第五章 透镜及其应用（综合题30道）-【刷好题】2026-2027学年八年级物理上册期中、期末热点题型专练人教版

**基本信息** 本单元卷以30道综合题系统考查初中物理“透镜及其应用”知识，融合天宫课堂、光刻机等科技情境与生活实践，注重物理观念建构与科学思维培养，适配单元复习巩固需求。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |综合题|30道|凸透镜成像规律、光路作图、透镜应用（望远镜/相机等）、光的反射折射|情境时代性（如“水球透镜”实验）、问题层次性（基础计算到跨学科实践）、科学探究（如自制望远镜选材）|

第5章 透镜及其应用（综合题30道） 1．小涛在成长笔记中记下了如下错题，请你帮他找出错误之处、分析错因并写出正确解答过程。 错题记录 错题改正 如图所示，将蜡烛放在距凸透镜20cm处时，在另一侧距凸透镜12cm处的光屏上出现了一个清晰的像。请你利用所学的凸透镜的成像规律和数学知识，计算该凸透镜焦距的取值范围是多少？ 解：由题意知，物体经凸透镜后成的是实像，物距为20cm，像距为12cm，物距大于像距，即f<v<2f。根据凸透镜成像的规律可知，f<12cm<2f，所以6cm<f<12cm 错误之处：__________ 错因分析：__________ 正确解答：_______________ 【答案】 6cm<f<12cm 见解析 6cm<f<10cm 【详解】[1][2][3]由题意知，物距为20cm，像距为12cm，在光屏上成像，成的是实像，物距大于像距，则成的是倒立缩小的实像，所以物距大于二倍焦距，u>2f，即20cm>2f，所以f<10cm。像距小于二倍焦距而大于一倍焦距，所以 f<12cm<2f 则 6cm<f<12cm 由以上可得 6cm<f<10cm 2．(1)如图1所示，光源M（图中没画出）放在焦距为3cm的凸透镜前，0cm处为凸透镜光心。a、b、c是M发出的三条光线经凸透镜折射后的光线，相交于。 ①c经凸透镜折射前的入射光线______（选填“经过”或“不经过”）凸透镜的焦点； ②请在图1中画出确定光源M的光路图_____。 (2)下表是某小汽车匀速直线行驶的路程时间表格 路程s/km 50 100 150 200 时间t/h 1 2 3 4 依据表格在图2中画出路程时间图像，在图3中画出速度时间图像。 【答案】(1) 不经过 (2)； 【详解】（1）[1]凸透镜中过焦点的光线平行于主光轴射出，折射光线c没有平行于主光轴，故其经凸透镜折射前的入射光线不经过凸透镜的焦点。 [2]根据凸透镜中过焦点的光线平行于主光轴射出，作出a光线的入射光线；根据过光心的光线不发生偏转作出b光线的入射光线；a、b光线对应的入射光线的交点为M点，连接M点与c光线和凸透镜的交点可得c光线的入射光线，如图所示： （2）根据表格中数据在图2中描点，再将各个点连接起来，可得小汽车的路程时间图像，如图所示： 小汽车做匀速直线运动，由表格中数据得，小汽车的速度为 则小汽车的速度图像如图所示： 3．如图所示，一条平行于凸透镜主光轴CC′的入射光线经透镜折射后入射于平面镜上的N点（平面镜与主光轴平行），经平面镜反射后与主光轴CC′相交于B点，过N点作平面镜的法线与主光轴CC′相交于A点，O点为凸透镜的光心。 (1)请在图中画出这条光线经凸透镜折射前和折射后的光路图； (2)若OA=4cm，AB=1.5cm，则凸透镜的焦距f=______cm。 【答案】(1) (2)2.5 【详解】（1）根据反射角等于入射角画出射向N点的入射光线（即通过凸透镜的折射光线）与凸透镜右侧相交，再在凸透镜左侧画出射向凸透镜的入射光线，据此作图。 （2）因为平行于主光轴的光线经凸透镜折射后会聚于焦点，所以折射光线与主光轴的交点为焦点F，平面镜与主光轴平行，所以NA垂直于CC′，且反射角等于入射角，所以直角三角形AFN与直角三角形ABN全等。可得 则焦距 4．如图，将蜡烛放在距凸透镜20cm处时，在另一侧距凸透镜6cm处的光屏上观察到一个清晰的像。 (1)此时光屏上你所看到像的性质为____________。 (2)该凸透镜焦距的范围是多少？ (3)保持凸透镜位置不动，将蜡烛向凸透镜靠近，当蜡烛距凸透镜10cm时，光屏上可以观察到清晰的倒立等大的像，则当蜡烛距凸透镜9cm时，光屏距离凸透镜的距离范围是多少？ 【答案】(1)倒立缩小的实像 (2) (3)大于10cm 【详解】（1）已知蜡烛放在距凸透镜20cm处，光屏在另一侧距凸透镜6cm处得到清晰的像，即物距，像距，此时，根据凸透镜成像规律，成倒立、缩小的实像。 （2）根据凸透镜成像规律，当物距，时，成倒立、缩小的实像，像距。根据题意可得……① ……② 解得 （3）当蜡烛距凸透镜10cm时，光屏上可以观察到清晰的倒立等大的像，根据凸透镜成像规律，当时，成倒立、等大的实像，所以 解得 当蜡烛距凸透镜9cm时，，此时成倒立、放大的实像，像距，即 5．雨后同学们观察到诸多光现象。 (1)若阳光从空气斜射入水中时，折射角为30°，入射角可能为（   ） A．0° B．20° C．30° D．40° (2)同学们在水中看到了天空中白云的倒影，这是光的（   ） A．直线传播 B．反射现象 C．折射现象 (3)如图所示，一塑料薄膜顶棚下堆放着一堆干草，夏天雨后，阳光穿过薄膜上的积水，照射到干草上，容易引发火灾。塑料薄膜上的水对光的作用相当于（   ） A．凸透镜 B．凹透镜 C．平面镜 【答案】(1)D (2)B (3)A 【详解】（1）由光的折射定律可知，光从空气斜射入水中，折射角小于入射角。已知折射角为30°，则入射角一定大于30°，故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 （2）水面相当于平面镜，同学们在水中看到了天空中白云的倒影，都是平面镜成像，属于光的反射现象，故AC不符合题意，B符合题意。 故选B。 （3）积水和塑料膜构成了一个中间厚、边缘薄的凸透镜，而凸透镜对光有会聚作用，故BC不符合题意，A符合题意。 故选A。 6．跨学科实践课上同学们准备自制天文望远镜，实验室有四种规格的凸透镜如表： 序号 A B C D 直径/cm 4 5 8 5 焦距/cm 10 10 30 20 查得资料：望远镜的放大倍率取2至3倍为宜，放大倍率为物镜的焦距与目镜的焦距之比。选物镜与目镜直径大的，可适当增大观察范围，并使成像更亮更清晰。 (1)为获得较大放大倍率，小组应选用______透镜做物镜、______透镜做目镜最适宜； (2)图乙为望远镜成像原理图，物镜的原理相当于______（选填“放大镜”“投影仪”或“照相机”，下同），目镜相当于__________。 (3)制作完成后，他们用望远镜观察远处树木，肉眼直接观察树木如图丙所示，则在原地用自制望远镜看到的像是______（选填一个字母）；与原物相比，通过望远镜所成的是树木______（选填“放大”或“缩小”）的虚像。 A．B． C．D． (4)用自制望远镜观察星星时发现视野范围较小，使用两块相同的带开口的挡板并利用光的直线传播的原理可制作寻星装置，将其安装在望远镜套筒上后，借助如图丁所示的挡板能快捷寻找目标，并将目标锁定在望远镜视野中，下列设计的各挡板中最适合的是（　　） A． B． C． D． 【答案】(1) C B (2) 照相机 放大镜 (3) B 缩小 (4)C 【详解】（1）[1][2]根据资料可知，望远镜的放大倍率为物镜的焦距与目镜的焦距之比，且放大倍率取2至3倍为宜。要获得较大放大倍率，应选择焦距较长的凸透镜作为物镜，焦距较短的凸透镜作为目镜。在给出的四种凸透镜中，C透镜的焦距为30cm，是最长的，适合作为物镜；A、B透镜的焦距均为10cm，相对较短，可作为目镜。同时，C透镜的直径为8cm，是所有透镜中最大的，能增大观察范围并使成像更亮更清晰；而A、B透镜中，B透镜的直径为5cm，大于A透镜的4cm，所以选择B透镜做目镜更适宜。故应选用C透镜做物镜、B透镜做目镜。 （2）[1][2]天文望远镜的物镜的作用是使远处的物体在焦点附近成倒立、缩小的实像，这与照相机的成像原理相似；目镜的作用是将物镜所成的实像再次放大，成正立、放大的虚像，其原理相当于放大镜。 （3）[1][2]由（2）可知，通过天文望远镜最终看到的像是经过物镜成倒立实像和目镜成正立虚像后的结果，所以看到的是倒立的像。观察远处树木，肉眼直接观察树木是正立的，那么通过自制望远镜看到的像应该是倒立的，与原物相比，通过望远镜所成的是树木缩小的虚像。因为物镜成缩小的实像，目镜将这个实像放大，但整体而言，与原物相比还是缩小的。但可以确定看到的像是倒立的，缩小的虚像，故B符合题意。 （4）要能快捷寻找目标并将目标锁定在望远镜视野中，挡板的开口形状应能通过光的直线传播，使目标光线更易进入且便于瞄准。选项C中，上方挡板的三角缺口和下方挡板的形状配合，能更好地利用光的直线传播来确定目标方向，相比其他选项更适合作为寻星装置的挡板，故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 7．如图所示，将蜡烛放在距凸透镜光心30cm处，在另一侧距凸透镜光心40cm处的光屏上出现了一个清晰的像。 （1）请在图中利用凸透镜成像的特殊光线找出凸透镜右侧焦点F； （2）请你利用所学的凸透镜成像规律和数学知识，计算该凸透镜焦距的取值范围是多少？ 【答案】（1）；（2）15cm＜f＜20cm 【详解】（1）平行于凸透镜主光轴的光线经凸透镜折射后，折射光线过像点，折射光线与主光轴的交点为焦点，如图所示： （2）由题知，物距小于像距，物体在一倍焦距和二倍焦距之间，像在二倍焦距之外，成倒立、放大的实像，所以 f<u<2f 即 f<30cm<2f 可得 15cm<f<30cm……① 同时，像距v>2f 即 40cm>2f 可得 f<20cm……② 由①②得 15cm<f<20cm 8．阅读短文，回答问题。 光污染及危害 光污染是指因光辐射过量而对生活、生产环境以及人体健康产生的不良影响。最常见的光污染是眩光，城市的宾馆、饭店、写字楼等常用玻璃、铝合金材料装饰外墙，这些材料能强烈地反射太阳光，使人宛如生活在镜子的世界，如图所示。另外，夜晚迎面驶来的汽车的灯光、电焊或熔炉等发出的强光也会造成光污染。光污染可能导致人的视力下降、头昏、头疼、失眠、神经衰弱、精神紧张、白内障发病率增高等各种不适症状。 (1)光照射到光滑的玻璃幕墙上时，会发生____________（选填“镜面”或“漫”）反射。 (2)玻璃幕墙好像平面镜一样，物体经过玻璃幕墙所成的像是____________（选填“放大”“缩小”或“等大”）的____________（选填“虚”或“实”）像；当物体远离玻璃幕墙时，像的大小将____________（选填“变大”“变小”或“不变”）。 (3)凹形玻璃幕墙相当于____________（选填“凸面镜”或“凹面镜”），对光线有____________（选填“会聚”或“发散”）作用，会导致建筑物的温度局部升高，其原理与____________（选填“太阳灶”或“汽车后视镜”）原理相同；凸透镜也能聚光，两者的原理是____________（选填“相同”或“不同”）的。 (4)材料中介绍了光污染对人体的危害，如何预防光污染，请你提出一条合理的建议。 【答案】(1)镜面 (2) 等大 虚 不变 (3) 凹面镜 会聚 太阳灶 不同 (4)尽量减少使用玻璃幕墙（合理即可） 【详解】（1）[1]由于玻璃幕墙表面比较光滑平整，光照射到光滑的玻璃幕墙上时，会发生镜面反射。 （2）[1][2]由题意可知，玻璃幕墙好像平面镜一样，则两者的成像原理和特点相同，故物体经过玻璃幕墙所成的像是等大的虚像； [3]根据平面镜成像的特点可知，像与物体大小相等，当物体远离玻璃幕墙时，物体的大小不变，故像的大小也不变。 （3）[1][2][3]根据凹形玻璃幕墙的形状特点可知，凹形玻璃幕墙相当于凹面镜，对光线有会聚作用，会导致建筑物的温度局部升高，太阳灶也是利用凹面镜对光有会聚作用，可以用太阳灶做饭，故凹面镜的原理与太阳灶相同，汽车后视镜属于凸面镜，对光有发散作用，可以增大所观察的视野范围； [4]凸透镜能聚光，其原理是光的折射，凹面镜能聚光，其原理是光的反射，故两者的原理不同。 （4）根据短文内容可知，建筑物外墙尽量减少使用玻璃幕墙，可以有效预防光污染。 9． (1)一束白光通过三棱镜折射后，在屏上形成了由红到紫连续排列的彩色光带，如图甲所示；在图乙中，一束红光和紫光平行于主光轴入射凸透镜后，分别经过图乙中的A、B两点，请完成两束光经过凸透镜的光路图。 (2)等腰三角形△abc为一棱镜的横截面，；平行于bc边的紫色、红色两束细光束都从ab边同一位置D射入棱镜，在bc边反射后从ac边射出，出射光分成了两束，甲光的出射点在乙光的下方，如图所示。不考虑多次反射。 ①请画出乙光在棱镜中的光路；( ) ②这两束光在bc边反射时，________（甲/乙）光的入射角更大； ③________（甲/乙）光是紫色光。 【答案】(1) (2) 甲 乙 【详解】（1）不同颜色的光的折射本领不同，所以经三棱镜后的偏折程度不同，所以白光经三棱镜后，光屏上自上而下出现了红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的色带。用红光和紫光平行于同一个凸透镜的主光轴射入，红光、紫光对凸透镜的焦距不相同。