；像与物异侧。应用：投影仪。
当 u =f 时，不成像。应用：测焦距。
当 u< f 时，凸透镜成放大、正立的虚像；像与物同侧。基本规律总结：一倍焦距分虚实，二倍焦距分大小；实倒虚正，虚同实异。
动态变化规律总结：
① 成实像时：物近像远像变大，物远像近像变小；
② 成虚像时：物近像近像变小，物远像远像变大。
说明：关于实像和虚像
1.实像：由实际光线会聚而成，眼睛可以看到，光屏可以接收到。
2.虚线：由实际光线的反向延长线会聚而成，眼睛可以看到，但光屏接收不到。
三、凸透镜成像规律应用
1.人眼视物原理：晶状体和角膜共同作用相当于凸透镜，视网膜相当于光屏；成像相当于照相机，成倒立、
缩小的实像。
2.看不同远近的物体时，晶状体的焦距可变。
（1）看远处时，睫状体放松，晶状体变薄，远处物体射来的光刚好会聚在视网膜上；
（2）看近处时，睫状体收缩，晶状体变厚，近处物体射来的光恰好会聚在视网膜上。
3.眼睛的矫正
（1）近视眼
①成因：晶状体厚，折光能力强（焦距小），远处的光线会聚在视网膜前；
②矫正：利用凹透镜对光的发散作用。（2）远视眼
①成因：晶状体薄，折光能力弱（焦距大），近处的光线会聚在视网膜后；
②矫正：利用凸透镜对光的会聚作用。
*针对训练
一、单选题
1．（2023秋·上海宝山·八年级统考期末）如图所示的透镜中，凹透镜是（ ）
A． B． C． D．
【答案】B
【解析】凹透镜的定义为：中间薄，边缘厚；凸透镜的定义为： 中间厚，边缘薄。故B符合题意，ACD
不符合题意。
故选B。
2．（2023秋·广东广州·八年级统考期末）在下列虚框中放入适当的凸透镜或凹透镜，光路图成立。其中放入凹透镜的是（ ）
A．甲和丁 B．乙和丁 C．丙和丁 D．乙和丙
【答案】D
【解析】甲图中，平行光经过透镜后光线变会聚了，则虚框中放入的透镜能会聚光，则虚框中放入的是凸
透镜；乙中光线，平行光经过透镜后变发散了，则虚框中放入的透镜能将光发散，则虚框中放入的是凹透
镜；丙中光线，会聚的光线经过透镜后光线比之前变发散了，则虚框中放入的透镜能将光发散，则虚框中
放入的是凹透镜；丁图中，会聚的光线经过透镜后变成平行光，则虚框中放入的透镜能会聚光，则虚框中
放入的是凸透镜；综上所述，放入凹透镜的是乙和丙，故D符合题意，ABC不符合题意。
故选D。
3．（2023秋·山东东营·八年级东营市实验中学校考期末）如图所示，A、B、C、D是距凸透镜不同距离的
四个点，F为焦点。下列几种光学仪器的成像原理与物体在不同点时的成像情况相对应，下列说法正确的
是（ ）
A．投影仪是根据物体放在C点时的成像特点制成的
B．照相机是根据物体放在 点时的成像特点制成的
C．使用放大镜时的成像情况与物体放在A点时的成像情况相似
D．人眼看物体时的成像情况与物体放在F点时的成像情况相似
【答案】A
【解析】A．投影仪是成倒立、放大的实像，C点的位置是大于一倍焦距，小于两倍焦距，根据凸透镜的
成像规律，C点的位置所成的清晰像，为倒立、放大的实像，所以投影仪是根据物体放在C点时的成像特
点制成的，故A正确；
B．照相机是成倒立、缩小的实像，D点的位置是小于一倍焦距，根据凸透镜的成像规律，D点的位置所
成的清晰像，为正立、放大的虚像，所以照相机不是根据物体放在 点时的成像特点制成的，故B错误；C．使用放大镜时的成像情况，是正立、放大的虚像，A点的位置是大于两倍焦距，根据凸透镜的成像规
