第5节 跨学科实践：制作望远镜（重难点训练）物理人教版2024八年级上册

第5节 跨学科实践：制作望远镜 一．望远镜的组成部分及作用（共11小题） 二．望远镜的目镜和物镜的成像原理（共12小题） 三．天文望远镜的发展史（共5小题） 一．望远镜的组成部分及作用（共11小题） 1．某同学在制作望远镜时，下列关于项目实施过程中正确的是（　　） A．目镜的直径要比物镜的直径大 B．确定望远镜的放大倍数一般为2-3倍为宜 C．两块凸透镜之间的距离随意放置即可 D．物镜与放大镜原理相同 【答案】B 【详解】A．物镜口径越大，进入望远镜的光通量越大，看得也就越清楚，目镜太大四周的杂光会被反射进眼睛，影响观察，一般情况下目镜的直径要比物镜的直径小，故A错误； B．在利用身边的材料制作望远镜时，口径一般不会太大，长度不会太长，且为了便于调节，望远镜的放大倍数一般为2-3倍为宜，故B正确； CD．望远镜的物镜相当于照相机的镜头，来自远处的物体的光经物镜后成一个倒立、缩小的实像，像在物镜的焦点以外紧靠焦点的位置；望远镜的目镜相当于放大镜，目镜的“物”点也就是物镜的像点应在目镜的焦点以内紧靠焦点的位置，由此要求，物镜与目镜的焦点重合且在二者之间，不能随意放置，故CD错误。 故选B。 2．如图，同学用凸透镜、纸筒制作了简易望远镜。其中目镜甲焦距为，物镜乙焦距为。这种望远镜放大倍率等于物镜与目镜焦距之比，则此望远镜的放大倍率为（　　） A．2.5 B．0.4 C．40 D．14 【答案】A 【详解】由题意知，望远镜放大倍率等于物镜与目镜焦距之比，则此望远镜的放大倍率为倍，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 3．如图所示，四幅图中的现象与下列所对应的文字说法或解释正确的是（　　） A．图甲：天鹅在水中的倒影可用光的折射来解释 B．图乙：通过凸面镜看拐弯处车辆的像利用了光的反射 C．图丙:空气泡对入射的平行光线具有会聚作用 D．图丁:通过“水杯望远镜”观看到的远处景物是景物的实像 【答案】B 【详解】A．天鹅在水中的倒影是平面镜成像，可用光的反射来解释，故A错误； B．凹面镜对光线的发散作用，通过凸面镜看拐弯处车辆的像利用了光的反射，故B正确； C．空气泡和玻璃可看作是两个凹透镜组合在一起了，而光线经过凹透镜后会变得发散，经过两个凹透镜变得更加发散，故C错误； D．通过“水杯望远镜”观看到的远处景物是景物的虚像，故D错误。 故选B。 4．如图甲所示是福建的天文爱好者颜明哲通过纯手工打磨镜片自制的望远镜，该望远镜不仅可以看到8亿公里外的木星，甚至能清晰地看到木星表面的斑纹，图乙是该望远镜内部结构及光路示意图。下列关于该自制望远镜的说法正确的是（　　）    A．颜明哲通过纯手工磨制的镜片是凹透镜 B．看到8亿公里外的木星只利用了光沿直线传播 C．清晰看到木星表面的斑纹时物镜的成像原理与照相机相同 D．木星到物镜的距离u满足（f为物镜的焦距） 【答案】C 【详解】A．望远镜的目镜和物镜都是由凸透镜组成，所以颜明哲通过纯手工磨制的镜片是凸透镜，故A错误； B．光线通过望远镜的凸透镜，发生了折射，故B错误； CD．望远镜的目镜相当于放大镜，成正立的放大的虚像，物镜相当于照相机，木星到物镜的距离u满足，成倒立缩小的实像，故C正确，D错误。 故选C。 5．下面是小明同学梳理的光学笔记，其中错误的是（　　） A．一束光通过一个光学元件后会相交于一点，则这束光可能是被会聚了 B．如果要在竖放的平面镜中形成完整的实像，则平面镜的长度至少是物体高度的一半 C．光从空气射入水中或其他透明介质中时，折射角不一定小于入射角 D．开普勒望远镜的物镜相当于一架照相机，能让远处物体成像在近处，便于观察 【答案】B 【详解】 A．一束光通过一个光学元件后会相交于一点，这束光可能是被会聚了，也可能被发散了，这需要根据折射光线和入射关系的偏转程度来分析，故A正确，不符合题意； B．平面镜中形成的像是虚像，虚像的大小与镜面的大小无关，故B错误，符合题意； C．光从空气垂直射入水中或其他介质中时，折射角等于入射角，都为0度，故C正确，不符合题意； D．开普勒望远镜是由两组透镜组成，靠近眼镜的叫目镜，靠近被测物体的叫物镜，物镜的作用是使远处的物体在焦点附近成倒立、缩小的实像，目镜的作用相当于一个放大镜，用来把这个像放大，故D正确，不符合题意。 故选B。 6．显微镜的物镜相当于 的镜头，望远镜的目镜相当于 的镜头。（选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”） 【答案】 投影仪 放大镜 【详解】[1]显微镜的物镜成倒立、放大的实像，相当于投影仪，故显微镜的物镜相当于投影仪的镜头。 [2]望远镜的目镜成正立、放大的虚像，相当于放大镜，故望远镜的目镜相当于放大镜的镜头。 7．如图所示是简易天文望远镜的内部结构，远处的物体经过物镜成一个倒立缩小的实像，落在目镜 的位置；这个实像经过目镜成一个正立 的虚像。如果你想制作简易天文望远镜，没有现成的透镜，可以选用合适的 （填“近视”或“远视”）镜片来代替。 【答案】 一倍焦距内 放大 远视 【详解】[1][2][3]望远镜的物镜相当于照相机，物距大于2倍焦距，成一个倒立、缩小的实像，该像应该落在目镜的一倍焦距之内，然后成正立、放大的虚像。