内容正文:
专题03 透镜及其应用
目 录
目标导图
考点深解
考点1 透镜的分类与基本概念(基础核心) / 考点2 凸透镜成像规律(重点考点)
考点3 凸透镜的应用(结合科技与生活) / 考点4 特殊透镜的应用(拓展延伸)
实验探究
实验1 探究凸透镜成像规律
命题突破
突破1 透镜的光路作图 / 突破2 透镜对光的作用 / 突破3 生活中的透镜
突破4 凸透镜成像规律及应用 / 突破5 视力的矫正
重难攻坚
难点1 根据凸透镜成像特点判断焦距 / 难点2 凸透镜成像特点的动态分析
难点3 探究凸透镜成像规律的实验
练测提能
1. 主线:透镜的分类与基本概念→光学性质(对光线的作用)→成像规律→实际应用→特殊透镜(显微镜、望远镜)(从“是什么、有什么特点”到“怎么成像、怎么用、拓展延伸”);
2. 关键线索:透镜的形状决定对光线的会聚/发散作用,物距与焦距的关系决定成像的虚实、大小、正倒,成像规律是照相机、投影仪、放大镜的核心原理,特殊透镜基于基本透镜的组合应用。
◇考点 1 透镜的分类与基本概念(基础核心)
1. 透镜的分类
(1)核心分类:根据形状和对光线的作用,分为凸透镜和凹透镜;
(2)关键特征:
①凸透镜:中间厚、边缘薄,对光线有会聚作用,又称会聚透镜;
②凹透镜:中间薄、边缘厚,对光线有发散作用,又称发散透镜。
凸透镜
凹透镜
定义
中间厚,边缘薄
中间薄,边缘后
图示
对光线的作用
会聚作用
发散作用
注意:判断透镜类型的核心是“中间与边缘的厚度对比”,而非表面凹凸方向的单一判断。
2. 基本概念(以凸透镜为例,凹透镜类似)
(1)光心(O):透镜的中心,光线通过光心时传播方向不改变(核心特点,常作为光路作图的基准);
(2)主光轴:通过光心且垂直于透镜两个镜面的直线(光路分析的主要轴线);
(3)焦点(F):平行于主光轴的光线经凸透镜折射后,会聚在主光轴上的一点(凹透镜是折射光线的反向延长线会聚点,为虚焦点);
(4)焦距(f ):光心到焦点的距离(是判断物距、像距关系的关键,常用单位为厘米cm);
(5)物距(u):物体到光心的距离;像距(v):像到光心的距离。
3. 透镜对光线的作用
凸透镜
凹透镜
平行于主光轴的光(平行过焦)
平行于主光轴的光线经凸透镜折射后会聚于焦点形成最小、最亮的光斑
平行于主光轴的光线经凹透镜折射后发散,其反向延长线交于虚焦点
通过焦点的光
(过焦平行)
经过焦点或从焦点发出的光线经凸透镜折射后平行于主光轴射出
对着虚焦点的光线经凹透镜折射后平行于主光轴射出
通过光心的光
(过心不变)
过光心的光线传播方向不变
过光心的光线传播方向不变
易|错|提|醒
1. 凹透镜对光线一定是发散作用,凸透镜对光线一定是会聚作用,与入射光线的传播方向无关;
2. “会聚”“发散”是指光线相对于入射方向的偏折趋势,而非最终是否会聚到一点(如凸透镜对发散光线可能仍为发散,但偏折方向靠近主光轴,即体现会聚作用)。
3. 焦点的虚实:凸透镜的焦点是实焦点(实际光线会聚而成),凹透镜的焦点是虚焦点(实际光线无法到达,由反向延长线形成);
4. 光线通过光心时传播方向不变,是光路作图中必须牢记的核心规律,切勿画成发生折射。
◇考点 2 凸透镜成像规律(重点考点)
1. 实验基础:探究凸透镜成像规律
(1)实验器材:凸透镜、光具座、蜡烛、光屏、火柴;
(2)实验关键:调节烛焰、凸透镜、光屏的中心,使三者在同一高度(目的:让像成在光屏的中央,便于观察和测量);
(3)注意事项:实验环境需光线较暗(减少环境光对光屏成像的干扰);更换不同焦距的凸透镜时,需重新调节三者中心高度。
2. 核心成像规律(f为凸透镜焦距)
物距u与焦距f的关系
像距v与焦距f的关系
像的性质
(虚实、大小、正倒)
应用实例
其他规律
u >2f
f<v<2f
实像、缩小、倒立
照相机、人眼
物远像近像变小;像与物在透镜两侧
u =2f
v=2f
实像、等大、倒立
测凸透镜焦距
成像最清晰;是放大与缩小实像的分界点
f<u< 2f
v>2f
实像、放大、倒立
投影仪、幻灯机
物近像远像变大;像与物在透镜两侧
u = f
v→无穷远
不成像
手电筒、平行光源
是实像与虚像的分界点
u< f
v>u
虚像、放大、正立
放大镜
物近像近像变小,物远像远像变大;像与物在透镜同侧
易|错|提|醒
1. 实像与虚像的区别:实像由实际光线会聚而成,可呈现在光屏上;虚像由实际光线的反向延长线形成,不可呈现在光屏上(只能用眼睛直接观察);
2. 记忆口诀:“一焦分虚实,二焦分大小;虚像同侧正,实像异侧倒;物近像远像变大,物远像近像变小”;
3. 当u< f 时,放大镜的成像规律:物距越大(不超过f ),像距越大,像越大,切勿认为“物距越小像越大”。
◇考点 3 凸透镜的应用(结合科技与生活)
1. 照相机
(1)核心原理:u>2f时,成倒立、缩小的实像(f <v <2 f );
(2)结构与调节:镜头相当于凸透镜,胶片(或感光元件)相当于光屏;调节镜头与胶片的距离(即像距),可实现对焦;拍远景时,需增大物距,减小像距(镜头向后缩);拍近景时,需减小物距,增大像距(镜头向前伸)。
2. 投影仪(幻灯机)
(1)核心原理:f <v <2 f 时,成倒立、放大的实像(v>2f);
(2)结构与调节:镜头相当于凸透镜,屏幕相当于光屏;投影仪上的平面镜起到改变光的传播方向(使像成在屏幕上)的作用;要使屏幕上的像变大,需减小物距(镜头靠近投影片)、增大像距(投影仪远离屏幕),同时调节屏幕高度使像清晰。
3. 放大镜
(1)核心原理:u<f时,成正立、放大的虚像(v>u);
(2)使用注意:要使放大的像更大,需适当增大物距(将放大镜远离物体,但始终保持u<f),若物距超过f,将无法成虚像。
4. 人眼
(1)结构类比:晶状体和角膜的共同作用相当于凸透镜,视网膜相当于光屏;
(2)成像原理:物体在视网膜上成倒立、缩小的实像,经大脑视觉中枢处理后,我们看到正立的像;
(3)视力矫正:近视眼(晶状体折光能力过强,像成在视网膜前方)需佩戴凹透镜矫正;远视眼(晶状体折光能力过弱,像成在视网膜后方)需佩戴凸透镜矫正。
易|错|提|醒
1. 投影仪成的是倒立的实像,因此投影片需倒放(上下、左右均倒立),才能在屏幕上看到正立的像;
2. 近视眼与远视眼的矫正原理:凹透镜对近视眼的作用是发散光线,使像后移到视网膜上;凸透镜对远视眼的作用是会聚光线,使像前移到视网膜上,切勿混淆矫正镜片类型;
3. 照相机、投影仪的调节规律:“物远像近像变小,物近像远像变大”,适用于所有实像成像的调节。
◇考点 3 特殊透镜的应用(拓展延伸)
1. 显微镜
(1)结构组成:由目镜和物镜两组凸透镜组成(物镜焦距短,目镜焦距长);
(2)成像原理:物镜相当于投影仪的镜头,对物体成倒立、放大的实像;目镜相当于放大镜的镜头,对物镜成的实像再成正立、放大的虚像,最终实现物体的两次放大(放大倍数=物镜放大倍数×目镜放大倍数)。
2. 望远镜
(1)结构组成:由目镜和物镜两组凸透镜组成(物镜焦距长,目镜焦距短);
(2)成像原理:物镜相当于照相机的镜头,对远处的物体成倒立、缩小的实像(实像落在目镜的焦点以内);目镜相当于放大镜的镜头,对物镜成的实像再成正立、放大的虚像,最终实现将远处物体“拉近”观察(核心作用是增大视角)。
易|错|提|醒
1. 显微镜与望远镜的镜片焦距区别:显微镜物镜焦距短、目镜焦距长;望远镜物镜焦距长、目镜焦距短,切勿混淆两者的焦距特点;
2. 显微镜的两次放大均为放大像(实像+虚像),望远镜的第一次成缩小实像,第二次成放大虚像,核心是通过增大视角实现“拉近”效果,而非直接放大远处物体;
3. 两者的目镜作用相同,均相当于放大镜,对前一个像进行二次放大。
一、单选题
1.如图,甲、乙两个凸透镜的焦距分别是3cm和5cm,下列说法正确的是( )
A.平行光经过凸透镜后一定会聚于焦点
B.甲透镜的焦距更短,其会聚能力较乙透镜弱
C.经过凸透镜的光不一定是会聚的
D.用一张不透明厚纸片挡住甲透镜的上半部分,透镜的焦距会变小
【答案】C
【详解】A.平行于凸透镜主光轴的入射光经过凸透镜后才能会聚于焦点,故A错误;
B.甲透镜的焦距更短,折射光偏折角度更大,其会聚能力较乙透镜强,故B错误;
C.凸透镜对光有会聚作用指的是折射光相对于入射光向主光轴方向偏折,因此经过凸透镜的光不一定是会聚在一个点上的,故C正确;
D.用一张不透明厚纸片挡住甲透镜的上半部分不会改变凸透镜焦距的大小,只会减少通过透镜的光的多少,故D错误。
故选C。
2.如图,甲、乙两个凸透镜的焦距分别是3cm和5cm,下列说法正确的是( )
A.平行光经过凸透镜后一定会聚于焦点
B.甲透镜的焦距更短,其会聚能力较乙透镜强
C.用一张不透明厚纸片挡住甲透镜的上半部分,透镜的焦距会变小
D.甲图可以用于近视眼矫正,乙图可以用于远视眼矫正
【答案】B
【详解】A.凸透镜具有聚光能力,能将平行于主光轴的光经过凸透镜折射后,会聚于焦点上,故A错误;
B.由图甲、乙可知,甲凸透镜的焦距更短,聚光能力更强,所以其会聚能力较乙透镜强,故B正确;
C.用不透明厚纸片挡住透镜的上半部分,不会改变透镜的焦距,只会减少光的通过量,故C错误;
D.近视眼是因为晶状体太厚,会聚能力太强,像成在视网膜前方,需要用凹透镜矫正,甲是凸透镜,不可以用于近视眼矫正,故D错误。
故选B。
3.甲、乙两图是用同一个凸透镜观察到的现象。下列说法正确的是( )
A.甲图的成像原理和放大镜的工作原理相同
B.乙图的成像原理和照相机的工作原理相同
C.甲图中成的是正立、放大的实像
D.乙图中成的是倒立、放大的虚像
【答案】A
【详解】AC.甲图成正立、放大的虚像,与放大镜的工作原理相同,故A正确,C错误;
BD.乙图成倒立、放大的实像,与投影仪的工作原理相同,故BD错误。
故选A。
4.如图所示,在“探究凸透镜成像的规律”实验中,光屏上出现清晰的像,像的特点和应用均正确的是( )
A.成正立放大的像 放大镜
B.成倒立的缩小的像 照相机
C.成倒立放大的像 投影仪
D.成倒立的等大的像 投影仪
【答案】C
【详解】如图所示,光屏上出现清晰的实像,此时物距小于像距,根据凸透镜成像的规律可知,成的是倒立、放大的实像,应用是投影仪。故C正确,ABD错误。
故选C。
5.图中甲、乙、丙、丁四个图中, 图是远视眼,能矫正远视眼的原理图是 图。下列关于近视眼或远视眼及其矫正原理图的说法,正确的是( )
A.甲是远视眼的成因,用图丙的原理图矫正
B.甲是近视眼的成因,用图丁的原理图矫正
C.乙是近视眼的成因,用图丙的原理图矫正
D.乙是远视眼的成因,用图丁的原理图矫正
【答案】 甲 丙 A
【详解】[1][2][3]近视眼的成因是晶状体折光能力过强,或眼球前后径过长,导致远处物体的像成在视网膜前方,故图乙符合近视眼的成因原理,矫正近视眼需佩戴对光线有发散作用的凹透镜,使像后移到视网膜上,故图丁符合近视眼的矫正原理。远视眼的成因是晶状体折光能力过弱,或眼球前后径过短,导致近处物体的像成在视网膜后方,故图甲符合远视眼的成因原理,矫正远视眼需佩戴对光线有会聚作用的凸透镜,使像前移到视网膜上,故图丙符合远视眼的矫正原理。
故选A。
二、填空题
6.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”。
7.如图所示,一束光经过一个透镜后会聚于主光轴上的点A,取掉透镜后,光会聚于B点,则该透镜起到 作用(填“会聚”或“发散”)。
【答案】发散
【详解】放上透镜后的会聚点A要比不放透镜的会聚点B更远离透镜,由此可知,该透镜对光线有发散作用,该透镜是发散透镜即凹透镜。
8.小明一家到扬子公园游玩。妈妈拍照时,小明正在欣赏美景:对岸树木的倒影、水中的鱼“影”,此时地面上也留下了他的身影。根据示例,写出下列关于“影”的形成原理。示例:水中的鱼“影”:光的折射;妈妈的摄“影”: ;树木的倒“影”: ;小明的身“影” 。
【答案】 光的折射 光的反射 光的直线传播
【详解】[1]妈妈的摄“影”,属于凸透镜成像,是由光的折射形成的。
[2]树木的倒“影”,属于平面镜成像,是由光的反射形成的。
[3]小明的身“影”即影子,是由于光的直线传播形成的。
9.某款体温计的刻度部分近似呈三棱柱状,横截面如图所示,其正面呈圆弧形,这样就可以看清体温计内极细的水银柱,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被 的像。
【答案】 放大镜 放大
【详解】[1][2]根据图中体温计的横截面,从圆弧形表面看去,此温度计相当于放大镜,当物距小于焦距时,可以成放大、正立的虚像,即我们看到的就是水银柱放大后的虚像。
10.请补全课本中关于“像”的知识结构图。
(1) :(2) :(3) 。
【答案】 直线传播 凸透镜 正立虚像
【详解】[1]小孔成像是利用光在同种均匀介质中沿直线传播形成的,成倒立的实像。
[2]凸透镜成像是利用光的折射形成的,根据凸透镜成像规律,当物体在两倍焦距之外时,成倒立缩小的实像;当物距在一倍焦距到两倍焦距之间时,成倒立放大的实像,所以当物距大于一倍焦距时,成倒立的实像。
[3]根据凸透镜成像规律,当物体在一倍焦距以内时,成正立、放大的虚像;平面镜成像是利用光的反射形成的,成正立等大的虚像。
◇实验 1 探究凸透镜成像规律
提出
问题
照相机、投影仪以及放大镜都是利用凸透镜成像规律制成的,但是成像情况都不相同。那么凸透镜成像有何规律呢?
