第03讲 透镜及其应用(举一反三·讲义)(全国通用)2026年中考物理一轮复习
2026-01-22
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摘要:
该初中物理讲义聚焦“透镜及其应用”,覆盖透镜分类、成像规律、生活应用、眼睛矫正4大核心考点,以“必备知识+例题+变式+易错辨析”架构知识体系,通过考点精讲、拓展学习、巩固提升三阶教学,帮助学生系统突破中考难点。
亮点在于跨学科实践(制作望远镜)与实验考向分析(凸透镜成像规律实验),培养科学探究与科学思维,精选15道分层题强化真题训练,助力学生高效掌握考点,教师可依此精准把控复习节奏,提升学生应考能力。
内容正文:
第03讲 透镜及其应用
本讲要点
01 考点精讲(5大核心考点)
考点01 透镜(必备知识+1例+2变式+易错易混辨析)
考点02 生活中的透镜(必备知识+1例+2变式)
考点03 凸透镜成像的规律(必备知识+1例+2变式+易错易混辨析)
考点04 眼睛和眼镜(必备知识+1例+2变式+易错易混辨析)
02 拓展学习(跨学科实践:制作望远镜+凸透镜成像规律实验考向分析)
03 巩固提升(精选15道题)
考点01 透镜
1、透镜:用透明物质制成的表面为球面一部分的光学元件,透镜是根据光的折射现象制成的。
2、透镜分类:透镜分为凸透镜和凹透镜。
(1)凸透镜:中间厚、边缘薄的透镜。
(2)凹透镜:中间薄、边缘厚的透镜)。
3、主光轴、光心、焦点和焦距
(1)过透镜两个球面球心的直线叫主光轴,用“CC”表示;透镜的几何中心叫光心,用“O”表示。
(2)平行于凸透镜主光轴的光线经凸透镜折射后会聚于主光轴上一点,这点叫凸透镜焦点,用“F”表示。
(3)焦点到光心的距离焦距,焦距用“f”表示。
(4)物体到光心的距离叫物距,用“u”表示。
(5)像到光心的距离叫像距,用“v”表示。
4、透镜对光的作用:凸透镜有会聚光线作用,所以凸透镜也叫会聚透镜;凹透镜有发散光线作用,所以凹透镜也叫发散透镜。
5、透镜的光路图,透镜的三条特殊光线
(1)过光心的光线,经透镜折射后传播方向不改变。
(2)平行于主光轴的光线,经凸透镜折射后经过另一侧焦点;经凹透镜折射后向外发散,但其反向延长线过同侧焦点。
(3)经过凸透镜焦点的光线经凸透镜折射后平行于主光轴;射向异侧焦点的光线经凹透镜折射后平行于主光轴。
【例1】(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。
【变式1-1】(2025·山东青岛·中考真题)下列光学作图正确的是( )
A.光的反射 B.平面镜成像
C.凸透镜对光线的作用 D.凹透镜对光线的作用
【变式1-2】(2025·山东泰安·中考真题)我国西汉时期的《淮南万毕术》记载:“削冰令圆,举以向日,以艾承其影,则火生。”这是利用冰透镜对日聚焦取火的最早记载。如图所示,假设O为冰透镜的光心,F为冰透镜的焦点,请完成光路图。
【易错易混辨析】
正确理解透镜对光的作用:凸透镜对光有会聚作用是指折射光线相对于入射光线更靠近主轴了;凹透镜对光有发散作用是指折射光线相对于入射光线更远离主轴了。(如图所示两种特殊透镜模型)
考点02 生活中的透镜
1、照相机:镜头是凸透镜,物距大于二倍焦距,成倒立、缩小的实像。
2、投影仪:镜头是凸透镜,物体在一倍焦距与二倍焦距之间,成倒立、放大的实像。
3、放大镜:放大镜是一个短焦距凸透镜,放大镜到物距小于一倍焦距,成的是放大、正立的虚像。
4、实像和虚像
(1)实像:物体上每一点射出的光线经反射或折射后,光线会聚到一点所成的像,实像可以用光屏承接,也可以用眼睛观看。
(2)虚像:物体上每一点射出的光线经反射或折射后,光线散发,但其反方向延长线相交与一点,虚像只能用眼睛观看。
【例2】(2025·四川乐山·中考真题)每年5-6月,金口河大瓦山“转转花”竞相绽放,游客们纷纷用手机拍下这美丽的景象。关于此景象,下列说法正确的是( )
A.游客能看到美丽的“转转花”,说明“转转花”是光源
B.“转转花”的影子,是由于光的直线传播形成的
C.用于拍摄“转转花”的手机镜头相当于凹透镜
D.在拍摄时,“转转花”需位于手机镜头的一倍焦距以内
【变式2-1】(2025·四川南充·中考真题)透镜在生活中的应用十分广泛,下列调节方法正确的是( )
A.使用照相机时,先拍全身照,再拍半身照,将照相机远离人
B.使用投影仪时,显示的画面太大,只需将投影仪向前移动
C.使用放大镜时,为了看到更大的像,适当增大放大镜与物体的距离
D.人脸识别解锁时,人脸离锁越近,拍得的像越小,更容易解锁成功
【变式2-2】(2025·广东·中考真题)放大镜属于 (选填“凸”或“凹”)透镜。如图,邮票通过透镜所成的像是 (选填“实”或“虚”)像,邮票到透镜的距离 (选填“大于”或“小于”)透镜的焦距。
考点03 凸透镜成像的规律
1、凸透镜成像的应用
物距(u)
像距(v)
正倒
大小
虚实
应用
特点
物,像的位置关系
u>2f
2f>v>f
倒立
缩小
实像
照相机、摄像机
-
物像异侧
u=2f
v=2f
倒立
等大
实像
精确测焦仪
成像大小的分界点
物像异侧
2f>u>f
v>2f
倒立
放大
实像
幻灯机、电影、投影仪
-
物像异侧
u=f
-
-
-
不成像
强光聚焦手电筒
成像虚实的分界点
-
f>u
v>u
正立
放大
虚像
放大镜
虚像在物体同侧
虚像在物体之后
物像同侧
2、凸透镜成像的动态变化
