2026年寒假分层作业 人教版物理八年级上册 第五章 透镜及其应用 单元基础卷
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内容正文:
八年寒假分层作业(物理) 基础卷·必会题
第五章 透镜及其应用(基础卷)
一、选择题(共5小题)
1.(2025•乌鲁木齐模拟)用照相机拍照时,景物通过照相机的镜头在胶片上形成( )
A.放大的实像 B.放大的虚像 C.缩小的实像 D.缩小的虚像
2.(2025秋•兴隆县期中)探究凸透镜成像规律时,将焦距为10cm的凸透镜甲固定在光具座上50cm刻度线处,将点燃的蜡烛放置在光具座上25cm刻度线处,移动光屏到图示位置,烛焰在光屏上成清晰的像(图中未画出)。之后,保持蜡烛的位置不变,将凸透镜甲换为凸透镜乙并保持位置不变,移动光屏至光具座上88cm刻度线处时,烛焰仍在光屏上成清晰的像。下列说法正确的是( )
A.图中所示的实验可以说明投影仪的成像特点
B.凸透镜甲的焦距小于凸透镜乙的焦距
C.蜡烛燃烧一段时间后,光屏上烛焰的像会向下移动
D.更换凸透镜乙后,不移动光屏,向右移动蜡烛也能使烛焰在光屏上成清晰的像
第2题图 第5题图
3.(2025秋•桐柏县期中)在凸透镜成像的实验中,光屏上获得一个放大的像。如果把烛焰向远离透镜的方向移动,则光屏上的像和像距的变化情况是( )
A.像和像距越来越小 B.像和像距越来越大
C.像距变小、像变大 D.像距变大,像变小
4.(2025秋•金牛区校级期中)下列是一条光线通过透镜的光路图,其中光路图正确的是( )
A
B
C
D
5.(2025•徐汇区校级模拟)如图所示虚线方框内各放置一个透镜,发光点S发出的两束光通过透镜前后的方向如图所示,若甲、乙透镜的焦距分别为f甲、f乙,且S点距甲、乙两透镜的距离相等,下列说法正确的是( )
A.甲为凹透镜,乙为凸透镜 B.甲为凸透镜,乙为凸透镜
C.f甲小于f乙 D.甲透镜的折光能力比乙透镜的强
二、多选题(共3小题)
(多选)6.(2024秋•西城区期末)如图所示,是一款“远近两用”老年眼镜,适用于既患有老花眼又患有近视眼的中老年人群。需要看远处时,眼睛可以透过M区域进行观察;需要看近处时,眼睛可以透过N区域观察。关于这款眼镜,下列说法正确的是( )
A.M区域对光有会聚作用,是远视镜 B.M区域对光有发散作用,是近视镜
C.N区域对光有会聚作用,是远视镜 D.N区域对光有发散作用,是近视镜
第6题图 第7题图
(多选)7.(2024秋•朝阳区期末)小阳在跨学科实践活动中,计划制作一个望远镜。在与同学们合作学习中,他了解到由两个凸透镜组成的望远镜的基本原理,光路图如图所示。关于这种望远镜,下列认识正确的是( )
A.远处的物体经过物镜成缩小的实像
B.目镜的焦距大于物镜的焦距
C.观察最远处的物体时,物镜与目镜之间的距离约为它们的焦距之和
D.目镜的作用相当于一个放大镜,用来把物镜所成的像放大
(多选)8.(2025•潍坊一模)图甲是投影灯投射在地面上的图案,我们从不同方向都能看到该图案。图乙是投影灯内部的结构。则( )
A.地面上的图案是图片放大的虚像 B.该投影灯的成像原理与照相机相同
C.调小镜头与图片的距离,图案将变大 D.投影灯投射到地面上的光发生了漫反射
第8题图 第10题图
三、填空题(共4小题)
9.(2024秋•晋城期末)明代张宁在《方洲杂言》中写道:“老人目昏,不辨细字,张此物于双目,字明大加倍。”意思是视力下降的老人将此物放在眼睛前,细小的文字会变大。请你推测“此物”可能是 (选填“凸透镜”或“凹透镜”),对光有 (选填“会聚”或“发散”)作用。
10.(2025春•汕尾期末)如图是一位同学眼球成像的示意图,他所患眼疾是 ,矫正视力应配戴的透镜类型是 ,该透镜对光具有 作用。
第11题图 第12题图 第13题图
11.(2024秋•吉州区期末)如图所示是激光内雕工艺品及其雕刻原理图,该工艺利用 透镜对激光束具有 作用,使能量集中在玻璃内部特定点,使该点玻璃受热细微爆裂,雕出精美3D图案。
12.(2025•湖北模拟)如图,是某地投放使用的智能无人驾驶小巴车,它可以通过车上的摄像机和激光雷达识别道路状况。小巴车上的摄像机识别道路上的行人时,其镜头相当于一个凸透镜,行人在摄像机感光元件上成倒立、缩小的 像。当小巴车靠近公交站牌时,站牌在摄像机感光元件上所成的像 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
四、作图题(共1小题)