猜想
与假设
改变凸透镜的物距,可以得到不同的像,物距是影响凸透镜成像情况的主要因素。
设计并
进行实验
(1)在桌面上放置好光具座,将蜡烛、凸透镜(焦距已知)和光屏等器材按正确顺序安装在光具座上。如图所示。
(2)点燃蜡烛,调整凸透镜和光屏的高度,使它们的中心跟烛焰的中心大致在同一水平线上(目的使所成的像在光屏的正中央)。
(3)让烛焰经凸透镜成放大的实像,记下此时的物距(u)和像距(v)的值。
(4)让烛焰经凸透镜成等大的实像,记下此时的物距(u)和像距(v)的值。
(5)让烛焰经凸透镜成缩小的实像,记下此时的物距(u)和像距(v)的值。
(6)让烛焰经凸透镜成放大的虚像,记下此时的物距(u)的值。
分析
与论证
物距(u)
像的性质
像距(v)
倒或正
大或小
虚或实
u>2 f
倒立
缩小
实像
2f >v> f
u=2f
倒立
等大
实像
v= 2f
2f >u> f
倒立
放大
实像
v>2f
u= f
不能成像
v < f
正立
放大
虚像
—
交流与评估
(1)各组同学使用焦距不同的凸透镜探究其成像规律相互交流各组的探究结果。
(2)光具座是进行几何光学实验的规范器材。实验时一般是将凸透镜固定在光具座中央的整刻度值上不动过调整物体或光屏到凸透镜的距离进行实验,这样便于取物距、像距数据。
(3)凸透镜的焦距可以从光具盒的说明书上读取,若不能取得,可采用太阳光聚焦法测得凸透镜的焦距
(4)实验中,将点燃的蜡烛放在焦点处或者一倍焦距以内时,无论怎样调整光屏,光屏上始终不会出现像。
(5)一般情况下,凸透镜成像时,若光屏在一定的范围内移动,光屏上都能够得到像,但是我们要找到最清晰的像的位置。如果将光屏向任何一个方向移动,像都比最先得到的像模糊,则那个位置的像就是最清晰的像了。
(6)在观察物体在1倍焦距与2倍焦距之间的成像时要注意物距适当,不能使物体靠近焦点,否则像离凸透镜太远,像也太大,光屏可能接收不到。
(7)物体从2倍焦距以外的位置向2倍焦距位置靠近的过程中,物体移动的速度大于像移动的速度;物体在1倍焦距和2倍焦距之间向焦点移动的过程中,物体移动的速度小于像移动的速度。
(8)用一张不透明的纸遮住透镜的上半部分,由于透镜仍然可以透光,这时光屏上仍然能成完整的像,只是像变得有些暗。
(9)可以利用LED灯替代蜡烛,这样做的好处有:①成像更加清晰:②成像更加稳定:③利于环保;④提高安全性。
1.小明国庆期间参观博物馆,发现“秦代木牍”的展示柜中放着放大镜,他通过放大镜观察到了放大的字,为了弄清放大镜的成像原理,如图所示,他设计了如下实验:
(1)实验前,他猜想像的大小可能与物距有关,请你写出能够支持他猜想的一个现象: 。
(2)在测凸透镜焦距时,用平行光正对凸透镜照射,光屏上出现一个光斑,如图甲所示。要验证光屏上的光斑是否最小最亮,可以 (选填“向左”“向右”或“左右来回”)移动光屏并观察。
(3)实验过程中,如图乙所示,光屏上承接了清晰的像,则所成像的性质是 (填像的正倒、大小、虚实)。
(4)有同学在实验中把蜡烛换成LED灯,同时在光屏上画出方格(如图丙所示)。你认为这样做的优点是 。(写出一条)
【答案】(1)用放大镜分别靠近或稍远离观察书本上的字,稍远时字更大
(2)左右来回
(3)倒立、缩小、实像
(4)实验现象更明显,便于比较像的大小
【详解】(1)用放大镜看字时, 离字越近,即物距越小,看到的字放大程度小些;离字稍远些,即物距变大,看到的字放大程度大些 ,这一现象能支持像的大小可能与物距有关的猜想。
(2)要验证光屏上的光斑是否最小最亮,可以左右来回移动光屏并观察,若光斑在某个位置时最小最亮,继续移动光屏光斑又变大变模糊,就说明该位置是焦点位置。
(3)由图乙可知,物距大于像距,光屏上承接了清晰的像,根据凸透镜成像规律可知,此时物距大于二倍焦距,成倒立、缩小的实像。
(4)把蜡烛换成LED灯,同时在光屏上画出方格,这样做的优点是:LED灯发光稳定、亮度高,便于观察,方格可以更直观地比较像与物的大小关系。
2.如图甲,小明利用水透镜来探究凸透镜的成像规律,通过对水透镜注水或抽水可改变水透镜的厚薄。
(1)小丽将点燃的蜡烛、光屏放在水透镜的两侧,并将烛焰中心、透镜光心和光屏的中心调整到 ;
(2)如图甲所示,烛焰在光屏上恰好成一清晰的像,此像的性质为 (选填“正立”或“倒立”) (选填“放大”、“缩小”或“等大”)的像。保持蜡烛和光屏的位置不变,将水透镜移至 cm刻度处,光屏上又会呈现一清晰的像。当将水透镜遮住一半时,光屏上的像会 ;(选填“不完整”、“像完整但是亮度变暗”、“像完整且亮度不变”)
(3)当两支点燃的蜡烛、水透镜和光屏分别置于如图乙所示的位置时,光屏上C、D两处会得到清晰的像。用一厚纸板挡住A处的烛焰,在光屏 处仍能得到一个清晰的像。
(4)小丽和小明又尝试用焦距为10cm的凸透镜观看对方,当他们相距2m,小明刚好通过透镜能看到小丽眼睛正立的像,如图丙,此时小丽从凸透镜中 (选填“能”或“不能”)看到小明清晰的像。
【答案】(1)同一高度
(2) 倒立 缩小 40 像完整但是亮度变暗
(3)D
(4)不能
【详解】(1)在探究凸透镜成像规律的实验中,为了使像成在光屏的中央,需要将烛焰中心、透镜光心和光屏的中心调整到同一高度。
(2)[1][2]由图甲可知,物距大于像距。根据凸透镜成像规律,当物距大于像距时,烛焰在光屏上成倒立、缩小的实像。
[3]根据光路可逆原理,保持蜡烛和光屏的位置不变,将水透镜移至40cm刻度处,此时物距等于原来的像距,像距等于原来的物距,光屏上又会呈现一清晰的像。
[4]当将水透镜遮住一半时,透镜的另一半仍能成像,只是通过的光线减少,所以光屏上的像会像完整但是亮度变暗。
(3)用一厚纸板挡住A处的烛焰,B处的烛焰仍能通过水透镜成像,所以在光屏D处仍能得到一个清晰的像。
(4)小明刚好通过透镜能看到小丽眼睛正立的像,说明此时小丽的眼睛在凸透镜的一倍焦距以内,根据光路可逆原理,此时小明在凸透镜的二倍焦距以外,成像在一倍焦距与二倍焦距之间,小丽从凸透镜中不能看到小明清晰的像。
◇突破 1 透镜的光路作图
典例1(2025·四川眉山·中考真题)根据透镜对光的作用,完成下列光路图。
【答案】
【详解】通过焦点的光线经凸透镜折射后平行于主光轴射出;平行于主光轴的光线经凹透镜折射后发散射出,其折射光线的反向延长线经过凹透镜的虚焦点。如图所示:
解|题|思|维
不论是凸透镜还是凹透镜,都有三种特殊的光路图:过心不变、平行过焦和过焦平行。其中凹透镜的过焦平行,指的是光线的反向延长线过虚焦点。
变式1-1(2025·新疆阿克苏·三模)请在图中画出射向透镜的两束光的折射光路。
【答案】
【详解】根据凸透镜的特殊光线可知,与主光轴平行的光线经过凸透镜后光线经过透镜的焦点;通过凸透镜光心的光线传播方向保持不变,作图如下图所示:
变式1-2(2025·辽宁抚顺·一模)请将如图所示的光路图补充完整。
【答案】
【详解】过光心的光线传播方向不变,光线用实线且沿传播方向画箭头;平行于凹透镜主光轴的光线,向外发散,发散光线的反向延长线过焦点,根据光路可逆,指向焦点入射的光线,经过凹透镜后平行于主光轴,用虚线连接平行于主光轴的折射光线与凹透镜的交点和左侧的焦点,并向右上用实线延长,在实线上标上入射光线的箭头,如图所示:
◇突破 2 透镜对光的作用
典例2(2025·四川达州·中考真题)汽车仪表台上方不能放老花镜,是因为老花镜对光具有 作用(选填“会聚”或“发散”)易引发火灾;青少年不良用眼易引起晶状体变厚,应佩戴 透镜矫正。
【答案】 会聚 凹
【详解】[1]老花镜是凸透镜,根据凸透镜的光学性质,凸透镜对光具有会聚作用。如果将老花镜放在汽车仪表台上方,在阳光照射下,会聚的光线可能会使局部温度升高,易引发火灾。
[2]青少年不良用眼易引起晶状体变厚,此时晶状体对光的折射能力变强,成像在视网膜前方,形成近视眼。为了矫正近视眼,需要佩戴对光有发散作用的凹透镜,使光线推迟会聚,从而使像成在视网膜上。
解|题|思|维
(1)明确凸透镜对光线有会聚作用,使光线提前相遇,而凹透镜对光线有发散作用,使光学延后相遇。
(2)对于近视眼,由于晶状体变厚,对光的折射折射能力变强,需要佩戴凹透镜,使光线延后相遇;而远视眼,是由于晶状体变薄,对光的折射能力变弱,需要佩戴凸透镜,使光线提前相遇。
变式2-1(2025·广东深圳·三模)西汉《淮南万毕术》中记载:“削冰令圆,举以向日,以艾承其影,则得火。”如图所示。冰相当于凸透镜,对光有 作用,“艾”放在冰透镜的 位置,最容易“得火”;日常生活中,用到凸透镜的光学仪器还有 (举出一例)。
【答案】 会聚 焦点 照相机
【详解】[1][2][3]“削冰令圆”就是把冰磨制成凸透镜,因凸透镜对光线有会聚作用,能使平行光会聚于一点,这个点就是凸透镜的焦点;当凸透镜正对太阳光时,太阳光将会聚在焦点处,从而使焦点处温度升高,所以若要最容易“得火”,应把“艾”放在冰透镜的焦点位置;日常生活中,用到凸透镜的光学仪器还有照相机、投影仪、放大镜等。
变式2-2(2025·黑龙江哈尔滨·三模)车载香水的主要成分是易燃酒精,如图的四瓶香水透明玻璃瓶盖形状各异,夏季最不适合放在车内的是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【详解】A.A图中所示的香水透明玻璃瓶盖形状对光无会聚作用也无发散作用,故A不符合题意;
B.B图中所示的香水透明玻璃瓶盖形状相当于凸透镜,对光有会聚作用,容易引起火灾,最不适合放在车内,故B符合题意;