(1)实像的变化:当物距减小(物体向透镜靠近),像距逐渐增大,同时像变大。这可以概括为一句简单易记的口诀:物近→像远、像变大;反之,物远→像近、像变小。物体放在焦点之外(物距大于焦距),在凸透镜另一侧成倒立的实像,实像有缩小、等大、放大三种,物距越小,像距越大,实像越大。
(2)虚像的变化:当物距增大(物体远离透镜),像距也逐渐增大,同时像逐渐变大。这同样可以用一句简单易记的口诀概括:物远→像远、像变大;反之,物近→像近、像变小。物体放在焦点之内(物距小于焦距),在凸透镜同一侧成正立放大的虚像,物距越小,像距越小,虚像越小。
【例3】(2025·北京·中考真题)某同学进行了如下实验:
(1)将两个凸透镜分别固定在光具座上,并用一束平行主光轴的光分别射向两个凸透镜,调节光屏的位置,直至在各自光屏上形成了一个最小的亮斑,如图所示。由此可知凸透镜 (选填“M”或“N”)对光的会聚作用更强。
(2)该同学继续利用上述器材及一个发光体、刻度尺探究凸透镜成实像时,像的高度与焦距是否有关。实验中需要选用凸透镜 (选填“M和N”或“M或N”),将发光体放在距凸透镜 (选填“相同”或“不同”)距离处,用光屏接收像,若 ,则说明像的高度与焦距有关。
【变式3-1】(2025·四川绵阳·中考真题)在“探究凸透镜成像规律”的实验中,当蜡烛、凸透镜和光屏在光具座上的位置如图所示时,光屏上成的像不清晰,若将光屏向右移动适当距离,可在光屏上观察到清晰的像,则( )
A.清晰的像是倒立、缩小的实像 B.清晰的像是正立、放大的实像
C.该透镜的焦距大于7.5cm小于15cm D.该透镜的焦距大于10cm小于20cm
【变式3-2】(2025·江苏无锡·中考真题)探究凸透镜成像的规律,凸透镜焦距为10cm。首先应将烛焰、凸透镜、光屏的中心调整到 ,当烛焰、凸透镜、光屏在如图所示的位置时,光屏上恰好成一个清晰的像,这是一个倒立、 的实像,在放大镜、照相机和投影仪中,成像情况与此类似的是 。
【变式3-3】(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
f1=5.0
15.0
7.5
6.0
C
2
F2=10.0
20.0
20.0
6.0
6.0
3
F3=15.0
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 。
【易错易混辨析】
当凸透镜的焦距发生变化时,其对光的偏折能力也发生变化:焦距越小(透镜越厚),偏折能力越强。
考点04 眼睛和眼镜
1、眼睛的成像原理:从物体发出的光线经过晶状体等一个综合的凸透镜在视网膜上形成倒立,缩小的实像,分布在视网膜上的视神经细胞受到光的刺激,把这个信号传输给大脑,人就可以看到这个物体了。
2、近视眼及其矫正:近视眼看不清远处的物体,远处的物体所成像在视网膜前,晶状体曲度过大,需戴凹透镜调节,所以近视镜是凹透镜。
3、远视眼及其矫正:远视眼看不清近处的物体,近处的物体所成像在视网膜后面,晶状体曲度过小,需戴凸透镜调节,所以远视镜(花镜)是凸透镜。
【例4】(2025·四川·中考真题)2025年6月6日是第30个全国爱眼日。能模拟近视眼成像的光路图是 (选填“甲”或“乙”),应佩戴 制成的眼镜来矫正近视眼(选填“凸透镜”或“凹透镜”)。
【变式4-1】(2025·甘肃兰州·中考真题)甲、乙两图分别是正常人眼通过调节晶状体等结构看清远处和近处物体的示意图。下列关于丙、丁两图模拟近、远视眼的情况以及应该佩戴何种透镜进行矫正的说法正确的是( )
A.丙图是近视眼,应该配戴凹透镜 B.丙图是远视眼,应该配戴凸透镜
C.丁图是近视眼,应该配戴凸透镜 D.丁图是远视眼,应该配戴凹透镜
【变式4-2】(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。
【变式4-3】(2025·山东滨州·中考真题)小周同学为研究初中生近视原因及矫正问题,开展了以下调查研究。
(1)如图甲所示,眼球中晶状体和角膜的共同作用相当于一个凸透镜。小周选用两个直径相同但厚度不同的凸透镜,平行光经过它们之后的光线如图乙所示,则凸透镜 (选填“A”或“B”)使光偏折更显著。
(2)选择透镜A进行实验。实验前,应先调整烛焰、凸透镜、光屏三者的中心在同一高度上,这是为了 。进行实验,如图丙所示,烛焰恰好在光屏上呈现一个清晰的像,这是 (选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)的工作原理。若蜡烛位置不变,将透镜A换成透镜B,若要在光屏上继续看到烛焰清晰的像,则应向 。(选填“左”或“右”)移动光屏。
(3)根据凸透镜对光线的作用,补充图丁光路。
(4)近视眼看不清远处的物体,形成近视眼的原因之一是晶状体太厚,折光能力太强,若在眼睛前放一个合适的 透镜就可以将远处物体的像成在视网膜上。
(5)为了防止患上近视眼,你的建议是 (写出一条即可)。
【易错易混辨析】
1、人眼看同一物体,会出现“远小近大”的感觉,这和物体在人眼处所成的“视角”有关;同一物体,离人眼较远时,视角较小;离人眼较近时,视角较大。人离不同大小的物体一样远时视角也会不同,物体越大,则视角越大。
2、近视眼镜是凹透镜,凹透镜对光线有发散作用,给凸透镜戴上近视眼镜,两个透镜组合,整体的折光能力变弱,物距不变时,成像位置延后,会导致像距增大;给凸透镜戴上远视眼镜,两个透镜组合,整体的折光能力变强,物距不变时,成像位置提前,会导致像距减小。
【跨学科实践:制作望远镜】
1、望远镜:望远镜也是由两组凸透镜(目镜和物镜)组成,它的结构特点是物镜的焦距长而目镜的焦距短。
