内容正文:
专题03 透镜及其应用
凸透镜的成像规律
1.(2025·山东省淄博市临淄区·二模)如图所示,以下实验操作正确的是( )
A.如图甲,手持量筒举离桌面读数
B.如图乙,杠杆在水平位置平衡时,拉力的力臂为L
C.如图丙,使用温度计测量液体温度并读取温度计示数
D.如图丁,为使像成在光屏中心,只需调节烛焰中心和光屏中心在同一高度
【答案】C
【详解】A.如图甲,量筒读数时,应该放在水平桌面上,视线与液面最低处相平,故A错误;
B.如图乙,杠杆在水平位置平衡时,拉力的力臂是支点到拉力作用线的距离,不是L这一段长度,故B错误;
C.如图丙,使用温度计测量液体温度并读取温度计示数时,玻璃泡浸没在液体中,视线与温度计中液柱上表面相平,故C正确;
D.如图丁,为使像成在光屏中心,需调节烛焰中心、凸透镜光心和光屏中心三者在同一高度上,故D错误。
故选C。
2.(2025·山东省济宁市·模拟)对于图中的光学实验,说法正确的是( )
A.图甲:烛焰通过小孔只能成倒立、放大的实像
B.图乙:将右侧背景板向后折,是为了探究反射光线与法线是否在同一平面上
C.图丙:把玻璃板沿CD水平向右移动,可以观察到像相对于蜡烛A向右移动
D.图丁:烛焰在光屏上成倒立、放大的像,把光屏拿走像仍存在
【答案】D
【详解】A.烛焰通过小孔可以成倒立、放大的实像,倒立、缩小的实像,倒立、等大的实像,故A错误;
B.将右侧背景板向后折,使背景板两边不在同一平面上,是为了探究反射光线、法线和入射关系是否在同一平面上,故B错误;
C.玻璃板沿CD移动时,蜡烛A的物距不变,像距也不变,像和物体位置关于玻璃板对称,像还在原来位置,所以像相对于蜡烛A不移动,故C错误;
D.由图可知,凸透镜成的是倒立、放大的实像,实像可以被光屏接收,也能被观察到,所以把光屏拿走,像仍存在,故D正确。
故选D。
3.(2025·山东省淄博市·二模)如图所示,用焦距为10cm的凸透镜、高度为6cm的F形光源、光屏和光具座等器材探究凸透镜成像大小的变化规律,通过测量像的高度反映像的大小。
(1)上图中所成的像为倒立、____的实像。若要测量像的高度,需要的测量工具是____。
(2)将光源逐渐靠近凸透镜,移动光屏,三次成倒立实像的相关数据记录如下表。分析表中数据,可得出结论:凸透镜成实像时,物距变小,像距____,像变____。
物高6cm
实验次数
1
2
3
物距/cm
30
20
15
像距/cm
15
20
30
像高/cm
3
6
12
(3)继续移动光源至物距为6cm时,发现无论如何移动光屏,均不能在光屏上成像,人眼应从____(选填“光源”或“光屏”)一侧透过凸透镜观察光源的像,此时能否用(1)问中的测量工具直接测出观察到的像高?____(选填“能”或“不能”)。
(4)若保持光源到光屏的距离为45cm不变,仅移动凸透镜改变物距,则上表中第____次实验的成像情况不能探究。
【答案】(1) 缩小 刻度尺
(2) 大 大
(3) 光屏 不能
(4)2
【详解】(1)[1]由图可以看出此时物距大于像距,满足凸透镜成像规律:u>2f,2f>v>f,成倒立缩小的实像。
[2] 要测量光源在光屏上所成像的高度,还需要一把刻度尺。
(2)[1][2] 分析实验数据可知,当凸透镜成实像时,三次实验,物距变小时,像距变大,同时像也变大。
(3)[1][2]继续移动光源至物距为6cm时,此时光源到凸透镜的距离小于一倍焦距,成正立、放大的虚像,虚像不能用光屏承接,所以无论如何移动光屏,均不能在光屏上成像,这时眼睛应从光屏一侧,透过凸透镜观察光源的像;此虚像是折射光线反向延长线的交点,不能用光屏承接,因此不能用刻度尺直接测出观察到的像高。
(4)若保持光源到光屏的距离为45cm不变,仅移动凸透镜改变物距,由表中数据可知,第1次实验的物距等于第3次实验的像距,第1次实验的像距等于第3次实验的物距,根据折射时光路的可逆性可知,光屏上能成清晰的像,而第二次实验,仅移动凸透镜改变物距,此时物像间的距离始终为40cm,等于4倍焦距,当物距、像距不相等时,是无法成像的,故无法探究。
4.(2025·山东省临沂市临港经济开发区·二模)小洋利用如图所示装置探究凸透镜成像的规律。通过测量像的高度反映像的大小。
(1)实验开始前,小洋移动F型光源、凸透镜、光屏使三者之间的距离较小,这样放置是为了______;
(2)将光源逐渐靠近凸透镜,移动光屏成倒立实像的相关数据记录如表。分析表中数据,可知凸透镜焦距是______cm,凸透镜成实像时,物距变小,像变______;
实验次数
1
2
3
4
物距/cm
35
30
20
15
像距/cm
14
15
20
30
像高/cm
2.4
3
6
12
(3)智能汽车车载摄像头原理跟第______次实验的原理相同。
【答案】(1)通过目测的方法调整F型光源、凸透镜、光屏三者的中心在同一水平高度
(2) 10 大
(3)1或2
【详解】(1)为了使像成在光屏中间,实验开始前,应移动F型光源、凸透镜、光屏使三者之间的距离较小,这样可以通过目测的方法调整F型光源、凸透镜、光屏三者的中心在同一水平高度。
(2)[1]根据凸透镜成像规律可知,当物距时,成等大、倒立的实像,像距;由第三次的实验数据可知, 成等大、倒立的实像,所以凸透镜焦距为
[2]根据凸透镜成像规律可知,凸透镜成实像时,物距变小,像距变大,则像变大。
(3)已知车载摄像头原理跟照相机原理相同,即当物距时,成倒立、缩小的实像,像距
对应到本实验中,即当物距时,成倒立、缩小的实像,像距
对照实验数据表可知,第1次及第2次的实验数据与上述规律相符,所以,智能汽车车载摄像头原理跟第1或2次实验的原理相同。
5.(2025·山东省淄博市高新区·二模)小明用如图所示的装置来探究凸透镜成像规律;
(1)实验前应将凸透镜、光屏和烛焰的中心调节到同一直线或同一高度上,这样做的目的是为了______;
(2)小明用如图甲所示的方法测量凸透镜的焦距,则实验中所用凸透镜的焦距为______cm;
(3)当装置处于如图乙所示的位置时,光屏上出现了一个清晰的像,人们根据这个成像特点制成了______(选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”);若凸透镜位置不动,将蜡烛和光屏调换位置,在光屏上______(选填“能”或“不能”)看到清晰的像;
(4)完成步骤(3)后,小明借来物理老师的眼镜,并将其放在蜡烛和凸透镜之间,发现光屏上的像由清晰变模糊,向右移动光屏又发现清晰的像,说明老师的视力缺陷是______(选填“近视”或“远视”)眼;
(5)随着实验的进行,蜡烛在光屏上的像如图丙所示,要使成像继续在光屏中央,应将凸透镜向______(选填“上”或“下”)移动。
【答案】(1)使像成在光屏的中央位置
(2)10.0
(3) 照相机 能
(4)近视
(5)下
【详解】(1)根据凸透镜三条特殊光线,通过光心的光线传播方向不变,实验前应将凸透镜、光屏和烛焰的中心调节到同一直线或同一高度上,这样做的目的是为了使像成在光屏的中央位置,便于观察和记录成像情况。