C.C图中所示的香水透明玻璃瓶盖形状相当于凹透镜,对光有发散作用,故C不符合题意;
D.根据光的折射规律可知,D图中所示的香水透明玻璃瓶盖形状对光无会聚作用也无发散作用,故D不符合题意;
故选B。
◇突破 3 生活中的透镜
典例3(2025·江苏扬州·中考真题)某款人形机器人参加半程马拉松比赛,安装在腹部的摄像头相当于一个 透镜,远处的物体成倒立、 的实像。该机器人跑步由电动机驱动,电动机的工作原理是磁场对 有力的作用。以并肩运动的陪跑员为参照物,机器人是 的。机器人跑完21km路程用时约为2h40min,平均速度约为 km/h。(计算结果保留整数)
【答案】 凸 缩小 通电导体 静止 8
【详解】[1][2]安装在机器人腹部的摄像头是利用凸透镜来成像的,所以摄像头相当于一个凸透镜;摄像头的成像原理与照相机成像原理相同,所以成倒立、缩小的实像。
[3]通电导体在磁场中要受到力的作用,电动机就是利用该原理制成的。
[4]以并肩运动的陪跑员为参照物,机器人与陪跑员的位置没有发生变化,则机器人是静止的。
[5]机器人的平均速度约为
变式3-1(2025·河南驻马店·模拟预测)物理学中有多浪漫,直观感受一下。如图所示,小张将一个装有水的圆柱形玻璃杯放在漫画前,惊奇地发现透过水杯看到漫画中的女孩不仅变“胖”了,竟然还掉转朝向了。装有水的圆柱形玻璃杯相当于一个 (选填“凸透镜”“凸面镜”或“凹透镜”);图中的成像与 (选填“放大镜”“投影仪”或“照相机”)的成像原理相同。小张的同桌用装满水的杯子重新放到漫画前,他看到漫画中的女孩只是变“胖”了,却没有让女孩转身,原因是
【答案】 凸透镜 投影仪 漫画书在凸透镜一倍焦距以内
【详解】[1]圆柱形玻璃杯盛满水,圆柱形玻璃杯中的水中间厚边缘薄,形成水凸透镜。
[2]透过水杯看到漫画中的女孩不仅变“胖”了,竟然还掉转了朝向,小女孩透过杯子成倒立放大的实像,与投影仪的成像原理相同。
[3]小张的同桌用装满水的杯子重新放到漫画前,他看到漫画中的女孩只是变“胖”了,却没有让女孩转身,此时同桌的漫画书距离该“凸透镜”一倍焦距以内,成正立放大的虚像,所以小女孩没有转身。
变式3-2(2025·陕西榆林·二模)如图所示是我国自主研制的新型战斗机上的光电搜索跟踪系统。内置的光电传感器相当于人眼的视网膜,最外层窗口和传感器之间的光学元件焦距为,相当于人眼的晶状体。周围景物通过该系统成像时,景物到“镜头”的距离u应为 选填“”“”或“f<u<2f ”),该系统的成像原理与 选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”的成像原理相同。战斗机机翼的横截面设计成 选填“上凸下平”或“下凸上平”的形状,这是为了利用流体压强的特点给飞机提供升力。
【答案】 照相机 上凸下平
【详解】[1][2]由题意可知,系统功能与人眼相似,周围景物通过该系统成的是倒立、缩小的实像,说明景物到镜头的距离大于镜头的2倍焦距,即,这个成像原理与照相机的成像原理相同。
[3]战斗机机翼的横截面设计成上凸下平的形状,空气通过机翼上表面的流速大,通过下表面的流速较小;因为机翼上方的空气流速大、压强较小,机翼下方的空气流速小、压强大,所以机翼受到一个向上的压强差,从而产生向上的升力。
◇突破 4 凸透镜成像规律及应用
典例4(2025·山东泰安·中考真题)用焦距为10cm的凸透镜探究凸透镜成像的规律时,点燃的蜡烛、凸透镜(保持不动)、光屏在光具座上的位置如图所示,这时烛焰在光屏上成清晰的像(像未画出)。下列说法中( )
①图中成像规律与照相机成像原理相同
②把蜡烛适当右移,光屏适当左移,会再次在光屏上成清晰的像
③把蜡烛移至35.0cm刻度线处,移动光屏,可在光屏上成倒立、放大的像
④把蜡烛移至45.0cm刻度线处,移动光屏,可在光屏上成正立、放大的像
A.只有①②正确 B.只有①③正确 C.只有②④正确 D.只有①③④正确
【答案】B
【详解】①图中物距大于像距,在光屏上成实像,则物距大于二倍焦距,像距在一倍焦距与二倍焦距之间,成倒立、缩小的实像,成像规律与照相机成像原理相同,故①正确;
②根据凸透镜成实像时“物近像远像变大”可知,把蜡烛适当右移,光屏适当右移,会再次在光屏上成清晰的像,故②错误;
③由图可知,光具座的刻度尺的分度值为,则凸透镜位于刻度处,把蜡烛移至35.0cm刻度线处,物距为
由题意可知,焦距为
则有
即物距在一倍焦距与二倍焦距之间,移动光屏,可在光屏上成倒立、放大的像,故③正确;
④由③分析可知,凸透镜位于刻度处,把蜡烛移至45.0cm刻度线处,物距为
由题意可知,焦距为
则有
即物距在一倍焦距以内,成正立、放大的虚像,不能成在光屏上,故④错误。
故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
解|题|思|维
明确凸透镜的成像规律,熟记并理解口诀:一焦分虚实,二焦分大小;虚像同侧正,实像异侧倒;物近像远像变大,物远像近像变小。
变式4-1(2025·云南楚雄·二模)在“探究凸透镜成像规律”的实验中,调节蜡烛和光屏的位置,使光屏上得到清晰的像,如图所示。下列说法正确的是( )
A.此时光屏上成倒立、缩小的实像
B.若将蜡烛向左移动,要想在光屏上再次得到清晰的像,光屏应向左移动
C.若将蜡烛向左移动5cm,要想在光屏上再次得到清晰的像,光屏移动的距离应小于5cm
D.若将凸透镜遮挡住一部分,光屏上的像会变得模糊不清且亮度变暗
【答案】B
【详解】A.由图可知,此时物距小于像距,根据凸透镜成实像时,物距小于像距,成倒立、放大的实像,故A错误;
B.保持凸透镜位置不动,把蜡烛向左移动,物距变大,像距变小,像变小,要想在光屏上再次得到清晰的像,应该把光屏向左移动一段距离,故B正确;
C.凸透镜位置不变,将蜡烛向左移动5cm,此时物距增大,要想在光屏上再次成清晰的像,需要将像距减小,即将光屏向左移动;此时的像距大于物距,则光屏移动的距离大于5cm,故C错误;
D.因为凸透镜成像中,通过凸透镜的有效面积大小不影响成像清晰度,但影响成像的明暗程度,所以将凸透镜遮挡住一部分,光屏上的像仍清晰,亮度变暗,故D错误。
故选B。
变式4-2(2025·广东·二模)如图所示,探究凸透镜成像的规律时,在光屏上得到清晰的像。下列分析正确的是( )
A.光屏上成倒立、放大的实像
B.投影仪利用这一成像原理
C.若只移动蜡烛到70cm处,则在光屏上能观察到缩小的像
D.若只移动凸透镜到60cm处,则在光屏上能重新得到清晰的像
【答案】D
【详解】AB.由图可知,物距 u 大于像距 v ,根据凸透镜成像规律,此时光屏上成倒立、缩小的实像,照相机是利用这一成像原理工作的,故AB错误;
C.根据凸透镜成像规律,物距 25cm >2f,像距f<10cm<2f,由此可得焦距范围为5cm<f<10cm。若只移动蜡烛到 70cm 处,此时物距为5cm,小于焦距,成正立、放大的虚像,而虚像不能在光屏上呈现,故C 错误;
D.若只移动凸透镜到 60cm 处,此时物距和像距的关系会发生对调,根据光路可逆可知,能在光屏上重新得到清晰的像,故D 正确。
故选 D。
◇突破 5 视力的矫正
典例5(2025·山东淄博·中考真题)正常人眼看物体时,物体在视网膜上成的是 (填写相关成像性质)的像。某人看物体时的成像情况如图所示,他需戴 透镜加以矫正,利用的是它对光的 作用。
【答案】 倒立、缩小 凹 发散
【详解】[1]人眼的晶状体相当于凸透镜,视网膜相当于光屏,正常人看物体时,物体在视网膜上成倒立、缩小的实像。
[2][3]由图可知,像成在视网膜前方,属于近视眼。近视眼需戴凹透镜矫正,凹透镜对光有发散作用,能使像后移到视网膜上。
变式5-1(2025·安徽淮北·一模)在“探究凸透镜成像规律”实验中,小聪同学将蜡烛、凸透镜和光屏放在光具座上如图所示的位置时,光屏上能够成清晰的像(光屏上未画出)。
(1)根据此时的成像规律可以制成 (选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”);
(2)探究完实验规律后,小聪同学将他所配戴的近视眼镜放在蜡烛和凸透镜之间,此时光屏上的像变模糊了,为了能在光屏上成清晰的像,他需要将光屏向 (选填“左”或“右”)移动。
【答案】(1)照相机
(2)右
【详解】(1)由题图可知,此时物距大于像距,根据凸透镜成像规律可知,物距大于像距,成倒立、缩小的实像,应用于照相机。
(2)将一副近视眼镜放在蜡烛和凸透镜之间,观察到光屏上的像变模糊了,近视眼镜是凹透镜,凹透镜对光线具有发散作用,会将光线推迟会聚成像,此时将光屏向右移动,光屏上再次成清晰的像。
变式5-2(2025·河南周口·三模)人眼相当于照相机,晶状体和角膜相当于凸透镜,视网膜相当于光屏,成的像是 (选填“倒立”或“正立”)、缩小的实像。由于不合理使用手机,小华患上了近视眼,图 (选填“甲”或“乙”)是近视眼的光路图。
【答案】 倒立 乙
【详解】[1]人眼相当于照相机,晶状体和角膜相当于凸透镜,凸透镜成倒立、缩小的实像。
[2]近视眼是晶状体的曲度变大,会聚能力增强,像呈现在视网膜的前方,所以图乙是近视眼的光路示意图。
◇难点 1 根据凸透镜成像特点判断焦距
典例1(2025·江苏淮安·中考真题)如图所示,将发光的小灯泡放置于凸透镜前A位置,在透镜另一侧用光屏(未画出)可以呈现灯丝放大的像,此时A位置到光心O的距离为l,则l与透镜焦距f之间的关系为
( )