(1)望远镜的成像原理是:物镜的作用类似一个照相机,形成了一个倒立的、缩小的实像。目镜起了放大镜的作用,目镜把经过物镜的倒立、缩小的实像放大成了一个正立的、放大的虚像。
(2)望远镜对视角的放大:用望远镜观察物体时,望远镜所成的像离我们的眼睛很近,增大了视角,因而通过望远镜能清楚地看到远处的物体。
2、设计简易望远镜
(1)确定望远镜的放大倍率:自制的望远镜可以采用单片的凸透镜作为目镜和物镜。为了让成像质量好一些,其放大倍率不宜过大,取放大倍率为2~3倍即可。
(2)选择物镜和目镜:望远镜的物镜和目镜可以选择老人阅读用放大镜的镜片,也可以使用老花镜的镜片,还可以直接购买凸透镜。利用本章所学知识测量凸透镜的焦距,并根据放大倍数的要求,选择适当焦距的凸透镜分别作为物镜和目镜。
(3)设计镜筒:在用望远镜对不同远近的物体进行观察时,需要调节两块凸透镜间的距离。如图所示,镜筒可以设计成两段,让物镜的镜筒较目镜的镜筒粗一些,这样套在一起,便于在使用时调节。观察最远处的物体时,两块凸透镜间的距离约等于两块凸透镜的焦距之和;观察较近处的物体时,两块凸透镜间的距离要稍大一些。
【凸透镜成像规律实验考向分析】
1、无论怎样移动光屏,在光屏上都找不到烛焰像的原因
a. 烛焰、凸透镜、光屏三者的中心不在同一高度。
b. 烛焰在一倍焦距以内(u<f,成虚像)。
c. 烛焰在焦点上(u=f,不成像)。
d. 光具座不够长(像距太长,超出了光具座的长度范围,光屏无法承接)。
2、蜡烛燃烧逐渐变短时,像在光屏上的位置变化情况(像向上移动)及调节方法: a.将光屏向上移动;b.将蜡烛向上移动;c.将透镜向下移动。
3、用纸遮住凸透镜的一部分时,光屏上所成像的变化情况: 光屏上成的像仍然完整,但会变暗一些。
4、若凸透镜上有一污点或小虫时,像上 不会出现 污点或小虫。
5、将光屏和蜡烛位置对调,光屏上还能否成清晰的像: 根据光路的可逆性,将光屏和蜡烛位置对调,仍能在光屏上成清晰的像。
6、实像与虚像的观察区域(如图所示)
a. 物距大于一倍焦距时成实像,光屏上能承接到像,应从A处观察。
b. 物距小于一倍焦距时成虚像,光屏上不能承接到像,应从B处观察。
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·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
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·江苏无锡·中考真题)如图所示,是小明透过眼镜看玩具“兔子”的情景。图中眼镜片( )
A.是凸透镜,可用于矫正远视眼 B.是凹透镜,可用于矫正远视眼
C.是凸透镜,可用于矫正近视眼 D.是凹透镜,可用于矫正近视眼
5.(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
6.(2025·上海·中考真题)物理兴趣小组同学在做凸透镜成像实验时,光屏和发光体在透镜的 (选填“同侧”或“两侧”),它们的中心在 上,此凸透镜的焦距为10厘米,发光体距离凸透镜16厘米时,成 (选填“正立放大”“正立缩小”“倒立放大”或“倒立缩小”)的实像。
7.(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。
8.(2025·江苏徐州·中考真题)在“探究凸透镜成像的规律”实验中,所选凸透镜的焦距为10cm。如图所示,组装器材时应将 的高度向下调整。调整完毕后,若凸透镜和蜡烛的位置不变,将光屏向 移动,可以找到烛焰清晰的像,此时的像是倒立、 的实像。
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。
11.(2025·四川广元·中考真题)如图所示的透镜,请作出光线AC的折射光线和光线OB的入射光线。
12.(2025·山东潍坊·中考真题)如图所示,凸透镜的主光轴与水面重合,从光源S发出的一条光线经水面反射后射向凸透镜,经凸透镜折射后与主光轴平行。
(1)画出S在水中所成的像S';
(2)将该条光线的光路补充完整;
(3)标出凸透镜左侧的焦点F。
13.(2025·山东德州·中考真题)在“探究凸透镜成像的规律”实验中。
(1)将一束平行光正对着凸透镜,移动光屏直到在光屏上得到一个最小、最亮的光斑,如图甲所示,则该凸透镜的焦距为 cm;
(2)如图乙所示,在光屏上得到一个清晰的像,该像是倒立、 (选填“放大”、“缩小”或“等大”)的实像;
(3)现将蜡烛向左移动一小段距离,发现光屏上的像变模糊。为使像重新变清晰,可以只将光屏向 移动,或者在不移动光屏的情况下在烛焰和凸透镜之间放置一个合适的 (选填“近视”或“远视”)眼镜的镜片;
(4)某同学发现家中的半瓶矿泉水标签背面印有产品信息,现象如图丙所示,其物理原理是 。
14.(2025·青海西宁·中考真题)小西在做“探究凸透镜成像的规律”实验。
(1)将蜡烛、凸透镜、光屏依次摆放在光具座上,点燃蜡烛,调整烛焰、透镜和光屏三者中心在同一 。
(2)实验中,当蜡烛、透镜和光屏的位置如图所示时,光屏上承接到清晰的倒立、 的实像。
(3)当蜡烛逐渐靠近凸透镜,应将光屏 (选填“靠近”或“远离”)凸透镜,才能再次承接到清晰的像。
(4)将此凸透镜和光屏分别固定在70cm和75cm刻度线处,再将点燃的蜡烛从20cm刻度线处缓慢移动到60cm刻度线处,在光屏上能承接到 次蜡烛清晰的像。
15.(2025·湖北武汉·中考真题)某小组利用焦距不同的凸透镜,模拟正常眼睛通过调节晶状体的形状看清远处和近处的物体。