(2)平行于主光轴的光线经凸透镜折射后会聚于一点,这个点就是凸透镜的焦点,焦点到凸透镜光心的距离叫焦距,图甲中刻度尺的分度值为1cm,则凸透镜的焦距为
(3)[1]图中蜡烛到凸透镜的距离为 像距 此时的物距大于像距,成倒立、缩小实像;人们根据这个成像特点制成了照相机。
[2]凸透镜位置不动,将蜡烛和光屏调换位置,物距和像距对调,根据光路可逆,此时在光屏上能看到倒立、放大、清晰的像。
(4)将老师的眼镜放在蜡烛和凸透镜之间时向右移动光屏又发现清晰的像,像距变大,说明此眼镜对光线具有发散作用,因此该眼镜为凹透镜,用来矫正近视眼,说明老师的视力缺陷是近视眼。
(5)根据图丙可以看出此时像成在光屏的上方,为了使烛焰的像能呈现在光屏的中央,根据经过光心的光线传播方向不改变可知,应该将凸透镜向下移动。
6.(2025·山东省威海市文登区·二模)小军利用焦距为的凸透镜“探究凸透镜成像的规律”。请解答下列问题:
(1)如图所示,小军用凸透镜观察课本上的字,当凸透镜逐渐远离课本时,他先后观察到正立放大、倒立放大、倒立缩小的字;根据上述现象,请你提出一个关于凸透镜的探究问题___________;
(2)当蜡烛放在如图所示位置时,光屏中央得到一个清晰的像,当蜡烛移动到刻度线时,光屏移动到___________刻度线处,光屏上也能得到一个清晰的像;再将蜡烛移动到刻度线处,保持光屏位置不变,要想在光屏上看到清晰的像,应更换焦距较___________(选填“大”或“小”)的凸透镜;
(3)某次实验时,小军发现光屏上烛焰的像在如图所示位置。为了使像呈在光屏中央,接下来应进行的操作是___________(写一种方法即可);
(4)完成上述探究后,小军把凸透镜换成一块薄玻璃板,透过玻璃板能看到蜡烛正立、___________(选填“放大”、“缩小”或“等大”)的像;把光屏移到像所在的位置,直接观察光屏,光屏上___________(选填“有”或“没有”)蜡烛的像。
【答案】(1)凸透镜成的像与物距的关系
(2) 55.0 小
(3)将蜡烛向下移
(4) 等大 没有
【详解】(1)由于凸透镜与课本的距离不同,即物距不同,观察到的字的像也不同,所以可以提出一个关于凸透镜的探究问题是凸透镜成的像与物距的关系。
(2)[1]由图可知,刻度尺的分度值为1cm,蜡烛的位置为25.0cm,凸透镜的位置为40.0cm,光屏的位置为70.0cm,所以物距为 像距为 光屏中央得到一个清晰的像,由于光折射时,光路是可逆的,所以物距为30.0cm,像距为15.0cm时,光屏上也能得到一个清晰的像,所以光屏移动到55.0cm刻度线处。
[2]将蜡烛移动到刻度线处,物距小于一倍焦距,由凸透镜成像规律可知,光屏上不能成像,保持光屏位置不变,要想在光屏上看到清晰的像,则物距应大于一倍焦距,则应更换焦距较小的凸透镜。
(3)由图可知,烛焰的像成在光屏的下侧,由于凸透镜在光屏上成的像是倒立的,所以将蜡烛向下移,光屏上的像将上移。
(4)[1]小军把凸透镜换成一块薄玻璃板,蜡烛在玻璃板上成的像是平面镜成像现象,所以透过玻璃板能看到蜡烛正立、等大的像。
[2]由于平面镜成像是光的反射形成的,所以平面镜成的像是虚像,故把光屏移到像所在的位置,直接观察光屏,光屏上没有蜡烛的像。
7.(2025·山东省滨州市滨城区·二模)如图所示是小明“探究凸透镜成像规律”的实验。
(1)如图甲所示,一束平行于凸透镜主光轴的平行光经过凸透镜折射后,在光屏上形成一个最小最亮的光斑,则该凸透镜的焦距为________cm;
(2)当蜡烛、凸透镜位于图乙所示的位置时,在光屏上能够得到一个清晰的像,该像是倒立、________(选填“放大”“等大”或“缩小”)的像。若保持蜡烛和光屏的位置不变,将凸透镜移至________cm刻度线处,也可以在光屏上得到一个清晰的像,此时利用该成像规律制成的光学仪器________(选填“放大镜”“投影仪”或“照相机”);
(3)图乙中,若保持凸透镜的位置不变,将蜡烛移至34cm刻度线处,此时的像应是如图丙所示的________(选填字母“A”或“B”);
(4)实验完成后,小明想研究眼睛的成像原理,于是他自制了一个水透镜来模拟眼睛的晶状体,点燃蜡烛后,光屏和水透镜的位置如图丁所示,光屏上出现烛焰清晰的像。用注射器向水透镜里加适量的水,此时光屏上的像变得模糊,应将光屏慢慢________(选填“靠近”或“远离”)水透镜,光屏上才会出现清晰的像。
【答案】(1)10.0
(2) 缩小 35 投影仪
(3)A
(4)靠近
【详解】(1) 平行于主光轴的光线经凸透镜折射后会聚于焦点,焦点到光心的距离即为焦距。由图甲可知,刻度尺的分度值为1cm,光屏上形成的最小最亮光斑到凸透镜光心的距离f=20.cm-10.0cm=10.0cm,则焦距为10.0cm。
(2)[1]蜡烛、凸透镜、光屏的位置如图乙所示,物距大于像距,物体位于二倍焦距之外,由凸透镜成像规律可知,此时成倒立、缩小的实像。
[2][3]当蜡烛、凸透镜位于图乙所示的位置时,在光屏上能够得到一个清晰的像,该像是倒立、缩小的像。由光的折射时光路的可逆性可知,若保持蜡烛和光屏的位置不变,只要将物距和像距的大小交换,即将凸透镜移至35cm刻度线处,物距等于原来的像距,则像距等于原来的物距,也可以在光屏上得到一个清晰的像,此时物距处于一倍焦距和二倍焦距之间,成倒立放大的实像,此时利用该成像规律制成的光学仪器是投影仪。
(3)图乙中,若保持凸透镜位置不变,将蜡烛移至34cm刻度线处,则物距u=50cm-34cm=16cm,物体位于一倍焦距和二倍焦距之间,此时成倒立放大的实像。则应选A。
(4) 实验完成后,小明想研究眼睛的成像原理,于是他自制了一个水透镜来模拟眼睛的晶状体,点燃蜡烛后,光屏和水透镜的位置如图丁所示,光屏上出现烛焰清晰的像。用注射器向水透镜里加适量的水,水透镜的会聚能力增强,导致提前会聚成像,所以应将光屏慢慢靠近水透镜,光屏上才会出现清晰的像。
8.(2025·山东省济南市·二模)某小组探究平面镜和凸透镜成像的特点,将光源和光屏分别竖直放置在水平光具座上的A、C位置,B是AC的中点,如图1所示。在AB之间朝向A观察,看到的光源形状如图2中的甲所示。
(1)当在图1的B处竖直放置一块平面镜,镜面朝向光源,小丽在AB之间观察平面镜中的像,观察到的是图2中的______(选填“甲”“乙”“丙”“丁”或“戊”);小明在BC之间观察光屏,观察到的是图中的______(选填“甲”“乙”“丙”“丁”或“戊”);
(2)此后,小亮将平面镜更换为一个凸透镜,恰能在光屏上成等大的像,他在BC之间观察光屏上的像。小亮观察到的是图2中的______(选填“甲”“乙”“丙”“丁”或“戊”);
(3)小亮又在圆柱形的玻璃瓶里面装满水,把如图乙所示的一幅卡通图片放在玻璃瓶的一侧,透过玻璃瓶可以看到那幅卡通图片,如图甲所示。如果把卡通图片由靠近玻璃瓶的位置向远处慢慢地移动,通过玻璃瓶在选项中不能看到的像是图的______。