A. B. C. D.
【答案】C
【详解】A.若l<f,根据凸透镜成像规律可知成虚像,则不能在光屏上呈现放大实像,故A不符合题意;
B.若l=f,根据凸透镜成像规律可知无法在光屏上成像,故B不符合题意;
C.若f<l<2f,根据凸透镜成像规律可知能在光屏上成倒立、放大的实像,故C符合题意;
D.若l>2f,根据凸透镜成像规律可知成倒立、缩小的实像,故D不符合题意。
故选C。
变式1-1(2025·上海普陀·三模)已知某物体透过凸透镜,在距离透镜20厘米的光屏上成缩小的像,若将物体移动到距焦点外15厘米处,则此时成的像( )
A.一定是倒立的实像 B.一定是缩小的实像
C.一定是等大的实像 D.一定是放大的虚像
【答案】A
【详解】某物体通过凸透镜在距离透镜20厘米的光屏上成缩小的像,此时的像是倒立、缩小的实像,根据凸透镜成像规律,则f<v<2f,即f<20cm<2f
解得,10cm<f<20cm
若将物体移动到距焦点外15厘米处,由于焦距是一个范围,故对焦距范围以15cm为分界点进行分类讨论:
①10cm<f<15cm时,此时物距大于2倍焦距,根据凸透镜成像规律,成倒立、缩小的实像;
②f=15cm时,此时物距等于2倍焦距,根据凸透镜成像规律,成倒立、等大的实像;
③15cm<f<20cm时,此时物距在一倍焦距和二倍焦距之间,根据凸透镜成像规律,成倒立、放大的实像。
总之,一定是倒立的实像,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
变式1-2(2025·广东广州·中考真题)如图,蜡烛距凸透镜20cm时,烛焰在光屏上成清晰的倒立缩小像,则该凸透镜的焦距可能是( )
A.5cm B.20cm C.30cm D.40cm
【答案】A
【详解】蜡烛距凸透镜20cm时,烛焰在光屏上成清晰的倒立缩小像,说明物距大于两倍焦距,即
则,故A符合题意;BCD不符合题意。
故选A。
◇难点 2 凸透镜成像特点的动态分析
典例2(江苏扬州·中考真题)如图1,在装有水的杯子里,小红将一支铅笔分别紧贴杯壁内、外竖直放置,两次都观察到铅笔放大的像,俯视图如图2、图3所示,下列说法正确的是( )
A.图2中铅笔向前移,像一直变小
B.图2中铅笔向前移,像先变小后变大
C.图3中铅笔向后移,像一直变大
D.图3中铅笔向后移,像先变小后变大
【答案】A
【详解】装有水的杯子相当于凸透镜,两次都观察到铅笔放大的像,且由图示可知像与铅笔在凸透镜的同侧,则可知凸透镜成的是正立、放大的虚像,且图2、3中的铅笔在凸透镜的一倍焦距之内; 图2中的铅笔向前移,铅笔仍紧贴水柱,水柱变薄,“水透镜”焦距变大,铅笔离焦点越来越远,且“水透镜”光心向前移动,物距变小,由凸透镜成虚像的规律可知,像距也变小,像一直变小; 图3中的铅笔向后移动,物距变大,若铅笔在凸透镜的一倍焦距以内,由凸透镜成虚像的规律可知,像距也变大,像变大;当铅笔在一倍焦距和二倍焦距之间时,成倒立、放大的实像,物距变大时,像距变小,像变小;当铅笔在二倍焦距以外时,成倒立、缩小的实像,物距变大时,像距变小,像变小;所以图3中铅笔向后移,像先变大后变小; 综上所述,A正确。
故选A。
变式2-1(2025·江苏泰州·二模)如图,将焦距未知的凸透镜、蜡烛放在如图位置时,位于Q处(图中未画出)的光屏上得到了清晰 (选填“放大”、“等大”或“缩小”)的像。在此基础上分别进行以下操作:①若保持透镜位置不变,向左移动蜡烛至P处,再将光屏从Q处移至另一位置得到清晰的像,此位置在 cm刻度处;②若保持蜡烛位置不变,向右一直移动凸透镜,此过程中,蜡烛通过凸透镜所成的清晰像距离蜡烛最近的位置位于Q点的 侧(选填“左”、或“右”)。
【答案】 放大 50.0 左
【详解】[1]如图所示,物距和像距分别为u=35.0cm-20.0cm=15.0cm,v=65.0cm-35.0cm=30.0cm
像距大于物距,根据凸透镜成像的规律,位于Q处的光屏上所成的像为倒立、放大的实像。
[2]若保持透镜位置不变,向左移动蜡烛至P处,此时的物距为
此时的物距与原来的像距相同,根据光路的可逆性,此时像距应为原来的物距即15.0cm,故应将光屏从Q处移至50.0cm的刻度处。
[3]根据凸透镜成像规律,当物距位于2倍焦距时,像距也为2倍焦距,此时像与物的距离最近,图中物体所成的像为倒立、放大的实像,表明物体在1倍焦距到2倍焦距之间,像与物的距离大于最小距离,若保持蜡烛位置不变,向右一直移动凸透镜,物距变大,接近2倍焦距过程中,像与物距离变小,即像会向左移动,直到像位于2倍焦距,故蜡烛通过凸透镜所成的清晰像距离蜡烛最近的位置位于Q点的左侧。
变式2-2(2025·江苏无锡·三模)小东自制了一个简易投影仪,它主要由手电筒、内筒(一端开口,另一端可以放置胶片)、外筒(一端开口,另一端固定凸透镜)组成,内筒可嵌于外筒且能左右推动。将印有“冰墩墩”的透明胶片贴于内筒一端,打开手电筒,调整胶片、凸透镜到白墙的位置,在墙上得到清晰放大的像,如图所示。已知凸透镜的焦距是10cm。下列说法正确的是( )
A.自制投影仪能成放大的像,是因为凸透镜对光线有发散作用
B.白墙到凸透镜的距离应大于20cm
C.胶片与凸透镜的距离应小于10cm,且胶片应倒立放置
D.若要白墙上清晰的像变得更大一些,只将内筒往外拉动一些即可
【答案】B
【详解】A.投影仪成放大的像,利用凸透镜对光的会聚作用,不是发散作用,故A 错误;
B.投影仪成像时,物距,像距,焦距,所以像距(白墙到凸透镜距离),故B 正确;
C.投影仪成像时物距,即胶片与凸透镜距离应大于10cm小于20cm,且胶片倒立放置,故C 错误;
D.要使像更大,根据 “物近像远像变大”,应减小物距,内筒往里拉,减小胶片与凸透镜距离 、增大像距,简易投影仪后移,增大凸透镜与白墙距离,只将内筒往外拉动一些是不行的,故D 错误。
故选B。
◇难点 3 探究凸透镜成像规律的实验
典例3(2025·黑龙江哈尔滨·中考真题)物理科学实验小组进行凸透镜成像的实验。
(1)同学们选取了一个凸透镜进行实验,平行光正对凸透镜的折射情况如图甲所示,则该凸透镜焦距f3= cm;
(2)得出凸透镜成像规律后,继续探究凸透镜成像大小与焦距的关系,收集的数据如表所示:
实验次数
焦距f/cm
物距u/cm
像距v/cm
物高L/cm
像高h/cm
1
15.0
7.5
6.0
C
2
20.0
20.0
6.0
6.0
3
25.0
37.5
6.0
9.0
①实验后发现忘记收集表中C处的数据,他们画出凸透镜成像原理图如图乙所示。观察原理图发现△AOB∽△A'OB′,可见物距u、像距v、物高L、像高h之间的比例关系为: (用字母表示),则表中C处数据应为 cm;
②利用表格中的数据,能否得出当凸透镜成实像时,像的大小和焦距之间的关系呢?若能,请写出分析过程及结论;若不能,说明理由 。
解|题|思|维
理解凸透镜成像规律实验的原理,知道物距和像距间的关系,并知道各种情况下,在实际生活中的应用。
【答案】(1)15.0 (2) 3.0 见解析
【详解】(1)平行光经凸透镜折射后会聚在焦点,由图甲可知,刻度尺的分度值是1cm,凸透镜在光具座20.0cm处,焦点在35.0cm处,故焦距
(2)[1][2]由,根据相似三角形的性质,满足对应边成比例,可得
代入实验1的数据,u=15.0cm,v=7.5cm,L=6.0cm,则
解得,即C处数据为3.0。
[3]不能得出结论。因为探究“凸透镜成实像时像的大小与焦距的关系”,需要控制物距u不变,改变焦距f,观察像的大小变化。但表格中三次实验的物距u不同,未控制变量,因此无法得出像的大小与焦距的关系。
变式3-1(2025·江苏镇江·二模)小明同学“探究凸透镜成像的规律”。
(1)如图甲所示,小明让凸透镜正对平行光,调整凸透镜到光屏的距离,光屏上会出现一个最小、最亮的光斑,则该凸透镜的焦距 cm。
(2)如图乙所示,小明将凸透镜固定在50cm刻度线处,当蜡烛距凸透镜15cm时,移动光屏,在光屏上得到一个清晰的倒立、 (选填“缩小”、“等大”或“放大”)的实像,利用该成像规律制成的光学仪器是 (选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”);
(3)图乙中,若保持凸透镜位置不动,将蜡烛移到38cm刻度线处,在光具座上无论怎样移动光屏,都找不到清晰的像,原因是 ;
(4)图乙中,保持蜡烛和光屏的位置不变,将凸透镜向右移动一小段距离s(s<5cm),此时像成在光屏的 (选填“左”或“右”)侧;当凸透镜向右移动到距离光屏 cm位置时,光屏上能再次得到清晰的像。接下来,在蜡烛与凸透镜之间放置一远视镜片,要在光屏上再次成清晰的像,光屏应向 (选填“左”或“右”)移动;
(5)如图丙所示,当蜡烛从光具座上的M点移到N点并调整光屏的位置(凸透镜和光屏未画出),发现光屏上的像逐渐变小,可判断此透镜位于 (选填“M点左侧”或“N点右侧”)。
【答案】(1)10.0 (2) 放大 投影仪 (3)成的像在光具座以外 (4)左 15 左 (5)M点左侧
【详解】(1)如图甲所示,小明让凸透镜正对平行光,调整凸透镜到光屏的距离,光屏上会出现一个最小、最亮的光斑,最小、最亮的光斑的位置为焦点的位置,凸透镜的焦距为光心到焦点的距离,由图得,测得凸透镜的焦距是
(2)[1][2]如图乙所示,小明将凸透镜固定在50cm刻度线处,当蜡烛距凸透镜15cm时,物距为,在f和2f之间,则移动光屏,在光屏上得到一个清晰的倒立、放大的实像,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动,将蜡烛移到38cm刻度线处,则物距变小,由物距变小,像距变大,像变大可知,在光具座上无论怎样移动光屏,都找不到清晰的像,原因可能是光具座太短,成的像在光具座以外。
(4)[1]图乙中,保持蜡烛和光屏的位置不变,将凸透镜向右移动一小段距离s(s<5cm),物距变大,像距变小,当s=5cm时,
则
此时像在光具座75cm位置,说明凸透镜移动过程中,像向左移动,则凸透镜向右移动一小段距离s(s<5cm)时像成在光屏的左侧。
[2]由光路可逆得,当物距变为原来的像距、像距变为原来的物距时,光屏上能再次得到清晰的像,故要使光屏上能再次得到清晰的像,应凸透镜向右移动到距离光屏15cm位置。
[3]在蜡烛与凸透镜之间放置一远视镜片,远视眼镜是凸透镜,凸透镜对光线具有会聚作用,会使像距变短,则要在光屏上再次成清晰的像,光屏应向左移动。
(5)如图丙所示,当蜡烛从光具座上的M点移到N点并调整光屏的位置(凸透镜和光屏未画出),发现光屏上的像逐渐变小,说明此时物距变大,像距变小,由此可判断此透镜位于M点左侧。
变式3-2(2025·四川南充·模拟预测)小王在探究凸透镜成像规律时,将焦距为20cm的凸透镜A固定在光具座上35cm刻度线处,将点燃的蜡烛放置在光具座上5cm刻度线处,移动光屏,使烛焰在光屏上成清晰的像,如图甲所示。接着他保持蜡烛的位置不变,将凸透镜A换为凸透镜B并保持位置不变,移动光屏,使烛焰在光屏上成清晰的像,如图乙所示。
物距u/cm
实验序号
焦距f/cm
像距v/cm
15
1
8
17
2
10
30
3
12
60
(1)请根据上述实验现象和凸透镜成像规律判断:凸透镜A的焦距 凸透镜B的焦距。(选填“等于”、“大于”或“小于”)
(2)图甲所示的实验现象可以说明 的成像特点。(选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”)
(3)实验中如图丙,将蜡烛放在图示位置,光屏上恰好成清晰的像,若切除凸透镜中间的阴影部分,再将剩余部分靠拢在一起,则蜡烛能成 (选填0、1、2、3)个像。
(4)若小王将物距调整为20cm,并想在光屏上得到一个缩小的像,他应在上表给出的三个透镜中选用焦距为 cm的凸透镜。
(5)小王把蜡烛移动到图丁所示位置时透过凸透镜直接看到了蜡烛的像,请你在图丁中作光路图确定蜡烛S点所成像S'的位置,图中O为凸透镜的光心,F为其焦点(保留作图痕迹)。
【答案】(1)大于
(2)投影仪
(3)2
(4)8
(5)
【详解】(1)由甲、乙两图可知,物距相同,甲的像距大,说明甲的凸透镜焦距大,即凸透镜A的焦距大于凸透镜B的焦距。