(1)如图所示是同学们先用焦距为15cm的凸透镜模拟看清远处物体的情景。点燃蜡烛后,光屏上恰能成清晰的像,这个像是 、倒立的实像。
(2)为了接着模拟正常眼睛通过调节晶状体的形状看清近处的物体,同学们保持凸透镜和光屏的位置不变,选用焦距为 (填“10”“12”“16”或“20”)cm的凸透镜替换图中的凸透镜,移动蜡烛,直到光屏上再次成清晰的像。
(3)同学们由此联想到:通过远眺可以让睫状体放松,晶状体厚度 (填“变薄”“不变”或“变厚”),对光的偏折能力 ,有助于缓解长时间用眼导致的疲劳和预防近视。
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第03讲 透镜及其应用
本讲要点
01 考点精讲(5大核心考点)
考点01 透镜(必备知识+1例+2变式+易错易混辨析)
考点02 生活中的透镜(必备知识+1例+2变式)
考点03 凸透镜成像的规律(必备知识+1例+2变式+易错易混辨析)
考点04 眼睛和眼镜(必备知识+1例+2变式+易错易混辨析)
02 拓展学习(跨学科实践:制作望远镜+凸透镜成像规律实验考向分析)
03 巩固提升(精选15道题)
考点01 透镜
1、透镜:用透明物质制成的表面为球面一部分的光学元件,透镜是根据光的折射现象制成的。
2、透镜分类:透镜分为凸透镜和凹透镜。
(1)凸透镜:中间厚、边缘薄的透镜。
(2)凹透镜:中间薄、边缘厚的透镜)。
3、主光轴、光心、焦点和焦距
(1)过透镜两个球面球心的直线叫主光轴,用“CC”表示;透镜的几何中心叫光心,用“O”表示。
(2)平行于凸透镜主光轴的光线经凸透镜折射后会聚于主光轴上一点,这点叫凸透镜焦点,用“F”表示。
(3)焦点到光心的距离焦距,焦距用“f”表示。
(4)物体到光心的距离叫物距,用“u”表示。
(5)像到光心的距离叫像距,用“v”表示。
4、透镜对光的作用:凸透镜有会聚光线作用,所以凸透镜也叫会聚透镜;凹透镜有发散光线作用,所以凹透镜也叫发散透镜。
5、透镜的光路图,透镜的三条特殊光线
(1)过光心的光线,经透镜折射后传播方向不改变。
(2)平行于主光轴的光线,经凸透镜折射后经过另一侧焦点;经凹透镜折射后向外发散,但其反向延长线过同侧焦点。
(3)经过凸透镜焦点的光线经凸透镜折射后平行于主光轴;射向异侧焦点的光线经凹透镜折射后平行于主光轴。
【例1】(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。
【变式1-1】(2025·山东青岛·中考真题)下列光学作图正确的是( )
A.光的反射 B.平面镜成像
C.凸透镜对光线的作用 D.凹透镜对光线的作用
【答案】C
【详解】A.图中反射光线的方向错误,故A错误;
B.平面镜成像现象中,像与物体关于镜面对称,故B错误;
C.平行于主光轴的光经凸透镜折射后将过焦点,由于光路可逆,图中过凸透镜焦点的光经凸透镜折射后将会平行于主光轴传播出去,故C正确;
D.凹透镜对光有发散作用,平行于主光轴的光经凹透镜折射后,折射光的延长线过焦点,而不是折射光直接过焦点,故D错误。
故选C。
【变式1-2】(2025·山东泰安·中考真题)我国西汉时期的《淮南万毕术》记载:“削冰令圆,举以向日,以艾承其影,则火生。”这是利用冰透镜对日聚焦取火的最早记载。如图所示,假设O为冰透镜的光心,F为冰透镜的焦点,请完成光路图。
【答案】
【详解】平行于主光轴的光线经凸透镜折射后通过焦点,已知两条入射光线平行于主光轴,它们经过凸透镜后的折射光线一定经过凸透镜右侧的焦点,根据入射点和焦点两点确定一条直线画出对应的折射光线,如图所示:
【易错易混辨析】
正确理解透镜对光的作用:凸透镜对光有会聚作用是指折射光线相对于入射光线更靠近主轴了;凹透镜对光有发散作用是指折射光线相对于入射光线更远离主轴了。(如图所示两种特殊透镜模型)
考点02 生活中的透镜
1、照相机:镜头是凸透镜,物距大于二倍焦距,成倒立、缩小的实像。
2、投影仪:镜头是凸透镜,物体在一倍焦距与二倍焦距之间,成倒立、放大的实像。
3、放大镜:放大镜是一个短焦距凸透镜,放大镜到物距小于一倍焦距,成的是放大、正立的虚像。
4、实像和虚像
(1)实像:物体上每一点射出的光线经反射或折射后,光线会聚到一点所成的像,实像可以用光屏承接,也可以用眼睛观看。
(2)虚像:物体上每一点射出的光线经反射或折射后,光线散发,但其反方向延长线相交与一点,虚像只能用眼睛观看。
【例2】(2025·四川乐山·中考真题)每年5-6月,金口河大瓦山“转转花”竞相绽放,游客们纷纷用手机拍下这美丽的景象。关于此景象,下列说法正确的是( )
A.游客能看到美丽的“转转花”,说明“转转花”是光源
B.“转转花”的影子,是由于光的直线传播形成的
C.用于拍摄“转转花”的手机镜头相当于凹透镜
D.在拍摄时,“转转花”需位于手机镜头的一倍焦距以内
【答案】B
【详解】A.太阳光照射到景物上后发生反射,反射光进入人眼被游客看到,“转转花”反射的是太阳的光,不是自行发光的物体,因此不是光源,故A错误;
B.“转转花”形成的影子是由于光照射到景物上后被阻挡形成的,利用了光沿直线传播的原理,故B正确;
C.手机镜头拍摄“转转花”时利用了凸透镜的成像规律,手机镜头相当于凸透镜,故C错误;
D.拍摄照相时,物距应大于手机镜头的二倍焦距,即“转转花”应该位于手机镜头的两倍焦距以外,故D错误。
故选B。
【变式2-1】(2025·四川南充·中考真题)透镜在生活中的应用十分广泛,下列调节方法正确的是( )
A.使用照相机时,先拍全身照,再拍半身照,将照相机远离人
B.使用投影仪时,显示的画面太大,只需将投影仪向前移动