物镜和目镜都是由凸透镜组成，所以制作望远镜时，应该选用远视眼的镜片。 8．《血战无名川》讲述了志愿军狙击手英勇作战的故事。狙击手爬伏时，瞄准镜的物镜上覆盖有伪装网，目的是防止光滑的镜片发生 反射暴露目标；狙击手的瞄准镜起到了 （“望远镜”或“显微镜”）的作用；由于人体会辐射出 （“红外”或“紫外”）线，在现代战争中狙击手可以使用热感成像仪寻找目标。 【答案】 镜面 望远镜 红外 【详解】[1]瞄准镜的物镜上覆盖有伪装网，变得比较粗糙，防止光滑的镜片发生镜面反射。 [2]瞄准镜可以看到远处的物体，相当于望远镜。 [3]红外线热作用比较强，人体会辐射出红外线，狙击手可以使用热感成像仪寻找目标。 9．如图所示中的显微镜和望远镜用到了我们所学的很多光学知识。 (1)甲图是显微镜，它的反光镜有一面是凹面镜，它对光起到 作用（选填“会聚”、“发散”），可在光线较 （“亮”、“暗”）时使用； (2)乙图是望远镜，图丙表示它的原理，图中是物镜，是目镜。分析原理图可知物镜成倒立缩小实像，相当于的 镜头（选填“放大镜”、“投影仪”或“照相机”）；目镜的作用主要是将物镜所成的像放大，以 （选填“增大”或“减小”）视角。 【答案】(1) 会聚 暗 (2) 照相机 增大 【详解】（1）[1][2]凹面镜对光线有会聚作用，显微镜的反光镜有一面是凹面镜，它对光起到会聚作用，适于光线较弱的时候使用。 （2）[1][2]远处的物体先通过物镜使物体成一倒立、缩小的实像，相当于照相机。望远镜的目镜把物镜所成的像放大，相当于放大镜，使像靠近眼睛，以增大“视角”。 10．某同学用两个焦距分别为10cm和20cm的凸透镜制作了一个如图甲所示的望远镜。 (1)目镜的作用相当于一个 （填“照相机”“投影仪”或“放大镜”）； (2)这种望远镜的放大倍率是物镜的焦距与目镜的焦距之比，为了让成像质量好一些，放大倍率为2～3倍即可，因此应选择焦距为 cm的凸透镜作为物镜，另一个凸透镜作为目镜； (3)该同学制作的望远镜结构如图乙所示，用它观察远处物体时，眼睛在图乙中 （填字母）位置观察效果更好，当他观察的物体变近时，应将纸筒 （填“拉长一些”“缩短一些”或“保持不变”）。 【答案】(1)放大镜 (2)20 (3) C 拉长一些 【详解】（1）望远镜的物镜和目镜都是一个凸透镜，物镜成倒立、缩小的实像，这个像成在目镜一倍焦距以内，目镜成正立、放大的虚像；物镜相当于照相机，目镜相当于放大镜。 （2）为了让成像质量好一些，取放大倍率为2～3倍即可，且应选择焦距较长、直径较大的凸透镜作为物镜，故20cm的凸透镜作为物镜，10cm的凸透镜作为目镜。 （3）[1][2]用图乙的望远镜观察远处物体时，眼睛在图乙中C位置观察效果更好，此时成像更清晰；当他观察的物体变近时，像距会变大，应将纸筒拉长一些。 11．跨学科实践：制作望远镜 活动任务一：了解望远镜的成像原理 (1)望远镜有不同类型，其中有一种望远镜是由两组凸透镜组成的（如图甲所示）。靠近被观测物体的叫作物镜，作用是使远处的物体在焦点附近成 （选填“实”“虚”）像，目镜的作用相当于一个 （选填“照相机”“投影仪”“放大镜”）用来把这个像放大。 活动任务二：设计简易望远镜 (2)望远镜的放大倍率为物镜的焦距与目镜的焦距之比，为了成像质量好一些，其放大倍率不宜过大，取放大倍率2～3倍即可。现有A、B、C三个规格不同的凸透镜，其规格如下： A．焦距20 cm；直径5 cm  B．焦距10 cm；直径4 cm  C．焦距5 cm； 直径3 cm 小组同学选择B规格透镜作为目镜，为了制作出乙图所示的望远镜，参考丙图，则物镜应选择 （选填“A”“B”或  “C”）透镜，这样物镜可以会聚更多的光，使所成像更加明亮。则此望远镜的放大倍率为 倍。 活动任务三：制作及调试望远镜 (3)用此望远镜，观察最远处物体时，物镜和目镜的距离约为 cm，观察较近物体时，物镜和目镜的镜筒长度距离要 （选填“大”“小”“不变”）一些，看到的像是 （选填“正立的”“倒立的”）。 【答案】(1) 实 放大镜 (2) A 2 (3) 30 大 倒立的 【详解】（1）[1]使用望远镜时，物体在很远处，物距远远大于两倍物镜的焦距，故通过物镜所成的像为倒立、缩小的实像。 [2]远处的物体在焦点附近成像，此时物距小于一倍焦距，成正立、放大的虚像，则望远镜的目镜相当于一个放大镜。 （2）[1][2]由题意知，放大倍率为物镜焦距与目镜焦距之比，即目镜焦距乘以放大倍率等于物镜焦距，小组同学选择B规格（焦距10 cm）透镜作为目镜，为了成像质量好一些，其放大倍率不宜过大，取放大倍率2～3倍，所以物镜焦距为目镜焦距的2～3倍，故A透镜符合题意，此时望远镜的放大倍率为倍。 （3）[1]用此望远镜，观察最远处物体时，物镜后焦点与目镜前焦点重合，因此物镜与目镜距离约为20cm+10cm =30cm [2]当物体较近时，物镜成像位置会后移（超过物镜焦点），需增大镜筒长度以使像落在目镜焦点内，因此镜筒距离需调大一些。 [3]由题意知，望远镜由两个凸透镜组成，物镜成倒立实像，目镜将其放大为正立虚像，所以最终像为倒立的。 二．望远镜的目镜和物镜的成像原理（共12小题） 12．