(2)图甲中物距小于像距,成的是倒立、放大的实像,其应用是投影仪。
(3)因为凸透镜中间厚,边缘薄,若切除凸透镜中间的阴影部分,再将剩余部分靠拢在一起,相当于两个透镜,光心位置改变了,上面的像下移,下面的像上移,错位将成2个像。
(4)根据凸透镜成像规律需满足u>2f,在光屏上得到缩小的像,此时物距u=20cm,则20cm>2f,即f<10cm,只有焦距为8cm 的透镜满足条件。
(5)过光心的光线经凸透镜折射后传播方向不改变;平行于主光轴的光线经凸透镜折射后将过焦点。两条折射光线的反向延长线的交点即为发光点S的像点S′,如下图所示:
一、单选题
1.(2025·福建·中考真题)如图,修表师傅可通过“寸镜”看清手表微小结构。“寸镜”内部有一个凸透镜,使用时手表到凸透镜的距离应( )
A.小于1倍焦距 B.等于1倍焦距
C.大于2倍焦距 D.在2倍焦距与1倍焦距之间
【答案】A
【详解】通过“寸镜”能看清手表微小结构,此时“寸镜”作为放大镜使用,则需满足物体位于凸透镜的1倍焦距以内,即物距小于1倍焦距,此时会形成正立、放大的虚像,便于观察微小结构。故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
2.(2025·四川巴中·中考真题)如图所示是某同学透过装满水的水瓶看见《物理》课本上的“物”字,下列选项中与其成像规律相同的是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【详解】某同学透过装满水的水瓶看见《物理》课本上的“物”字成的是正立、放大的虚像。
A.物体在两倍焦距之外,成的是一个倒立、缩小的实像,故A不符合题意;
B.物体处在两倍焦距处,成的是一个倒立、等大的实像,故B不符合题意;
C.物体在一倍焦距到两倍焦距之间,成的是一个倒立、放大的实像,故C不符合题意;
D.物体在一倍焦距内,不能成实像,成的是正立、放大的虚像,故D符合题意。
故选D。
3.(2025·山东淄博·中考真题)淄博琉璃烧制技艺是国家级非物质文化遗产。小明在琉璃馆参观时用一个焦距为15cm的凸透镜观察琉璃瓶的细节,当凸透镜距离瓶子10cm时,他看到的像是( )
A.倒立、放大的实像 B.倒立、缩小的实像
C.正立、放大的虚像 D.正立、放大的实像
【答案】C
【详解】由题意可知,凸透镜的焦距为15cm,当凸透镜距离玻璃瓶10cm时,此时u<f,根据凸透镜成像的规律可知,凸透镜成正立、放大的虚像,故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
4.(2025·黑龙江哈尔滨·中考真题)光让我们的世界绚丽多彩,下列有关光现象说法正确的是( )
A.烛焰通过小孔成的是缩小的虚像
B.人通过平面镜看视力表的像,利用了光的折射
C. 近视眼看不清远处的物体,是由于像成在视网膜前方
D.小猫没有叉到鱼,是由于光的反射现象
【答案】C
【详解】A.小孔成像是光的直线传播造成的,烛焰发出的光通过小孔射到光屏上会聚成像,所成的是倒立的实像,像的大小与烛焰到小孔的距离和光屏到小孔的距离有关,图中烛焰到小孔的距离小于光屏到小孔的距离,所成的是放大的实像,故A错误;
B.视力表在平面镜中成像是来自视力表的光射到平面镜发生反射,反射光进入眼睛,所以眼睛看到了像,这是光的反射形成的,故B错误;
C.近视眼看不清远处的物体,是由于晶状体太厚,折光能力太强,来自远处物体的光会聚成像在视网膜前。故C正确;
D.从鱼身上反射出的光线由水中进入空气时,在水面上发生折射,折射角大于入射角,折射光线进入猫眼,猫眼逆着折射光线的方向看去,就会觉得鱼变浅了,沿着看到鱼的位置是叉不到鱼的,这是光的折射现象,故D错误。
故选C。
5.(2025·江苏苏州·中考真题)探究凸透镜成像的规律时,把蜡烛、凸透镜和光屏置于光具座上,先固定好点燃的蜡烛和光屏,再移动凸透镜,当凸透镜距离蜡烛为和时,光屏上先后两次都呈现烛焰清晰的像,下列说法正确的是( )
A.第一次的像是缩小的 B.第二次的像比第一次大
C.蜡烛和光屏间的距离是 D.凸透镜的焦距是
【答案】C
【详解】ABC.把蜡烛、凸透镜和光屏置于光具座上,先固定好点燃的蜡烛和光屏,再移动凸透镜,当凸透镜距离蜡烛为和时,光屏上先后两次都呈现烛焰清晰的像,由光路的可逆性可知,第一次物距等于第二次的像距,第一次的像距等于第二次的物距,所以第一次物距是16cm,像距是24cm;第二次物距是24cm,像距是16cm;蜡烛和光屏之间的距离为16cm+24cm=40cm
第一次物距小于像距,成倒立放大的实像,第二次物距大于像距,成倒立缩小的实像,第二次像比第一次小,故C正确,AB错误;
D.在第二次中,成倒立缩小的实像,物距24cm>2f①
像距2f>16cm>f②
由①和②得到12cm>f>8cm
所以凸透镜的焦距不可能是20cm,故D错误。
故选C。
二、填空题
6.(2025·湖北·中考真题)2025年1月20日,在第九届亚冬会火种采集仪式上,现场用图甲中的冰透镜成功点燃了火炬。小红为了研究此现象,让光束透过近视眼镜和老花眼镜投射在墙上,如图乙。 (填“上”或“下”)方眼镜的透镜类型与冰透镜相同,为 透镜。
【答案】 下 凸
【详解】[1][2]图甲中的冰透镜成功点燃了火炬,所以冰透镜对光线有会聚作用,为凸透镜。图乙中,上方的透镜下的光斑中间暗,透镜对光线有发散作用,下方的透镜下的光斑中间亮,对光线有会聚作用,为凸透镜,所以下方的透镜和冰透镜类型相同。
7.(2025·四川眉山·中考真题)如图甲所示是人的眼球示意图,人眼的成像原理与 (选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)的成像原理类似;如图乙是近视眼看远处物体的成像示意图,可以用 (选填“凹透镜”或“凸透镜”)矫正,才能看清远处的物体。
【答案】 照相机 凹透镜
【详解】[1]人的眼球相当于一架照相机,晶状体和角膜的共同作用相当于一个凸透镜,视网膜相当于光屏。外界物体在视网膜上成倒立、缩小的实像。
[2]近视眼是由于晶状体太厚,折光能力太强,或者眼球在前后方向上太长,使得远处物体的像成在视网膜的前方,导致人看不清远处的物体。凹透镜对光线有发散作用,能使光线推迟会聚。凸透镜对光线有会聚作用,能使光线提前会聚。为了使远处物体的像能成在视网膜上,需要佩戴对光线有发散作用的凹透镜,使光线推迟会聚,从而使像成在视网膜上。
8.(2025·江苏连云港·中考真题)在利用太阳光测量凸透镜的焦距时,小明将凸透镜正对着太阳,再把一张纸放在它的下方,当在纸上呈现一个光斑时,测得这个光斑到凸透镜的距离为l。当纸靠近凸透镜时,光斑变小,说明凸透镜的焦距f l(选填“>”“<”或“=”)。在“探究凸透镜成像的规律”的实验中,当蜡烛、凸透镜和光屏的位置如图所示时,光屏上呈现清晰的像,像是倒立 的实像,利用这一成像规律可以制成 。
【答案】 < 缩小 照相机
【详解】[1]当纸靠近凸透镜时,光斑变小,说明距离为l时得到的光斑不是最小光斑,即l不是焦距,凸透镜的焦距f<l。
[2][3]据图可知,此时物距大于像距,且在光屏上成实像,根据凸透镜成像规律成倒立、缩小的实像,生活中照相机就是利用这一原理工作的。
9.(2025·四川广元·中考真题)“梦天”学习小组用硬纸板做了两个纸筒,使一个纸筒刚好能够套入另一个纸筒内,并能前后滑动,如图所示。在一个纸筒的一端嵌上一个焦距为8cm的凸透镜,另一个纸筒的一端蒙上一层半透明薄膜,就做成了模型照相机。用它来观察远处的教学楼,他们发现半透明薄膜上的像太小,于是靠近教学楼,并 (选填“增大”或“减小”)两纸筒间的距离,才看到薄膜上清晰的像,此时模型照相机的镜头与教学楼的距离 16cm(选填“>”、“<”或“=”)。
【答案】 增大 >
【详解】[1][2]凸透镜成实像时,物近像远像变大,半透明薄膜上的像太小,照相机靠近教学楼,物距减小,像距变大,需要增大两纸筒间的距离,才看到薄膜上清晰的像;由照相机的原理,物距大于2倍焦距,成倒立、缩小的实像可知,此时模型照相机的镜头与教学楼的距离大于16cm。
10.(2025·江苏镇江·中考真题)小红在探究凸透镜成像规律时,调节蜡烛、凸透镜与光屏到如图所示的位置,可在光屏上得到清晰的像,则凸透镜焦距为 cm。仅将蜡烛移到10cm刻度线处,为了在光屏上得到清晰的像,接下来她应将光屏适当向 移动,生活中所用的 成像时的物像大小关系与上述实验相同。
【答案】 10.0 左 照相机
【详解】[1]由图可知,刻度尺的分度值为1cm,此时物距为
像距为
则有
根据
成倒立、等大的实像,故该凸透镜的焦距为
[2]仅将蜡烛移到10cm刻度线处,此时物距增大,根据凸透镜成实像时,物远像近像变小可知,为了在光屏上得到清晰的像,接下来应该将光屏适当向左移动。
[3]移动后的物距为
物距大于二倍焦距,像距在一倍焦距和二倍焦距之间,成倒立、缩小的实像,生活中所用的照相机成像时,为倒立、缩小的实像,与上述实验相同。
三、实验题
11.(四川巴中·中考真题)在探究“凸透镜成像的规律”的实验中,进行如下实验。
(1)如图甲所示,测得本实验所用凸透镜的焦距为 。在光具座上调节烛焰、凸透镜和光屏的位置,使它们的中心大致在 。如图乙所示,光屏上成倒立、 (选填“放大”或“缩小”)的实像;
(2)人的眼睛是通过改变晶状体的厚度来看清远近不同物体的,现将图乙中虚线圆圈部分当做人的“眼睛”,当蜡烛远离“眼睛”时,“眼睛”需调节凸透镜的厚度使其 (选填“变薄”或“变厚”),改变其对光线的偏折能力,从而在光屏上成清晰的像。若该“眼睛”无法调节凸透镜达到应有的厚度,则该“眼睛”为 (选填“近视眼”或“远视眼”),应该配戴 (选填“凸透镜”或“凹透镜”)进行矫正。
【答案】 10.0 同一高度 缩小 变薄 近视眼 凹透镜
【详解】(1)[1]如图甲所示,平行于主光轴的光线经凸透镜折射后会聚于焦点,图中刻度尺的分度值为1cm,所以测得本实验所用凸透镜的焦距为10.0cm。
[2]为了使像成在光屏的正中央,便于观察,在光具座上调节烛焰、凸透镜和光屏的位置,使它们的中心大致在同一水平高度上。
[3]如图乙所示,物距为
物距大于2倍的焦距,根据凸透镜成像的规律,光屏上成倒立、缩小的实像。
(2)[4]当蜡烛远离“眼睛”时,相当于物距变大,像距变小,为了让像重新成在光屏上,即像距要变大,折射应降低会聚能力,所以“眼睛”需调节凸透镜的厚度使其变薄,改变其对光线的偏折能力,从而在光屏上成清晰的像。
[5][6]若该“眼睛”无法调节凸透镜达到应有的厚度,则像会成在光屏之前,所以该“眼睛”为近视眼,为了降低会聚能力,应该配戴凹透镜进行矫正。
12.(辽宁朝阳·中考真题)某实验小组在“探究凸透镜成像规律”的实验中:
(1)实验前要调整烛焰、透镜和光屏的中心大致在 ,目的是使像成在光屏的中央。
(2)移动蜡烛和光屏到如图所示位置,光屏上出现了烛焰清晰的像(像未画出),生活中的 (选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)就是这一成像原理的应用。
(3)实验过程中,小明同学不小心用手指指尖触摸到了凸透镜,这时光屏上 (选填“会”或“不会”)出现指尖的像。
(4)实验一段时间后,蜡烛燃烧变短。要使像仍然成在光屏的中央,应将光屏向 (选填“上”或“下”)移动。
(5)另外一个实验小组用由几个发光二极管做成的“F”字样的发光体代替蜡烛进行实验,你认为其好处是 (写出一点即可)。
【答案】 同一高度 投影仪 不会 上 可以增加物体的亮度,使成像更清晰
【详解】(1)将蜡烛、凸透镜和光屏依次放在光具座上,点燃蜡烛后,为了使像成在光屏的中央,应该调整烛焰、透镜和光屏的中心大致在同一高度。
(2)由题图可知,此时物距小于像距,凸透镜成倒立、放大的实像,应用为投影仪。
(3)用手指指尖触摸到了凸透镜,手指处于凸透镜的1倍焦距以内,故此时成虚像,不能成在光屏上,所以在光屏上不能看到手指尖的像。
(4)蜡烛变短了,光屏上的像会向上移动,要使像成在光屏的中央,根据过光心的光线传播方向不改变,可将凸透镜向下移动,或光屏向上移动。
(5)由发光二极管做成的“F”字样的发光体比烛焰的亮度更大、更环保,更容易看出倒立的实像不仅是上下相反、而且是左右相反;同时蜡烛燃烧有火焰,不如发光二极管安全;火焰在有风的时候会晃动,同时蜡烛会越烧越短,而二极管不会。