C.使用放大镜时,为了看到更大的像,适当增大放大镜与物体的距离
D.人脸识别解锁时,人脸离锁越近,拍得的像越小,更容易解锁成功
【答案】C
【详解】A.照相机的原理是凸透镜成像,拍全身照时像比较小,拍半身照时像比较大,根据凸透镜成实像时物近像远像变大的规律,先拍全身照,再拍半身照,需要将照相机靠近人,故A错误;
B.使用投影仪时,显示的画面太大,说明所成像太大,根据凸透镜成实像时物远像近像变小的规律,可以将投影仪向前移动,靠近显示屏来减小像距,同时需要增大物距,故B错误;
C.使用放大镜时,物体在一倍焦距以内,越靠近凸透镜,所成虚像越小;物体远离凸透镜,所成虚像越大。因此,为了看到更大的像,应适当增大放大镜与物体的距离,故C正确;
D.人脸识别解锁时,摄像头相当于照相机,根据凸透镜成实像时物近像远像变大的规律,人脸离锁越近,拍得的像越大,但不一定更容易解锁成功,因为太近导致像过大而无法识别,故D错误。
故选C。
【变式2-2】(2025·广东·中考真题)放大镜属于 (选填“凸”或“凹”)透镜。如图,邮票通过透镜所成的像是 (选填“实”或“虚”)像,邮票到透镜的距离 (选填“大于”或“小于”)透镜的焦距。
【答案】 凸 虚 小于
【详解】[1][2][3]放大镜是一块凸透镜,用放大镜观察邮票时(如图所示),邮票到透镜的距离是 小于透镜的焦距,看到的像是一个正立放大的虚像。
考点03 凸透镜成像的规律
1、凸透镜成像的应用
物距(u)
像距(v)
正倒
大小
虚实
应用
特点
物,像的位置关系
u>2f
2f>v>f
倒立
缩小
实像
照相机、摄像机
-
物像异侧
u=2f
v=2f
倒立
等大
实像
精确测焦仪
成像大小的分界点
物像异侧
2f>u>f
v>2f
倒立
放大
实像
幻灯机、电影、投影仪
-
物像异侧
u=f
-
-
-
不成像
强光聚焦手电筒
成像虚实的分界点
-
f>u
v>u
正立
放大
虚像
放大镜
虚像在物体同侧
虚像在物体之后
物像同侧
2、凸透镜成像的动态变化
(1)实像的变化:当物距减小(物体向透镜靠近),像距逐渐增大,同时像变大。这可以概括为一句简单易记的口诀:物近→像远、像变大;反之,物远→像近、像变小。物体放在焦点之外(物距大于焦距),在凸透镜另一侧成倒立的实像,实像有缩小、等大、放大三种,物距越小,像距越大,实像越大。
(2)虚像的变化:当物距增大(物体远离透镜),像距也逐渐增大,同时像逐渐变大。这同样可以用一句简单易记的口诀概括:物远→像远、像变大;反之,物近→像近、像变小。物体放在焦点之内(物距小于焦距),在凸透镜同一侧成正立放大的虚像,物距越小,像距越小,虚像越小。
【例3】(2025·北京·中考真题)某同学进行了如下实验:
(1)将两个凸透镜分别固定在光具座上,并用一束平行主光轴的光分别射向两个凸透镜,调节光屏的位置,直至在各自光屏上形成了一个最小的亮斑,如图所示。由此可知凸透镜 (选填“M”或“N”)对光的会聚作用更强。
(2)该同学继续利用上述器材及一个发光体、刻度尺探究凸透镜成实像时,像的高度与焦距是否有关。实验中需要选用凸透镜 (选填“M和N”或“M或N”),将发光体放在距凸透镜 (选填“相同”或“不同”)距离处,用光屏接收像,若 ,则说明像的高度与焦距有关。
【答案】(1)M
(2) M和N 相同 光屏上所成的像高度不同
【详解】(1)根据凸透镜对光具有会聚作用,平行于主光轴的光线经凸透镜折射后会聚于焦点,会聚点越靠近透镜,说明凸透镜对光的会聚能力越强,由图可知,光线经凸透镜M折射后会聚点更靠近透镜,所以凸透镜M对光的会聚作用更强。
(2)[1][2][3]要探究凸透镜成实像时像的高度与焦距是否有关,需要控制物距相同,改变凸透镜的焦距进行实验。这里有两个焦距不同的凸透镜M和N,所以实验中需要选用凸透镜M和N。同时,要将发光体放在相同距离处(即控制物距相同)。如果在光屏上所成的像高度不同,就说明像的高度与焦距有关。
【变式3-1】(2025·四川绵阳·中考真题)在“探究凸透镜成像规律”的实验中,当蜡烛、凸透镜和光屏在光具座上的位置如图所示时,光屏上成的像不清晰,若将光屏向右移动适当距离,可在光屏上观察到清晰的像,则( )
A.清晰的像是倒立、缩小的实像
B.清晰的像是正立、放大的实像
C.该透镜的焦距大于7.5cm小于15cm
D.该透镜的焦距大于10cm小于20cm
【答案】D
【详解】 AB.由图可知,物距 ,将光屏向右移动适当距离,可在光屏上观察到清晰的像,说明清晰成像时的像距 v 大于初始光屏到透镜的距离,即 ;因为像距大于物距 ,根据凸透镜成像规律,当成实像时,若像距大于物距,烛焰成倒立、放大的实像,故AB不符合题意;
CD.由凸透镜的成像规律可知,物距等于20cm时,成倒立放大的实像,此时物距 u 应该满足
解得
故C不符合题意,D符合题意。
故选D。
【变式3-2】(2025·江苏无锡·中考真题)探究凸透镜成像的规律,凸透镜焦距为10cm。首先应将烛焰、凸透镜、光屏的中心调整到 ,当烛焰、凸透镜、光屏在如图所示的位置时,光屏上恰好成一个清晰的像,这是一个倒立、 的实像,在放大镜、照相机和投影仪中,成像情况与此类似的是 。
【答案】 同一高度 缩小 照相机
【详解】[1]在探究凸透镜成像规律的实验中,为了使像能成在光屏的中央,首先应将烛焰、凸透镜、光屏的中心调整到同一高度。
[2]已知凸透镜焦距f=10cm ,由图可知,物距u=45.0cm−15.0cm=30.0cm,因为u>2f ,根据凸透镜成像规律,成倒立、缩小的实像。
[3]放大镜成正立、放大的虚像;照相机成倒立、缩小的实像,所以成像情况与此类似的是照相机。