13.(2025秋•碑林区校级期中)如图所示,图甲所示是带放大镜的指甲刀,图乙是其简化光路图。点S表示手指甲的位置,点S′表示对应的虚像位置,O是凸透镜光心,光线SA平行于主光轴,请在乙图中作图确定凸透镜右侧焦点F的位置。
五、实验探究题(共1小题)
14.(2024秋•烟台期末)小亮在做“探究凸透镜成像的规律”实验:
(1)为了粗测凸透镜的焦距,小亮在上午第二节课后(9:30左右),将凸透镜与水平地面平行放置,调节凸透镜到地面的距离,直至地面上出现一个最小的亮点,小亮认为此点就是凸透镜焦点的位置,旁边的同学却告诉他,这个亮点不是凸透镜的焦点位置,其理由是 ;
(2)小亮将凸透镜的位置固定不动,点燃蜡烛,调节蜡烛和光屏的高度,让蜡烛的焰心、凸透镜的光心和光屏的中心在同一高度,这是为了 ;
(3)在如图甲所示位置时,烛焰恰好在光屏上成清晰的像。则他推测凸透镜焦距的范围是 ,此时成的像是倒立、 (选填“放大”或“缩小”)的实像;
(4)将烛焰置于凸透镜一倍焦距以内,在透镜另一侧可以观察到放大的虚像。若将一不透明的光屏置于蜡烛的左侧(图中虚线处),如图乙所示,则此时人眼 (选填“能”或“不能”)看到烛焰的像;
(5)若保持凸透镜、光屏的位置如图甲不变,再在凸透镜左侧附近放置一凹透镜(未画出),这时需要将蜡烛向 (选填“左”或“右”)移动才能在光屏上成清晰的像;
(6)由于实验时间较长,烛焰的像即将超出光屏的上边缘,这时我们可以只向上适当移动 (选填“蜡烛”或“凸透镜”),就可以再次使烛焰的像呈现在光屏中央;若小亮将光具座左侧抬高, (选填“可以”或“不可以”)使像回到光屏中央。
六、计算题(共1小题)
15.(2024秋•凉州区期末)透镜焦距的长短标志着折光本领的大小,焦距越短,折光本领就越强。通常把透镜焦距的倒数叫作透镜的焦度,用φ表示,即φ。平常我们说的眼镜片的度数就是镜片的透镜焦度乘以100的值。凸透镜的度数是正值,凹透镜的度数是负值。问:
(1)镜片焦距为0.2m的近视眼镜片的度数是多少?
(2)400度的眼镜片的焦距是多少?
七、综合能力题(共1小题)
16.(2023•潮南区模拟)在“探究凸透镜成像规律”的实验中:
(1)图甲中光屏上所成的像是倒立 (选填“放大”“等大”或“缩小”)的实像。生活中 (选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)利用这一原理制成。
(2)图甲中只移动蜡烛和光屏,可以模拟照相机成像原理的操作是 (填字母)。
A.都左移 B.都右移 C.蜡烛左移,光屏右移 D.蜡烛右移,光屏左移
(3)如图乙,线段AB为凸透镜成像的物距倒数和像距倒数的对应关系,则凸透镜焦距为 cm。
(4)根据“探究凸透镜成像规律”的实验现象,完成下表。
实验现象
分析原因
若点燃蜡烛后,无论怎样移动光屏,
在光屏上始终没能看到烛焰的像
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$八年寒假分层作业(物理) 基础卷·必会题
第五章 透镜及其应用(基础卷)
一、选择题(共5小题)
1.(2025•乌鲁木齐模拟)用照相机拍照时,景物通过照相机的镜头在胶片上形成( )
A.放大的实像 B.放大的虚像 C.缩小的实像 D.缩小的虚像
2.(2025秋•兴隆县期中)探究凸透镜成像规律时,将焦距为10cm的凸透镜甲固定在光具座上50cm刻度线处,将点燃的蜡烛放置在光具座上25cm刻度线处,移动光屏到图示位置,烛焰在光屏上成清晰的像(图中未画出)。之后,保持蜡烛的位置不变,将凸透镜甲换为凸透镜乙并保持位置不变,移动光屏至光具座上88cm刻度线处时,烛焰仍在光屏上成清晰的像。下列说法正确的是( )
A.图中所示的实验可以说明投影仪的成像特点
B.凸透镜甲的焦距小于凸透镜乙的焦距
C.蜡烛燃烧一段时间后,光屏上烛焰的像会向下移动
D.更换凸透镜乙后,不移动光屏,向右移动蜡烛也能使烛焰在光屏上成清晰的像
第2题图 第5题图
3.(2025秋•桐柏县期中)在凸透镜成像的实验中,光屏上获得一个放大的像。如果把烛焰向远离透镜的方向移动,则光屏上的像和像距的变化情况是( )
A.像和像距越来越小 B.像和像距越来越大
C.像距变小、像变大 D.像距变大,像变小
4.(2025秋•金牛区校级期中)下列是一条光线通过透镜的光路图,其中光路图正确的是( )
A
B
C
D
5.(2025•徐汇区校级模拟)如图所示虚线方框内各放置一个透镜,发光点S发出的两束光通过透镜前后的方向如图所示,若甲、乙透镜的焦距分别为f甲、f乙,且S点距甲、乙两透镜的距离相等,下列说法正确的是( )
A.甲为凹透镜,乙为凸透镜 B.甲为凸透镜,乙为凸透镜