13.(辽宁大连·中考真题)某小组同学要探究“凸透镜成像规律”,实验室中可供选择的器材有:由发光二极管组成的“F”和“T”形光源、凸透镜、光具座、光屏等:
(1)他们选择了“F”形光源进行实验,与“T”形光源相比,“F”形光源的好处是: ;
(2)将光源、凸透镜和光屏安装在光具座上,点亮光源,移动光屏,光屏上承接到不完整的像,如图所示:这是因为他们遗漏了一个实验步骤,这一步骤是: ;
(3)在探究物距大于二倍焦距的成像特点时,改变物距做了三次实验,与做一次实验相比较,做三次实验的好处是: ;
(4)完成实验后,同学们发现实验室中还有一个焦距不同的凸透镜,以及凹透镜、硬纸片各一个,他们想利用其中一个器材,采取增加或更换器材的方式对原实验进行拓展。请仿照示例写出两个不同的拓展实验;
示例:将凹透镜放在凸透镜与光源之间,研究近视眼的矫正原理;
① ;② 。
【答案】 “F”形光源不对称,便于比较像相对于物是否左右相反 调节光源、凸透镜和光屏的中心在同一高度 使探究结论具有普遍性 将另一凸透镜放在凸透镜与光源之间,研究远视眼的矫正原理 换另一焦距不同的凸透镜,研究像距与焦距是否有关
【详解】(1)[1]探究凸透镜成像实验过程中,用“F”形光源与“T”形光源相比,好处是可以比较像与物是否左右相反。
(2)[2]探究凸透镜成像实验过程中,要使像刚好在光屏的中央,应该使光源、凸透镜和光屏的中心在同一高度,故出现如图所示的情况,应该调节光源、凸透镜和光屏的中心在同一高度。
(3)[3]探究凸透镜成像实验过程中,多次实验的目的使寻找实验的普遍规律,使探究结论具有普遍性。
(4)[4][5]由于凸透镜对光线具有会聚作用,故可以将另一凸透镜放在凸透镜与光源之间,研究远视眼的矫正原理;换另一焦距不同的凸透镜,研究像距与焦距是否有关。
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专题03 透镜及其应用
目 录
目标导图
考点深解
考点1 透镜的分类与基本概念(基础核心) / 考点2 凸透镜成像规律(重点考点)
考点3 凸透镜的应用(结合科技与生活) / 考点4 特殊透镜的应用(拓展延伸)
实验探究
实验1 探究凸透镜成像规律
命题突破
突破1 透镜的光路作图 / 突破2 透镜对光的作用 / 突破3 生活中的透镜
突破4 凸透镜成像规律及应用 / 突破5 视力的矫正
重难攻坚
难点1 根据凸透镜成像特点判断焦距 / 难点2 凸透镜成像特点的动态分析
难点3 探究凸透镜成像规律的实验
练测提能
1. 主线:透镜的分类与基本概念→光学性质(对光线的作用)→成像规律→实际应用→特殊透镜(显微镜、望远镜)(从“是什么、有什么特点”到“怎么成像、怎么用、拓展延伸”);
2. 关键线索:透镜的形状决定对光线的会聚/发散作用,物距与焦距的关系决定成像的虚实、大小、正倒,成像规律是照相机、投影仪、放大镜的核心原理,特殊透镜基于基本透镜的组合应用。
◇考点 1 透镜的分类与基本概念(基础核心)
1. 透镜的分类
(1)核心分类:根据形状和对光线的作用,分为凸透镜和凹透镜;
(2)关键特征:
①凸透镜:中间厚、边缘薄,对光线有会聚作用,又称会聚透镜;
②凹透镜:中间薄、边缘厚,对光线有发散作用,又称发散透镜。
凸透镜
凹透镜
定义
中间厚,边缘薄
中间薄,边缘后
图示
对光线的作用
会聚作用
发散作用
注意:判断透镜类型的核心是“中间与边缘的厚度对比”,而非表面凹凸方向的单一判断。
2. 基本概念(以凸透镜为例,凹透镜类似)
(1)光心(O):透镜的中心,光线通过光心时传播方向不改变(核心特点,常作为光路作图的基准);
(2)主光轴:通过光心且垂直于透镜两个镜面的直线(光路分析的主要轴线);
(3)焦点(F):平行于主光轴的光线经凸透镜折射后,会聚在主光轴上的一点(凹透镜是折射光线的反向延长线会聚点,为虚焦点);
(4)焦距(f ):光心到焦点的距离(是判断物距、像距关系的关键,常用单位为厘米cm);
(5)物距(u):物体到光心的距离;像距(v):像到光心的距离。
3. 透镜对光线的作用
凸透镜
凹透镜
平行于主光轴的光(平行过焦)
平行于主光轴的光线经凸透镜折射后会聚于焦点形成最小、最亮的光斑
平行于主光轴的光线经凹透镜折射后发散,其反向延长线交于虚焦点
通过焦点的光
(过焦平行)
经过焦点或从焦点发出的光线经凸透镜折射后平行于主光轴射出
对着虚焦点的光线经凹透镜折射后平行于主光轴射出
通过光心的光
(过心不变)
过光心的光线传播方向不变
过光心的光线传播方向不变
易|错|提|醒
1. 凹透镜对光线一定是发散作用,凸透镜对光线一定是会聚作用,与入射光线的传播方向无关;
2. “会聚”“发散”是指光线相对于入射方向的偏折趋势,而非最终是否会聚到一点(如凸透镜对发散光线可能仍为发散,但偏折方向靠近主光轴,即体现会聚作用)。
3. 焦点的虚实:凸透镜的焦点是实焦点(实际光线会聚而成),凹透镜的焦点是虚焦点(实际光线无法到达,由反向延长线形成);
4. 光线通过光心时传播方向不变,是光路作图中必须牢记的核心规律,切勿画成发生折射。
◇考点 2 凸透镜成像规律(重点考点)
1. 实验基础:探究凸透镜成像规律
(1)实验器材:凸透镜、光具座、蜡烛、光屏、火柴;
(2)实验关键:调节烛焰、凸透镜、光屏的中心,使三者在同一高度(目的:让像成在光屏的中央,便于观察和测量);
(3)注意事项:实验环境需光线较暗(减少环境光对光屏成像的干扰);更换不同焦距的凸透镜时,需重新调节三者中心高度。
2. 核心成像规律(f为凸透镜焦距)
物距u与焦距f的关系
像距v与焦距f的关系
像的性质
(虚实、大小、正倒)
应用实例
其他规律
u >2f
f<v<2f
实像、缩小、倒立
照相机、人眼
物远像近像变小;像与物在透镜两侧
u =2f
v=2f
实像、等大、倒立
测凸透镜焦距
成像最清晰;是放大与缩小实像的分界点
f<u< 2f
v>2f
实像、放大、倒立
投影仪、幻灯机
物近像远像变大;像与物在透镜两侧
u = f
v→无穷远
不成像
手电筒、平行光源
是实像与虚像的分界点
u< f
v>u
虚像、放大、正立
放大镜
物近像近像变小,物远像远像变大;像与物在透镜同侧
易|错|提|醒
1. 实像与虚像的区别:实像由实际光线会聚而成,可呈现在光屏上;虚像由实际光线的反向延长线形成,不可呈现在光屏上(只能用眼睛直接观察);
2. 记忆口诀:“一焦分虚实,二焦分大小;虚像同侧正,实像异侧倒;物近像远像变大,物远像近像变小”;
3. 当u< f 时,放大镜的成像规律:物距越大(不超过f ),像距越大,像越大,切勿认为“物距越小像越大”。
◇考点 3 凸透镜的应用(结合科技与生活)
1. 照相机
(1)核心原理:u>2f时,成倒立、缩小的实像(f <v <2 f );
(2)结构与调节:镜头相当于凸透镜,胶片(或感光元件)相当于光屏;调节镜头与胶片的距离(即像距),可实现对焦;拍远景时,需增大物距,减小像距(镜头向后缩);拍近景时,需减小物距,增大像距(镜头向前伸)。
2. 投影仪(幻灯机)
(1)核心原理:f <v <2 f 时,成倒立、放大的实像(v>2f);
(2)结构与调节:镜头相当于凸透镜,屏幕相当于光屏;投影仪上的平面镜起到改变光的传播方向(使像成在屏幕上)的作用;要使屏幕上的像变大,需减小物距(镜头靠近投影片)、增大像距(投影仪远离屏幕),同时调节屏幕高度使像清晰。
3. 放大镜
(1)核心原理:u<f时,成正立、放大的虚像(v>u);
(2)使用注意:要使放大的像更大,需适当增大物距(将放大镜远离物体,但始终保持u<f),若物距超过f,将无法成虚像。
4. 人眼
(1)结构类比:晶状体和角膜的共同作用相当于凸透镜,视网膜相当于光屏;
(2)成像原理:物体在视网膜上成倒立、缩小的实像,经大脑视觉中枢处理后,我们看到正立的像;
(3)视力矫正:近视眼(晶状体折光能力过强,像成在视网膜前方)需佩戴凹透镜矫正;远视眼(晶状体折光能力过弱,像成在视网膜后方)需佩戴凸透镜矫正。
易|错|提|醒
1. 投影仪成的是倒立的实像,因此投影片需倒放(上下、左右均倒立),才能在屏幕上看到正立的像;
2. 近视眼与远视眼的矫正原理:凹透镜对近视眼的作用是发散光线,使像后移到视网膜上;凸透镜对远视眼的作用是会聚光线,使像前移到视网膜上,切勿混淆矫正镜片类型;
3. 照相机、投影仪的调节规律:“物远像近像变小,物近像远像变大”,适用于所有实像成像的调节。
◇考点 3 特殊透镜的应用(拓展延伸)
1. 显微镜
(1)结构组成:由目镜和物镜两组凸透镜组成(物镜焦距短,目镜焦距长);
(2)成像原理:物镜相当于投影仪的镜头,对物体成倒立、放大的实像;目镜相当于放大镜的镜头,对物镜成的实像再成正立、放大的虚像,最终实现物体的两次放大(放大倍数=物镜放大倍数×目镜放大倍数)。
2. 望远镜
(1)结构组成:由目镜和物镜两组凸透镜组成(物镜焦距长,目镜焦距短);
(2)成像原理:物镜相当于照相机的镜头,对远处的物体成倒立、缩小的实像(实像落在目镜的焦点以内);目镜相当于放大镜的镜头,对物镜成的实像再成正立、放大的虚像,最终实现将远处物体“拉近”观察(核心作用是增大视角)。
易|错|提|醒
1. 显微镜与望远镜的镜片焦距区别:显微镜物镜焦距短、目镜焦距长;望远镜物镜焦距长、目镜焦距短,切勿混淆两者的焦距特点;
2. 显微镜的两次放大均为放大像(实像+虚像),望远镜的第一次成缩小实像,第二次成放大虚像,核心是通过增大视角实现“拉近”效果,而非直接放大远处物体;
3. 两者的目镜作用相同,均相当于放大镜,对前一个像进行二次放大。
一、单选题
1.如图,甲、乙两个凸透镜的焦距分别是3cm和5cm,下列说法正确的是( )
A.平行光经过凸透镜后一定会聚于焦点
B.甲透镜的焦距更短,其会聚能力较乙透镜弱
C.经过凸透镜的光不一定是会聚的
D.用一张不透明厚纸片挡住甲透镜的上半部分,透镜的焦距会变小
2.如图,甲、乙两个凸透镜的焦距分别是3cm和5cm,下列说法正确的是( )
A.平行光经过凸透镜后一定会聚于焦点
B.甲透镜的焦距更短,其会聚能力较乙透镜强
C.用一张不透明厚纸片挡住甲透镜的上半部分,透镜的焦距会变小
D.甲图可以用于近视眼矫正,乙图可以用于远视眼矫正
3.甲、乙两图是用同一个凸透镜观察到的现象。下列说法正确的是( )
A.甲图的成像原理和放大镜的工作原理相同
B.乙图的成像原理和照相机的工作原理相同
C.甲图中成的是正立、放大的实像
D.乙图中成的是倒立、放大的虚像
4.如图所示,在“探究凸透镜成像的规律”实验中,光屏上出现清晰的像,像的特点和应用均正确的是( )
A.成正立放大的像 放大镜
B.成倒立的缩小的像 照相机
C.成倒立放大的像 投影仪
D.成倒立的等大的像 投影仪
5.图中甲、乙、丙、丁四个图中, 图是远视眼,能矫正远视眼的原理图是 图。下列关于近视眼或远视眼及其矫正原理图的说法,正确的是( )
A.甲是远视眼的成因,用图丙的原理图矫正
B.甲是近视眼的成因,用图丁的原理图矫正
C.乙是近视眼的成因,用图丙的原理图矫正
D.乙是远视眼的成因,用图丁的原理图矫正
二、填空题
6.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。
7.如图所示,一束光经过一个透镜后会聚于主光轴上的点A,取掉透镜后,光会聚于B点,则该透镜起到 作用(填“会聚”或“发散”)。
8.小明一家到扬子公园游玩。妈妈拍照时,小明正在欣赏美景:对岸树木的倒影、水中的鱼“影”,此时地面上也留下了他的身影。根据示例,写出下列关于“影”的形成原理。示例:水中的鱼“影”:光的折射;妈妈的摄“影”: ;树木的倒“影”: ;小明的身“影” 。
9.某款体温计的刻度部分近似呈三棱柱状,横截面如图所示,其正面呈圆弧形,这样就可以看清体温计内极细的水银柱,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被 的像。
10.请补全课本中关于“像”的知识结构图。
(1) :(2) :(3) 。
◇实验 1 探究凸透镜成像规律
提出
问题
照相机、投影仪以及放大镜都是利用凸透镜成像规律制成的,但是成像情况都不相同。那么凸透镜成像有何规律呢?