A. B.
C. D.
【答案】(1) 乙 丙
(2)戊
(3)AC
【解析】(1)[1]在B处竖直放置一块平面镜,镜面朝向光源,在AB之间观察平面镜中的像,平面镜成正立等大的虚像,且左右相反,所以小丽看到的像是图中乙。
[2]小明在BC之间观察光屏,平面镜所成的像不能用光屏承接,所以小明看到的是图中丙,说明平面镜成的是虚像。
(2)将平面镜更换为一个凸透镜,恰能在光屏上成等大的像,当u=v=2f时,凸透镜成倒立等大的实像,所成的像上下左右都相反,他在BC之间观察光屏上的像,所以小亮看到的像是图戊。
(3)由于玻璃杯的上下是一样粗细的,相当于一个柱面透镜,成像时,像始终是正立的。
把卡通图片由靠近玻璃瓶的位置向远处慢慢的移动时,实际是物体逐渐远离凸透镜。
由凸透镜成像的规律可知,物体在一倍焦距内靠近焦点时,像正立且会逐渐变大;
当物体在一倍焦距到二倍焦距之间时,所成的像是正立的、变宽的实像,远离焦点时会逐渐变小;
当物距为2f,成的是正立、等大的实像;
大于二倍焦距时,成的是正立的、缩小的实像。
故不可能看到A和C,故选AC。
眼睛和眼镜
1.(2025·山东省济南市济阳区·二模)对下面四幅图的分析正确的是( )
A.甲图中l是力F的力臂
B.乙图可以表示岸上的人看到水中鱼的光路图
C.丙图是近视眼的成因,可以佩戴凸透镜加以矫正
D.丁图表示内燃机的做功冲程,此冲程是将内能转化为机械能
【答案】B
【详解】A.力臂是支点到力的作用线的距离,甲图中l不是力F的力臂,故A错误;
B.人看到水中鱼时,鱼反射的光线由水中射入空气中,并在水面处折射,折射角大于入射角,乙图可以表示岸上的人看到水中鱼的光路图,故B正确;
C.近视眼的晶状体对光的折射能力过强,看远处物体时,成像于视网膜前,要用对光有发散作用的凹透镜进行矫正,故C错误;
D.丁图中,两气门关闭,活塞上行,是内燃机的压缩冲程,此冲程是将机械能转化为内能,故D错误。
故选B。
2.(2025·山东省泰安市新泰市·二模)如图所示,小明同学在做“探究凸透镜成像规律”的实验,此时光屏上呈现清晰的像。下列说法中正确的是( )
①透镜的焦距是10.0cm
②图甲中光屏上呈现倒立、缩小的实像
③图甲中,将蜡烛和光屏的位置互换,光屏上不可能再次呈现清晰的像
④图甲中,若在透镜和蜡烛之间放一近视镜,则需要将光屏向右移动,才能再次呈现清晰的像
A.只有①② B.只有①②④
C.只有①③ D.只有②④
【答案】B
【详解】①由图乙可知,当u=v=20cm时,凸透镜成倒立、等大的实像,此时u=v=2f=20cm,则f=10cm,故①正确;
②图甲中,物距u=50.0cm−20.0cm=30.0cm,u>2f,根据凸透镜成像规律,此时成倒立、缩小的实像,故②正确;
③根据光路可逆原理,将蜡烛和光屏的位置互换,光屏上仍可呈现清晰的像,此时成倒立、放大的实像,故③错误;
④近视镜是凹透镜,对光线有发散作用。若在透镜和蜡烛之间放一近视镜,光线延迟会聚,像距变大,需要将光屏向右移动,才能再次呈现清晰的像,故④正确.。
综上所述,正确的有①②④。故B正确,ACD错误。
故选B。
3.(2025·山东省潍坊市高密市·二模)某同学用如图所示的装置研究眼睛的成像,此时烛焰在光屏上成清晰的像,用此模拟正常眼睛的成像。下列分析正确的是( )
A.向水透镜注水,模拟的是远视眼
B.从水透镜抽水,模拟的是远视眼
C.向水透镜注水,烛焰清晰的像将向右移动
D.从水透镜抽水,烛焰清晰的像将向右移动
【答案】BD
【详解】AC.向水透镜注水,它对光的会聚能力变强,焦距变小,烛焰清晰的像将向左移动,成像于光屏前,模拟的是近视眼,故AC错误;
BD.从水透镜抽水,它对光的会聚能力变弱,焦距变大,烛焰清晰的像将向右移动,成像于光屏后,模拟的是远视眼,故BD正确。
故选BD。
4.(2025·山东省济南市市中区·二模)下表中左侧光现象与右侧光路图对应正确的是( )
选项
现象
光路图
A
配戴近视镜矫正视力
B
水清见底观游鱼
C
桥及其倒影
D
太阳在树荫下形成圆形光斑
A.A B.B C.C D.D
【答案】ACD
【详解】A.近视眼是因为晶状体过厚,导致光线聚焦在视网膜的前方,佩戴凹透镜可以发散光线,使光线重新聚焦在视网膜上,所以图示光路图与矫正近视眼的原理相同,故A正确;
B.当光线从水中折射向空气中时,发生折射现象,使我们看到鱼的位置比实际位置高,图中的光路图显示的是光线从空气射向水中的情况,不符合水清见底观游鱼的现象,故B错误;
C.倒影是由于光的反射形成的,水面相当于一个平面镜,光线照射到水面上会发生反射,形成物体的虚像,图中光路图符合倒影的形成原理,故C正确;
D.太阳在树荫下形成圆形光斑是小孔成像的现象,光线通过树叶间的缝隙,在地面上形成太阳的实像,图中光路图符合小孔成像的原理,故D正确。
故选ACD。
5.(2025·山东济宁邹城·二模)在“天宫课堂”的水球实验中,小玉看到王亚平老师的倒立,缩小的像,如图甲所示。于是她利用实验室的光学器材探究凸透镜成像的规律。
(1)小玉找到了一个焦距未知的凸透镜,让一束平行光正对凸透镜照射,移动光屏,直到光屏上出现最小、最亮的光斑,如图乙所示,该凸透镜的焦距是___________cm;
(2)如图丙所示,将蜡烛、凸透镜、光屏依次安装在光具座上。点燃蜡烛,调整它们中心在___________,使像呈现在光屏的中央;
(3)将凸透镜固定在50cm刻度线处,蜡烛移动到20 cm刻度线处,向___________(选填“靠近”或“远离”)凸透镜的方向移动光屏,直到出现烛焰倒立、___________ (选填“放大”或“缩小”) 的实像;
(4)在(3)的基础上,更换成另一个焦距为9cm的凸透镜,光屏上的像变模糊了,此现象与___________(选填“近视眼”或“远视眼”)成因相似。为了使光屏上的像清晰,可向___________ (选填“靠近”或“远离”)凸透镜的方向移动蜡烛;
(5)在实验过程中,原来光屏中央的像“跑”到光屏上方,为了使像回到中央,接下来的操作不可行是___________ 。
①向下调光屏 ②向下调凸透镜 ③向上调蜡烛
【答案】 10.0 同一高度 远离 缩小 近视眼 靠近 ①
【详解】(1)[1]如图,让一束平行与主光轴的光正对凸透镜照射,在凸透镜后的光屏上接收到一个最小、最亮的光斑,这个光斑是凸透镜的焦点,焦点跟光心之间的距离是凸透镜的焦距,所以凸透镜的焦距为
f=60.0cm-50.0cm=10.0cm
(2)[2]为了使像成在光屏中央,应调整烛焰、凸透镜、光屏三者的中心在同一高度。
(3)[3][4]凸透镜的焦距为10.0cm,将凸透镜固定在50cm刻度线处,蜡烛移动到20cm刻度线处,物距
u=50cm-20cm=30cmu>2f,成倒立、缩小的实像,2f>v>f,所以光屏向右移动,移动到60cm到70cm刻度线之间,所以光屏远离凸透镜。
(4)[5]原来凸透镜的焦距是10.0cm,更换成另一个焦距为9cm的凸透镜,凸透镜的焦距变小,折光能力变强,使像成在视网膜的前方,和近视眼的成因相似。
[6]凸透镜的焦距变小,折光能力变强,使像向前会聚,为了使光屏上的像恢复清晰,所以要向靠近凸透镜的方向移动蜡烛。
(5)[7]在实验过程中,原来光屏中央的像“跑”到上方,为了使像回到中央,由于光线过光心不改变方向,可以把光屏向上移动,或凸透镜向下移动,或蜡烛向上移动;故①符合题意,②③不符合题意。
故选①。
6.(2025·山东省青岛市即墨区·二模)在探究近视眼和远视眼成因与矫正的主题实践中,该小组利用橡皮膜和注射器制作了水透镜来模拟眼睛的晶状体,打开夹子,通过注射器向橡皮膜中注水或抽水,来改变橡皮膜凸起的程度,如图甲所示。具体操作如下:
①将蜡烛、水透镜和光屏依次摆放在水平光具座上,点燃蜡烛,使烛焰、水透镜和光屏三者的中心在______,目的是______。
②将蜡烛放在离水透镜较远的位置,移动光屏,直到屏上出现烛焰清晰的像,如图乙所示,记下此时光屏所在的位置;
③用注射器向水透镜里加适量的水,水透镜对光的偏折能力会变______(强/弱),此时屏上的像变得模糊,这是模拟近视眼看远处物体的情况。将光屏慢慢靠近水透镜,直到光屏上出现清晰的像,这说明近视眼所成的像在视网膜______(前/后);
④将光屏移回原来标记的位置,选择不同的眼镜在烛焰和水透镜之间前后移动,直到光屏上出现清晰的像,如图丙所示,这说明矫正近视眼应配戴______透镜;
⑤从水透镜里向外抽取适量的水,再次实验,探究远视眼的成因和矫正。
【答案】 同一高度 使像成在光屏中央 强 前 凹
【详解】[1][2]将蜡烛、水透镜和光屏依次放在光具座上,点燃蜡烛后,调整它们的高度,使烛焰、水透镜和光屏三者中心大致在同一高度,是为使烛焰的像成在光屏的中心。
[3]用注射器向水透镜里加适量的水,水透镜变厚,焦距变短,水透镜对光的偏折能力变强。
[4]根据近视眼的成因可知,远处来的光线经晶状体后,在视网膜前会聚,这是晶状体太厚,聚光能力太强或眼球前后距离太远造成的。
[5]近视眼,聚光能力太强,要佩戴对光有发散作用的凹透镜矫正。
7.(2025·山东省日照市·二模)海波、海涛组成的学习小组选用焦距为15.0cm的凸透镜,做“探究凸透镜的成像规律”的实验。