红色光对凸透镜的焦距大，紫色光对凸透镜的焦距小，这是因为红色光比紫色光偏折能力弱。如图所示： （2）[1]根据光的折射规律画出光从ab边浸入棱镜和从ac边出棱镜的光路图，根据光的反射定律画出两种光在bc边的反射光线，如图所示： [2]由光路图可知，这两束光在bc边反射时，甲光的入射角更大。 [3]由光路图可知，乙光进入棱镜和出棱镜时的偏折程度更大，而紫光在其中色光中偏折能力最强，所以乙是紫光。 10．如图所示，物体MN放在凸透镜前，0cm处为凸透镜的光心。 ①画出光线a经过凸透镜后的光路图；___________ ②画出光线b经过凸透镜后的光路图；___________ ③物体MN经凸透镜成的像M′N′相对于物体是 ___________（选填“放大”“等大”或“缩小”） ___________（选填“正立”或“倒立”）的。 【答案】 放大 倒立 【详解】[1][2]过凸透镜光心的光线经凸透镜折射后传播方向不改变，据此画出光线a经光心后的光线，a的折射光线与另一条折射光线的相交点为M的像M'；光线b经过凸透镜后会经过M'，如图所示： [3][4]由图知，物距u=5.0cm，f=3cm，物距处在2f>u>f，由凸透镜成像规律可知此时成倒立放大的实像，即物体MN经凸透镜成的像相对于物是放大、倒立的。 11．光刻机是一种用于半导体制造的设备，目前芯片的制作工艺达到7nm的技术水平。光刻技术的工作原理如图所示，用紫外光照射镂空掩膜，调整镂空掩膜、缩图透镜的位置，恰好能在硅片上成极小的清晰的像，从而实现集成电路的“光刻”。 (1)缩图透镜相当于________（选填“凸透镜”或“凹透镜”），作用是将掩膜版上的电路图案投射到硅片上，这类似于________（选填“照相机”或“投影仪”）的工作原理； (2)在“光刻”过程中，当镂空掩膜与缩图透镜间的距离增加，硅片与缩图透镜间的距离应该________； (3)光刻机被誉为现代工业皇冠上的明珠，以下对光刻技术和芯片技术的认识，你认为不正确的是 。 A．光刻机制造的技术难点主要在于其高分辨率和高精度的要求 B．智能手机用7nm芯片，是指芯片的外观尺寸为7nm C．制造7nm芯片较28nm芯片对光刻机技术要求更高 【答案】(1) 凸透镜 照相机 (2)减小 (3)B 【详解】（1）[1][2]根据题意，镂空掩膜在硅片上成极小的清晰的像，则成的是倒立缩小的实像，此时的缩图透镜相当于凸透镜，成像原理与照相机相同。 （2）根据凸透镜成实像规律“物近像远，像变大”可知，当镂空掩膜与缩图透镜间的距离增加时，即物距变大，则硅片与缩图透镜间的距离应该减小。 （3）A．由于刻制的图像需要清晰和高还原度，因此光刻机制造的技术难点主要在于其高分辨率和高精度的要求，故A正确，不符合题意； B．手机芯片7nm指的是芯片制造工艺，具体是指处理器的蚀刻尺寸是7nm，故B错误，符合题意； C．蚀刻尺寸，技术要求就越高，所以制造7nm芯片较28nm芯片对光刻机技术要求更高，故C正确，不符合题意。 故选B。 12．天宫课堂 2021年12月9日15点40分，神舟十三号乘组航天员翟志刚、王亚平、叶光富变身“太空教师”在中国空间站精彩开讲，并面向全球直播。这次授课中，三位太空老师带来了5个物理实验，印象最深刻的是“水球透镜”实验。请阅读下面的内容，并完成相关问题： 本次“天宫课堂”，王亚平对实验做了一个小小的升级，通过透镜看到的竟然是一正一反两个像，这是为什么呢？其原理解释是： (1)如图甲所示，加气泡之前的水球可以被看作是一个凸透镜。王亚平站在远处（这个凸透镜的两倍焦距以外），我们眼睛看到的是她倒立 ___________的实像； (2)中央加气泡之后，水球因此被气泡变为了两部分，中间是空气，气泡周围是水。这个时候整个水球就变成了两个透镜，外圈部分的凸透镜虽然没有原来完整，但对光线仍然有 ___________作用，依然能够成像，只不过透过的光线变少了而已，所以依然呈现出一个倒立的像；内圈相当于变成了两个凹透镜的组合，所以这个时候中间部分又出现了一个正立的像。因此可以在水球中同时看到一正一倒的两个像； (3)根据上面的实验，可推测出凹透镜成_________（选填“放大”、“缩小”或“等大”）的______像（选填“实”或“虚”）。试在丙图中作出凹透镜的成像特征的光路图_______。 【答案】(1)缩小 (2)会聚 (3) 缩小 虚 【详解】（1）水球可以被看作是一个凸透镜，王亚平站在远处（这个凸透镜的两倍焦距以外），由凸透镜成像规律可知，u>2f，成倒立、缩小的实像。 （2）由题意可知，外圈部分仍是凸透镜，所以对光线仍然有会聚作用。 （3）[1][2][3]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，过凹透镜光心的光线传播方向不改变，过过光心的光线与另一条折射光线的反向延长线交于一点即为像点，然后过像点作垂线即为物体的像，由图可知，凹透镜的成像为正立缩小的虚像。 13．光电鼠标在电脑中应用非常广泛，其原理就是利用发光二极管照射移动表面（如图所示），并被反射回鼠标的光学感应器（相当于光屏），用以记录移动动作，以此来捕捉移动位置的不同画面。当鼠标移动时，感应器会连续拍摄鼠标垫表面所成的像， 并利用数字信号处理来比较各个影像，以决定移动的距离和方向。产生的结果会传回计算机，而屏幕上的光标会根据这些结果来移动，图中光学感应器、透镜、发光二极管等元件固定在鼠标内。 （1）当发光二极管的光照射在粗糙的鼠标垫上时会发生______（填“镜面反射”或“漫反射”）； （2）当鼠标平放在鼠标垫上，成像透镜到鼠标垫距离 7mm，光学感应器距成像透镜 3mm， 则在光学感应器上成______（放大或缩小）的______（选填“实”或“虚”）像； （3）将鼠标离开鼠标垫一定高度后悬空向前移动时，电脑显示器上的光标并不移动，是因 为像成在光学感应器的______（选填“上”或“下”）方。 【答案】 漫反射 缩小 实 下 【详解】（1）[1]因为鼠标垫是粗糙的，反射光线会射向各个方向，所以当二极管的光射在鼠标垫时会发生漫反射。 （2）[2][3]由成像透镜到鼠标垫距离7mm和光学感应器距成像透镜3mm，可知，物距大于像距，则感应器连续拍摄鼠标垫表面所成的像是利用二倍焦距以外的物体成像的原理，因此光学感应器上所成的是倒立、缩小的实像。 （3）[4]鼠标悬空相当于增大了物距这时候像距会变小，因为成像透镜和光学感应器距离是不变的，导致像成在光学感应器下方。 14．爱眼护眼，保护视力。 （1）人眼中的晶状体相当于一个凸透镜，对光有 ___________作用。视网膜相当于光屏，承接经过晶状体折射后形成的 ___________像（填“实”或“虚”）。