猜想
与假设
改变凸透镜的物距,可以得到不同的像,物距是影响凸透镜成像情况的主要因素。
设计并
进行实验
(1)在桌面上放置好光具座,将蜡烛、凸透镜(焦距已知)和光屏等器材按正确顺序安装在光具座上。如图所示。
(2)点燃蜡烛,调整凸透镜和光屏的高度,使它们的中心跟烛焰的中心大致在同一水平线上(目的使所成的像在光屏的正中央)。
(3)让烛焰经凸透镜成放大的实像,记下此时的物距(u)和像距(v)的值。
(4)让烛焰经凸透镜成等大的实像,记下此时的物距(u)和像距(v)的值。
(5)让烛焰经凸透镜成缩小的实像,记下此时的物距(u)和像距(v)的值。
(6)让烛焰经凸透镜成放大的虚像,记下此时的物距(u)的值。
分析
与论证
物距(u)
像的性质
像距(v)
倒或正
大或小
虚或实
u>2 f
倒立
缩小
实像
2f >v> f
u=2f
倒立
等大
实像
v= 2f
2f >u> f
倒立
放大
实像
v>2f
u= f
不能成像
v < f
正立
放大
虚像
—
交流与评估
(1)各组同学使用焦距不同的凸透镜探究其成像规律相互交流各组的探究结果。
(2)光具座是进行几何光学实验的规范器材。实验时一般是将凸透镜固定在光具座中央的整刻度值上不动过调整物体或光屏到凸透镜的距离进行实验,这样便于取物距、像距数据。
(3)凸透镜的焦距可以从光具盒的说明书上读取,若不能取得,可采用太阳光聚焦法测得凸透镜的焦距
(4)实验中,将点燃的蜡烛放在焦点处或者一倍焦距以内时,无论怎样调整光屏,光屏上始终不会出现像。
(5)一般情况下,凸透镜成像时,若光屏在一定的范围内移动,光屏上都能够得到像,但是我们要找到最清晰的像的位置。如果将光屏向任何一个方向移动,像都比最先得到的像模糊,则那个位置的像就是最清晰的像了。
(6)在观察物体在1倍焦距与2倍焦距之间的成像时要注意物距适当,不能使物体靠近焦点,否则像离凸透镜太远,像也太大,光屏可能接收不到。
(7)物体从2倍焦距以外的位置向2倍焦距位置靠近的过程中,物体移动的速度大于像移动的速度;物体在1倍焦距和2倍焦距之间向焦点移动的过程中,物体移动的速度小于像移动的速度。
(8)用一张不透明的纸遮住透镜的上半部分,由于透镜仍然可以透光,这时光屏上仍然能成完整的像,只是像变得有些暗。
(9)可以利用LED灯替代蜡烛,这样做的好处有:①成像更加清晰:②成像更加稳定:③利于环保;④提高安全性。
1.小明国庆期间参观博物馆,发现“秦代木牍”的展示柜中放着放大镜,他通过放大镜观察到了放大的字,为了弄清放大镜的成像原理,如图所示,他设计了如下实验:
(1)实验前,他猜想像的大小可能与物距有关,请你写出能够支持他猜想的一个现象: 。
(2)在测凸透镜焦距时,用平行光正对凸透镜照射,光屏上出现一个光斑,如图甲所示。要验证光屏上的光斑是否最小最亮,可以 (选填“向左”“向右”或“左右来回”)移动光屏并观察。
(3)实验过程中,如图乙所示,光屏上承接了清晰的像,则所成像的性质是 (填像的正倒、大小、虚实)。
(4)有同学在实验中把蜡烛换成LED灯,同时在光屏上画出方格(如图丙所示)。你认为这样做的优点是 。(写出一条)
2.如图甲,小明利用水透镜来探究凸透镜的成像规律,通过对水透镜注水或抽水可改变水透镜的厚薄。
(1)小丽将点燃的蜡烛、光屏放在水透镜的两侧,并将烛焰中心、透镜光心和光屏的中心调整到 ;
(2)如图甲所示,烛焰在光屏上恰好成一清晰的像,此像的性质为 (选填“正立”或“倒立”) (选填“放大”、“缩小”或“等大”)的像。保持蜡烛和光屏的位置不变,将水透镜移至 cm刻度处,光屏上又会呈现一清晰的像。当将水透镜遮住一半时,光屏上的像会 ;(选填“不完整”、“像完整但是亮度变暗”、“像完整且亮度不变”)
(3)当两支点燃的蜡烛、水透镜和光屏分别置于如图乙所示的位置时,光屏上C、D两处会得到清晰的像。用一厚纸板挡住A处的烛焰,在光屏 处仍能得到一个清晰的像。
(4)小丽和小明又尝试用焦距为10cm的凸透镜观看对方,当他们相距2m,小明刚好通过透镜能看到小丽眼睛正立的像,如图丙,此时小丽从凸透镜中 (选填“能”或“不能”)看到小明清晰的像。
◇突破 1 透镜的光路作图
典例1(2025·四川眉山·中考真题)根据透镜对光的作用,完成下列光路图。
解|题|思|维
不论是凸透镜还是凹透镜,都有三种特殊的光路图:过心不变、平行过焦和过焦平行。其中凹透镜的过焦平行,指的是光线的反向延长线过虚焦点。
变式1-1(2025·新疆阿克苏·三模)请在图中画出射向透镜的两束光的折射光路。
变式1-2(2025·辽宁抚顺·一模)请将如图所示的光路图补充完整。
◇突破 2 透镜对光的作用
典例2(2025·四川达州·中考真题)汽车仪表台上方不能放老花镜,是因为老花镜对光具有 作用(选填“会聚”或“发散”)易引发火灾;青少年不良用眼易引起晶状体变厚,应佩戴 透镜矫正。
解|题|思|维
(1)明确凸透镜对光线有会聚作用,使光线提前相遇,而凹透镜对光线有发散作用,使光学延后相遇。
(2)对于近视眼,由于晶状体变厚,对光的折射折射能力变强,需要佩戴凹透镜,使光线延后相遇;而远视眼,是由于晶状体变薄,对光的折射能力变弱,需要佩戴凸透镜,使光线提前相遇。
变式2-1(2025·广东深圳·三模)西汉《淮南万毕术》中记载:“削冰令圆,举以向日,以艾承其影,则得火。”如图所示。冰相当于凸透镜,对光有 作用,“艾”放在冰透镜的 位置,最容易“得火”;日常生活中,用到凸透镜的光学仪器还有 (举出一例)。
变式2-2(2025·黑龙江哈尔滨·三模)车载香水的主要成分是易燃酒精,如图的四瓶香水透明玻璃瓶盖形状各异,夏季最不适合放在车内的是( )
A. B. C. D.
◇突破 3 生活中的透镜
典例3(2025·江苏扬州·中考真题)某款人形机器人参加半程马拉松比赛,安装在腹部的摄像头相当于一个 透镜,远处的物体成倒立、 的实像。该机器人跑步由电动机驱动,电动机的工作原理是磁场对 有力的作用。以并肩运动的陪跑员为参照物,机器人是 的。机器人跑完21km路程用时约为2h40min,平均速度约为 km/h。(计算结果保留整数)
变式3-1(2025·河南驻马店·模拟预测)物理学中有多浪漫,直观感受一下。如图所示,小张将一个装有水的圆柱形玻璃杯放在漫画前,惊奇地发现透过水杯看到漫画中的女孩不仅变“胖”了,竟然还掉转朝向了。装有水的圆柱形玻璃杯相当于一个 (选填“凸透镜”“凸面镜”或“凹透镜”);图中的成像与 (选填“放大镜”“投影仪”或“照相机”)的成像原理相同。小张的同桌用装满水的杯子重新放到漫画前,他看到漫画中的女孩只是变“胖”了,却没有让女孩转身,原因是
变式3-2(2025·陕西榆林·二模)如图所示是我国自主研制的新型战斗机上的光电搜索跟踪系统。内置的光电传感器相当于人眼的视网膜,最外层窗口和传感器之间的光学元件焦距为,相当于人眼的晶状体。周围景物通过该系统成像时,景物到“镜头”的距离u应为 选填“”“”或“f<u<2f ”),该系统的成像原理与 选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”的成像原理相同。战斗机机翼的横截面设计成 选填“上凸下平”或“下凸上平”的形状,这是为了利用流体压强的特点给飞机提供升力。
◇突破 4 凸透镜成像规律及应用
典例4(2025·山东泰安·中考真题)用焦距为10cm的凸透镜探究凸透镜成像的规律时,点燃的蜡烛、凸透镜(保持不动)、光屏在光具座上的位置如图所示,这时烛焰在光屏上成清晰的像(像未画出)。下列说法中( )
①图中成像规律与照相机成像原理相同
②把蜡烛适当右移,光屏适当左移,会再次在光屏上成清晰的像
③把蜡烛移至35.0cm刻度线处,移动光屏,可在光屏上成倒立、放大的像
④把蜡烛移至45.0cm刻度线处,移动光屏,可在光屏上成正立、放大的像
A.只有①②正确 B.只有①③正确 C.只有②④正确 D.只有①③④正确
解|题|思|维
明确凸透镜的成像规律,熟记并理解口诀:一焦分虚实,二焦分大小;虚像同侧正,实像异侧倒;物近像远像变大,物远像近像变小。
变式4-1(2025·云南楚雄·二模)在“探究凸透镜成像规律”的实验中,调节蜡烛和光屏的位置,使光屏上得到清晰的像,如图所示。下列说法正确的是( )
A.此时光屏上成倒立、缩小的实像
B.若将蜡烛向左移动,要想在光屏上再次得到清晰的像,光屏应向左移动
C.若将蜡烛向左移动5cm,要想在光屏上再次得到清晰的像,光屏移动的距离应小于5cm
D.若将凸透镜遮挡住一部分,光屏上的像会变得模糊不清且亮度变暗
变式4-2(2025·广东·二模)如图所示,探究凸透镜成像的规律时,在光屏上得到清晰的像。下列分析正确的是( )
A.光屏上成倒立、放大的实像
B.投影仪利用这一成像原理
C.若只移动蜡烛到70cm处,则在光屏上能观察到缩小的像
D.若只移动凸透镜到60cm处,则在光屏上能重新得到清晰的像
◇突破 5 视力的矫正
典例5(2025·山东淄博·中考真题)正常人眼看物体时,物体在视网膜上成的是 (填写相关成像性质)的像。某人看物体时的成像情况如图所示,他需戴 透镜加以矫正,利用的是它对光的 作用。
变式5-1(2025·安徽淮北·一模)在“探究凸透镜成像规律”实验中,小聪同学将蜡烛、凸透镜和光屏放在光具座上如图所示的位置时,光屏上能够成清晰的像(光屏上未画出)。
(1)根据此时的成像规律可以制成 (选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”);
(2)探究完实验规律后,小聪同学将他所配戴的近视眼镜放在蜡烛和凸透镜之间,此时光屏上的像变模糊了,为了能在光屏上成清晰的像,他需要将光屏向 (选填“左”或“右”)移动。
变式5-2(2025·河南周口·三模)人眼相当于照相机,晶状体和角膜相当于凸透镜,视网膜相当于光屏,成的像是 (选填“倒立”或“正立”)、缩小的实像。由于不合理使用手机,小华患上了近视眼,图 (选填“甲”或“乙”)是近视眼的光路图。
◇难点 1 根据凸透镜成像特点判断焦距
典例1(2025·江苏淮安·中考真题)如图所示,将发光的小灯泡放置于凸透镜前A位置,在透镜另一侧用光屏(未画出)可以呈现灯丝放大的像,此时A位置到光心O的距离为l,则l与透镜焦距f之间的关系为
( )