C.f甲小于f乙 D.甲透镜的折光能力比乙透镜的强
二、多选题(共3小题)
(多选)6.(2024秋•西城区期末)如图所示,是一款“远近两用”老年眼镜,适用于既患有老花眼又患有近视眼的中老年人群。需要看远处时,眼睛可以透过M区域进行观察;需要看近处时,眼睛可以透过N区域观察。关于这款眼镜,下列说法正确的是( )
A.M区域对光有会聚作用,是远视镜 B.M区域对光有发散作用,是近视镜
C.N区域对光有会聚作用,是远视镜 D.N区域对光有发散作用,是近视镜
第6题图 第7题图
(多选)7.(2024秋•朝阳区期末)小阳在跨学科实践活动中,计划制作一个望远镜。在与同学们合作学习中,他了解到由两个凸透镜组成的望远镜的基本原理,光路图如图所示。关于这种望远镜,下列认识正确的是( )
A.远处的物体经过物镜成缩小的实像
B.目镜的焦距大于物镜的焦距
C.观察最远处的物体时,物镜与目镜之间的距离约为它们的焦距之和
D.目镜的作用相当于一个放大镜,用来把物镜所成的像放大
(多选)8.(2025•潍坊一模)图甲是投影灯投射在地面上的图案,我们从不同方向都能看到该图案。图乙是投影灯内部的结构。则( )
A.地面上的图案是图片放大的虚像 B.该投影灯的成像原理与照相机相同
C.调小镜头与图片的距离,图案将变大 D.投影灯投射到地面上的光发生了漫反射
第8题图 第10题图
三、填空题(共4小题)
9.(2024秋•晋城期末)明代张宁在《方洲杂言》中写道:“老人目昏,不辨细字,张此物于双目,字明大加倍。”意思是视力下降的老人将此物放在眼睛前,细小的文字会变大。请你推测“此物”可能是 (选填“凸透镜”或“凹透镜”),对光有 (选填“会聚”或“发散”)作用。
10.(2025春•汕尾期末)如图是一位同学眼球成像的示意图,他所患眼疾是 ,矫正视力应配戴的透镜类型是 ,该透镜对光具有 作用。
第11题图 第12题图 第13题图
11.(2024秋•吉州区期末)如图所示是激光内雕工艺品及其雕刻原理图,该工艺利用 透镜对激光束具有 作用,使能量集中在玻璃内部特定点,使该点玻璃受热细微爆裂,雕出精美3D图案。
12.(2025•湖北模拟)如图,是某地投放使用的智能无人驾驶小巴车,它可以通过车上的摄像机和激光雷达识别道路状况。小巴车上的摄像机识别道路上的行人时,其镜头相当于一个凸透镜,行人在摄像机感光元件上成倒立、缩小的 像。当小巴车靠近公交站牌时,站牌在摄像机感光元件上所成的像 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
四、作图题(共1小题)
13.(2025秋•碑林区校级期中)如图所示,图甲所示是带放大镜的指甲刀,图乙是其简化光路图。点S表示手指甲的位置,点S′表示对应的虚像位置,O是凸透镜光心,光线SA平行于主光轴,请在乙图中作图确定凸透镜右侧焦点F的位置。
五、实验探究题(共1小题)
14.(2024秋•烟台期末)小亮在做“探究凸透镜成像的规律”实验:
(1)为了粗测凸透镜的焦距,小亮在上午第二节课后(9:30左右),将凸透镜与水平地面平行放置,调节凸透镜到地面的距离,直至地面上出现一个最小的亮点,小亮认为此点就是凸透镜焦点的位置,旁边的同学却告诉他,这个亮点不是凸透镜的焦点位置,其理由是 ;
(2)小亮将凸透镜的位置固定不动,点燃蜡烛,调节蜡烛和光屏的高度,让蜡烛的焰心、凸透镜的光心和光屏的中心在同一高度,这是为了 ;
(3)在如图甲所示位置时,烛焰恰好在光屏上成清晰的像。则他推测凸透镜焦距的范围是 ,此时成的像是倒立、 (选填“放大”或“缩小”)的实像;
(4)将烛焰置于凸透镜一倍焦距以内,在透镜另一侧可以观察到放大的虚像。若将一不透明的光屏置于蜡烛的左侧(图中虚线处),如图乙所示,则此时人眼 (选填“能”或“不能”)看到烛焰的像;
(5)若保持凸透镜、光屏的位置如图甲不变,再在凸透镜左侧附近放置一凹透镜(未画出),这时需要将蜡烛向 (选填“左”或“右”)移动才能在光屏上成清晰的像;
(6)由于实验时间较长,烛焰的像即将超出光屏的上边缘,这时我们可以只向上适当移动 (选填“蜡烛”或“凸透镜”),就可以再次使烛焰的像呈现在光屏中央;若小亮将光具座左侧抬高, (选填“可以”或“不可以”)使像回到光屏中央。
六、计算题(共1小题)
15.(2024秋•凉州区期末)透镜焦距的长短标志着折光本领的大小,焦距越短,折光本领就越强。通常把透镜焦距的倒数叫作透镜的焦度,用φ表示,即φ。平常我们说的眼镜片的度数就是镜片的透镜焦度乘以100的值。凸透镜的度数是正值,凹透镜的度数是负值。问:
(1)镜片焦距为0.2m的近视眼镜片的度数是多少?