请画出经过晶状体后的光线；( ) （2）若长时间疲劳用眼，会使晶状体变厚，因此成像在视网膜 ___________方（填“前”或“后”），形成近视，用 ___________透镜制成近视眼镜进行矫正。因此我们要注意用眼卫生，少看电子设备，认真做好眼保健操，守护好我们的眼睛。    【答案】 会聚 实    前 凹 【详解】（1）[1][2]人眼和照相机工作原理相似，其中的晶状体相当于一个凸透镜，对光有会聚作用，视网膜相当于光屏，经过晶状体折射后形成一个倒立的、缩小的实像，这个实像呈现在视网膜上。 [3]平行于凸透镜主光轴的光线，经凸透镜折射后，折射光线过焦点，如图所示    （2）[4][5]若长时间疲劳用眼，会使晶状体变厚，会聚能力增强，像距变小，因此成像在视网膜前方，形成近视，凹透镜对光线有发散作用，可以扩大像距，故可使用凹透镜制成近视眼镜进行矫正。 15．图甲是一款新能源智能汽车，车顶覆盖薄膜式太阳能电池板，车窗采用“智能玻璃”，简称HUD。HUD是为了高速行驶的车辆而研发，在高速行驶时，在前方遇有紧急情况就有可能因来不及采取有效措施而造成事故。成像原理如图丙所示，将显示器上的重要行车数据通过前挡风玻璃投射在正前方，确保驾驶舒适安全。 (1)汽车雷达启动后发出超声波信号，根据______（选填“反射”或“折射”）定位原理确定障碍物的位置；图丁是安装在汽车上的“倒车防撞可视雷达”，安装在车尾的摄像头对准车后的障碍物， 倒车的过程中显示屏中的障碍物的像将______（选填“变大”或“变小”）。 (2)挡风玻璃是倾斜的，已知某车辆HUD显示器水平放置在中控台上，通过挡风玻璃成垂直于水平面的像， 则挡风玻璃与水平面夹角为______度。 (3)为了使挡风玻璃所成的像离人眼距离达2米以上，以便避免观察数据时眼睛的疲劳，下列做法可行的是______。 A．将显示器上的字体变大 B．让显示器上的信息通过多面平面镜多次成像 【答案】(1) 反射 变大 (2)45 (3)B 【详解】（1）[1][2]汽车雷达启动后发出超声波信号，根据反射定位原理确定障碍物的位置，安装在车尾的摄像头相当于照相机，成倒立、缩小的实像。物距减小、像距变大、所成的像变大。 （2）显示器水平放置在中控台上，通过挡风玻璃成垂直于水平面的像，此像的成像原理是平面镜成像，根据平面镜成像特点，像和物关于镜面对称可知，挡风玻璃与水平面夹角为45°。 （3）A．平面镜所成的像与物体到挡风玻璃的距离相等，将显示器上的字体变大，物体到挡风玻璃的距离没有变大，像到挡风玻璃的距离也不变，不能增大像离人眼距离，故A不符合题意； B．利用平面镜成像增大视觉空间的特点，为了使挡风玻璃所成的像离人眼距离达2米以上，可以让显示器上的信息通过多面平面镜多次成像，故B符合题意。 故选B。 16． (1)2025年3月13日，北京天空出现日晕景观，太阳好似自带“彩色光环”，十分震撼，如图甲所示。“彩色光环”的形成是由于光透过高空云层中的冰晶__________（选填“反射”或“折射”）形成的；我们所看到的太阳实际是太阳光穿过大气层时折射形成的_____________（选填“实”或“虚”）像。 (2)如图乙，是小明在颐和园的昆明湖拍到的画面，一只白鹭在水里悠闲地漫步，同时在水中有一黑一白两只“白鹭”，其中黑色的“白鹭”是由于___________________形成的，另一只白色的“白鹭”是由于_____________________形成的。 (3)在“探究森林火灾原因”的实践活动中，老师在一个铁盒内放一些干燥的枯树叶，将一个装满水的矿泉水瓶正对太阳光，在树叶上方上下移动，直到树叶上出现一个明亮的光斑，一段时间后树叶就点燃了。请回答： ①该活动中，装满水的矿泉水瓶相当于什么光学元件？_____________ ②请用所学物理知识解释枯树叶被点燃的原因。_____________ 【答案】(1) 折射 虚 (2) 光的直线传播 光的反射 (3) 凸透镜 见解析。 【详解】（1）[1]高空云层中的冰晶是透明的，太阳光穿过云层时，光能透过冰晶发生折射，从而形成围绕太阳的成内红外紫的彩色光环，这就是日晕景象，故“彩色光环”的形成是由于光的折射。 [2]因为大气层的密度不均匀，光在大气层传播的过程中会发生折射，使我们看到的太阳位置与其实际位置有偏差，太阳的实际位置在看到的“太阳”的下方，故我们看到的是由于光的折射所形成的太阳的虚像。 （2）[1]光在空气中沿直线传播的过程中，遇到不透明的白鹭，就会形成一片光照射不到的阴影区域，则黑色的“白鹭”实际就是由于光的直线传播所形成的白鹭的影子。 [2]平静的水面相当于平面镜，也是可以成像的，其原理是光的反射，故白色的“白鹭”是由于光的反射所形成的白鹭的虚像。 （3）[1][2]装满水的矿泉水瓶，中央厚，边缘薄，其形状相当于一个凸透镜，由于凸透镜对光有会聚作用，将矿泉水瓶正对太阳光后，其瓶子的下方会出现一个明亮的光斑（即焦点），树叶处在焦点处，一段时间后就可以将树叶点燃。 17．跨学科实践学习小组从实验室找到几只透镜准备自制一只望远镜。 【项目原理】 (1)望远镜能使远处的物体在近处成像，所成的像虽然是缩小的，但人眼感觉物体被“放大”了，原因是像离我们的眼睛很近，________就可以变得很大； 【选材制作】 (2)实验室中有多块透镜，小明利用太阳光测它们的焦距，如图（a）所示，将透镜正对太阳光，当纸面上出现________的光斑时，即可测出焦距； (3)图（b）为自制望远镜的结构图，实验室的四个透镜如图（c）所示，若用透镜甲作为物镜，其作用是使远处的物体在焦点附近成实像，相当于________（填“照相机”“投影仪”或“放大镜”），为了使望远镜放大倍率更高，可选择透镜________作为目镜； (4)如图（b）镜筒可以设计成两段式可调节镜筒，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，两块凸透镜距离要________（填“大”或“小”）一些； 【项目拓展】 (5)通过展示交流，发现使用望远镜时像是倒立的，于是设计了如图（d）所示物镜与目镜不共轴、中部为空腔的结构。并依据如图（e）所示的光路图，将平面镜安装到中部空腔，利用平面镜能够________的作用，观察到了正立的像。 【答案】(1)视角 (2)最小最亮 (3) 照相机 丙 (4)大 (5)改变光路 【详解】（1）望远镜能使远处的物体在近处成像，所成的像虽然是缩小的，但人眼感觉物体被“放大”了。原因在于望远镜的设计使得物镜首先形成一个倒立、缩小的实像，这个实像位于目镜的焦点之内，因此当光线通过目镜时，它会形成一个正立、放大的虚像。尽管这个虚像比原始的物体要小，但是由于它离观察者很近，人眼在观察时会感觉物体被放大了，这是因为视角的增大导致了感知上的放大效果。 （2）在实验室中，小明利用太阳光测透镜的焦距，当透镜正对太阳光时，光线经过透镜折射后会聚于一点，形成最小最亮的光斑，这个点就是透镜的焦点，焦点到透镜光心的距离就是焦距f。 （3）[1]若用透镜甲作为物镜，物镜的作用是使远处的物体在焦点附近成实像，相当于照相机。 [2]图 (b)为自制望远镜的结构图，若用透镜甲作为物镜，为了使望远镜放大倍率更高，需要选择一个焦距较短的透镜作为目镜，因为望远镜的放大倍率与物镜焦距和目镜焦距的比值有关，物镜焦距越长，目镜焦距越短，放大倍率越高，在图 (c)所示的四个透镜中，应选择与透镜甲焦距相差较大的短焦距透镜丙作为目镜。 （4）镜筒可以设计成两段式可调节镜筒，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，如图(b)所示。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，两块凸透镜距离要大一些，即成的像要靠近目镜。 （5）通过展示交流，发现使用望远镜时像是倒立的，于是小明设计了如图（d）所示物镜与目镜不共轴、中部为空腔的结构，并依据如图（e）所示的光路图，将平面镜安装到中部空腔，利用平面镜能改变光路的作用，观察到了正立的像。 18．在信息化时代，相机和手机都是常用的图像采集设备。     （1）如图甲所示，用相机拍照时，在芯片上所成的像是______的、缩小的实像。镜头靠近人时，像的大小将变______，此时像会______（填“靠近”或“远离”）透镜。用相机拍摄远近不同的物体时，通过伸缩镜头，使像清晰地成在芯片上，这个操作过程便是“调焦”，如图乙所示； （2）小明发现手机不能“调焦”但成像也基本清晰，他查阅相关资料后得到有关数据如下表： 序号 1 2 3 4 5 6 7 物距/m 10.00 5.00 2.00 1.00 0.50 0.10 0.05 像距/cm 0.500 0.501 0.502 0.503 0.505 0.526 0.556 根据表中数据，判断手机镜头的焦距大约为______（填选项字母）； A．B．C．D． （3）手机拍摄远近不同的物体不需要“调焦”的原因：手机镜头焦距较______，拍摄时物距都远大于2倍焦距，像距变化的范围比较______，所以不需要“调焦”。 【答案】 倒立 大 远离 A 小 小 【详解】（1）[1]照相机根据凸透镜成像原理可知，成倒立、缩小的实像。 [2][3]当镜头靠近人时，物距变小，根据“物近像远，像变大”可得，像的大小将变大，此时像会远离透镜。 （2）[4]由表中数据可知，当物距时，像距v保持在左右根据凸透镜成像特点可知，当物距远大于2倍焦距时，像距就越接近焦距，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 （3）[5]根据上述表格分析可知，手机镜头焦距较小，拍摄时物距都远大于2倍焦距，像距变化的范围比较小，所以不需要“调焦”。 19．新能源汽车是西安高新区智能网联汽车产业的重要成果。请回答下列问题。 (1)新能源汽车通过摄像头探测前方路况，摄像头的镜头相当于凸透镜，行人通过路口的画面经镜头成像在传感器上，形成倒立________（选填“放大”“缩小”或“等大”）的实像，当车靠近行人时，摄像机感光元件上所成的像将变________； (2)新能源汽车的后视镜大多是凸面镜，是因为它能________（选填“扩大”或“缩小”）视野。在行驶过程中，司机通过后视镜来观察后方车辆，利用了光的________； (3)如图所示，某新能源汽车正以的速度超越前方匀速行驶的公交车，若超车前后都保持的安全距离（不计车辆变道产生的影响）。已知汽车长，公交车长。求该汽车从开始超车到完成超车所通过的路程（相对于地面）。 【答案】(1) 缩小 大 (2) 扩大 反射 (3)90m 【详解】（1）[1][2]新能源汽车通过摄像头探测前方路况，摄像头的镜头相当于凸透镜，行人通过路口时，物距大于像距，根据凸透镜成实像的特点，此时传感器上成倒立、缩小的实像，当车靠近行人时，物距变小，根据“物近像远像变大”可知，此时像将变大。 （2）[1]凸面镜对光线有发散作用，因此可以用来扩大视野。 [2]在行驶过程中，后方车辆发出的光照射到凸面镜上，会遵循光的反射定律发生反射，反射光进入驾驶员的眼睛，驾驶员看到后方车辆，整个观察过程利用的就是光的反射现象。 （3）汽车完成超车时，需要比公交车多行驶的距离包含两车车身长度、超车前后的安全距离，这是因为要保证车头追上公交车车尾开始，到车尾超过公交车车头且保持安全距离结束，总相对路程为 两车同向行驶，汽车相对公交车的速度为两者的速度差，即 根据速度计算公式，用相对路程除以相对速度，就能算出完成超车需要的时间 汽车相对于地面的行驶速度始终为15m/s，根据速度计算公式，可得汽车相对于地面通过的路程 20．在学习了望远镜相关的知识后，班级内举办了“制作望远镜”的活动。要求同学们利用实验室中不同焦距的凸透镜来制作一个简易的天文望远镜。 (1)望远镜有不同类型，其中有一种望远镜是由两组凸透镜组成的（如甲图所示）。靠近被观测物体的叫做物镜，作用是使远处的物体在焦点附近成___________（选填“实”或“虚”）像；靠近眼睛的叫做目镜，作用相当于一个___________（选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”），用来把物镜成的像放大。 (2)望远镜的放大倍率为物镜的焦距与目镜的焦距之比，为了成像质量好一些，其放大倍率不宜过大，取放大倍率为2-3倍即可。现有A、B、C三个规格不同的凸透镜： A．焦距，直径 B．焦距，直径 C．焦距，直径 若小组同学选择B规格透镜作为目镜，为了制作出乙图所示的望远镜，参考丙图，则物镜应选择___________（选填“A”或“C”）透镜，这样物镜可以会聚更多的光，使所成像更加明亮。此望远镜的放大倍率为___________倍。 (3)用（2）中望远镜观察最远处物体时，物镜和目镜的距离约为___________，观察较近处物体时，若想看到清晰的像，物镜和目镜的距离要___________（选填“变大”、“变小”或“不变”）。 【答案】(1) 实 放大镜 (2) A 2 (3) 30 变大 【详解】（1）[1][2]使用望远镜时，物体在很远处，物距远远大于两倍物镜的焦距，故通过物镜所成的像为倒立、缩小的实像。远处的物体在焦点附近成像，此时物距小于一倍焦距，成正立、放大的虚像，则望远镜的目镜相当于一个放大镜。 （2）[1][2]放大倍率为物镜焦距与目镜焦距之比，即目镜焦距乘以放大倍率等于物镜焦距，小组同学选择B规格（焦距10cm）透镜作为目镜，为了成像质量好一些，其放大倍率不宜过大，取放大倍率2~3倍，所以物镜焦距为目镜焦距的2~3倍，故A透镜符合题意，此时望远镜的放大倍率为。 （3）[1]用此望远镜，观察最远处物体时，物镜后焦点与目镜前焦点重合，因此物镜与目镜距离约为 [2]当物体较近时，物镜成像位置会后移（超过物镜焦点），需增大镜筒长度以使像落在目镜焦点内，因此镜筒距离需调大一些。由题意知，望远镜由两个凸透镜组成，物镜成倒立实像，目镜将其放大为正立虚像，所以最终像为倒立的。 21．小东在游览天坛公园时，用照相机先后拍摄了两张祈年殿的照片，如图所示。请针对照片中祈年殿的大小不同，结合凸透镜成像的相关知识，完成下列任务。    （1）提出一个可探究的科学问题：___________； （2）实验桌上有符合实验要求的刻度尺、光具座、光屏、大小不同的“F型”LED光源两个、焦距不同但已知的凸透镜若干。选择合适的实验器材，针对（1）中提出的问题设计实验进行探究，写出主要实验步骤，并画出实验数据记录表。( ) 【答案】 像的高度h与物距u是否有关 见解析 【详解】（1）[1]根据图中的信息，可提出的问题为：像的高度h与物距u是否有关。 （2）[2]主要实验步骤： ①将“F型”LED光源、某一焦距的凸透镜、光屏依此固定在光具座的适当位置，并调整三者的中心在同一高度。 ②保持凸透镜位置固定，左右调节“F型”LED光源和光屏位置，使光屏上成清晰的实像，记录此时的物距u与像的高度h； ③改变“F型”LED光源到凸透镜的距离，适当调节光屏的位置，使光屏再次成清晰的实像，记录此时的物距u与像的高度h。 实验数据记录表： u/cm h/cm 22．(1)当光射向凸透镜和凹透镜时会发生折射，请完成下列光路图； (2)晋代张华的《博物志》中记载：“削冰令圆，举以向日，以艾承其影，则得火”。“削冰令圆”就是要把冰块制成_______透镜。要得火，应把“艾”放在透镜的_______位置。 【答案】(1) (2) 凸 焦点 【详解】（1）根据凸透镜的三条特殊光线可知，平行于主光轴的光线经过凸透镜后折射光线会过焦点；平行于主光轴的光线经过凹透镜后折射光线的反向延长线会过平行光线同侧的虚焦点，如下图所示： （2）[1][2]要取火需要将光线会聚，所以应该将冰块制成凸透镜，透镜会把光线集中在焦点上，所以当把艾放在焦点上时，会随着温度的升高达到燃点时即可燃烧。 23．如图所示，O是透镜的光心，来自物体甲的光线a、b平行于主光轴，c光线过光心O，b、c光线都从物体甲上的同一个点M发出，光线a经过透镜后的光线过主光轴上的S点。 （1）透镜AB是一个______透镜（选填“凸”或“凹”）； （2）请分别画出b、c光线经过透镜后的光路图，并确定发光点M成像的位置，标记为M′______； （3）此时甲物体可在光屏上得到一个______（选填“放大”或“缩小”）、______（选填“倒立”或“正立”）的实像。 【答案】 凸 放大 倒立 【详解】（1）[1]由图可知，该透镜对光有会聚作用，则该透镜是凸透镜。 （2）[2]平行于凸透镜主光轴的光线过焦点，a经过透镜后的光线过主光轴的一点，说明此点S为焦点，故连接b光线与凸透镜的焦点并延长，标上向下的箭头即为b的折射光线，根据过凸透镜光心的光线传播方向不变，c经过透镜后传播方向不变，c和b的折射光线交点是M′，如图所示： （3）[3][4]由图可知，焦距是 30.0cm-20.0cm=10.0cm 物距是 20.0cm-5.0cm=15.0cm 物距大于1倍焦距小于2倍焦距，成倒立放大的实像。 24．在“探究凸透镜成像规律”的实验中，当蜡烛、凸透镜和光屏的位置如图所示时，烛焰在光屏上恰好成一清晰等大的像。下列说法正确的是( ) A．该凸透镜的焦距是20cm B．保持凸透镜位置不变，将蜡烛和光屏位置对换，在光屏上不能观察到像 C．将蜡烛移动到10cm刻度处，调节光屏位置可在光屏上得到倒立、缩小的实像 D．将蜡烛移动到35cm刻度处，为使烛焰在光屏上成一清晰的像，应向左移动光屏 理由：______。 【答案】 C 见解析 【详解】[1][2]A．如图所示，烛焰在光屏上恰好成一清晰等大的实像，根据凸透镜成像规律可知，此时物距等于二倍焦距，且成倒立等大的实像，则有 解得该凸透镜的焦距f=10cm，故A错误； B．保持凸透镜位置不变，将蜡烛和光屏位置对换，由光路的可逆性可知，在光屏上能观察到像，故B错误； C．将蜡烛移动到10 cm刻度处，此时物距为50cm-10cm=40cm＞2f 根据凸透镜成像规律可知，调节光屏位置可在光屏上得到倒立、缩小的实像，故C正确； D．凸透镜成实像时，物近像远像变大，将蜡烛移动到35 cm刻度处，物距减小，为使烛焰在光屏上成一清晰的像，应向右移动光屏，增大像距，故D错误。 故选C。 25．李潇在水塘中看到形状特殊的“虾”，拍照得到虾的胶片后，他用如图所示的装置展示给同学们看： （1）测得胶片到凸透镜的距离为8cm，则该凸透镜的焦距可能是( ) A．2cm      B．7cm      C．9cm     D．10cm （2）要使像变得更大，应将屏幕适当向______（左/右）移，并将凸透镜适当向______（左/右）移。 【答案】 B 右 左 【详解】（1）[1]因为投影仪的原理是物距大于f小于2f时，成倒立放大的实像，故 f＜8cm＜2f 则 4cm＜f＜8cm 故选B。 （2）[2][3]凸透镜成实像时，物距越小，像距越大，像越大，因此要想使像变大，应将幕布向右移，并将凸透镜向左移。 26．如图甲，在中国空间站，航天员王亚平将空气注入水球，形成一个中间充有气泡球的水球。透过这个水球我们可以看到航天员王亚平“一正一倒”两个缩小的像。 (1)凸透镜_______（填“能”或“不能”）形成的正立、缩小的像。 (2)水球形成倒立、缩小的像，这与_______（填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”）的工作原理相同，此时物距的范围是______________。（选填“u>2f”、“u=2f”或“f<u<2f”） (3)若气泡球与水球的球心都在O点。一束光线从空气斜射入水球的光路如图乙所示，其中球心O与入射点的连线为法线。则进入气泡球的折射光线可能为_______（填“①”“②”或“③”）。 (4)刘伯明为聂海胜拍摄的照片如图丙。刘伯明保持相机镜头的位置和焦距不变，聂海胜乘机械臂去更远的任务点，他在相机中的像_______（填“变大”、“变小”或“不变”）。 (5)在空间站外执行出舱任务时，相隔很近的两位航天员也需要通过无线电交谈，这是因为_______。 【答案】(1)不能 (2) 照相机 u>2f (3)① (4)变小 (5)空间站外面是真空，真空不能传声 【详解】（1）根据凸透镜成像规律可知，凸透镜不能形成的正立、缩小的像。 （2）[1][2]水球相当于凸透镜，水球形成倒立、缩小的像，此时物距大于二倍焦距，即u>2f，这与照相机的工作原理相同。 （3）对于球体，入射点与球心所在的直线即法线，折射光线和入射光线分别位于法线两侧，从水中斜射入空气，OO2所在的直线即法线，折射角大于入射角，进入气泡球的折射光线可能为①。 （4）凸透镜成实像时，物近像远像变大，物远像近像变小，刘伯明保持相机镜头的位置和焦距不变，聂海胜乘机械臂去更远的任务点，物距变大，像距变小，他在相机中的像变小。 （5）空间站外是真空，真空不能传声，电磁波的传播不需要介质，可以在真空中传播。 27．小明记录了如下错题，请你帮助他找出错误之处、分析错因并写出正确解答过程。 错题记录 错题改正 如图是小亮用鞋盒、凸透镜自制的手机投影仪。将手机放入盒内、屏幕正对凸透镜，置于暗室内，将鞋盒对准白墙、进行调节，白墙上出现手机屏幕放大的清晰的像。若想在白墙上看到更大的清晰的像，接下来应怎样操作。 答：保证鞋盒里的手机到凸透镜的距离大于1倍焦距、小于2倍焦距，只将手机向凸透镜方向靠近，白墙上就会呈现更大的清晰的像。 错误之处： ____________ 错因分析： _____________ 正确解答： _____________ 根据要求填写： (1)错误之处： ____________ (2)错因分析：____________ (3)正确解答： ____________ 【答案】(1)只将手机向凸透镜方向靠近 (2)对凸透镜成像规律理解不清。只改变物距，不调节像距，得不到清晰的像。（答案合理即可） (3)保证鞋盒里的手机到凸透镜的距离大于1倍焦距、小于2倍焦距，将手机向凸透镜方向靠近，同时将鞋盒远离白墙，直到白墙上再次呈现更大的清晰的像 【详解】（1）只将手机向凸透镜方向靠近，没有同时增大凸透镜到白墙的距离（像距），无法成更大的清晰的像，故本题的错误之处是“只将手机向凸透镜方向靠近”。 （2）对凸透镜成实像的规律理解不全面，当物体在一倍焦距和二倍焦距之间时，要成更大的清晰实像，需要同时减小物距（手机到透镜的距离）、增大像距（透镜到白墙的距离），只减小物距而不改变像距，像会变得模糊，无法得到清晰的放大像。 （3）根据凸透镜成实像时“物近像远像变大”的规律，应将手机向凸透镜方向靠近（减小物距，保持物距在1倍焦距到2倍焦距之间），同时将鞋盒远离白墙（增大像距），直到白墙上出现更大的清晰的像。   28．小张平时不注意用眼习惯，慢慢得了近视眼，只好去眼镜店里验光配镜。 (1)按规定，视力检测的标准距离为5米。为了解决空间不足的问题，店主在距视力表3米的位置竖直放置一块平面镜，如图所示，为了满足测量要求，应将座位放置在离平面镜________米处； (2)佩戴眼镜后的小张愈发懂得爱眼护眼的重要性，随即和小组同学启动了“科学护眼，告别近视”的项目学习活动。他们查询到人的眼球结构如图1所示。为了探究人眼的视物原理，他们组装如图2的实验装置，其中用点燃的蜡烛代替物体，透明橡皮膜（内部充有水）模拟眼睛中的________，调节光屏位置，直到光屏上呈现烛焰清晰的像； (3)利用注射器继续往橡皮膜中注入一定量的水，他们观察到烛焰的像变模糊了，此时应将光屏向________移动到适当位置，才能重新看到烛焰清晰的像； (4)他们还了解到，眼镜的规格通常用“度”表示，其数值等于焦距（单位：m）倒数的100倍。此次小张所配的眼镜度数为200度，则镜片的焦距数值为________m。 【答案】(1)2 (2)晶状体 (3)左 (4)0.5 【详解】（1）平面镜成像中，像与物体到镜面的距离相等。视力表到镜面距离为3m，其像到镜面距离也为3m；标准检测距离为5m，因此座位到镜面的距离应为 （2）在该模拟实验中，透明橡皮膜内部有水，作用类似人眼的晶状体，对光线有折射作用。 （3）继续往橡皮膜中注水，橡皮膜会变厚，其折光能力变强，光线会提前会聚，像会成在光屏前方。为了再次得到清晰的像，需要将光屏向靠近橡皮膜的方向移动，即向左移动。 （4）眼镜度数的计算公式为：。代入200度可得，解得 29．如图，透镜焦距为5cm，O为光心，物体AS上的S点发出的平行于主光轴的光线a经透镜后的光线b与S点发出的过光心的光线c经透镜后的光线d相交于点S'。 (1)画出光线a、b、c、d； (2)与AS比较，AS经透镜成 ___________（选填“倒立”或“正立”）的实像； (3)若透镜不动，物体水平向左移动1cm，则光线b与光线d相交的位置 ___________（选填“左移”、“右移”或“不动”）。 【答案】(1) (2)倒立 (3)左移 【详解】（1）[1]物体AS上的S点发出的平行于主光轴的光线a经透镜后的光线b经过焦点，S点发出的过光心的光线c经透镜后的光线d方向不变，光线b、d的交点就是S的像S'，光线a、b、c、d如下图： （2）由图可知，2f>u>f，根据凸透镜成像规律可知，AS经透镜成倒立、放大的实像。 （3）根据题意可知，S′是S的像。由图可知，此时成倒立、放大的实像，将物体水平向左移动1cm，物距变小，仍位于一倍焦距和二倍焦距之间，根据“成实像时，物近像远像变大”可知，像变远、变大，所以光线b与光线d相交的位置左移。 30．如图所示，光屏上看到蜡烛清晰的像。 （1）在图中画出折射光线a对应的入射光线_______。 （2）用不透光纸片遮挡凸透镜的下半部分，以下正确的判断有哪些_______。 A．光屏上只有蜡烛上半部分的像 B．光屏上只有蜡烛下半部分的像 C．光屏上有蜡烛全部的像 D．光屏上蜡烛的像变暗 E.光屏上蜡烛的像变亮 【答案】 答案见解析如图 CD 【详解】（1）[1]根据凸透镜成像，入射光线从烛焰发出，折射光线过线像点，作图如下： （2）[2]如果用不透光的纸遮住凸透镜的下半部分，光仍然可以透过凸透镜的上半部分成完整的像，只是透过的光变少，使像变暗，故ABE错误，CD正确。 故选CD。 学科网（北京）股份有限公司 $ 第5章 透镜及其应用（综合题30道） 1．小涛在成长笔记中记下了如下错题，请你帮他找出错误之处、分析错因并写出正确解答过程。 错题记录 错题改正 如图所示，将蜡烛放在距凸透镜20cm处时，在另一侧距凸透镜12cm处的光屏上出现了一个清晰的像。请你利用所学的凸透镜的成像规律和数学知识，计算该凸透镜焦距的取值范围是多少？ 解：由题意知，物体经凸透镜后成的是实像，物距为20cm，像距为12cm，物距大于像距，即f<v<2f。根据凸透镜成像的规律可知，f<12cm<2f，所以6cm<f<12cm 错误之处：__________ 错因分析：__________ 正确解答：_______________ 2．(1)如图1所示，光源M（图中没画出）放在焦距为3cm的凸透镜前，0cm处为凸透镜光心。