如图所示，眼睛、显微镜、望远镜和投影仪用到了我们所学的很多光学知识，里面有眼睛的晶状体，显微镜和望远镜的目镜和物镜、投影仪的平面镜和镜头。下列说法正确的是（　　） A．图甲中是近视眼，要戴上凸透镜来矫正 B．其工作原理与照相机相同的有①⑤ C．其工作原理与放大镜相同的有②⑥，利用光的反射的有③④⑦ D．投影仪屏幕上的像是倒立、放大的实像；要使屏幕上的像更大一些，应该将镜头向上调节，同时投影仪应适当远离屏幕 【答案】B 【详解】A．图甲中，眼睛成像在视网膜之前，说明是晶状体变厚了，是近视眼，要戴上凹透镜来矫正。故A错误； BC．眼睛晶状体是将远处的物体经过晶状体折射后在视网膜成倒立缩小的实像，与望远镜的物镜、照相机成像原理相同。显微镜中的目镜与望远镜的目镜与物镜所成的实像距离都较近，距离小于一倍焦距，作用是将物镜所成的实像再次放大，所以它们相当于放大镜。显微镜中的反光镜是将光线反射到载物台上，增加载玻片亮度，投影仪中的平面镜将光线反射到屏幕上，它们都利用光的反射。故B正确，C错误； D．投影仪的物距在1到2倍焦距之间，成的是倒立放大的实像，根据凸透镜成像特点，物距变小，像距变大，像就变大，所以要使屏幕上的像更大一些，应该将镜头向下调节，同时投影仪应适当远离屏幕，故D错误。 故选B。 13．如图所示，是小红自制望远镜的结构示意图，对此判断不正确的是（　　） A．A镜应为物镜，B镜应为目镜 B．望远镜的目镜和物镜作用不相同 C．目镜的焦距应较长，物镜的焦距应较短 D．物镜的作用是使远处的物体在焦点附近成实像 【答案】C 【详解】A．望远镜的物镜焦距比较长，直径会大一点，所以A镜应为物镜，B镜是目镜，故A正确，不符合题意； B．望远镜的物镜相当于照相机，远处的物体经物镜折射后成缩小的实像，再通过目镜的放大作用，增大视角，所以望远镜的目镜和物镜作用不相同，故B正确，不符合题意； C．望远镜的目镜焦距较短，物镜的焦距较长，故C错误，符合题意； D．观察最远处的物体时，物镜相当于照相机，成倒立缩小的实像，像的位置在一倍和二倍焦距之间，且靠近焦点，故D正确，符合题意。 故选C。 14．小阳学习了望远镜的原理之后，自己动手制作了一个望远镜，结构如图甲所示，其中物镜的焦距为20cm，目镜的焦距为5cm。经过不断的调试，他看到了很远处物体最大最清晰的像，其成像原理的光路图如图乙所示。下列说法错误的是（　　） A．制作时镜筒要设计成两段，并且让物镜的镜筒较目镜的镜筒粗一些 B．物镜的作用相当于照相机，使远处的物体成像在焦点附近 C．此时物镜和目镜之间的距离约为25cm D．小阳看到的是远处物体倒立的实像 【答案】D 【详解】A．为便于调节成像情况，制作时镜筒要设计成两段，并且让物镜的镜筒较目镜的镜筒粗一些，这样可以增加进光量，使成像更清晰。故A正确，不符合题意； BC．物镜的作用相当于照相机，因为物距远大于物镜的二倍焦距，所以使远处的物体成像在物镜的焦点附近；目镜相当于放大镜，为增大放大倍数，物镜成的像落在目镜的一倍焦距以内且尽量靠近焦点，所以在得到很远处物体最大最清晰的像时，物镜和目镜之间的距离约为 故BC正确，不符合题意； D．物镜的作用相当于照相机，成倒立、缩小的实像，目镜相当于放大镜，所以小阳看到的是远处物体倒立的虚像，故D错误，符合题意。 故选D。 15．为了观察太阳系内的各种行星，同学们在老师的指导下制作了开普勒望远镜，小滨制作的望远镜原理如图，该望远镜由两个凸透镜组成，物体经过两次折射成像。其中物镜和目镜的焦距分别为。下列有关望远镜的说法正确的是（　　） ​ A．生活中与图中目镜工作原理相同的工具是投影仪 B．生活中与图中物镜工作原理相同的工具是放大镜 C．望远镜的放大倍率为目镜的焦距与物镜焦距之比 D．用望远镜看到的月亮比直接用肉眼看到的月亮大 【答案】D 【详解】A．望远镜目镜相当于放大镜成整理放大的虚像，故生活中与图中目镜工作原理相同的工具是放大镜，故A错误； B．望远镜物镜相当于照相机，物镜成倒立缩小的实像，故生活中与图中物镜工作原理相同的工具是照相机，故B错误； C．望远镜的放大倍率是物镜焦距与目镜焦距之比，故C错误； D．望远镜物镜相当于照相机，物镜成倒立缩小的实像，目镜相当于放大镜成整理放大的虚像，放大的倍数大于缩小的倍数，故用望远镜看到的月亮比直接用肉眼看到的月亮大，故D正确 故选D。 16．下图为伽利略望远镜和开普勒望远镜的原理图，下列分析错误的是（    ） A．伽利略望远镜和开普勒望远镜的镜筒都很长 B．借助伽利略望远镜和开普勒望远镜看到的是虚像 C．开普勒望远镜的视野较广 D．通过伽利略望远镜观察到的像是正立的；通过开普勒望远镜观察到的像是倒立的 【答案】A 【详解】A．分析成像原理图，发现开普勒望远镜的镜筒比较长，伽利略望远镜镜头较短，故A错误，A符合题意； B．借助伽利略望远镜，物镜成的倒立的缩小的实像，而目镜是凹透镜，成的是虚像，开普勒望远镜中，物镜成的倒立的缩小的实像，目镜相当于放大镜，成的是倒立的放大的虚像，故B正确，B不符合题意； C．伽利略望远镜的视野相对较小，开普勒望远镜的视野更宽，故C正确，C不符合题意； D．伽利略望远镜成像为正立的像，而开普勒望远镜成像为倒立的像，故D正确，D不符合题意。 故选A。 17．