(2)400度的眼镜片的焦距是多少?
七、综合能力题(共1小题)
16.(2023•潮南区模拟)在“探究凸透镜成像规律”的实验中:
(1)图甲中光屏上所成的像是倒立 (选填“放大”“等大”或“缩小”)的实像。生活中 (选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)利用这一原理制成。
(2)图甲中只移动蜡烛和光屏,可以模拟照相机成像原理的操作是 (填字母)。
A.都左移 B.都右移 C.蜡烛左移,光屏右移 D.蜡烛右移,光屏左移
(3)如图乙,线段AB为凸透镜成像的物距倒数和像距倒数的对应关系,则凸透镜焦距为 cm。
(4)根据“探究凸透镜成像规律”的实验现象,完成下表。
实验现象
分析原因
若点燃蜡烛后,无论怎样移动光屏,
在光屏上始终没能看到烛焰的像
1.
2.
第五章 透镜及其应用(基础卷)
参考答案与试题解析
一、选择题(共5小题)
题号
1
2
3
4
5
答案
C
B
A
B
B
二、多选题(共3小题)
题号
6
7
8
答案
BC
ACD
CD
一、选择题(共5小题)
1.(2025•乌鲁木齐模拟)用照相机拍照时,景物通过照相机的镜头在胶片上形成( )
A.放大的实像 B.放大的虚像
C.缩小的实像 D.缩小的虚像
【分析】照相机利用凸透镜成倒立、缩小的实像工作的。
【解答】解:用照相机拍照时,景物在凸透镜的二倍焦距以外,景物在胶片上所成的像是倒立、缩小的实像。
故选:C。
【点评】凸透镜成像的三种情况和应用是凸透镜成像习题的重要依据:u>2f,成倒立、缩小的实像,应用于照相机和摄像机。2f>u>f,成倒立、放大的实像,应用于幻灯机和投影仪。u<f,成正立、放大的虚像,应用于放大镜和老花镜。
2.(2025秋•兴隆县期中)探究凸透镜成像规律时,将焦距为10cm的凸透镜甲固定在光具座上50cm刻度线处,将点燃的蜡烛放置在光具座上25cm刻度线处,移动光屏到图示位置,烛焰在光屏上成清晰的像(图中未画出)。之后,保持蜡烛的位置不变,将凸透镜甲换为凸透镜乙并保持位置不变,移动光屏至光具座上88cm刻度线处时,烛焰仍在光屏上成清晰的像。下列说法正确的是( )
A.图中所示的实验可以说明投影仪的成像特点
B.凸透镜甲的焦距小于凸透镜乙的焦距
C.蜡烛燃烧一段时间后,光屏上烛焰的像会向下移动
D.更换凸透镜乙后,不移动光屏,向右移动蜡烛也能使烛焰在光屏上成清晰的像
【分析】(1)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;
(2)凸透镜焦距越大,对光的折射能力越弱;
(3)根据过光心的光线传播方向不变分析回答;
(4)根据凸透镜成实像时,物远像近像变小分析回答。
【解答】解:A、由图可知,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,故A错误;
B.保持蜡烛的位置不变,将凸透镜甲换为凸透镜乙并保持位置不变,移动光屏至光具座上88cm刻度线处时,烛焰仍在光屏上成清晰的像,即凸透镜乙的像距变大,说明凸透镜乙对光的折射能力较弱,焦距较大,即凸透镜甲的焦距小于凸透镜乙的焦距,故B正确;
C.蜡烛燃烧一段时间后,蜡烛变短,根据过光心的光线传播方向不变可知,光屏上烛焰的像会向上移动,故C错误;
D.更换凸透镜乙后,凸透镜焦距变大,对光的会聚能力变弱,会将光线推迟会聚成像,若不移动光屏,此时像成在光屏的右侧,根据凸透镜成实像时,物远像近像变小可知,向左移动蜡烛也能使烛焰在光屏上成清晰的像,故D错误。
故选:B。
【点评】此题考查了凸透镜成像规律的探究及应用,关键是熟记成像规律的内容,并做到灵活运用。
3.(2025秋•桐柏县期中)在凸透镜成像的实验中,光屏上获得一个放大的像。如果把烛焰向远离透镜的方向移动,则光屏上的像和像距的变化情况是
( )
A.像和像距越来越小 B.像和像距越来越大
C.像距变小、像变大 D.像距变大,像变小
【分析】首先根据题意“光屏上获得一个放大的像”。可知物距大小,然后再根据凸透镜成实像规律:物近像远像变大来分析此题。
【解答】解:由题意“光屏上获得一个放大的像”。可知2f>u>f,如果把烛焰向远离透镜的方向移动,则物距增大,由凸透镜成像规律可知,物距增大,像距变小,像变小。
故选:A。
【点评】掌握凸透镜成像的三种情况,和凸透镜成实像时,物距变化,像距变化,是凸透镜成像习题的重要依据,做到举一反三。
4.(2025秋•金牛区校级期中)下列是一条光线通过透镜的光路图,其中光路图正确的是( )