【变式3-3】(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
f1=5.0
15.0
7.5
6.0
C
2
F2=10.0
20.0
20.0
6.0
6.0
3
F3=15.0
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 。
【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。
【易错易混辨析】
当凸透镜的焦距发生变化时,其对光的偏折能力也发生变化:焦距越小(透镜越厚),偏折能力越强。
考点04 眼睛和眼镜
1、眼睛的成像原理:从物体发出的光线经过晶状体等一个综合的凸透镜在视网膜上形成倒立,缩小的实像,分布在视网膜上的视神经细胞受到光的刺激,把这个信号传输给大脑,人就可以看到这个物体了。
2、近视眼及其矫正:近视眼看不清远处的物体,远处的物体所成像在视网膜前,晶状体曲度过大,需戴凹透镜调节,所以近视镜是凹透镜。
3、远视眼及其矫正:远视眼看不清近处的物体,近处的物体所成像在视网膜后面,晶状体曲度过小,需戴凸透镜调节,所以远视镜(花镜)是凸透镜。
【例4】(2025·四川·中考真题)2025年6月6日是第30个全国爱眼日。能模拟近视眼成像的光路图是 (选填“甲”或“乙”),应佩戴 制成的眼镜来矫正近视眼(选填“凸透镜”或“凹透镜”)。
【答案】 甲 凹透镜
【详解】[1]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,使得远处物体射来的光会聚在视网膜的前方。观察甲乙两图,甲图中光线会聚在视网膜前方,所以能模拟近视眼成像的光路图是甲。
[2]凹透镜对光线有发散作用,近视眼需要佩戴凹透镜来矫正,使光线发散一些,从而让像成在视网膜上,所以应佩戴凹透镜制成的眼镜来矫正近视眼。
【变式4-1】(2025·甘肃兰州·中考真题)甲、乙两图分别是正常人眼通过调节晶状体等结构看清远处和近处物体的示意图。下列关于丙、丁两图模拟近、远视眼的情况以及应该佩戴何种透镜进行矫正的说法正确的是( )
A.丙图是近视眼,应该配戴凹透镜 B.丙图是远视眼,应该配戴凸透镜
C.丁图是近视眼,应该配戴凸透镜 D.丁图是远视眼,应该配戴凹透镜
【答案】A
【详解】丙图中像呈在视网膜的前方,故是近视眼,应该配戴凹透镜来矫正;丁图中像呈在视网膜的后方,故是远视眼,应该配戴凸透镜来矫正,故A正确,BCD错误。
故选A。
【变式4-2】(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。
【变式4-3】(2025·山东滨州·中考真题)小周同学为研究初中生近视原因及矫正问题,开展了以下调查研究。
(1)如图甲所示,眼球中晶状体和角膜的共同作用相当于一个凸透镜。小周选用两个直径相同但厚度不同的凸透镜,平行光经过它们之后的光线如图乙所示,则凸透镜 (选填“A”或“B”)使光偏折更显著。
(2)选择透镜A进行实验。实验前,应先调整烛焰、凸透镜、光屏三者的中心在同一高度上,这是为了 。进行实验,如图丙所示,烛焰恰好在光屏上呈现一个清晰的像,这是 (选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)的工作原理。若蜡烛位置不变,将透镜A换成透镜B,若要在光屏上继续看到烛焰清晰的像,则应向 。(选填“左”或“右”)移动光屏。
(3)根据凸透镜对光线的作用,补充图丁光路。
(4)近视眼看不清远处的物体,形成近视眼的原因之一是晶状体太厚,折光能力太强,若在眼睛前放一个合适的 透镜就可以将远处物体的像成在视网膜上。
(5)为了防止患上近视眼,你的建议是 (写出一条即可)。
【答案】(1)B
(2) 使像成在光屏中央 照相机 左
(3)
(4)凹
(5)见解析
【详解】(1)结合凸透镜的厚薄程度进行比较可知,当凸透镜直径相同时,透镜越厚,对光线的折射能力越强,焦距越短,即凸透镜B使光偏折更显著。
(2)[1]实验前,应调整烛焰、凸透镜和光屏三者的中心在同一高度是为了使像成在光屏中央。
[2]如图丙所示,物距大于像距,故成的像为倒立、缩小的实像,这是照相机的工作原理。
[3]将透镜A换成透镜B,焦距变小,相当于增大物距,物距变大,根据凸透镜成实像时,物远像近像变小可知,仍要在光屏上得到清晰的像,光屏应向靠近透镜的方向移动,即向左移动光屏。
(3)通过焦点的光线经凸透镜折射后将平行于主光轴,如图所示:
(4)近视眼是因为晶状体焦距太短,像落在视网膜的前方,为了使光线会聚在原来的会聚点后面的视网膜上,就需要使光线进入人的眼睛前被发散,因此戴对光线具有发散作用的凹透镜来矫正近视眼。
(5)预防近视要做到三要、四不看:读书姿势要正确,眼与书的距离要在33cm左右;看书、看电视或使用电脑一小时后要休息一下,要远眺几分钟;要定期检查视力,认真做眼保健操;不在直射的强光下看书;不在光线暗的地方看书;不躺卧看书;不走路看书。
【易错易混辨析】
1、人眼看同一物体,会出现“远小近大”的感觉,这和物体在人眼处所成的“视角”有关;同一物体,离人眼较远时,视角较小;离人眼较近时,视角较大。人离不同大小的物体一样远时视角也会不同,物体越大,则视角越大。
2、近视眼镜是凹透镜,凹透镜对光线有发散作用,给凸透镜戴上近视眼镜,两个透镜组合,整体的折光能力变弱,物距不变时,成像位置延后,会导致像距增大;给凸透镜戴上远视眼镜,两个透镜组合,整体的折光能力变强,物距不变时,成像位置提前,会导致像距减小。
【跨学科实践:制作望远镜】