(1)实验中固定好透镜和蜡烛后,海涛发现无论如何移动光屏,光屏上只有一个与透镜大小几乎相同的光斑,其原因可能是烛焰置于凸透镜的_______上;
(2)如图甲所示,当把凸透镜固定在50cm刻度线位置,蜡烛固定在15cm刻度线位置时,光屏应在_______(选填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”)区域内左右移动,才能在光屏上得到清晰的实像;生活中的_______(选填“照相机”、“放大镜”或“投影仪”)就是利用该原理制作出来的;
(3)如图乙所示,海波同学借来物理老师的眼镜将其放在蜡烛和凸透镜之间,发现光屏上原本清晰的像变模糊了,当向左移动光屏时,光屏上的像又会变清晰,说明老师戴的是_______(选填“近视”或“远视”)眼镜;
(4)实验过程中,燃烧的蜡烛在不断缩短,导致烛焰的像不在光屏的中央,为了使像能成在光屏中央,在保持蜡烛和光屏的位置不动的情况下,可通过_______(选填“向上”或“向下”)调节凸透镜达到目的;
(5)在露天电影走进社区活动中,准备放映时,海波发现画面大于整个屏幕,为了使画面占满整个屏幕,他应该给放映员提的建议是_______。(选填以下选项字母代号)
A.放映机靠近屏幕,同时要减小镜头和胶片间的距离
B.放映机远离屏幕,同时要减小镜头和胶片间的距离
C.放映机靠近屏幕,同时要增大镜头和胶片间的距离
D.放映机远离屏幕,同时要增大镜头和胶片间的距离
(6)海涛利用注射器做了几个物理实验。如图丙所示,光屏上呈清晰的像,当水凸透镜的凸起程度增加时,光屏上原来清晰的像变模糊了;为了再次得到清晰的像,保持透镜和光屏的位置不动,应将蜡烛_______(选填“靠近”或“远离”)水透镜。
【答案】(1)焦点
(2) Ⅱ 照相机
(3)远视
(4)向下
(5)C
(6)靠近
【详解】(1)固定好透镜和蜡烛后,发现无论如何移动光屏,光屏只有一个与透镜大小几乎相同的光斑,说明光平行主光轴射出,则可能将蜡烛置于焦点处。
(2)[1][2]当把凸透镜固定在50cm刻度线位置,蜡烛固定在15cm刻度线位置时,物距
50.0cm−15.0cm=35.0cm 物距大于2倍焦距,所以此时成倒立缩小的实像,像在1倍和2倍焦距之间,则光
屏应在Ⅱ区域内左右移动,才能在光屏上得到清晰的实像。物距大于2倍焦距,所以此时成倒立缩小的实像,
与照相机的原理相同。
(3)当眼镜放在蜡烛和凸透镜之间,发现光屏上原本清晰的像变模糊了,当向左移动光屏时,光屏上的像又会变清晰,说明像距变小,对光有会聚作用,凸透镜对光有会聚作用,该透镜是远视眼镜。
(4)蜡烛在燃烧中不断缩短,烛焰向下移动,由于过光心的光线不改变方向,光屏上的像向上移动,要使像能够成在光屏中央,可向上移动光屏、向上移动蜡烛或向下移动凸透镜。
(5)放映机是根据物距处于一倍焦距和二倍焦距之间时,成倒立、放大的实像的原理制成的。画面大于整个屏幕,说明像较大,为了使画面占满整个屏幕应增大物距,减小像距,所以将放映机靠近屏幕,同时要增大镜头与胶片间的距离,故选C。
(6)当水凸透镜的凸起程度增加时,凸透镜的焦距变小,对光的会聚作用增强,所以像会成在光屏前面;为了再次得到清晰的像,保持透镜和光屏的位置不动,即像距增大,根据“凸透镜成实像时,物近像远像变大”可知,应将蜡烛靠近水透镜。
8.(2025·山东省青岛市市北区·二模)探究凸透镜成像规律。小明将蜡烛、凸透镜(f=10cm)、光屏安装在光具座上,装置如图。
(1)点燃蜡烛,调节烛焰、凸透镜和光屏的中心在______;
(2)当蜡烛、凸透镜、光屏的位置如图所示时,光屏上恰好有清晰的像,根据此现象可以制成生活中的______;
(3)保持上图各器材位置不变,凸透镜更换为焦距5cm的凸透镜,发现光屏上的像变模糊了,这与______(选填“近视眼”或“远视眼”)患者的成像特点相同,可以通过在蜡烛和凸透镜之间放一个______(选填“凹透镜”或“凸透镜”)使成像再次清晰。
【答案】(1)同一高度
(2)照相机
(3) 近视眼 凹透镜
【详解】(1)为了使烛焰的像能成在光屏中央,需要调节烛焰中心、凸透镜光心和光屏中心在同一高度,这样可确保烛焰发出的光线经凸透镜折射后,能在光屏上形成完整且位置合适的像,便于观察和测量。
(2)凸透镜的焦距f=10cm,图示中刻度尺的分度值为1cm,物距为40.0cm,则f<u<2f,由凸透镜成像规律可知,此时光屏上成倒立、缩小的实像,这一成像原理可以制成照相机。
(3)[1]换为5cm焦距凸透镜后,相当于增大了透镜的折光能力,此时成像位置会前移,成在光屏的前面,导致光屏上像变模糊,这与近视眼(晶状体折光能力过强)的成像特点相同。
[2]为矫正这种情况,需要在蜡烛和凸透镜之间放置凹透镜,使光线适当发散后,再通过凸透镜成像。
透镜的应用
1.(2025·山东省济南市钢城区·一模)光刻技术是利用缩图透镜将绘制在掩膜上的电路图通过光源投射到涂有光刻胶的硅片上, 从而制造出集成电路的方法,其工作原理如图所示。光刻技术的成像特点与下列哪种情况一致( )
A.用放大镜观察文物 B. 投影仪放映幻灯片
C.用口腔镜检查牙齿 D. 门禁系统识别人脸
【答案】D
【详解】缩图透镜成倒立缩小实像;
A.用放大镜观察文物,成正立放大虚像,故A不符合题意;
B.投影仪放映幻灯片,成倒立放大实像,故B不符合题意;
C.用口腔镜检查牙齿,成正立等大虚像,故C不符合题意;
D.门禁系统识别人脸,成倒立缩小实像,故D符合题意。
故选D。
2.(2025·山东省济南市济阳区·二模)AI跳绳是指利用人工智能(AI)技术来辅助或增强跳绳运动的智能设备或系统。它通常结合传感器、摄像头、算法分析等技术,提供实时计数、动作纠正、训练计划等功能,让跳绳变得更智能、更有趣。关于其中手机摄像头的说法正确的是( )
A.手机摄像头的光学核心元件是凸面镜
B.使用手机拍照时手机与被拍物体的距离应在摄像头的一倍和二倍焦距之间
C.手机摄像头成的是缩小倒立的实像
D.要使拍摄的物体成像更大一些,应使手机远离被拍物体
【答案】C
【详解】ABC.手机摄像头的成像原理与照相机相似,它的光学核心元件是凸透镜,使用手机拍照时手机与被拍物体的距离应在摄像头的二倍焦距以外,手机摄像头成的是缩小、倒立的实像,故AB错误,C正确;
D.凸透镜成实像时,物距越小,像距越大,像也越大,要使拍摄的物体成像更大一些,应使手机靠近被拍物体,故D错误。
故选 C。
3.(2025·山东省济南市·二模)如图是一张九年级学生的创意毕业照,利用视觉错位一次拍照而成。关于拍摄过程下列说法正确的是( )
A.手通过镜头成的是正立放大的虚像
B.学生通过镜头成的倒立缩小的实像
C.学生和手到照相机镜头的距离相同
D.若撤走手,这群学生的像将会变大
【答案】B
【详解】AB.照相机的镜头相当于凸透镜,拍照时将物体置于镜头的两倍焦距以外,成倒立缩小的实像,故A错误,B正确;
C.凸透镜成实像时,物体离透镜越近,所成的像就越大,由图可知,手通过照相机镜头成的像比学生的像大,所以手比学生离镜头更近,故C错误;
D.撤走手,没有改变物距、像距、焦距,不会改变镜头对学生所成像的大小,故D错误。
故选B。
4.(2025·山东省淄博市·二模)图甲是小明制作的简易照相机模型,图乙是该模型相机毛玻璃片上所成的像。关于照相机模型及其所成的像,下列说法正确的是( )
A.该模型所用的镜头是凹透镜
B.该模型相机所成的像是缩小的虚像
C.增大物距,同时减小像距即暗箱缩短一些,可以使像变小
D.若小明不小心在镜头上沾了一小滴墨汁,墨汁会在毛玻璃片上成像
【答案】C
【详解】AB.根据凸透镜成像规律可知,照相机的镜头是凸透镜,成倒立、缩小的实像,故AB错误;
C.由凸透镜成像的特点可知,物距增大,像距减小时,所成的实像变小,故C正确;
D.小滴墨汁在凸透镜的焦距以内,成正立、放大的虚像,虚像不能成在光屏上,所以墨汁不会在毛玻璃片上成像,故D错误。
故选C。
5.(2025·山东省淄博市·二模)如图为用无人机拍摄的齐盛湖海岱楼,下列说法正确的是( )
A.无人机的镜头相当于凹透镜
B.海岱楼通过镜头成倒立、缩小的虚像
C.通过遥控器发出的超声波控制无人机的飞行
D.要拍摄齐盛湖的全景,应控制无人机上升,所成的像变小
【答案】D
【详解】AB.无人机的摄像机利用的都是照相机的原理,其镜头相当于凸透镜,根据照相机的工作原理,物体位于2倍焦距以外,所以海岱楼通过镜头成倒立、缩小的实像,故AB错误;
C.电磁波传播速度快,抗干扰能力强,故通过遥控器发出的电磁波控制无人机的飞行,故C错误;
D.根据凸透镜成像规律可知,要拍摄齐盛湖的全景,镜头应远离拍摄物,所以应控制无人机上升远离,所成的像会变小,故D正确。
故选D。
6.(2025·山东省青岛市崂山区·二模)如图所示,通过凸透镜看花朵成放大的像。则下列说法正确的是( )
A.花朵的放大的像是正立的实像
B.看到放大像的成像原理和平面镜成像原理相同
C.花朵到凸透镜的距离应当大于凸透镜的焦距
D.若凸透镜适当远离花朵,则花朵的像会变大
【答案】D
【详解】ABC.由图可知,此时花朵成正立像,所以,花朵的像是正立、放大的虚像,此时花朵到凸透镜的距离应当小于凸透镜的焦距,成像原理和放大镜成像原理相同,与平面镜成像原理不同。故ABC错误;