律，A点的位置所成的清晰像，为倒立、缩小的实像，所以使用放大镜时的成像情况与物体放在A点时的
成像情况不相似，故C错误；
D．人眼看物体时的成像情况，和照相机成像情况相同，都是倒立、缩小的实像，物体放在F点时，即放
在焦点位置时，是不成像，所以人眼看物体时的成像情况与物体放在F点时的成像情况不相似，故D错误。
故选A。
4．（2023秋·四川绵阳·八年级统考期末）将物体分别放在甲凸透镜（f =10cm）、乙凸透镜（f =5cm）
甲 乙
前，物距相同。通过两个透镜，在光屏上一个成缩小的像，一个成放大的像。则（ ）
A．甲凸透镜折光能力更强 B．物距可能是18cm
C．乙凸透镜成的放大的像 D．物距可能是9cm
【答案】B
【解析】A．焦距越小，折光能力越强，已知乙凸透镜的焦距小于甲凸透镜的焦距，故甲凸透镜比乙凸透
镜的折光能力弱，故A不符合题意；
C．本题中，在光屏上成的像一定是倒立的实像，若物体通过甲凸透镜成倒立、缩小的实像，物距要大于
二倍焦距，即物距大于20cm；而对乙凸透镜来说，此时的物距20cm>2×5cm
则物体通过乙凸透镜也成倒立、缩小的实像，与已知条件矛盾，故物体通过甲凸透镜成倒立、放大的实像，
物体通过乙凸透镜成倒立、缩小的实像，故C不符合题意；
BD．物体通过甲凸透镜成倒立、放大的实像，物体通过乙凸透镜成倒立、缩小的实像，根据凸透镜成像规
律，有
f 2 f
乙
即
10cm 2×5cm
解之，物距的取值范围为10cm 2f，则f<20cm，故C符合题意，
ABD不符合题意。
故选C。
7．（2023秋·八年级统考期末）小京通过焦距为10cm的凸透镜看到了提示牌上“关灯”两字放大的像，
如图所示。下列说法正确的是（ ）A．“关灯”两字放大的像是实像
B．提示牌上“关灯”两字在凸透镜的焦点上
C．提示牌上“关灯”两字到凸透镜的距离小于10cm
D．提示牌上“关灯”两字到凸透镜的距离大于20cm
【答案】C
【解析】由图可知，像是正立的，所以成正立放大的虚像，由凸透镜成像规律可知，当物距小于一倍焦距
时，成正立放大的虚像，由于该凸透镜焦距为10cm，所以提示牌上“关灯”两字到凸透镜的距离小于
10cm，故ABD错误，C正确。
故选C。
8．（2023秋·重庆江津·八年级统考期末）小李的爷爷用放大镜看报纸，如图所示，他看到的是（ ）
A．正立、放大的实像
B．正立、放大的虚像
C．倒立、等大的虚像
D．倒立、放大的实像
【答案】B
【解析】当利用放大镜时，物体在焦点之内，由凸透镜成像规律知道，此时成放大、正立的虚像，故B符
合题意，ACD不符合题意。
故选B。
9．（2023秋·广东广州·八年级统考期末）如图是来自近处某点的光经晶状体到达视网膜的示意图。下列说
法中正确的是（ ）A．图中为近视眼的成因，应配戴凸透镜纠正
B．图中为近视眼的成因，应配戴凹透镜纠正
C．图中为远视眼的成因，应配戴凸透镜纠正
D．图中为远视眼的成因，应配戴凹透镜纠正
【答案】C
【解析】由图可知，眼球晶状体的曲度过小，近处物体反射来的光线通过晶状体折射后形成的物像，就会
落在视网膜的后方，形成远视眼；远视眼需要配戴凸透镜将光线会聚一些，这样像可以成在视网膜上。故
C正确，ABD错误。
故选C。
二、多选题
10．（2023秋·辽宁沈阳·八年级沈阳市清乐围棋学校校考期末）关于实像和虚像的下列说法中正确的是（
）
A．虚像能用眼睛直接观察到，但不能呈现在屏上