1、望远镜:望远镜也是由两组凸透镜(目镜和物镜)组成,它的结构特点是物镜的焦距长而目镜的焦距短。
(1)望远镜的成像原理是:物镜的作用类似一个照相机,形成了一个倒立的、缩小的实像。目镜起了放大镜的作用,目镜把经过物镜的倒立、缩小的实像放大成了一个正立的、放大的虚像。
(2)望远镜对视角的放大:用望远镜观察物体时,望远镜所成的像离我们的眼睛很近,增大了视角,因而通过望远镜能清楚地看到远处的物体。
2、设计简易望远镜
(1)确定望远镜的放大倍率:自制的望远镜可以采用单片的凸透镜作为目镜和物镜。为了让成像质量好一些,其放大倍率不宜过大,取放大倍率为2~3倍即可。
(2)选择物镜和目镜:望远镜的物镜和目镜可以选择老人阅读用放大镜的镜片,也可以使用老花镜的镜片,还可以直接购买凸透镜。利用本章所学知识测量凸透镜的焦距,并根据放大倍数的要求,选择适当焦距的凸透镜分别作为物镜和目镜。
(3)设计镜筒:在用望远镜对不同远近的物体进行观察时,需要调节两块凸透镜间的距离。如图所示,镜筒可以设计成两段,让物镜的镜筒较目镜的镜筒粗一些,这样套在一起,便于在使用时调节。观察最远处的物体时,两块凸透镜间的距离约等于两块凸透镜的焦距之和;观察较近处的物体时,两块凸透镜间的距离要稍大一些。
【凸透镜成像规律实验考向分析】
1、无论怎样移动光屏,在光屏上都找不到烛焰像的原因
a. 烛焰、凸透镜、光屏三者的中心不在同一高度。
b. 烛焰在一倍焦距以内(u<f,成虚像)。
c. 烛焰在焦点上(u=f,不成像)。
d. 光具座不够长(像距太长,超出了光具座的长度范围,光屏无法承接)。
2、蜡烛燃烧逐渐变短时,像在光屏上的位置变化情况(像向上移动)及调节方法: a.将光屏向上移动;b.将蜡烛向上移动;c.将透镜向下移动。
3、用纸遮住凸透镜的一部分时,光屏上所成像的变化情况: 光屏上成的像仍然完整,但会变暗一些。
4、若凸透镜上有一污点或小虫时,像上 不会出现 污点或小虫。
5、将光屏和蜡烛位置对调,光屏上还能否成清晰的像: 根据光路的可逆性,将光屏和蜡烛位置对调,仍能在光屏上成清晰的像。
6、实像与虚像的观察区域(如图所示)
a. 物距大于一倍焦距时成实像,光屏上能承接到像,应从A处观察。
b. 物距小于一倍焦距时成虚像,光屏上不能承接到像,应从B处观察。
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·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。
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·江苏无锡·中考真题)如图所示,是小明透过眼镜看玩具“兔子”的情景。图中眼镜片( )
A.是凸透镜,可用于矫正远视眼 B.是凹透镜,可用于矫正远视眼
C.是凸透镜,可用于矫正近视眼 D.是凹透镜,可用于矫正近视眼
【答案】D
【详解】从图中看到透过眼镜片看到的玩具“兔子”是正立、缩小的像,凹透镜对光线有发散作用,能成正立、缩小的虚像;近视眼是由于晶状体太厚,折光能力太强,像成在视网膜前方,需要佩戴凹透镜来矫正,使光线发散后,成像在视网膜上,所以该眼镜片是凹透镜,可用于矫正近视眼,故ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
5.(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。
6.(2025·上海·中考真题)物理兴趣小组同学在做凸透镜成像实验时,光屏和发光体在透镜的 (选填“同侧”或“两侧”),它们的中心在 上,此凸透镜的焦距为10厘米,发光体距离凸透镜16厘米时,成 (选填“正立放大”“正立缩小”“倒立放大”或“倒立缩小”)的实像。
【答案】 两侧 主光轴 倒立放大
【详解】[1]做凸透镜实验时,发光体发出的光通过凸透镜,在光屏上成像,所以光屏和发光体在透镜的两侧。
[2]为了能清晰的观察像,应使像成在光屏中央,所以应调整发光体的中心、凸透镜的光心、光屏的中心在同一高度上,即它们的中心在主光轴上。
[3]凸透镜的焦距为10cm,发光体距离凸透镜16cm时,即物距为16cm,则物距大于一倍焦距,小于二倍焦距,由凸透镜成像规律可知,成倒立、放大的实像。
7.(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。
8.(2025·江苏徐州·中考真题)在“探究凸透镜成像的规律”实验中,所选凸透镜的焦距为10cm。如图所示,组装器材时应将 的高度向下调整。调整完毕后,若凸透镜和蜡烛的位置不变,将光屏向 移动,可以找到烛焰清晰的像,此时的像是倒立、 的实像。
【答案】 凸透镜 左 缩小
【详解】[1]在“探究凸透镜成像的规律”实验中,为了使烛焰的像能成在光屏的中央,需要调整烛焰、凸透镜和光屏的中心大致在同一高度。 由图可知,蜡烛、凸透镜和光屏中,图中凸透镜偏高,应将凸透镜高度向下调整。
[2][3]凸透镜焦距,由图知物距
根据凸透镜成像规律,此时像距,即像在60cm到70cm之间像为倒立、缩小的实像,所以应将光屏向左移动找到清晰像 。
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。
11.(2025·四川广元·中考真题)如图所示的透镜,请作出光线AC的折射光线和光线OB的入射光线。
【答案】
【详解】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,过光心的光线经凹透镜折射后传播方向不改变,如图所示:
12.(2025·山东潍坊·中考真题)如图所示,凸透镜的主光轴与水面重合,从光源S发出的一条光线经水面反射后射向凸透镜,经凸透镜折射后与主光轴平行。
(1)画出S在水中所成的像S';
(2)将该条光线的光路补充完整;
(3)标出凸透镜左侧的焦点F。
【答案】
【详解】平静的水面是一个平面镜,平面镜所成的像与物体大小相等、到平面镜的距离相等,像与物的连线与平面镜垂直。作图方法是:从S向水面作垂线,然后延长至S',使S'和S到平面镜的距离相等,S'就是S的像。过凸透镜焦点的光线经凸透镜折射后平行主光轴,连接S'和折射光线的起点,作出折射光线的入射光线,同时也是入射光线的反射光线,该光线与主光轴的交点就是焦点F,同时也是入射点,连接S和F,就是入射光线。如图所示:
13.(2025·山东德州·中考真题)在“探究凸透镜成像的规律”实验中。
(1)将一束平行光正对着凸透镜,移动光屏直到在光屏上得到一个最小、最亮的光斑,如图甲所示,则该凸透镜的焦距为 cm;
(2)如图乙所示,在光屏上得到一个清晰的像,该像是倒立、 (选填“放大”、“缩小”或“等大”)的实像;
(3)现将蜡烛向左移动一小段距离,发现光屏上的像变模糊。为使像重新变清晰,可以只将光屏向 移动,或者在不移动光屏的情况下在烛焰和凸透镜之间放置一个合适的 (选填“近视”或“远视”)眼镜的镜片;
(4)某同学发现家中的半瓶矿泉水标签背面印有产品信息,现象如图丙所示,其物理原理是 。
【答案】(1)10.0
(2)缩小
(3) 左 近视
(4)放大镜原理
【详解】(1)平行光正对凸透镜,会聚在焦点,光屏上最小最亮的光斑位置就是焦点的位置,焦点到凸透镜光心的距离即为焦距,由图甲中刻度尺分度值为1cm,光屏在40.0cm位置,凸透镜在30.0cm位置,则焦距
(2)图乙中,物距
像距
则物距大于像距,且,由凸透镜成像规律可知,此时在光屏上成倒立、缩小的实像。
(3)[1][2]蜡烛左移使得物距增大,像距减小,那么像会成在光屏原来位置的左侧。所以要使像重新清晰有两种方法:① 光屏向左移动靠近透镜;② 若不移动光屏,需要让光线晚一点会聚,即降低透的会聚能力,可在蜡烛和凸透镜之间加一个凹透镜,即近视眼镜。
(4)如图观察到瓶子上的字为正立、放大的虚像,装有水的瓶子相当于一个凸透镜,与放大镜原理类似。
14.(2025·青海西宁·中考真题)小西在做“探究凸透镜成像的规律”实验。
(1)将蜡烛、凸透镜、光屏依次摆放在光具座上,点燃蜡烛,调整烛焰、透镜和光屏三者中心在同一 。
(2)实验中,当蜡烛、透镜和光屏的位置如图所示时,光屏上承接到清晰的倒立、 的实像。
(3)当蜡烛逐渐靠近凸透镜,应将光屏 (选填“靠近”或“远离”)凸透镜,才能再次承接到清晰的像。
(4)将此凸透镜和光屏分别固定在70cm和75cm刻度线处,再将点燃的蜡烛从20cm刻度线处缓慢移动到60cm刻度线处,在光屏上能承接到 次蜡烛清晰的像。
【答案】(1)高度
(2)缩小
(3)远离
(4)0
【详解】(1)为了使像成在光屏的中央,在实验时,将蜡烛、凸透镜、光屏依次摆放在光具座上,点燃蜡烛,调整烛焰、透镜和光屏三者的中心在同一高度。
(2)由图可知,物距大于像距,根据凸透镜成像规律可知,此时光屏上承接到清晰的倒立、缩小的实像。
(3)根据“成实像时,物近像远像变大”可知,当蜡烛逐渐靠近凸透镜,像将远离光屏,且像变大,所以应将光屏远离凸透镜,才能再次承接到清晰的像。
(4)由图可知,u=50cm-20cm=30cm>2f
v=65cm-50cm=15cm且f<15cm<2f
解得7.5cm<f<15cm。
当凸透镜和光屏分别固定在70cm和75cm刻度线处,即光屏到凸透镜的距离为5cm,小于1倍焦距,根据凸透镜成实像时,像距大于一倍焦距可知,在光屏上不能得到烛焰清晰像,因此光屏上得到烛焰清晰像的次数是为0。
15.(2025·湖北武汉·中考真题)某小组利用焦距不同的凸透镜,模拟正常眼睛通过调节晶状体的形状看清远处和近处的物体。
(1)如图所示是同学们先用焦距为15cm的凸透镜模拟看清远处物体的情景。点燃蜡烛后,光屏上恰能成清晰的像,这个像是 、倒立的实像。
(2)为了接着模拟正常眼睛通过调节晶状体的形状看清近处的物体,同学们保持凸透镜和光屏的位置不变,选用焦距为 (填“10”“12”“16”或“20”)cm的凸透镜替换图中的凸透镜,移动蜡烛,直到光屏上再次成清晰的像。
(3)同学们由此联想到:通过远眺可以让睫状体放松,晶状体厚度 (填“变薄”“不变”或“变厚”),对光的偏折能力 ,有助于缓解长时间用眼导致的疲劳和预防近视。
【答案】(1)缩小
(2)12
(3) 变薄 变弱
【详解】(1)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
(2)要看清近处的物体,即物距减小,根据凸透镜成实像时,物近像远像变大,可知,此时像成在光屏的后方;若保持凸透镜和光屏的位置不变,即像距不变,应选用对光线的会聚能力强的凸透镜;因同学们先用焦距为15cm的凸透镜模拟看清远处物体的情景,因此选用的凸透镜的焦距应小于15cm;若选用焦距为10cm凸透镜,此时像距等于二倍焦距,成倒立、等大的实像,与正常眼睛成像情况不符,故选用焦距为12cm的凸透镜替换图中的凸透镜,移动蜡烛,直到光屏上再次成清晰的像;
(3)[1][2]睫状体放松,晶状体厚度变薄,即晶状体凸度变小,对光的偏折能力变弱,有助于缓解长时间用眼导致的疲劳和预防近视。
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