D.凸透镜成虚像时,物距越大,像越大;若凸透镜适当远离花朵,则花朵的像会变大,故D正确。
故选D。
7.(2025·山东省济南市长清区·二模)“强迫透视法”是一种富有创意的拍摄技巧,通过巧妙运用镜头角度、拍摄距离和物体摆放位置等,来改变物体之间的视觉比例和空间关系,从而创造出奇幻视觉效果的作品。如图所示,用手拿着西红柿切片与五四广场的地标雕塑“五月的风”完美对接,下列说法正确的是( )
A.西红柿切片比“五月的风”离镜头更远
B.西红柿切片应放在距镜头一倍焦距和二倍焦距之间
C.西红柿切片和“五月的风”通过镜头成的像都是实像
D.西红柿切片和“五月的风”都是红色的,是因为吸收红光
【答案】C
【详解】A.凸透镜成实像时,物距越小,像距越大,像也越大;西红柿切片比“五月的风”的实际大小要小得多,它们要形成图中大小的像,西红柿切片比“五月的风”离镜头更近,故A错误;
B.西红柿切片成的是倒立、缩小的实像,应放在距镜头二倍焦距以外,故B错误;
C.西红柿切片和“五月的风”通过镜头成的像都是倒立、缩小的实像,故C正确;
D.西红柿切片和“五月的风”都是红色的,是因为反射红光,故D错误。
故选C。
8.(2025·山东省济南市历下区·二模)在学习了凸透镜成像规律后,小慧同学计划制作一个“手机投影仪”。现有器材如下:长为30cm的纸盒,焦距分别为10cm、20cm、30cm的凸透镜各一个,手机一部,胶带和剪刀等。“投影仪”模型如图所示,将手机和凸透镜分别固定在纸盒的两端,调整“投影仪”到墙面的距离,可在墙上看到手机画面清晰放大的像。下列说法正确的是( )
A.该模型利用光的反射原理
B.应选择焦距为20cm的凸透镜
C.手机应正立放置便于观影
D.选一个更长的盒子可以成出更大的像
【答案】B
【详解】A.该模型用的镜头是凸透镜,利用光的折射原理,故A错误;
B.若选择焦距为20cm的凸透镜,此时物距为30cm,物距在一倍焦距和两倍焦距之间,成的是倒立的放大的实像,是投影仪原理,故可以满足题意,故B正确;
C.将手机正立放置,在墙上看到的像是倒立的像,所以应该让手机倒立放置才便于观影,故C错误;
D.根据凸透镜成实像时遵循“物近远像远像放大”的原则,应该选一个更短的盒子,缩短物距,可以成更大的像,故D错误。
故选B。
9.“以铜为镜,可以正衣冠”出自《旧唐书·魏征列传》,意思是:人用铜制作的镜子,可以照见衣帽是不是穿戴得端正。下列光现象和“以铜为镜,可以正衣冠”光学原理相同的是( )
A.手影游戏 B.水中倒影
C.筷子“弯折” D.透镜看书
【答案】B
【详解】“以铜为镜,可以正衣冠”的意思:一个人用铜当镜子,可以照见衣帽是不是穿戴得端正,铜当镜子属于平面镜成像,平面镜成像是光的反射原理;
A.手影游戏是由于手挡住光线形成的影子,利用的是光沿直线传播,故A不符合题意;
B.水中的倒影,是平面镜成像,是由光的反射形成的,故B符合题意;
C.筷子好像在水面处折断了是光在空气与水的界面发生了折射,属于折射现象,故C不符合题意;
D.透镜看书,光线经过透镜和空气,经过不同的介质,发生光的折射,故D不符合题意。
故选B。
10.(2025·山东省济南市莱芜区·二模)如图是某同学制作的幻灯机,幻灯机的前端是可伸缩圆筒,圆筒一端嵌有凸透镜。将幻灯片插入该装置,开启强光灯,在墙上呈现了幻灯片清晰的像,若要使墙上呈现更大的清晰像,下列操作可行的是( )
A.幻灯机整体靠近墙面,伸缩筒前伸 B.幻灯机整体远离墙面,伸缩筒前伸
C.幻灯机整体靠近墙面,伸缩筒后缩 D.幻灯机整体远离墙面,伸缩筒后缩
【答案】D
【详解】根据凸透镜成像的规律,要使像变大,需要减小物距,此时像距会相应变大;所以,应该使幻灯片靠近凸透镜,即让伸缩筒后缩,同时使墙远离凸透镜,即让幻灯机整体远离墙面,故ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
11.(2025·山东省青岛市李沧区·二模)甲、乙两只机械手表,放在凸透镜的主光轴上。如图,手表的表面正对凸透镜,跟主光轴垂直,从凸透镜的另一侧适当位置观察手表,则下列关于手表秒针旋转方向的说法中正确的是( )
A.甲表秒针顺时针旋转,跟直接看表几乎相同
B.乙表秒针顺时针旋转,跟直接看表几乎相同
C.乙表秒针逆时针旋转,但表面上下左右都颠倒过来了
D.甲表秒针顺时针旋转,但表面上下颠倒过来了
【答案】A
【详解】AD.由甲图可知甲图中的表到凸透镜的距离小于焦距,属于放大镜成像原理,此时在凸透镜的另一侧看到的是正立放大的手表虚像,所以看到的秒针与实际转向一样,所以甲表顺时针旋转,跟直接看表一样,故A正确,D错误;
BC.由乙图可知乙图中的表到凸透镜的距离大于焦距而小于二倍焦距,属于投影仪的成像原理,从凸透镜的另一侧可看到物体上下倒立、左右颠倒的放大的像,但是表针的转动方向不会改变,还是顺时针旋转,但表面上下左右都颠倒过来,故BC错误。
故选A。
12.(2025·山东省威海市文登区·二模)小方坐船旅行时,用照相机拍了一张照片,如图所示,接着他再为周围的朋友拍照,则他应向___________(选填“远离”或“靠近”)朋友的方向移动,并___________(选填“减小”或“增大”)照相机暗箱的长度。
【答案】 靠近 增大
【详解】[1][2]凸透镜成实像时,物距减小,像距增大,像增大;用相机拍摄远处的风景后,要为周围的朋友拍照,应物距减小,增大像距,像增大;所以应向靠近朋友的方向移动,同时增大照相机暗箱的长度来增大像距。
13.(2025·山东济南南山区·二模)在跨学科实践课上,同学们要制作一个望远镜并进行调试。下面是某小组同学交流的实践过程,请帮助完成下列内容:
【项目准备】两块凸透镜(甲透镜焦距为20cm,直径约为5cm;乙透镜焦距为10cm,直径约为4cm)、瓦楞纸、剪刀、透明胶、双面胶等。
【项目实施】
任务一:了解望远镜的基本原理
如图为天文爱好者使用的望远镜简化图,观察它的结构,通过已学知识可以分析得出物镜的作用是使远处的物体在焦点附近成倒立、缩小的_________像(选填“实”或“虚”),目镜的作用相当于放大镜,用来把这个像放大。
任务二:设计简易望远镜
(1)选择物镜和目镜,首先,我们确定望远镜的放大倍率为2倍。为了确定用哪块透镜作物镜,我们先将甲透镜作为物镜,乙透镜作为目镜,调整二者间距离,观察A4纸上的字,直到找到最大、最清晰的像,然后_________,再使用两块凸透镜组合看A4纸上的字,直到找到最大、最清晰的像。通过操作我们确定选择甲透镜作为物镜,乙透镜作为目镜。
(2)设计镜筒,在对不同远处的物体进行观察时,需要调节两块透镜间的距离,于是我们计划设计镜筒将两块透镜固定,并固定物镜,前后移动目镜,来观察成像情况。那么,镜筒的长度是多少合适呢?我们又找来如图乙所示实验器材进行测量并分析最佳成像距离。
①组装器材,调节光源、两个不同焦距的凸透镜,使三者中心高度_________。
②将F形发光物体放在98cm刻度线处,物镜(f丙=10cm)放在20cm刻度线处,如丙所示。前后调节目镜(f丁=5cm),直至_________,记录_________。通过操作确定了镜筒的长度。
任务三:制作及调试望远镜
根据以上探究我们设计的望远镜的结构如图丁所示,按照设计图我们选择了合适的器材并进行裁剪、粘贴和组装,成功制作了望远镜,并用它观察远处的物体,使用中发现两个镜筒间的缝隙偏大,请说说应如何改进?_________(器材可另外自选)
【答案】 实 交换两块透镜的位置 相同 见解析 物镜与目镜之间的距离 见解析
【详解】[1]望远镜的物体在凸透镜的二倍焦距之外,根据凸透镜成像的特点可知,形成的像是倒立缩小的实像。
[2]选择两个凸透镜哪一个物镜和目镜,可以把目镜和物镜互换,根据观察效果确定。
[3]为了便于观察到像,组装器材,调节光源,两个不同焦距的凸透镜,三者高度相同。
[4][5]为了确定镜筒的长度,应调节目镜和物镜的距离,直到眼睛透过凸透镜看到F形发光物体最大、最清晰的像,记录物镜与目镜之间的距离,由此确定镜筒长度。
[6]两个镜筒之间缝隙大,为了不影响观察效果,可增大目镜镜筒的直径或用一侧带双面胶的海绵条粘贴内筒的另一端。
透镜
1.(2025·山东省青岛市市北区·二模)如图所示,凸透镜与凹透镜的一个焦点重合,请根据入射光线,画出相应的出射光线。
【答案】
【详解】过焦点的光线,经过凸透镜折射后,折射光线要平行于主光轴;平行于主光轴的光线,经过凹透镜折射后,折射光线的反向延长线要过凹透镜的虚焦点,作图如下:
2.(2025·山东省济南市高新区·二模)跨学科实践课上,创新实验小组的同学们开展“自制手机投影仪”的项目化学习活动。
【项目名称】手机投影仪
【项目材料】凸透镜若干、纸板、胶水、胶带、剪刀等。
【项目设计】同学们设计如图1所示的方案,将纸板制成了纸盒,将手机和凸透镜固定到纸盒内,请你确定一下凸透镜的位置应固定在圆孔上。
【项目实施】
(1)用剪刀裁剪纸板并用胶水固定,制作一个长50cm、宽20cm、高20cm的长方体纸盒,如图2所示。
(2)选择焦距合适的凸透镜。以下是利用太阳光测量凸透镜焦距的方法,其中最合理的是________。
A.B.C.