眼睛通过望远镜观察远处的物体AB（物体AB未画出），如图是望远镜的成像原理，下列关于望远镜说法正确的是（　　） A．物体AB通过物镜成倒立放大的像A'B′ B．AB通过目镜成放大的实像A"B" C．目镜的成像原理与眼睛相同 D．眼睛观察像A"B"的视角比直接观察物体AB的视角大 【答案】D 【详解】A．物体AB在物镜的二倍焦距以外，根据凸透镜成像规律可知成倒立、缩小的实像A'B′，故A错误； B．目镜相当于一个放大镜，将物体AB通过物镜成的像A'B′进行放大，A'B′位于目镜的一倍焦距以内，根据凸透镜成像规律可知成正立、放大的虚像A"B"，故B错误； C．目镜相当于一个放大镜，成正立、放大的虚像，眼睛相当于一个照相机，成倒立、缩小的实像，成像原理不同，故C错误； D．通过望远镜可以看清远处的物体，说明眼睛观察像A"B"的视角比直接观察物体AB的视角大，故D正确。 故选D。 18．随着科技的发展，AI技术已经进入我们生活的各个领域。如图所示是一款“AI科技化妆镜”，可以用摄像头对人脸拍照，经过AI处理，最终将画面呈现在显示屏上。人脸通过化妆镜的摄像头在感光元件上成倒立、 的实像，该摄像头的成像原理与 （“显微镜”或“望远镜”）的物镜相同。 【答案】 缩小 望远镜 【详解】[1]人脸通过化妆镜的摄像头成像，与照相机成像原理相同，成倒立、缩小的实像。 [2]摄像头的成像原理与照相机成像原理相同，即物距在两倍焦距以外，其原理与望远镜的物镜相同。 19．如图是小明自制的简易望远镜，它是由两个焦距不同的凸透镜组成的，小明用它观察远处的物体时，光透过该凸透镜成一个 （选填“正立”或“倒立”）、 （选填“放大”或“缩小”）的实像。这个实像到目镜的距离 （选填“大于”“小于”或“等于”）目镜的焦距，经过目镜成正立、放大的虚像。 【答案】 倒立 缩小 小于 【详解】[1][2]望远镜是由两组凸透镜组成，物镜成倒立、缩小的实像，与照相机的成像原理相同。 [3]目镜成正立、放大的虚像，与放大镜的成像原理相同，因此实像到目镜的距离小于目镜的焦距。 20．跨学科实践：如图甲所示，小明选两个焦距不同的凸透镜，制作望远镜。靠近被观测物体的叫作物镜，靠近眼睛的叫作目镜。根据图乙完成下列填空： (1)小明制作的望远镜的原理是：将远处的物体经过物镜在焦点附近成一个 像，这个像落在目镜的焦点内； 再经目镜使这个像再成一个 像。 (2)小明用的物镜相当于 ，目镜相当于 。 （两空选填“照相机”“显微镜”或“放大镜”） 【答案】(1) 倒立、缩小的实 正立、放大的虚 (2) 照相机 放大镜 【详解】（1）[1][2]望远镜是由两组透镜组成，靠近眼镜的叫目镜，靠近被测物体的叫物镜；物镜的作用是使物体在焦点附近成倒立、缩小的实像正好落在目镜焦距内的位置，目镜的作用相当于一个放大镜，这个实像经过目镜成一个正立、放大的虚像。 （2）[1][2]望远镜的物镜和目镜都是一个凸透镜，物镜成倒立、缩小的实像，相当于照相机；目镜成正立、放大的虚像，相当于放大镜。 21．某同学使用图中器材探究凸透镜成像的规律。 (1)如图（a），经调节后，光屏上成倒立、 的实像。根据表格中数据，（a）图实验中选取的是焦距为 cm的凸透镜； 凸透镜编号 焦距/cm 直径/cm ① 5 3.5 ② 5 4.5 ③ 10 4.5 ④ 15 4.5 (2)一段时间后，发现烛焰的像如图（b）所示，为了便于后续多次实验，此时应将 向上调节，可以使烛焰的像成在光屏中央； (3)如图（c），将蜡烛换成“F”光源，调整光源和光屏的位置。在光屏上可观察到清晰的像，人眼在凸透镜的位置附近向左看，左侧是“F”型光源，向右看，光屏上的像应该是图（c）中的 （选填字母）； (4)如果想利用两块凸透镜制作一个望远镜，要求物镜的作用相当于照相机，目镜的作用相当于放大镜，则制作时应该选择焦距较长、直径较 的凸透镜作为物镜。 【答案】(1) 放大 10 (2)光屏 (3)D (4)大 【详解】（1）[1][2]由图（a）可知，刻度尺的分度值为1cm，物距为50.0cm-35.0cm=15.0cm 像距为80.0cm-50.0cm=30.0cm 此时物距小于像距，由凸透镜成像规律可知，成倒立、放大的实像，此时f<15cm<2f① v=30cm>2f② 由①②解得7.5cm<f<15cm 由表中数据可知，（a）图实验中选取的是焦距为10cm的凸透镜。 （2）如图（b）所示，像在光屏的上侧，为了使烛焰的像成在光屏中央，应该将光屏向上移动。 （3）如图（c），物距大于像距，成倒立、缩小的实像，人眼在凸透镜的位置附近向左看，左侧是“F”型光源，向右看，光屏上的像应该是上下、左右颠倒，故应该选图D。 （4）制作望远镜时，应该选择焦距较长、直径较大的凸透镜作为物镜，能够收集更多的光线，并且提供更高的放大倍率。 22．小明在做“探究凸透镜成像规律”的实验中，绘制的物距和像距的关系图像如图甲所示。 (1)由图甲可知凸透镜的焦距f＝ cm； (2)实验前，要调整烛焰和光屏的中心位于凸透镜的主光轴上，如图乙所示。下列几种调整方法最方便合理的是______；（填序号） A．眼睛平视，视线与光具座平行，利用“三点一线”把“三心”调整到同一高度 B．用刻度尺一个个地测量，可以很准确地控制“三心”在同一高度 C．