A. B.
C. D.
【分析】在作凹透镜的光路图时,先确定所给的光线的特点再根据透镜的光学特点(三条特殊光线)来作图。
【解答】解:A、凹透镜对光线有发散作用,而图中的凹透镜对光线起了会聚作用,故A错误;
B.入射光线的延长线经过凹透镜的异侧焦点,经过凹透镜折射后,折射光线平行于主光轴,故B正确;
CD、平行于凸透镜主光轴的光线经凸透镜折射后应过焦点,而选项C、D中的折射光线都没有过焦点,故CD错误。
故选:B。
【点评】凸透镜三条特殊光线的作图:①通过焦点的光线经凸透镜折射后将平行于主光轴。②平行于主光轴的光线经凸透镜折射后将过焦点。③过光心的光线传播方向不改变;
凹透镜三条特殊光线的作图:①延长线过另一侧焦点的光线经凹透镜折射后将平行于主光轴。②平行于主光轴的光线经凹透镜折射后,其折射光线的反向延长线过焦点。③过光心的光线传播方向不改变。
5.(2025•徐汇区校级模拟)如图所示虚线方框内各放置一个透镜,发光点S发出的两束光通过透镜前后的方向如图所示,若甲、乙透镜的焦距分别为f甲、f乙,且S点距甲、乙两透镜的距离相等,下列说法正确的是( )
A.甲为凹透镜,乙为凸透镜
B.甲为凸透镜,乙为凸透镜
C.f甲小于f乙
D.甲透镜的折光能力比乙透镜的强
【分析】根据凸透镜和凹透镜对光线的作用分析。凸透镜对光线有会聚作用,凹透镜对光线有发散作用;
凸透镜对光线的折射能力不在于它本身直径的大小,而在于它的焦距的大小,焦距越小的折射能力越强。
【解答】解:AB、发光点S发出的两束光通过甲、乙透镜后折射光线变得会聚了,因此两图都应是凸透镜,故A错误,B正确;
CD、凸透镜对光线的折射能力在于它的焦距的大小,焦距越小的折射能力越强,反之,折射能力越强焦距越小,由图可知,乙透镜的折射能力较强,所以乙透镜的焦距短,所以f甲>f乙,故CD错误。
故选:B。
【点评】在判断经透镜折射后的光线是“会聚”还是“发散”时,可用延长入射光线的方法来判断。若入射光线的延长线在折射光线的里面,则光线被发散,反之,光线被会聚。
二、多选题(共3小题)
(多选)6.(2024秋•西城区期末)如图所示,是一款“远近两用”老年眼镜,适用于既患有老花眼又患有近视眼的中老年人群。需要看远处时,眼睛可以透过M区域进行观察;需要看近处时,眼睛可以透过N区域观察。关于这款眼镜,下列说法正确的是( )
A.M区域对光有会聚作用,是远视镜
B.M区域对光有发散作用,是近视镜
C.N区域对光有会聚作用,是远视镜
D.N区域对光有发散作用,是近视镜
【分析】(1)近视眼能看清近处的物体,不能看清远处的物体是因为晶状体太厚或眼球太长,使像成在视网膜的前方;近视眼戴凹透镜使光线发散一些,使像成在视网膜上;
(2)远视眼的成因是只能看清远处的物体,看不清近处的物体,晶状体太薄,折光能力太弱,或者眼球在前后方向上太短,因此来自远处点的光会聚在视网膜后,远视眼可以用凸透镜矫正。
【解答】解:AB、近视眼能看清近处的物体,不能看清远处的物体,近视眼的晶状体太厚,或眼球前后径过长,使像成在视网膜的前方,需佩戴对光具有发散作用的凹透镜来矫正。根据已知条件,需要看远处时,眼睛可以透过M区域进行观察,故M区域对光有发散作用,是近视镜,故A错误,B正确;
CD、远视眼能看清远处的物体,不能看清近处的物体,远视眼的晶状体较薄,或眼球前后径过短,看近处的物体时,将像成在视网膜的后面,需佩戴对光具有会聚作用的凸透镜来矫正,根据已知条件,需要看近处时,眼睛可以透过N区域观察,N区域对光有会聚作用,是远视镜,故C正确;D错误。
故选:BC。
【点评】本题考查了近视眼的成因和矫正方法、远视眼的矫正,本题与学生的实际生活联系密切,能够体现从物理走向生活的理念。
(多选)7.(2024秋•朝阳区期末)小阳在跨学科实践活动中,计划制作一个望远镜。在与同学们合作学习中,他了解到由两个凸透镜组成的望远镜的基本原理,光路图如图所示。关于这种望远镜,下列认识正确的是( )
A.远处的物体经过物镜成缩小的实像
B.目镜的焦距大于物镜的焦距
C.观察最远处的物体时,物镜与目镜之间的距离约为它们的焦距之和
D.目镜的作用相当于一个放大镜,用来把物镜所成的像放大
【分析】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。
【解答】解:A.望远镜的物镜相当于照相机,成倒立、缩小的实像,故A正确;
B.在望远镜中,为了使远处的物体能够清晰地成像在观察者的眼前,物镜的焦距会大于目镜的焦距。这样,物镜所成的实像就会位于目镜的焦点之内,目镜再对这个实像进行放大,形成虚像供观察者观察,故B错误;