根据最合理的方法,同学们测出了三块凸透镜的焦距分别是10cm、15cm、25cm。若手机和凸透镜相距20cm,为了能在白墙上得到清晰、放大的像,可选择________cm焦距的凸透镜。将手机和选好的凸透镜用胶带固定在纸盒上。
(3)最后,打开手机屏幕上的画面,盖上顶部纸板,就可以在白墙上看到手机的投影。
(4)对自制投影仪进行调试:小刚同学建议选择光滑的白板作为屏幕,而小海同学建议选择白墙作为屏幕。你赞成谁的建议并说明理由________。
【答案】 B 15 见解析
【详解】(2)[1]将凸透镜正对太阳光,太阳光平行于主光轴,这样凸透镜将太阳光会聚于一点,这一个点就是焦点,光心到焦点的距离就是焦距,故应选择B的放置方式。
[2]根据凸透镜成像的规律,当2f>u>f,成倒立、放大的实像,所以手机和凸透镜相距20cm,为了能在白墙上得到清晰、放大的像,可选择15cm焦距的凸透镜。
(4)[3]若用光滑的白板作为屏幕,反射光线将射向同一方向,其它方向的人无法清晰观影,而选择白墙作为屏幕,白墙表面粗糙,发生的是漫反射,各个方向的人都能清晰观影,故赞成小海的观点。
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专题03 透镜及其应用
凸透镜的成像规律
1.(2025·山东省淄博市临淄区·二模)如图所示,以下实验操作正确的是( )
A.如图甲,手持量筒举离桌面读数
B.如图乙,杠杆在水平位置平衡时,拉力的力臂为L
C.如图丙,使用温度计测量液体温度并读取温度计示数
D.如图丁,为使像成在光屏中心,只需调节烛焰中心和光屏中心在同一高度
2.(2025·山东省济宁市·模拟)对于图中的光学实验,说法正确的是( )
A.图甲:烛焰通过小孔只能成倒立、放大的实像
B.图乙:将右侧背景板向后折,是为了探究反射光线与法线是否在同一平面上
C.图丙:把玻璃板沿CD水平向右移动,可以观察到像相对于蜡烛A向右移动
D.图丁:烛焰在光屏上成倒立、放大的像,把光屏拿走像仍存在
3.(2025·山东省淄博市·二模)如图所示,用焦距为10cm的凸透镜、高度为6cm的F形光源、光屏和光具座等器材探究凸透镜成像大小的变化规律,通过测量像的高度反映像的大小。
(1)上图中所成的像为倒立、____的实像。若要测量像的高度,需要的测量工具是____。
(2)将光源逐渐靠近凸透镜,移动光屏,三次成倒立实像的相关数据记录如下表。分析表中数据,可得出结论:凸透镜成实像时,物距变小,像距____,像变____。
物高6cm
实验次数
1
2
3
物距/cm
30
20
15
像距/cm
15
20
30
像高/cm
3
6
12
(3)继续移动光源至物距为6cm时,发现无论如何移动光屏,均不能在光屏上成像,人眼应从____(选填“光源”或“光屏”)一侧透过凸透镜观察光源的像,此时能否用(1)问中的测量工具直接测出观察到的像高?____(选填“能”或“不能”)。
(4)若保持光源到光屏的距离为45cm不变,仅移动凸透镜改变物距,则上表中第____次实验的成像情况不能探究。
4.(2025·山东省临沂市临港经济开发区·二模)小洋利用如图所示装置探究凸透镜成像的规律。通过测量像的高度反映像的大小。
(1)实验开始前,小洋移动F型光源、凸透镜、光屏使三者之间的距离较小,这样放置是为了______;
(2)将光源逐渐靠近凸透镜,移动光屏成倒立实像的相关数据记录如表。分析表中数据,可知凸透镜焦距是______cm,凸透镜成实像时,物距变小,像变______;
实验次数
1
2
3
4
物距/cm
35
30
20
15
像距/cm
14
15
20
30
像高/cm
2.4
3
6
12
(3)智能汽车车载摄像头原理跟第______次实验的原理相同。
5.(2025·山东省淄博市高新区·二模)小明用如图所示的装置来探究凸透镜成像规律;
(1)实验前应将凸透镜、光屏和烛焰的中心调节到同一直线或同一高度上,这样做的目的是为了______;
(2)小明用如图甲所示的方法测量凸透镜的焦距,则实验中所用凸透镜的焦距为______cm;
(3)当装置处于如图乙所示的位置时,光屏上出现了一个清晰的像,人们根据这个成像特点制成了______(选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”);若凸透镜位置不动,将蜡烛和光屏调换位置,在光屏上______(选填“能”或“不能”)看到清晰的像;
(4)完成步骤(3)后,小明借来物理老师的眼镜,并将其放在蜡烛和凸透镜之间,发现光屏上的像由清晰变模糊,向右移动光屏又发现清晰的像,说明老师的视力缺陷是______(选填“近视”或“远视”)眼;
(5)随着实验的进行,蜡烛在光屏上的像如图丙所示,要使成像继续在光屏中央,应将凸透镜向______(选填“上”或“下”)移动。
6.(2025·山东省威海市文登区·二模)小军利用焦距为的凸透镜“探究凸透镜成像的规律”。请解答下列问题:
(1)如图所示,小军用凸透镜观察课本上的字,当凸透镜逐渐远离课本时,他先后观察到正立放大、倒立放大、倒立缩小的字;根据上述现象,请你提出一个关于凸透镜的探究问题___________;
(2)当蜡烛放在如图所示位置时,光屏中央得到一个清晰的像,当蜡烛移动到刻度线时,光屏移动到___________刻度线处,光屏上也能得到一个清晰的像;再将蜡烛移动到刻度线处,保持光屏位置不变,要想在光屏上看到清晰的像,应更换焦距较___________(选填“大”或“小”)的凸透镜;
(3)某次实验时,小军发现光屏上烛焰的像在如图所示位置。为了使像呈在光屏中央,接下来应进行的操作是___________(写一种方法即可);
(4)完成上述探究后,小军把凸透镜换成一块薄玻璃板,透过玻璃板能看到蜡烛正立、___________(选填“放大”、“缩小”或“等大”)的像;把光屏移到像所在的位置,直接观察光屏,光屏上___________(选填“有”或“没有”)蜡烛的像。
7.(2025·山东省滨州市滨城区·二模)如图所示是小明“探究凸透镜成像规律”的实验。
(1)如图甲所示,一束平行于凸透镜主光轴的平行光经过凸透镜折射后,在光屏上形成一个最小最亮的光斑,则该凸透镜的焦距为________cm;
(2)当蜡烛、凸透镜位于图乙所示的位置时,在光屏上能够得到一个清晰的像,该像是倒立、________(选填“放大”“等大”或“缩小”)的像。若保持蜡烛和光屏的位置不变,将凸透镜移至________cm刻度线处,也可以在光屏上得到一个清晰的像,此时利用该成像规律制成的光学仪器________(选填“放大镜”“投影仪”或“照相机”);
(3)图乙中,若保持凸透镜的位置不变,将蜡烛移至34cm刻度线处,此时的像应是如图丙所示的________(选填字母“A”或“B”);
(4)实验完成后,小明想研究眼睛的成像原理,于是他自制了一个水透镜来模拟眼睛的晶状体,点燃蜡烛后,光屏和水透镜的位置如图丁所示,光屏上出现烛焰清晰的像。用注射器向水透镜里加适量的水,此时光屏上的像变得模糊,应将光屏慢慢________(选填“靠近”或“远离”)水透镜,光屏上才会出现清晰的像。
8.(2025·山东省济南市·二模)某小组探究平面镜和凸透镜成像的特点,将光源和光屏分别竖直放置在水平光具座上的A、C位置,B是AC的中点,如图1所示。在AB之间朝向A观察,看到的光源形状如图2中的甲所示。
(1)当在图1的B处竖直放置一块平面镜,镜面朝向光源,小丽在AB之间观察平面镜中的像,观察到的是图2中的______(选填“甲”“乙”“丙”“丁”或“戊”);小明在BC之间观察光屏,观察到的是图中的______(选填“甲”“乙”“丙”“丁”或“戊”);
(2)此后,小亮将平面镜更换为一个凸透镜,恰能在光屏上成等大的像,他在BC之间观察光屏上的像。小亮观察到的是图2中的______(选填“甲”“乙”“丙”“丁”或“戊”);
(3)小亮又在圆柱形的玻璃瓶里面装满水,把如图乙所示的一幅卡通图片放在玻璃瓶的一侧,透过玻璃瓶可以看到那幅卡通图片,如图甲所示。如果把卡通图片由靠近玻璃瓶的位置向远处慢慢地移动,通过玻璃瓶在选项中不能看到的像是图的______。