把蜡烛、凸透镜和光屏在光具座上移到一起，调整“三心”在同一高度，再分开 (3)实验中，图乙光屏上得到清晰的像， 就是利用这一成像规律工作的； (4)小明继续探究“视力的矫正”，用凸透镜模拟人眼的晶状体。如图丙所示，先固定蜡烛，拿一个近视眼镜给“眼睛”戴上，光屏上出现烛焰清晰的像。摘掉眼镜后，光屏上的像变模糊，为了使像重新清晰，应将光屏 （选填“靠近”或“远离”）凸透镜，得到清晰的像后可以发现，该像的大小与原来的像相比 （选填“变大”“变小”或“不变”）； (5)若再拿一个和本实验相同的凸透镜组成望远镜，那么两片镜片间的距离应该在 cm。 【答案】(1)10 (2)C (3)照相机 (4) 靠近 变小 (5)20~30 【详解】（1）据甲图当物距等于20cm时，像距等于20cm，根据凸透镜成像规律可知，此时 解得。 （2）蜡烛、凸透镜、光屏，三者在同一条直线上，三者的中心大致在同一高度，均位于凸透镜的主光轴上，使像呈在光屏的中央。其中最方便合理的调整方法是把蜡烛、透镜和光屏在光具座上移到一起，调整“三心”在同一高度，然后再分开，故C符合题意，AB不符合题意。 故选C。 （3）乙图中物距大于像距，且能够成实像，根据凸透镜成像规律可知，此时成倒立、缩小的实像，生活中照相机就是利用该原理工作的。 （4）[1]近视眼镜是凹透镜对光具有发散作用，会使像会聚的较晚，像会远离透镜，摘掉眼镜后，凸透镜会聚成的像会提前会聚，因此应将光屏靠近凸透镜的方向移动，能够承接到像。 [2]由于移动后，像距变小，则像变小。 （5）已知实验中凸透镜的焦距是10cm，望远镜的物镜成像原理与照相机相同，此时像距处于一倍焦距和二倍焦距之间；目镜成像原理与放大镜相同，此时物距，即物镜所成的像距离目镜的距离，应处于一倍焦距以内，因此两片镜片间的距离应该在20cm-30cm之间。 三．天文望远镜的发展史（共5小题） 23．第一位把望远镜指向太空的是意大利物理学家（    ） A．牛顿 B．伽利略 C．开普勒 D．爱因斯坦 【答案】B 【详解】历史上第一次尝试进行光速的测量，也是第一个把望远镜用于天文学研究的物理学家是伽利略，故ACD不符合题意，B符合题意。 故选B。 24．“因为有了光，自然界才绚丽多彩，世界才生机勃勃……”，下列对光现象描述正确的是（　　） A．太阳发出的光沿直线传播到达学校操场 B．太阳光照在人身上后反射的光不遵循光的反射定律 C．通过天文望远镜看到月球上的环形山，此时像与物等大 D．海市蜃楼是由光的折射形成的 【答案】D 【详解】A．光从太阳处发出，经过的不是同种均匀介质，则不是沿直线传播到达学校操场，故A错误； B．无论是镜面反射还是漫反射，都遵循光的反射定律，故B错误； C．天文望远镜看到的是倒立、缩小的实像，故C错误； D．“海市蜃楼”现象是远处景物反射太阳光，经过密度不均匀的空气折射，出现在空中的像，所以是光的折射产生的，故D正确。 故选D。 25．夜晚，我们用望远镜观测天空时能看到许多没有见过的美丽天体。第一位把望远镜指向天空的是意大利物理学家 ；天文测量中常用的“光年”是 的单位。 【答案】 伽利略 长度 【详解】[1]望远镜的使用使人类对宇宙的研究更进一步，第一位把望远镜指向天空的是意大利物理学家伽利略。 [2]天文测量中常用的“光年”是长度的单位，表示光传播一年所通过的距离。 26． 是经典力学和实验物理学的先驱，并率先使用望远镜观察天空。2020年我国北斗卫星导航系统盖全世界，北斗卫星是通过电磁波与地面站进行通信的，电磁波的传播速度与光在真空中的传播速度一样，为 m/s。 【答案】 伽利略 【详解】[1][2]经典力学和实验物理学的先驱伽利略率先使用望远镜观察天空，由此得到关于天体的运行结果；光在真空中的传播速度最快，速度为。 27．望远镜与探索宇宙 在人类历史的早期，人们利用肉眼观测天象。后来人们通过测量天体的运动、制定历法，指导人们的生产生活。例如，战国时期的文献中记载：“斗柄东指，天下皆春；斗柄南指，天下皆夏；斗柄西指，天下皆秋；斗柄北指，天下皆冬。”这说明人们很早就发现了北斗七星一年中的周回运转在昭示四季、节气变迁方面的重要作用。望远镜的发明大大扩展了人类观测天空的视野。 （1）使用望远镜探索宇宙的历程 A第一位把望远镜指向天空的是意大利物理学家伽利略。1609年，伽利略用自制的望远镜观察天体（图），以确凿的证据支持了哥白尼的“日心说”。他还第一个观察到了木星的卫星、太阳黑子和月球上的环形山。 伽利略时代的望远镜 B1846年，科学家根据牛顿发现的万有引力定律，猜想天王星外还存在一颗未知的行星。不久，人们用望远镜在预测的位置发现了这颗行星，它被命名为“海王星”。 C1990年，科学家把“哈勃”空间望远镜送入太空，使人类观测宇宙的能力空前提高．除光学天文望远镜外，人们还发明了其他观测太空的仪器，如射电天文望远镜，这使人类对宇宙的了解越来越深入。 D我国不仅古代在天文观测上取得了丰硕的成果，在现代也对宇宙探索作出了很大贡献。2009年，郭守敬望远镜建成，并于2011年启动光谱巡天任务，成为世界上第一个获取光谱数突破千万量级的望远镜（图）2020年，中国天眼正式开放运行，它是目前全球单口径最大、灵敏度最高的射电天文望远镜。 郭守敬望远镜 （2）探索宇宙 宇宙中拥有上千亿个星系，银河系只是这上千亿个星系中的一个。