C.在望远镜中,物镜和目镜之间的距离大致等于它们的焦距之和,这样可以确保物镜形成的实像位于目镜的焦点附近,从而通过目镜观察到一个清晰的放大虚像,故C正确;
D.目镜的作用相当于一个放大镜,用来把物镜所成的像放大,使观察者看到一个放大的虚像,故D正确。
故选:ACD。
【点评】本题考查望远镜的物镜和目镜的成像原理,属于基础题。
(多选)8.(2025•潍坊一模)图甲是投影灯投射在地面上的图案,我们从不同方向都能看到该图案。图乙是投影灯内部的结构。则( )
A.地面上的图案是图片放大的虚像
B.该投影灯的成像原理与照相机相同
C.调小镜头与图片的距离,图案将变大
D.投影灯投射到地面上的光发生了漫反射
【分析】(1)凸透镜成虚像时,不能在光屏上观察到虚像;
(2)凸透镜成实像时,当物距小于像距时,成倒立放大的实像,投影仪应用了这一原理;当物距大于像距时,成倒立缩小的实像,照相机应用了这一原理;
(3)根据凸透镜成实像时,物近像远像变大分析回答;
(4)光发生漫反射时,反射光会向各个方向反射,使我们能从各个方向看到物体。
【解答】解:A、像能成在地面上,属于实像,所以地面上看到的是放大的实像,故A错误;
B.投影灯成像时像距大于物距,成的是倒立、放大的实像,与投影仪相同,故B错误;
C.调小镜头与图片的距离,此时物距减小,根据凸透镜成实像时,物近像远像变大可知,图案将变大,故C正确;
D.我们从不同方向都能看到该图案,说明光在地面发生了漫反射,故D正确。
故选:CD。
【点评】此题考查了光的反射和凸透镜成像的规律。掌握凸透镜成像的特点是解题关键。
三、填空题(共4小题)
9.(2024秋•晋城期末)明代张宁在《方洲杂言》中写道:“老人目昏,不辨细字,张此物于双目,字明大加倍。”意思是视力下降的老人将此物放在眼睛前,细小的文字会变大。请你推测“此物”可能是 凸透镜 (选填“凸透镜”或“凹透镜”),对光有 会聚 (选填“会聚”或“发散”)作用。
【分析】中间厚、边缘薄的透镜叫凸透镜,凸透镜对光线起会聚作用。
【解答】解:“张此物于双目,字明大加倍”,说明“此物”可以使物体放大,则它相当于一个凸透镜,对光有会聚作用。
故答案为:凸透镜;会聚。
【点评】此题考查我们对于凸透镜和凸透镜会聚光线特点的了解,是一道基础题;我们要能够根据凸透镜的定义分析出生活中的凸透镜。
10.(2025春•汕尾期末)如图是一位同学眼球成像的示意图,他所患眼疾是 近视眼 ,矫正视力应配戴的透镜类型是 凹透镜 ,该透镜对光具有 发散 作用。
【分析】近视眼的成因是只能看清近处的物体,看不清远处的物体,晶状体太厚,折光能力太强,或者眼球在前后方向上太长,因此来自远处点的光会聚在视网膜前;对近视眼的矫正可通过凹透镜对光线的发散作用进行纠正。
【解答】解:由图可知,像成在视网膜之前,是近视眼;因为凹透镜对光有发散作用,可使光线延迟会聚,能使像刚好成在视网膜上,因此需要用凹透镜做成的近视眼镜进行矫正。
故答案为:近视眼;凹透镜;发散。
【点评】本题主要考查了近视眼的成因及矫正方法,属于识记性内容,比较简单。
11.(2024秋•吉州区期末)如图所示是激光内雕工艺品及其雕刻原理图,该工艺利用 凸 透镜对激光束具有 会聚 作用,使能量集中在玻璃内部特定点,使该点玻璃受热细微爆裂,雕出精美3D图案。
【分析】凸透镜对任何光线都有会聚作用,激光制作工艺品利用了激光亮度的特点,激光在机器的控制下会聚,水晶获得激光的内能瞬间受热破裂,产生极小的白点,从而在玻璃内部雕出设计的图案。
【解答】解:激光内雕工艺品及其雕刻原理:该工艺利用凸透镜对激光束有会聚作用,将关系会聚一点,使能量集中在玻璃内部特定点,将光能转化为热能,使该点玻璃受热细微爆裂,雕出精美3D图案。
故答案为:凸;会聚。
【点评】本题考查了凸透镜对光线的作用,关键是对会聚作用的理解。
12.(2025•湖北模拟)如图,是某地投放使用的智能无人驾驶小巴车,它可以通过车上的摄像机和激光雷达识别道路状况。小巴车上的摄像机识别道路上的行人时,其镜头相当于一个凸透镜,行人在摄像机感光元件上成倒立、缩小的 实 像。当小巴车靠近公交站牌时,站牌在摄像机感光元件上所成的像 变大 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
【分析】(1)凸根据凸透镜成像时,u>2f,成倒立、缩小的实像,f<v<2f,应用于照相机和摄像机分析;
(2)凸透镜成实像时,物近像远像变大。
【解答】解:摄像机的镜头相当于一个凸透镜,成像原理与照相机相同,行人在摄像机感光元件上成倒立、缩小的实像;