B．实像能呈现在屏上，但不能用眼睛直接观察到
C．实像是由于光线会聚而成，能用照相机拍照
D．虚像不是光线会聚而成，但能用照相机拍照
【答案】ACD
【解析】AB．实像和虚像都可以用眼睛观察到，但实像可以用光屏承接，比如小孔成像实验中物体所成的
像是实像，可以呈现在光屏上，虚像不能用光屏承接，比如平面镜所成的像是虚像，不能呈现在光屏上，
故A正确，B错误；
CD．实像是由实际光线会聚而成，所以能在光屏上呈现，虚像不是由实际光线会聚而成，所以不能在光屏
上呈现，实像和虚像都可以用照相机拍照，故CD正确。
故选ACD。
11．（2023秋·河南南阳·八年级校考期末）智能手机改变了我们的生活，长时间注视手机屏幕，容易患上近视。下图中关于近视眼及其矫正的原理图正确的是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】AC
【解析】近视眼是由于晶状体焦距太短，使像落在视网膜的前方。为了使光线会聚在视网膜上，就需要使
光线在进入人眼以前就发散一些，则应佩戴对光线具有发散作用的凹透镜来矫正。由此可知，A选项中图
为近视眼的成像情况，C选项中图为近视眼的矫正原理图。故AC正确，BD错误。
故选AC。
三、填空题
12．（2023秋·山东济南·八年级校考期末）小华同学在教室里用一个焦距约为 10cm 的凸透镜在一张白纸
板上得到了窗外一棵树清晰的像， 这个像是_______（选填“倒立”或“正立”）、______（选填“放
大”或“缩小”）的______（选 填 “实像” 或 “虚像 ”）。
【答案】 倒立 缩小 实像
【解析】[1][2][3]实像与虚像的区别是实像能呈现在光屏上，虚像不能呈现在光屏上，故白纸上出现清晰
的像一定是实像，凸透镜成实像均是倒立的，白纸上得到清晰的像，白纸一定小于大树，像小于物，故成
像性质倒立、缩小的实像。
13．（2023秋·辽宁沈阳·八年级沈阳市育源中学校考期末）常用体温计的刻度部分为三棱体，横截面如图，
其正面呈圆弧形，这样就可看清体温计内极细的水银柱，以便于读数，这是因为圆弧形玻璃的作用相当于
______，使我们能看到水银柱放大后的______像（填“实”或“虚”）。
【答案】 放大镜 虚【解析】[1][2]从图中体温计的横截面看，此温度计的圆弧形玻璃相当于凸透镜，当物距小于焦距时，可以
成放大、正立的虚像，此时的凸透镜相当于放大镜。
14．（2023秋·湖北武汉·八年级校联考期末）2021年12月9日，“天宫课堂”第一课开讲，如图甲所示，
中国航天员翟志刚、王亚平、叶光富担任“太空教师”，在中国空间站进行太空授课，带领同学们了解了
很多太空中神奇的物理现象。
（1）王亚平在太空中做出了一个水球，当我们看到如图乙所示情景时，成倒立、缩小的_____（选填“实
像”或“虚像”），这个水球与 _____（选填“放大镜”、“投影仪”或“照相机”）的成像原理相同；
（2）若保持王亚平和水球的位置不变，继续向水球的中间注水，使水球的中间比边缘更厚一些，此时王
亚平通过水球所成的像将会 _____（选填“变大”、“变小”或“不变”）；
（3）李佳同学将一只透镜放在眼前10cm处玩赏时，被拍下的照片如图丙，这与 _____（选填“放大镜”、
“投影仪”或“照相机”）的成像原理相同，据此推断该透镜的焦距_________10cm（选填“>”、“<”或