银河系异常巨大，一束光穿越银河系需要约10万年的时间。太阳不过是银河系中几千亿颗恒星中的一员（图）。太阳周围有水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星等行星绕它运行，地球在离太阳比较近的第三条轨道上。此外，还有若干其他天体绕太阳转动。 (1)人类历史上第一位把望远镜指向天空的是意大利物理学家 ，他以确凿的证据支持了哥白尼的“日心说”；我国在现代也对宇宙探索作出了很大贡献，2020年，中国 正式开放运行，它是目前全球单口径最大、灵敏度最高的射电天文望远镜； (2)如果你想制作简易天文望远镜，没有现成的透镜，可以选用合适的 （选填“近视”或“远视”）眼镜镜片来代替； (3)望远镜的物镜焦距较长，相当于照相机的镜头；目镜焦距较短，其作用相当于一个 （填光学元件名称）。 【答案】(1) 伽利略 天眼 (2)远视 (3)放大镜 【详解】（1）[1]由短文内容可知，1609年，伽利略用自制的望远镜观察天体，以确凿的证据支持了哥白尼的“日心说”，是第一位把望远镜指向天空的物理学家。 [2]由短文内容可知，2020年，中国天眼正式开放运行，它是目前全球单口径最大、灵敏度最高的射电天文望远镜，所以中国的射电天文望远镜是天眼。 （2）由于望远镜的物镜成倒立、缩小的实像，目镜成正立、放大的虚像，由凸透镜成像原理可知，物镜和目镜都是凸透镜，由于远视眼镜片是凸透镜，所以可以选用合适的远视眼镜镜片来代替。 （3）由于目镜焦距较短，利用目镜成正立、放大的虚像，由凸透镜成像原理可知，其作用相当于一个放大镜。 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第5节 跨学科实践：制作望远镜 一．望远镜的组成部分及作用（共11小题） 二．望远镜的目镜和物镜的成像原理（共12小题） 三．天文望远镜的发展史（共5小题） 一．望远镜的组成部分及作用（共11小题） 1．某同学在制作望远镜时，下列关于项目实施过程中正确的是（　　） A．目镜的直径要比物镜的直径大 B．确定望远镜的放大倍数一般为2-3倍为宜 C．两块凸透镜之间的距离随意放置即可 D．物镜与放大镜原理相同 2．如图，同学用凸透镜、纸筒制作了简易望远镜。其中目镜甲焦距为，物镜乙焦距为。这种望远镜放大倍率等于物镜与目镜焦距之比，则此望远镜的放大倍率为（　　） A．2.5 B．0.4 C．40 D．14 3．如图所示，四幅图中的现象与下列所对应的文字说法或解释正确的是（　　） A．图甲：天鹅在水中的倒影可用光的折射来解释 B．图乙：通过凸面镜看拐弯处车辆的像利用了光的反射 C．图丙:空气泡对入射的平行光线具有会聚作用 D．图丁:通过“水杯望远镜”观看到的远处景物是景物的实像 4．如图甲所示是福建的天文爱好者颜明哲通过纯手工打磨镜片自制的望远镜，该望远镜不仅可以看到8亿公里外的木星，甚至能清晰地看到木星表面的斑纹，图乙是该望远镜内部结构及光路示意图。下列关于该自制望远镜的说法正确的是（　　）    A．颜明哲通过纯手工磨制的镜片是凹透镜 B．看到8亿公里外的木星只利用了光沿直线传播 C．清晰看到木星表面的斑纹时物镜的成像原理与照相机相同 D．木星到物镜的距离u满足（f为物镜的焦距） 5．下面是小明同学梳理的光学笔记，其中错误的是（　　） A．一束光通过一个光学元件后会相交于一点，则这束光可能是被会聚了 B．如果要在竖放的平面镜中形成完整的实像，则平面镜的长度至少是物体高度的一半 C．光从空气射入水中或其他透明介质中时，折射角不一定小于入射角 D．开普勒望远镜的物镜相当于一架照相机，能让远处物体成像在近处，便于观察 6．显微镜的物镜相当于 的镜头，望远镜的目镜相当于 的镜头。（选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”） 7．如图所示是简易天文望远镜的内部结构，远处的物体经过物镜成一个倒立缩小的实像，落在目镜 的位置；这个实像经过目镜成一个正立 的虚像。如果你想制作简易天文望远镜，没有现成的透镜，可以选用合适的 （填“近视”或“远视”）镜片来代替。 8．《血战无名川》讲述了志愿军狙击手英勇作战的故事。狙击手爬伏时，瞄准镜的物镜上覆盖有伪装网，目的是防止光滑的镜片发生 反射暴露目标；狙击手的瞄准镜起到了 （“望远镜”或“显微镜”）的作用；由于人体会辐射出 （“红外”或“紫外”）线，在现代战争中狙击手可以使用热感成像仪寻找目标。 9．如图所示中的显微镜和望远镜用到了我们所学的很多光学知识。 (1)甲图是显微镜，它的反光镜有一面是凹面镜，它对光起到 作用（选填“会聚”、“发散”），可在光线较 （“亮”、“暗”）时使用； (2)乙图是望远镜，图丙表示它的原理，图中是物镜，是目镜。分析原理图可知物镜成倒立缩小实像，相当于的 镜头（选填“放大镜”、“投影仪”或“照相机”）；目镜的作用主要是将物镜所成的像放大，以 （选填“增大”或“减小”）视角。 10．某同学用两个焦距分别为10cm和20cm的凸透镜制作了一个如图甲所示的望远镜。 (1)目镜的作用相当于一个 （填“照相机”“投影仪”或“放大镜”）； (2)这种望远镜的放大倍率是物镜的焦距与目镜的焦距之比，为了让成像质量好一些，放大倍率为2～3倍即可，因此应选择焦距为 cm的凸透镜作为物镜，另一个凸透镜作为目镜； (3)该同学制作的望远镜结构如图乙所示，用它观察远处物体时，眼睛在图乙中 （填字母）位置观察效果更好，当他观察的物体变近时，应将纸筒 （填“拉长一些”“缩短一些”或“保持不变”）。 11．跨学科实践：制作望远镜 活动任务一：了解望远镜的成像原理 (1)望远镜有不同类型，其中有一种望远镜是由两组凸透镜组成的（如图甲所示）。靠近被观测物体的叫作物镜，作用是使远处的物体在焦点附近成 （选填“实”“虚”）像，目镜的作用相当于一个 （选填“照相机”“投影仪”“放大镜”）用来把这个像放大。 活动任务二：设计简易望远镜 (2)望远镜的放大倍率为物镜的焦距与目镜的焦距之比，为了成像质量好一些，其放大倍率不宜过大，取放大倍率2～3倍即可。现有A、B、C三个规格不同的凸透镜，其规格如下： A．焦距20 cm；直径5 cm  B．焦距10 cm；直径4 cm  C．焦距5 cm； 直径3 cm 小组同学选择B规格透镜作为目镜，为了制作出乙图所示的望远镜，参考丙图，则物镜应选择 （选填“A”“B”或  “C”）透镜，这样物镜可以会聚更多的光，使所成像更加明亮。则此望远镜的放大倍率为 倍。 活动任务三：制作及调试望远镜 (3)用此望远镜，观察最远处物体时，物镜和目镜的距离约为 cm，观察较近物体时，物镜和目镜的镜筒长度距离要 （选填“大”“小”“不变”）一些，看到的像是 （选填“正立的”“倒立的”）。 二．望远镜的目镜和物镜的成像原理（共12小题） 12．如图所示，眼睛、显微镜、望远镜和投影仪用到了我们所学的很多光学知识，里面有眼睛的晶状体，显微镜和望远镜的目镜和物镜、投影仪的平面镜和镜头。下列说法正确的是（　　） A．图甲中是近视眼，要戴上凸透镜来矫正 B．其工作原理与照相机相同的有①⑤ C．其工作原理与放大镜相同的有②⑥，利用光的反射的有③④⑦ D．投影仪屏幕上的像是倒立、放大的实像；要使屏幕上的像更大一些，应该将镜头向上调节，同时投影仪应适当远离屏幕 13．如图所示，是小红自制望远镜的结构示意图，对此判断不正确的是（　　） A．A镜应为物镜，B镜应为目镜 B．望远镜的目镜和物镜作用不相同 C．目镜的焦距应较长，物镜的焦距应较短 D．物镜的作用是使远处的物体在焦点附近成实像 14．小阳学习了望远镜的原理之后，自己动手制作了一个望远镜，结构如图甲所示，其中物镜的焦距为20cm，目镜的焦距为5cm。经过不断的调试，他看到了很远处物体最大最清晰的像，其成像原理的光路图如图乙所示。下列说法错误的是（　　） A．制作时镜筒要设计成两段，并且让物镜的镜筒较目镜的镜筒粗一些 B．物镜的作用相当于照相机，使远处的物体成像在焦点附近 C．此时物镜和目镜之间的距离约为25cm D．小阳看到的是远处物体倒立的实像 15．为了观察太阳系内的各种行星，同学们在老师的指导下制作了开普勒望远镜，小滨制作的望远镜原理如图，该望远镜由两个凸透镜组成，物体经过两次折射成像。其中物镜和目镜的焦距分别为。下列有关望远镜的说法正确的是（　　） ​ A．生活中与图中目镜工作原理相同的工具是投影仪 B．生活中与图中物镜工作原理相同的工具是放大镜 C．望远镜的放大倍率为目镜的焦距与物镜焦距之比 D．用望远镜看到的月亮比直接用肉眼看到的月亮大 16．下图为伽利略望远镜和开普勒望远镜的原理图，下列分析错误的是（    ） A．伽利略望远镜和开普勒望远镜的镜筒都很长 B．借助伽利略望远镜和开普勒望远镜看到的是虚像 C．开普勒望远镜的视野较广 D．通过伽利略望远镜观察到的像是正立的；通过开普勒望远镜观察到的像是倒立的 17．眼睛通过望远镜观察远处的物体AB（物体AB未画出），如图是望远镜的成像原理，下列关于望远镜说法正确的是（　　） A．物体AB通过物镜成倒立放大的像A'B′ B．AB通过目镜成放大的实像A"B" C．目镜的成像原理与眼睛相同 D．眼睛观察像A"B"的视角比直接观察物体AB的视角大 18．随着科技的发展，AI技术已经进入我们生活的各个领域。如图所示是一款“AI科技化妆镜”，可以用摄像头对人脸拍照，经过AI处理，最终将画面呈现在显示屏上。人脸通过化妆镜的摄像头在感光元件上成倒立、 的实像，该摄像头的成像原理与 （“显微镜”或“望远镜”）的物镜相同。 19．如图是小明自制的简易望远镜，它是由两个焦距不同的凸透镜组成的，小明用它观察远处的物体时，光透过该凸透镜成一个 （选填“正立”或“倒立”）、 （选填“放大”或“缩小”）的实像。这个实像到目镜的距离 （选填“大于”“小于”或“等于”）目镜的焦距，经过目镜成正立、放大的虚像。 20．跨学科实践：如图甲所示，小明选两个焦距不同的凸透镜，制作望远镜。靠近被观测物体的叫作物镜，靠近眼睛的叫作目镜。根据图乙完成下列填空： (1)小明制作的望远镜的原理是：将远处的物体经过物镜在焦点附近成一个 像，这个像落在目镜的焦点内； 再经目镜使这个像再成一个 像。 (2)小明用的物镜相当于 ，目镜相当于 。 （两空选填“照相机”“显微镜”或“放大镜”） 21．某同学使用图中器材探究凸透镜成像的规律。 (1)如图（a），经调节后，光屏上成倒立、 的实像。