当小巴车靠近公交站牌时,物距变小,像距变大,站牌在摄像机感光元件上所成的像变大。
故答案为:实;变大。
【点评】此题注意考查了凸透镜成像的规律,要掌握规律的内容,搞清每种情况下的应用。在学习过程中要善于总结、寻找规律,学着将所学知识与生活实际联系起来。
四、作图题(共1小题)
13.(2025秋•碑林区校级期中)如图所示,图甲所示是带放大镜的指甲刀,图乙是其简化光路图。点S表示手指甲的位置,点S′表示对应的虚像位置,O是凸透镜光心,光线SA平行于主光轴,请在乙图中作图确定凸透镜右侧焦点F的位置。
【分析】由题知,S′是S的虚像,与凸透镜主光轴平行的光线经过凸透镜折射后会聚于焦点,根据凸透镜成像规律可知,像与物在凸透镜同侧,成虚像,折射光线的反向延长线会聚于虚像,连接S′与光线SA的入射点,其延长线与凸透镜右侧的主光轴相交一点,可得凸透镜的焦点F;过光心的光线经凸透镜折射后方向不改变。
【解答】解:由题知,S′是S的虚像,与凸透镜主光轴平行的光线经过凸透镜折射后会聚于焦点,根据凸透镜成像规律可知,像与物在凸透镜同侧,成虚像,因此折射光线的反向延长线会聚于虚像,所以连接S′与光线SA的入射点,其延长线与凸透镜右侧的主光轴相交一点,该点就是凸透镜的焦点F。过光心的光线经凸透镜折射后方向不改变,光路图如图所示:
【点评】本题考查了凸透镜成像规律、凸透镜三条特殊光线的应用,属于基础题目。
五、实验探究题(共1小题)
14.(2024秋•烟台期末)小亮在做“探究凸透镜成像的规律”实验:
(1)为了粗测凸透镜的焦距,小亮在上午第二节课后(9:30左右),将凸透镜与水平地面平行放置,调节凸透镜到地面的距离,直至地面上出现一个最小的亮点,小亮认为此点就是凸透镜焦点的位置,旁边的同学却告诉他,这个亮点不是凸透镜的焦点位置,其理由是 凸透镜没有正对太阳光 ;
(2)小亮将凸透镜的位置固定不动,点燃蜡烛,调节蜡烛和光屏的高度,让蜡烛的焰心、凸透镜的光心和光屏的中心在同一高度,这是为了 让烛焰的像成在光屏中央 ;
(3)在如图甲所示位置时,烛焰恰好在光屏上成清晰的像。则他推测凸透镜焦距的范围是 6.5cm<f<13cm ,此时成的像是倒立、 缩小 (选填“放大”或“缩小”)的实像;
(4)将烛焰置于凸透镜一倍焦距以内,在透镜另一侧可以观察到放大的虚像。若将一不透明的光屏置于蜡烛的左侧(图中虚线处),如图乙所示,则此时人眼 能 (选填“能”或“不能”)看到烛焰的像;
(5)若保持凸透镜、光屏的位置如图甲不变,再在凸透镜左侧附近放置一凹透镜(未画出),这时需要将蜡烛向 左 (选填“左”或“右”)移动才能在光屏上成清晰的像;
(6)由于实验时间较长,烛焰的像即将超出光屏的上边缘,这时我们可以只向上适当移动 蜡烛 (选填“蜡烛”或“凸透镜”),就可以再次使烛焰的像呈现在光屏中央;若小亮将光具座左侧抬高, 不可以 (选填“可以”或“不可以”)使像回到光屏中央。
【分析】(1)平行光与主光轴的光线通过凸透镜会和主光轴有一个交点,光心到这个交点的距离就是焦距;
(2)点燃蜡烛,调节蜡烛和光屏的高度,让蜡烛的焰心、凸透镜的光心和光屏的中心在同一高度,这是为了让像呈现在光屏的中央;
(3)物距应大于二倍焦距,像距大于一倍焦距小于二倍焦距,即40.0cm>2f,f<13cm<2f,解得焦距的范围是6.5cm<f<13cm;
(4)将烛焰置于凸透镜一倍焦距以内时,凸透镜成正立、放大的虚像;
(5)凹透镜对光线具有发散作用,导致所成像会远离透镜,而保持光屏的位置不变,相当于往靠近透镜的方向移动光屏,根据凸透镜成像规律可知,蜡烛要向远离透镜的方向移动,即蜡烛向左移动,才能在光屏上观察到清晰的像;
(6)由于实验时间较长,蜡烛因燃烧长度变短,导致所成的像靠上,因此只需要向上移动蜡烛,就可以再次使烛焰的像呈现在光屏中央;将光具座左侧抬高,此时蜡烛与透镜光心的连线到光屏的位置不变,因此不能使像回到光屏中央。
【解答】(1)上午第二节课后,太阳不在正上方,将凸透镜与水平地面平行放置,太阳光没有平行于主光轴照射到凸透镜上,所以该点不是焦点的位置;
(2)点燃蜡烛,调节蜡烛和光屏的高度,让蜡烛的焰心、凸透镜的光心和光屏的中心在同一高度,这是为了让像呈现在光屏的中央;
(3)甲图中物距是u=50.0cm﹣10.0cm=40.0cm像距是v=63.0cm﹣50.0cm=13.0cm,此时烛焰恰好在光屏上成清晰的像,根据凸透镜成像规律可知,此时物距应大于二倍焦距,像距大于一倍焦距小于二倍焦距,即40.0cm>2f,f<13cm<2f,解得焦距的范围是6.5cm<f<13cm;