“=”）
【答案】 实像 照相机 变小 放大镜 >
【解析】（1）[1][2]当物距大于2倍焦距时，凸透镜成倒立、缩小的实像，应用是照相机。由乙图可知，
水球相当于凸透镜，通过水球看到的是倒立、缩小的实像，这个水球成像原理与照相机相同。
（2）[3]继续注水，使水球的中间比边缘更厚一些，水球的折光能力变强，即凸透镜的焦距变小，物距不
变，则像距变小，成的像变小。
（3）[4][5]根据凸透镜成像规律，当u10cm
15．（2023秋·广东广州·八年级统考期末）一束平行于主光轴的光经过某凸透镜后的光路图如图甲所示，
凸透镜的光心在0cm处。把物体MN放在凸透镜前某位置，如图乙所示。
（1）把图乙中N点发出的两条光线的光路补充完整______；（a平行于主光轴，b过0cm处）；
（2）物体MN经凸透镜后成______（选填“倒立”或“正立”）、______（选填“放大”或“缩小”）
的______（选填“实像”或“虚像”），______（选填“照相机”“放大镜”或“投影仪”）就是利用该原理成像的。
【答案】 倒立 放大 实
像 投影仪
【解析】（1）[1]根据图1可知，平行于主光轴的光线经过凸透镜后过焦点，所以焦距为2cm；光线a平行
于主光轴，经凸透镜的折射后过另一侧的焦点；光线b经凸透镜的光心后传播方向不改变，据此作图如下
（2）[2][3][4]由图知，物距在一倍焦距和二倍焦距之间，由凸透镜成像规律可知此时成倒立、放大的实像，
生活中投影仪就是依据此原理制成的。
16．（2023秋·重庆北碚·八年级统考期末）一位同学看东西模糊，他到医院检查后告知远视了。他根据所
学物理知识推断自己眼睛成像示意图与图中的_________（选填“甲”或“乙”）相同，他想矫正自己的
视力，除了坚持健康用眼外，还需要配戴_________（选填“凸透镜”“凹透镜”或“平面镜”）来矫正
自己的视力。
【答案】 乙 凸透镜
【解析】远视眼是晶状体曲度变小，会聚能力减弱，即折光能力减弱，像呈在视网膜的后方，眼睛成像示意图与图中的乙相同，应佩戴会聚透镜即凸透镜，使光线提前会聚来矫正自己的视力。
四、作图题
17．（2023秋·湖南湘西·八年级统考期末）如图所示，两束光射向凸透镜，请画出它们通过凸透镜后的折
射光线。
【答案】
【解析】平行于主光轴的光线经凸透镜折射后将过焦点，由于光路是可逆的，经过焦点的光线经凸透镜折
射后将平行于光轴；过凸透镜光心的光线传播方向不改变。如图所示：
18．（2023秋·北京西城·八年级统考期末）根据入射光线和折射光线，在图中的虚线框内画出适当类型的
透镜。【答案】
【解析】折射光线相对于入射光线远离了主光轴，即该透镜有发散作用，所以是凹透镜，如图所示：
五、简答题
19．（2023秋·湖南湘西·八年级统考期末）在1600多年前，我国晋代学者张华的《博物志》就记载：“削
冰令圆，举以向日，以艾承其影，则得火。”意思就是把冰块削成圆形，中间厚四周薄，向着太阳举起来，
在圆冰下边的光斑上，放上容易着火的东西，可以燃起火来。请用学过的物理知识解释削冰取火的原理。
【答案】把冰削成凸透镜的形状，放在阳光下，能对光线有会聚作用，把易燃物放到焦点位置上，温度高
就可以燃起来
【解析】要取火需要将光会聚，因此把冰削成凸透镜的形状，放在阳光下，根据凸透镜的特点可知，其能
对光线有会聚作用，把易燃物放到焦点位置上，温度高就可以燃起来。