根据表格中数据，（a）图实验中选取的是焦距为 cm的凸透镜； 凸透镜编号 焦距/cm 直径/cm ① 5 3.5 ② 5 4.5 ③ 10 4.5 ④ 15 4.5 (2)一段时间后，发现烛焰的像如图（b）所示，为了便于后续多次实验，此时应将 向上调节，可以使烛焰的像成在光屏中央； (3)如图（c），将蜡烛换成“F”光源，调整光源和光屏的位置。在光屏上可观察到清晰的像，人眼在凸透镜的位置附近向左看，左侧是“F”型光源，向右看，光屏上的像应该是图（c）中的 （选填字母）； (4)如果想利用两块凸透镜制作一个望远镜，要求物镜的作用相当于照相机，目镜的作用相当于放大镜，则制作时应该选择焦距较长、直径较 的凸透镜作为物镜。 22．小明在做“探究凸透镜成像规律”的实验中，绘制的物距和像距的关系图像如图甲所示。 (1)由图甲可知凸透镜的焦距f＝ cm； (2)实验前，要调整烛焰和光屏的中心位于凸透镜的主光轴上，如图乙所示。下列几种调整方法最方便合理的是______；（填序号） A．眼睛平视，视线与光具座平行，利用“三点一线”把“三心”调整到同一高度 B．用刻度尺一个个地测量，可以很准确地控制“三心”在同一高度 C．把蜡烛、凸透镜和光屏在光具座上移到一起，调整“三心”在同一高度，再分开 (3)实验中，图乙光屏上得到清晰的像， 就是利用这一成像规律工作的； (4)小明继续探究“视力的矫正”，用凸透镜模拟人眼的晶状体。如图丙所示，先固定蜡烛，拿一个近视眼镜给“眼睛”戴上，光屏上出现烛焰清晰的像。摘掉眼镜后，光屏上的像变模糊，为了使像重新清晰，应将光屏 （选填“靠近”或“远离”）凸透镜，得到清晰的像后可以发现，该像的大小与原来的像相比 （选填“变大”“变小”或“不变”）； (5)若再拿一个和本实验相同的凸透镜组成望远镜，那么两片镜片间的距离应该在 cm。 三．天文望远镜的发展史（共5小题） 23．第一位把望远镜指向太空的是意大利物理学家（    ） A．牛顿 B．伽利略 C．开普勒 D．爱因斯坦 24．“因为有了光，自然界才绚丽多彩，世界才生机勃勃……”，下列对光现象描述正确的是（　　） A．太阳发出的光沿直线传播到达学校操场 B．太阳光照在人身上后反射的光不遵循光的反射定律 C．通过天文望远镜看到月球上的环形山，此时像与物等大 D．海市蜃楼是由光的折射形成的 25．夜晚，我们用望远镜观测天空时能看到许多没有见过的美丽天体。第一位把望远镜指向天空的是意大利物理学家 ；天文测量中常用的“光年”是 的单位。 26． 是经典力学和实验物理学的先驱，并率先使用望远镜观察天空。2020年我国北斗卫星导航系统盖全世界，北斗卫星是通过电磁波与地面站进行通信的，电磁波的传播速度与光在真空中的传播速度一样，为 m/s。 27．望远镜与探索宇宙 在人类历史的早期，人们利用肉眼观测天象。后来人们通过测量天体的运动、制定历法，指导人们的生产生活。例如，战国时期的文献中记载：“斗柄东指，天下皆春；斗柄南指，天下皆夏；斗柄西指，天下皆秋；斗柄北指，天下皆冬。”这说明人们很早就发现了北斗七星一年中的周回运转在昭示四季、节气变迁方面的重要作用。望远镜的发明大大扩展了人类观测天空的视野。 （1）使用望远镜探索宇宙的历程 A第一位把望远镜指向天空的是意大利物理学家伽利略。1609年，伽利略用自制的望远镜观察天体（图），以确凿的证据支持了哥白尼的“日心说”。他还第一个观察到了木星的卫星、太阳黑子和月球上的环形山。 伽利略时代的望远镜 B1846年，科学家根据牛顿发现的万有引力定律，猜想天王星外还存在一颗未知的行星。不久，人们用望远镜在预测的位置发现了这颗行星，它被命名为“海王星”。 C1990年，科学家把“哈勃”空间望远镜送入太空，使人类观测宇宙的能力空前提高．除光学天文望远镜外，人们还发明了其他观测太空的仪器，如射电天文望远镜，这使人类对宇宙的了解越来越深入。 D我国不仅古代在天文观测上取得了丰硕的成果，在现代也对宇宙探索作出了很大贡献。2009年，郭守敬望远镜建成，并于2011年启动光谱巡天任务，成为世界上第一个获取光谱数突破千万量级的望远镜（图）2020年，中国天眼正式开放运行，它是目前全球单口径最大、灵敏度最高的射电天文望远镜。 郭守敬望远镜 （2）探索宇宙 宇宙中拥有上千亿个星系，银河系只是这上千亿个星系中的一个。银河系异常巨大，一束光穿越银河系需要约10万年的时间。太阳不过是银河系中几千亿颗恒星中的一员（图）。太阳周围有水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星等行星绕它运行，地球在离太阳比较近的第三条轨道上。此外，还有若干其他天体绕太阳转动。 (1)人类历史上第一位把望远镜指向天空的是意大利物理学家 ，他以确凿的证据支持了哥白尼的“日心说”；我国在现代也对宇宙探索作出了很大贡献，2020年，中国 正式开放运行，它是目前全球单口径最大、灵敏度最高的射电天文望远镜； (2)如果你想制作简易天文望远镜，没有现成的透镜，可以选用合适的 （选填“近视”或“远视”）眼镜镜片来代替； (3)望远镜的物镜焦距较长，相当于照相机的镜头；目镜焦距较短，其作用相当于一个 （填光学元件名称）。 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$