(4)将烛焰置于凸透镜一倍焦距以内时,凸透镜成正立、放大的虚像,若将一不透明的光屏置于图中虚线处,如图乙所示,因凸透镜所成虚像是折射光线的反向延长线会聚形成的,此时光屏并不影响折射光线进入人的眼睛,所以人眼透过凸透镜仍能看到烛焰的虚像;
(5)在凸透镜左侧附近放置一凹透镜,凹透镜对光线具有发散作用,导致所成像会远离透镜,而保持光屏的位置不变,相当于往靠近透镜的方向移动光屏,根据凸透镜成像规律可知,蜡烛要向远离透镜的方向移动,即蜡烛向左移动,才能在光屏上观察到清晰的像;
(6)由于实验时间较长,蜡烛因燃烧长度变短,导致所成的像靠上,因此只需要向上移动蜡烛,就可以再次使烛焰的像呈现在光屏中央;将光具座左侧抬高,此时蜡烛与透镜光心的连线到光屏的位置不变,因此不能使像回到光屏中央。
故答案为:(1)凸透镜没有正对太阳光 (或太阳光与凸透镜的主光轴不平行等);(2)让烛焰的像成在光屏中央;(3)6.5cm<f<13cm;缩小; (4)能;(5)左;(6)蜡烛;不可以。
【点评】此题考查了凸透镜成像规律的应用,熟悉凸透镜成像规律中像距与物距变化的对应关系,是解答本题的关键。
六、计算题(共1小题)
15.(2024秋•凉州区期末)透镜焦距的长短标志着折光本领的大小,焦距越短,折光本领就越强。通常把透镜焦距的倒数叫作透镜的焦度,用φ表示,即φ。平常我们说的眼镜片的度数就是镜片的透镜焦度乘以100的值。凸透镜的度数是正值,凹透镜的度数是负值。问:
(1)镜片焦距为0.2m的近视眼镜片的度数是多少?
(2)400度的眼镜片的焦距是多少?
【分析】通常把透镜焦距的倒数叫作透镜的焦度,用φ表示,即φ。平常我们说的眼镜片的度数就是镜片的透镜焦度乘以100的值。
【解答】解:(1)焦距0.2m的透镜其焦度:φ5m﹣1;
故度数是﹣500度。
(2)由题可知,平常我们说的眼镜片的度数就是镜片的透镜焦度乘以100的值。400度的眼镜片,它们的焦度是4m﹣1;400度的眼镜片焦距为:
f′0.25m.
答:(1)焦距0.2m的近视眼镜片的度数是﹣500度;
(2)400度的眼镜片的焦距是0.25m。
【点评】本题考查的是焦度和焦距的关系,难度不大,但要注意单位。
七、综合能力题(共1小题)
16.(2023•潮南区模拟)在“探究凸透镜成像规律”的实验中:
(1)图甲中光屏上所成的像是倒立 放大 (选填“放大”“等大”或“缩小”)的实像。生活中 投影仪 (选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)利用这一原理制成。
(2)图甲中只移动蜡烛和光屏,可以模拟照相机成像原理的操作是 A (填字母)。
A.都左移
B.都右移
C.蜡烛左移,光屏右移
D.蜡烛右移,光屏左移
(3)如图乙,线段AB为凸透镜成像的物距倒数和像距倒数的对应关系,则凸透镜焦距为 10 cm。
(4)根据“探究凸透镜成像规律”的实验现象,完成下表。
实验现象
分析原因
若点燃蜡烛后,无论怎样移动光屏,
在光屏上始终没能看到烛焰的像
1. 物距小于焦距,成虚像,不能成在光屏上
2. 光屏、凸透镜和烛焰的中心不在同一高度上,像无法成在光屏上
【分析】(1)物距在一倍焦距和二倍焦距之间,像距应大于二倍焦距,成倒立、放大的实像,应用于投影仪或幻灯机;
(2)当u>2f时,f<v<2f,成倒立缩小的实像,应用于照相机;
(3)物距等于二倍焦距成倒立等大实像;
(4)若光屏上没有像,可能是因为物距小于焦距,成虚像,不能成在光屏上;有可能光屏、凸透镜和烛焰的中心不在同一高度上,像无法成在光屏上;也有可能物体在焦点上,不能成像。
【解答】解:(1)由图可知,此时的物距小于像距,成倒立、放大的实像,应用于投影仪;
(2)照相机的成像原理是当u>2f时,f<v<2f,成倒立缩小的实像,因此在图中应将蜡烛和光屏都向左移动;
(3)凸透镜成实像时,u=v=2f时,成倒立、等大的实像,此时的5m−1,则u=v=0.2m=20cm=2f,故f=10cm;
(4)若光屏上没有像,可能是因为物距小于焦距,成虚像,不能成在光屏上;有可能光屏、凸透镜和烛焰的中心不在同一高度上,像无法成在光屏上;也有可能物体在焦点上,不能成像。
故答案为:(1)放大;投影仪;(2)A;(3)10;(4)物距小于焦距,成虚像,不能成在光屏上;光屏、凸透镜和烛焰的中心不在同一高度上,像无法成在光屏上。
【点评】此题考查了凸透镜成像的规律及应用、成像中的一些问题,只要掌握基础知识,做出合理的推理,都比较容易解答。
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