A. B.
C. D.
眼睛和眼镜
1.(2025·山东省济南市济阳区·二模)对下面四幅图的分析正确的是( )
A.甲图中l是力F的力臂
B.乙图可以表示岸上的人看到水中鱼的光路图
C.丙图是近视眼的成因,可以佩戴凸透镜加以矫正
D.丁图表示内燃机的做功冲程,此冲程是将内能转化为机械能
2.(2025·山东省泰安市新泰市·二模)如图所示,小明同学在做“探究凸透镜成像规律”的实验,此时光屏上呈现清晰的像。下列说法中正确的是( )
①透镜的焦距是10.0cm
②图甲中光屏上呈现倒立、缩小的实像
③图甲中,将蜡烛和光屏的位置互换,光屏上不可能再次呈现清晰的像
④图甲中,若在透镜和蜡烛之间放一近视镜,则需要将光屏向右移动,才能再次呈现清晰的像
A.只有①② B.只有①②④
C.只有①③ D.只有②④
3.(2025·山东省潍坊市高密市·二模)某同学用如图所示的装置研究眼睛的成像,此时烛焰在光屏上成清晰的像,用此模拟正常眼睛的成像。下列分析正确的是( )
A.向水透镜注水,模拟的是远视眼
B.从水透镜抽水,模拟的是远视眼
C.向水透镜注水,烛焰清晰的像将向右移动
D.从水透镜抽水,烛焰清晰的像将向右移动
4.(2025·山东省济南市市中区·二模)下表中左侧光现象与右侧光路图对应正确的是( )
选项
现象
光路图
A
配戴近视镜矫正视力
B
水清见底观游鱼
C
桥及其倒影
D
太阳在树荫下形成圆形光斑
A.A B.B C.C D.D
5.(2025·山东济宁邹城·二模)在“天宫课堂”的水球实验中,小玉看到王亚平老师的倒立,缩小的像,如图甲所示。于是她利用实验室的光学器材探究凸透镜成像的规律。
(1)小玉找到了一个焦距未知的凸透镜,让一束平行光正对凸透镜照射,移动光屏,直到光屏上出现最小、最亮的光斑,如图乙所示,该凸透镜的焦距是___________cm;
(2)如图丙所示,将蜡烛、凸透镜、光屏依次安装在光具座上。点燃蜡烛,调整它们中心在___________,使像呈现在光屏的中央;
(3)将凸透镜固定在50cm刻度线处,蜡烛移动到20 cm刻度线处,向___________(选填“靠近”或“远离”)凸透镜的方向移动光屏,直到出现烛焰倒立、___________ (选填“放大”或“缩小”) 的实像;
(4)在(3)的基础上,更换成另一个焦距为9cm的凸透镜,光屏上的像变模糊了,此现象与___________(选填“近视眼”或“远视眼”)成因相似。为了使光屏上的像清晰,可向___________ (选填“靠近”或“远离”)凸透镜的方向移动蜡烛;
(5)在实验过程中,原来光屏中央的像“跑”到光屏上方,为了使像回到中央,接下来的操作不可行是___________ 。
①向下调光屏 ②向下调凸透镜 ③向上调蜡烛
6.(2025·山东省青岛市即墨区·二模)在探究近视眼和远视眼成因与矫正的主题实践中,该小组利用橡皮膜和注射器制作了水透镜来模拟眼睛的晶状体,打开夹子,通过注射器向橡皮膜中注水或抽水,来改变橡皮膜凸起的程度,如图甲所示。具体操作如下:
①将蜡烛、水透镜和光屏依次摆放在水平光具座上,点燃蜡烛,使烛焰、水透镜和光屏三者的中心在______,目的是______。
②将蜡烛放在离水透镜较远的位置,移动光屏,直到屏上出现烛焰清晰的像,如图乙所示,记下此时光屏所在的位置;
③用注射器向水透镜里加适量的水,水透镜对光的偏折能力会变______(强/弱),此时屏上的像变得模糊,这是模拟近视眼看远处物体的情况。将光屏慢慢靠近水透镜,直到光屏上出现清晰的像,这说明近视眼所成的像在视网膜______(前/后);
④将光屏移回原来标记的位置,选择不同的眼镜在烛焰和水透镜之间前后移动,直到光屏上出现清晰的像,如图丙所示,这说明矫正近视眼应配戴______透镜;
⑤从水透镜里向外抽取适量的水,再次实验,探究远视眼的成因和矫正。
7.(2025·山东省日照市·二模)海波、海涛组成的学习小组选用焦距为15.0cm的凸透镜,做“探究凸透镜的成像规律”的实验。
(1)实验中固定好透镜和蜡烛后,海涛发现无论如何移动光屏,光屏上只有一个与透镜大小几乎相同的光斑,其原因可能是烛焰置于凸透镜的_______上;
(2)如图甲所示,当把凸透镜固定在50cm刻度线位置,蜡烛固定在15cm刻度线位置时,光屏应在_______(选填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”)区域内左右移动,才能在光屏上得到清晰的实像;生活中的_______(选填“照相机”、“放大镜”或“投影仪”)就是利用该原理制作出来的;
(3)如图乙所示,海波同学借来物理老师的眼镜将其放在蜡烛和凸透镜之间,发现光屏上原本清晰的像变模糊了,当向左移动光屏时,光屏上的像又会变清晰,说明老师戴的是_______(选填“近视”或“远视”)眼镜;
(4)实验过程中,燃烧的蜡烛在不断缩短,导致烛焰的像不在光屏的中央,为了使像能成在光屏中央,在保持蜡烛和光屏的位置不动的情况下,可通过_______(选填“向上”或“向下”)调节凸透镜达到目的;
(5)在露天电影走进社区活动中,准备放映时,海波发现画面大于整个屏幕,为了使画面占满整个屏幕,他应该给放映员提的建议是_______。(选填以下选项字母代号)
A.放映机靠近屏幕,同时要减小镜头和胶片间的距离
B.放映机远离屏幕,同时要减小镜头和胶片间的距离
C.放映机靠近屏幕,同时要增大镜头和胶片间的距离
D.放映机远离屏幕,同时要增大镜头和胶片间的距离
(6)海涛利用注射器做了几个物理实验。如图丙所示,光屏上呈清晰的像,当水凸透镜的凸起程度增加时,光屏上原来清晰的像变模糊了;为了再次得到清晰的像,保持透镜和光屏的位置不动,应将蜡烛_______(选填“靠近”或“远离”)水透镜。
8.(2025·山东省青岛市市北区·二模)探究凸透镜成像规律。小明将蜡烛、凸透镜(f=10cm)、光屏安装在光具座上,装置如图。
(1)点燃蜡烛,调节烛焰、凸透镜和光屏的中心在______;
(2)当蜡烛、凸透镜、光屏的位置如图所示时,光屏上恰好有清晰的像,根据此现象可以制成生活中的______;
(3)保持上图各器材位置不变,凸透镜更换为焦距5cm的凸透镜,发现光屏上的像变模糊了,这与______(选填“近视眼”或“远视眼”)患者的成像特点相同,可以通过在蜡烛和凸透镜之间放一个______(选填“凹透镜”或“凸透镜”)使成像再次清晰。
透镜的应用
1.(2025·山东省济南市钢城区·一模)光刻技术是利用缩图透镜将绘制在掩膜上的电路图通过光源投射到涂有光刻胶的硅片上, 从而制造出集成电路的方法,其工作原理如图所示。光刻技术的成像特点与下列哪种情况一致( )
A.用放大镜观察文物 B. 投影仪放映幻灯片
C.用口腔镜检查牙齿 D. 门禁系统识别人脸
2.(2025·山东省济南市济阳区·二模)AI跳绳是指利用人工智能(AI)技术来辅助或增强跳绳运动的智能设备或系统。它通常结合传感器、摄像头、算法分析等技术,提供实时计数、动作纠正、训练计划等功能,让跳绳变得更智能、更有趣。关于其中手机摄像头的说法正确的是( )
A.手机摄像头的光学核心元件是凸面镜
B.使用手机拍照时手机与被拍物体的距离应在摄像头的一倍和二倍焦距之间
C.手机摄像头成的是缩小倒立的实像
D.要使拍摄的物体成像更大一些,应使手机远离被拍物体