A. B. C. D.
变式1-1(2025·上海普陀·三模)已知某物体透过凸透镜,在距离透镜20厘米的光屏上成缩小的像,若将物体移动到距焦点外15厘米处,则此时成的像( )
A.一定是倒立的实像 B.一定是缩小的实像
C.一定是等大的实像 D.一定是放大的虚像
变式1-2(2025·广东广州·中考真题)如图,蜡烛距凸透镜20cm时,烛焰在光屏上成清晰的倒立缩小像,则该凸透镜的焦距可能是( )
A.5cm B.20cm C.30cm D.40cm
◇难点 2 凸透镜成像特点的动态分析
典例2(江苏扬州·中考真题)如图1,在装有水的杯子里,小红将一支铅笔分别紧贴杯壁内、外竖直放置,两次都观察到铅笔放大的像,俯视图如图2、图3所示,下列说法正确的是( )
A.图2中铅笔向前移,像一直变小
B.图2中铅笔向前移,像先变小后变大
C.图3中铅笔向后移,像一直变大
D.图3中铅笔向后移,像先变小后变大
变式2-1(2025·江苏泰州·二模)如图,将焦距未知的凸透镜、蜡烛放在如图位置时,位于Q处(图中未画出)的光屏上得到了清晰 (选填“放大”、“等大”或“缩小”)的像。在此基础上分别进行以下操作:①若保持透镜位置不变,向左移动蜡烛至P处,再将光屏从Q处移至另一位置得到清晰的像,此位置在 cm刻度处;②若保持蜡烛位置不变,向右一直移动凸透镜,此过程中,蜡烛通过凸透镜所成的清晰像距离蜡烛最近的位置位于Q点的 侧(选填“左”、或“右”)。
变式2-2(2025·江苏无锡·三模)小东自制了一个简易投影仪,它主要由手电筒、内筒(一端开口,另一端可以放置胶片)、外筒(一端开口,另一端固定凸透镜)组成,内筒可嵌于外筒且能左右推动。将印有“冰墩墩”的透明胶片贴于内筒一端,打开手电筒,调整胶片、凸透镜到白墙的位置,在墙上得到清晰放大的像,如图所示。已知凸透镜的焦距是10cm。下列说法正确的是( )
A.自制投影仪能成放大的像,是因为凸透镜对光线有发散作用
B.白墙到凸透镜的距离应大于20cm
C.胶片与凸透镜的距离应小于10cm,且胶片应倒立放置
D.若要白墙上清晰的像变得更大一些,只将内筒往外拉动一些即可
◇难点 3 探究凸透镜成像规律的实验
典例3(2025·黑龙江哈尔滨·中考真题)物理科学实验小组进行凸透镜成像的实验。
(1)同学们选取了一个凸透镜进行实验,平行光正对凸透镜的折射情况如图甲所示,则该凸透镜焦距f3= cm;
(2)得出凸透镜成像规律后,继续探究凸透镜成像大小与焦距的关系,收集的数据如表所示:
实验次数
焦距f/cm
物距u/cm
像距v/cm
物高L/cm
像高h/cm
1
15.0
7.5
6.0
C
2
20.0
20.0
6.0
6.0
3
25.0
37.5
6.0
9.0
①实验后发现忘记收集表中C处的数据,他们画出凸透镜成像原理图如图乙所示。观察原理图发现△AOB∽△A'OB′,可见物距u、像距v、物高L、像高h之间的比例关系为: (用字母表示),则表中C处数据应为 cm;
②利用表格中的数据,能否得出当凸透镜成实像时,像的大小和焦距之间的关系呢?若能,请写出分析过程及结论;若不能,说明理由 。
解|题|思|维
理解凸透镜成像规律实验的原理,知道物距和像距间的关系,并知道各种情况下,在实际生活中的应用。
变式3-1(2025·江苏镇江·二模)小明同学“探究凸透镜成像的规律”。
(1)如图甲所示,小明让凸透镜正对平行光,调整凸透镜到光屏的距离,光屏上会出现一个最小、最亮的光斑,则该凸透镜的焦距 cm。
(2)如图乙所示,小明将凸透镜固定在50cm刻度线处,当蜡烛距凸透镜15cm时,移动光屏,在光屏上得到一个清晰的倒立、 (选填“缩小”、“等大”或“放大”)的实像,利用该成像规律制成的光学仪器是 (选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”);
(3)图乙中,若保持凸透镜位置不动,将蜡烛移到38cm刻度线处,在光具座上无论怎样移动光屏,都找不到清晰的像,原因是 ;
(4)图乙中,保持蜡烛和光屏的位置不变,将凸透镜向右移动一小段距离s(s<5cm),此时像成在光屏的 (选填“左”或“右”)侧;当凸透镜向右移动到距离光屏 cm位置时,光屏上能再次得到清晰的像。接下来,在蜡烛与凸透镜之间放置一远视镜片,要在光屏上再次成清晰的像,光屏应向 (选填“左”或“右”)移动;
(5)如图丙所示,当蜡烛从光具座上的M点移到N点并调整光屏的位置(凸透镜和光屏未画出),发现光屏上的像逐渐变小,可判断此透镜位于 (选填“M点左侧”或“N点右侧”)。
变式3-2(2025·四川南充·模拟预测)小王在探究凸透镜成像规律时,将焦距为20cm的凸透镜A固定在光具座上35cm刻度线处,将点燃的蜡烛放置在光具座上5cm刻度线处,移动光屏,使烛焰在光屏上成清晰的像,如图甲所示。接着他保持蜡烛的位置不变,将凸透镜A换为凸透镜B并保持位置不变,移动光屏,使烛焰在光屏上成清晰的像,如图乙所示。
物距u/cm
实验序号
焦距f/cm
像距v/cm
15
1
8
17
2
10
30
3
12
60
(1)请根据上述实验现象和凸透镜成像规律判断:凸透镜A的焦距 凸透镜B的焦距。(选填“等于”、“大于”或“小于”)
(2)图甲所示的实验现象可以说明 的成像特点。(选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”)
(3)实验中如图丙,将蜡烛放在图示位置,光屏上恰好成清晰的像,若切除凸透镜中间的阴影部分,再将剩余部分靠拢在一起,则蜡烛能成 (选填0、1、2、3)个像。
(4)若小王将物距调整为20cm,并想在光屏上得到一个缩小的像,他应在上表给出的三个透镜中选用焦距为 cm的凸透镜。
(5)小王把蜡烛移动到图丁所示位置时透过凸透镜直接看到了蜡烛的像,请你在图丁中作光路图确定蜡烛S点所成像S'的位置,图中O为凸透镜的光心,F为其焦点(保留作图痕迹)。
一、单选题
1.(2025·福建·中考真题)如图,修表师傅可通过“寸镜”看清手表微小结构。“寸镜”内部有一个凸透镜,使用时手表到凸透镜的距离应( )
A.小于1倍焦距 B.等于1倍焦距
C.大于2倍焦距 D.在2倍焦距与1倍焦距之间
2.(2025·四川巴中·中考真题)如图所示是某同学透过装满水的水瓶看见《物理》课本上的“物”字,下列选项中与其成像规律相同的是( )
A. B. C. D.
3.(2025·山东淄博·中考真题)淄博琉璃烧制技艺是国家级非物质文化遗产。小明在琉璃馆参观时用一个焦距为15cm的凸透镜观察琉璃瓶的细节,当凸透镜距离瓶子10cm时,他看到的像是( )
A.倒立、放大的实像 B.倒立、缩小的实像
C.正立、放大的虚像 D.正立、放大的实像
4.(2025·黑龙江哈尔滨·中考真题)光让我们的世界绚丽多彩,下列有关光现象说法正确的是( )
A.烛焰通过小孔成的是缩小的虚像
B.人通过平面镜看视力表的像,利用了光的折射
C. 近视眼看不清远处的物体,是由于像成在视网膜前方
D.小猫没有叉到鱼,是由于光的反射现象
5.(2025·江苏苏州·中考真题)探究凸透镜成像的规律时,把蜡烛、凸透镜和光屏置于光具座上,先固定好点燃的蜡烛和光屏,再移动凸透镜,当凸透镜距离蜡烛为和时,光屏上先后两次都呈现烛焰清晰的像,下列说法正确的是( )
A.第一次的像是缩小的 B.第二次的像比第一次大
C.蜡烛和光屏间的距离是 D.凸透镜的焦距是
二、填空题
6.(2025·湖北·中考真题)2025年1月20日,在第九届亚冬会火种采集仪式上,现场用图甲中的冰透镜成功点燃了火炬。小红为了研究此现象,让光束透过近视眼镜和老花眼镜投射在墙上,如图乙。 (填“上”或“下”)方眼镜的透镜类型与冰透镜相同,为 透镜。
7.(2025·四川眉山·中考真题)如图甲所示是人的眼球示意图,人眼的成像原理与 (选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)的成像原理类似;如图乙是近视眼看远处物体的成像示意图,可以用 (选填“凹透镜”或“凸透镜”)矫正,才能看清远处的物体。
8.(2025·江苏连云港·中考真题)在利用太阳光测量凸透镜的焦距时,小明将凸透镜正对着太阳,再把一张纸放在它的下方,当在纸上呈现一个光斑时,测得这个光斑到凸透镜的距离为l。当纸靠近凸透镜时,光斑变小,说明凸透镜的焦距f l(选填“>”“<”或“=”)。在“探究凸透镜成像的规律”的实验中,当蜡烛、凸透镜和光屏的位置如图所示时,光屏上呈现清晰的像,像是倒立 的实像,利用这一成像规律可以制成 。
9.(2025·四川广元·中考真题)“梦天”学习小组用硬纸板做了两个纸筒,使一个纸筒刚好能够套入另一个纸筒内,并能前后滑动,如图所示。在一个纸筒的一端嵌上一个焦距为8cm的凸透镜,另一个纸筒的一端蒙上一层半透明薄膜,就做成了模型照相机。用它来观察远处的教学楼,他们发现半透明薄膜上的像太小,于是靠近教学楼,并 (选填“增大”或“减小”)两纸筒间的距离,才看到薄膜上清晰的像,此时模型照相机的镜头与教学楼的距离 16cm(选填“>”、“<”或“=”)。
10.(2025·江苏镇江·中考真题)小红在探究凸透镜成像规律时,调节蜡烛、凸透镜与光屏到如图所示的位置,可在光屏上得到清晰的像,则凸透镜焦距为 cm。仅将蜡烛移到10cm刻度线处,为了在光屏上得到清晰的像,接下来她应将光屏适当向 移动,生活中所用的 成像时的物像大小关系与上述实验相同。
三、实验题
11.(四川巴中·中考真题)在探究“凸透镜成像的规律”的实验中,进行如下实验。
(1)如图甲所示,测得本实验所用凸透镜的焦距为 。在光具座上调节烛焰、凸透镜和光屏的位置,使它们的中心大致在 。如图乙所示,光屏上成倒立、 (选填“放大”或“缩小”)的实像;
(2)人的眼睛是通过改变晶状体的厚度来看清远近不同物体的,现将图乙中虚线圆圈部分当做人的“眼睛”,当蜡烛远离“眼睛”时,“眼睛”需调节凸透镜的厚度使其 (选填“变薄”或“变厚”),改变其对光线的偏折能力,从而在光屏上成清晰的像。若该“眼睛”无法调节凸透镜达到应有的厚度,则该“眼睛”为 (选填“近视眼”或“远视眼”),应该配戴 (选填“凸透镜”或“凹透镜”)进行矫正。
12.(辽宁朝阳·中考真题)某实验小组在“探究凸透镜成像规律”的实验中:
(1)实验前要调整烛焰、透镜和光屏的中心大致在 ,目的是使像成在光屏的中央。
(2)移动蜡烛和光屏到如图所示位置,光屏上出现了烛焰清晰的像(像未画出),生活中的 (选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)就是这一成像原理的应用。
(3)实验过程中,小明同学不小心用手指指尖触摸到了凸透镜,这时光屏上 (选填“会”或“不会”)出现指尖的像。
(4)实验一段时间后,蜡烛燃烧变短。要使像仍然成在光屏的中央,应将光屏向 (选填“上”或“下”)移动。
(5)另外一个实验小组用由几个发光二极管做成的“F”字样的发光体代替蜡烛进行实验,你认为其好处是 (写出一点即可)。
13.(辽宁大连·中考真题)某小组同学要探究“凸透镜成像规律”,实验室中可供选择的器材有:由发光二极管组成的“F”和“T”形光源、凸透镜、光具座、光屏等:
(1)他们选择了“F”形光源进行实验,与“T”形光源相比,“F”形光源的好处是: ;
(2)将光源、凸透镜和光屏安装在光具座上,点亮光源,移动光屏,光屏上承接到不完整的像,如图所示:这是因为他们遗漏了一个实验步骤,这一步骤是: ;
(3)在探究物距大于二倍焦距的成像特点时,改变物距做了三次实验,与做一次实验相比较,做三次实验的好处是: ;
(4)完成实验后,同学们发现实验室中还有一个焦距不同的凸透镜,以及凹透镜、硬纸片各一个,他们想利用其中一个器材,采取增加或更换器材的方式对原实验进行拓展。请仿照示例写出两个不同的拓展实验;
示例:将凹透镜放在凸透镜与光源之间,研究近视眼的矫正原理;
① ;② 。
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