3.(2025·山东省济南市·二模)如图是一张九年级学生的创意毕业照,利用视觉错位一次拍照而成。关于拍摄过程下列说法正确的是( )
A.手通过镜头成的是正立放大的虚像
B.学生通过镜头成的倒立缩小的实像
C.学生和手到照相机镜头的距离相同
D.若撤走手,这群学生的像将会变大
4.(2025·山东省淄博市·二模)图甲是小明制作的简易照相机模型,图乙是该模型相机毛玻璃片上所成的像。关于照相机模型及其所成的像,下列说法正确的是( )
A.该模型所用的镜头是凹透镜
B.该模型相机所成的像是缩小的虚像
C.增大物距,同时减小像距即暗箱缩短一些,可以使像变小
D.若小明不小心在镜头上沾了一小滴墨汁,墨汁会在毛玻璃片上成像
5.(2025·山东省淄博市·二模)如图为用无人机拍摄的齐盛湖海岱楼,下列说法正确的是( )
A.无人机的镜头相当于凹透镜
B.海岱楼通过镜头成倒立、缩小的虚像
C.通过遥控器发出的超声波控制无人机的飞行
D.要拍摄齐盛湖的全景,应控制无人机上升,所成的像变小
6.(2025·山东省青岛市崂山区·二模)如图所示,通过凸透镜看花朵成放大的像。则下列说法正确的是( )
A.花朵的放大的像是正立的实像
B.看到放大像的成像原理和平面镜成像原理相同
C.花朵到凸透镜的距离应当大于凸透镜的焦距
D.若凸透镜适当远离花朵,则花朵的像会变大
7.(2025·山东省济南市长清区·二模)“强迫透视法”是一种富有创意的拍摄技巧,通过巧妙运用镜头角度、拍摄距离和物体摆放位置等,来改变物体之间的视觉比例和空间关系,从而创造出奇幻视觉效果的作品。如图所示,用手拿着西红柿切片与五四广场的地标雕塑“五月的风”完美对接,下列说法正确的是( )
A.西红柿切片比“五月的风”离镜头更远
B.西红柿切片应放在距镜头一倍焦距和二倍焦距之间
C.西红柿切片和“五月的风”通过镜头成的像都是实像
D.西红柿切片和“五月的风”都是红色的,是因为吸收红光
8.(2025·山东省济南市历下区·二模)在学习了凸透镜成像规律后,小慧同学计划制作一个“手机投影仪”。现有器材如下:长为30cm的纸盒,焦距分别为10cm、20cm、30cm的凸透镜各一个,手机一部,胶带和剪刀等。“投影仪”模型如图所示,将手机和凸透镜分别固定在纸盒的两端,调整“投影仪”到墙面的距离,可在墙上看到手机画面清晰放大的像。下列说法正确的是( )
A.该模型利用光的反射原理
B.应选择焦距为20cm的凸透镜
C.手机应正立放置便于观影
D.选一个更长的盒子可以成出更大的像
9.“以铜为镜,可以正衣冠”出自《旧唐书·魏征列传》,意思是:人用铜制作的镜子,可以照见衣帽是不是穿戴得端正。下列光现象和“以铜为镜,可以正衣冠”光学原理相同的是( )
A.手影游戏 B.水中倒影
C.筷子“弯折” D.透镜看书
10.(2025·山东省济南市莱芜区·二模)如图是某同学制作的幻灯机,幻灯机的前端是可伸缩圆筒,圆筒一端嵌有凸透镜。将幻灯片插入该装置,开启强光灯,在墙上呈现了幻灯片清晰的像,若要使墙上呈现更大的清晰像,下列操作可行的是( )
A.幻灯机整体靠近墙面,伸缩筒前伸 B.幻灯机整体远离墙面,伸缩筒前伸
C.幻灯机整体靠近墙面,伸缩筒后缩 D.幻灯机整体远离墙面,伸缩筒后缩
11.(2025·山东省青岛市李沧区·二模)甲、乙两只机械手表,放在凸透镜的主光轴上。如图,手表的表面正对凸透镜,跟主光轴垂直,从凸透镜的另一侧适当位置观察手表,则下列关于手表秒针旋转方向的说法中正确的是( )
A.甲表秒针顺时针旋转,跟直接看表几乎相同
B.乙表秒针顺时针旋转,跟直接看表几乎相同
C.乙表秒针逆时针旋转,但表面上下左右都颠倒过来了
D.甲表秒针顺时针旋转,但表面上下颠倒过来了
12.(2025·山东省威海市文登区·二模)小方坐船旅行时,用照相机拍了一张照片,如图所示,接着他再为周围的朋友拍照,则他应向___________(选填“远离”或“靠近”)朋友的方向移动,并___________(选填“减小”或“增大”)照相机暗箱的长度。
13.(2025·山东济南南山区·二模)在跨学科实践课上,同学们要制作一个望远镜并进行调试。下面是某小组同学交流的实践过程,请帮助完成下列内容:
【项目准备】两块凸透镜(甲透镜焦距为20cm,直径约为5cm;乙透镜焦距为10cm,直径约为4cm)、瓦楞纸、剪刀、透明胶、双面胶等。
【项目实施】
任务一:了解望远镜的基本原理
如图为天文爱好者使用的望远镜简化图,观察它的结构,通过已学知识可以分析得出物镜的作用是使远处的物体在焦点附近成倒立、缩小的_________像(选填“实”或“虚”),目镜的作用相当于放大镜,用来把这个像放大。
任务二:设计简易望远镜
(1)选择物镜和目镜,首先,我们确定望远镜的放大倍率为2倍。为了确定用哪块透镜作物镜,我们先将甲透镜作为物镜,乙透镜作为目镜,调整二者间距离,观察A4纸上的字,直到找到最大、最清晰的像,然后_________,再使用两块凸透镜组合看A4纸上的字,直到找到最大、最清晰的像。通过操作我们确定选择甲透镜作为物镜,乙透镜作为目镜。
(2)设计镜筒,在对不同远处的物体进行观察时,需要调节两块透镜间的距离,于是我们计划设计镜筒将两块透镜固定,并固定物镜,前后移动目镜,来观察成像情况。那么,镜筒的长度是多少合适呢?我们又找来如图乙所示实验器材进行测量并分析最佳成像距离。
①组装器材,调节光源、两个不同焦距的凸透镜,使三者中心高度_________。
②将F形发光物体放在98cm刻度线处,物镜(f丙=10cm)放在20cm刻度线处,如丙所示。前后调节目镜(f丁=5cm),直至_________,记录_________。通过操作确定了镜筒的长度。
任务三:制作及调试望远镜
根据以上探究我们设计的望远镜的结构如图丁所示,按照设计图我们选择了合适的器材并进行裁剪、粘贴和组装,成功制作了望远镜,并用它观察远处的物体,使用中发现两个镜筒间的缝隙偏大,请说说应如何改进?_________(器材可另外自选)
透镜
1.(2025·山东省青岛市市北区·二模)如图所示,凸透镜与凹透镜的一个焦点重合,请根据入射光线,画出相应的出射光线。
2.(2025·山东省济南市高新区·二模)跨学科实践课上,创新实验小组的同学们开展“自制手机投影仪”的项目化学习活动。
【项目名称】手机投影仪
【项目材料】凸透镜若干、纸板、胶水、胶带、剪刀等。
【项目设计】同学们设计如图1所示的方案,将纸板制成了纸盒,将手机和凸透镜固定到纸盒内,请你确定一下凸透镜的位置应固定在圆孔上。
【项目实施】
(1)用剪刀裁剪纸板并用胶水固定,制作一个长50cm、宽20cm、高20cm的长方体纸盒,如图2所示。
(2)选择焦距合适的凸透镜。以下是利用太阳光测量凸透镜焦距的方法,其中最合理的是________。
A.B.C.
根据最合理的方法,同学们测出了三块凸透镜的焦距分别是10cm、15cm、25cm。若手机和凸透镜相距20cm,为了能在白墙上得到清晰、放大的像,可选择________cm焦距的凸透镜。将手机和选好的凸透镜用胶带固定在纸盒上。
(3)最后,打开手机屏幕上的画面,盖上顶部纸板,就可以在白墙上看到手机的投影。
(4)对自制投影仪进行调试:小刚同学建议选择光滑的白板作为屏幕,而小海同学建议选择白墙作为屏幕。你赞成谁的建议并说明理由________。
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