a、b、c是M发出的三条光线经凸透镜折射后的光线，相交于。 ①c经凸透镜折射前的入射光线______（选填“经过”或“不经过”）凸透镜的焦点； ②请在图1中画出确定光源M的光路图_____。 (2)下表是某小汽车匀速直线行驶的路程时间表格 路程s/km 50 100 150 200 时间t/h 1 2 3 4 依据表格在图2中画出路程时间图像，在图3中画出速度时间图像。 3．如图所示，一条平行于凸透镜主光轴CC′的入射光线经透镜折射后入射于平面镜上的N点（平面镜与主光轴平行），经平面镜反射后与主光轴CC′相交于B点，过N点作平面镜的法线与主光轴CC′相交于A点，O点为凸透镜的光心。 (1)请在图中画出这条光线经凸透镜折射前和折射后的光路图； (2)若OA=4cm，AB=1.5cm，则凸透镜的焦距f=______cm。 4．如图，将蜡烛放在距凸透镜20cm处时，在另一侧距凸透镜6cm处的光屏上观察到一个清晰的像。 (1)此时光屏上你所看到像的性质为____________。 (2)该凸透镜焦距的范围是多少？ (3)保持凸透镜位置不动，将蜡烛向凸透镜靠近，当蜡烛距凸透镜10cm时，光屏上可以观察到清晰的倒立等大的像，则当蜡烛距凸透镜9cm时，光屏距离凸透镜的距离范围是多少？ 5．雨后同学们观察到诸多光现象。 (1)若阳光从空气斜射入水中时，折射角为30°，入射角可能为（   ） A．0° B．20° C．30° D．40° (2)同学们在水中看到了天空中白云的倒影，这是光的（   ） A．直线传播 B．反射现象 C．折射现象 (3)如图所示，一塑料薄膜顶棚下堆放着一堆干草，夏天雨后，阳光穿过薄膜上的积水，照射到干草上，容易引发火灾。塑料薄膜上的水对光的作用相当于（   ） A．凸透镜 B．凹透镜 C．平面镜 6．跨学科实践课上同学们准备自制天文望远镜，实验室有四种规格的凸透镜如表： 序号 A B C D 直径/cm 4 5 8 5 焦距/cm 10 10 30 20 查得资料：望远镜的放大倍率取2至3倍为宜，放大倍率为物镜的焦距与目镜的焦距之比。选物镜与目镜直径大的，可适当增大观察范围，并使成像更亮更清晰。 (1)为获得较大放大倍率，小组应选用______透镜做物镜、______透镜做目镜最适宜； (2)图乙为望远镜成像原理图，物镜的原理相当于______（选填“放大镜”“投影仪”或“照相机”，下同），目镜相当于__________。 (3)制作完成后，他们用望远镜观察远处树木，肉眼直接观察树木如图丙所示，则在原地用自制望远镜看到的像是______（选填一个字母）；与原物相比，通过望远镜所成的是树木______（选填“放大”或“缩小”）的虚像。 A．B． C．D． (4)用自制望远镜观察星星时发现视野范围较小，使用两块相同的带开口的挡板并利用光的直线传播的原理可制作寻星装置，将其安装在望远镜套筒上后，借助如图丁所示的挡板能快捷寻找目标，并将目标锁定在望远镜视野中，下列设计的各挡板中最适合的是（　　） A． B． C． D． 7．如图所示，将蜡烛放在距凸透镜光心30cm处，在另一侧距凸透镜光心40cm处的光屏上出现了一个清晰的像。 （1）请在图中利用凸透镜成像的特殊光线找出凸透镜右侧焦点F； （2）请你利用所学的凸透镜成像规律和数学知识，计算该凸透镜焦距的取值范围是多少？ 8．阅读短文，回答问题。 光污染及危害 光污染是指因光辐射过量而对生活、生产环境以及人体健康产生的不良影响。最常见的光污染是眩光，城市的宾馆、饭店、写字楼等常用玻璃、铝合金材料装饰外墙，这些材料能强烈地反射太阳光，使人宛如生活在镜子的世界，如图所示。另外，夜晚迎面驶来的汽车的灯光、电焊或熔炉等发出的强光也会造成光污染。光污染可能导致人的视力下降、头昏、头疼、失眠、神经衰弱、精神紧张、白内障发病率增高等各种不适症状。 (1)光照射到光滑的玻璃幕墙上时，会发生____________（选填“镜面”或“漫”）反射。 (2)玻璃幕墙好像平面镜一样，物体经过玻璃幕墙所成的像是____________（选填“放大”“缩小”或“等大”）的____________（选填“虚”或“实”）像；当物体远离玻璃幕墙时，像的大小将____________（选填“变大”“变小”或“不变”）。 (3)凹形玻璃幕墙相当于____________（选填“凸面镜”或“凹面镜”），对光线有____________（选填“会聚”或“发散”）作用，会导致建筑物的温度局部升高，其原理与____________（选填“太阳灶”或“汽车后视镜”）原理相同；凸透镜也能聚光，两者的原理是____________（选填“相同”或“不同”）的。 (4)材料中介绍了光污染对人体的危害，如何预防光污染，请你提出一条合理的建议。 9． (1)一束白光通过三棱镜折射后，在屏上形成了由红到紫连续排列的彩色光带，如图甲所示；在图乙中，一束红光和紫光平行于主光轴入射凸透镜后，分别经过图乙中的A、B两点，请完成两束光经过凸透镜的光路图。 (2)等腰三角形△abc为一棱镜的横截面，；平行于bc边的紫色、红色两束细光束都从ab边同一位置D射入棱镜，在bc边反射后从ac边射出，出射光分成了两束，甲光的出射点在乙光的下方，如图所示。不考虑多次反射。 ①请画出乙光在棱镜中的光路；( ) ②这两束光在bc边反射时，________（甲/乙）光的入射角更大； ③________（甲/乙）光是紫色光。 10．如图所示，物体MN放在凸透镜前，0cm处为凸透镜的光心。 ①画出光线a经过凸透镜后的光路图；___________ ②画出光线b经过凸透镜后的光路图；___________ ③物体MN经凸透镜成的像M′N′相对于物体是 ___________（选填“放大”“等大”或“缩小”） ___________（选填“正立”或“倒立”）的。 11．光刻机是一种用于半导体制造的设备，目前芯片的制作工艺达到7nm的技术水平。光刻技术的工作原理如图所示，用紫外光照射镂空掩膜，调整镂空掩膜、缩图透镜的位置，恰好能在硅片上成极小的清晰的像，从而实现集成电路的“光刻”。 (1)缩图透镜相当于________（选填“凸透镜”或“凹透镜”），作用是将掩膜版上的电路图案投射到硅片上，这类似于________（选填“照相机”或“投影仪”）的工作原理； (2)在“光刻”过程中，当镂空掩膜与缩图透镜间的距离增加，硅片与缩图透镜间的距离应该________； (3)光刻机被誉为现代工业皇冠上的明珠，以下对光刻技术和芯片技术的认识，你认为不正确的是 。 A．光刻机制造的技术难点主要在于其高分辨率和高精度的要求 B．智能手机用7nm芯片，是指芯片的外观尺寸为7nm C．制造7nm芯片较28nm芯片对光刻机技术要求更高 12．天宫课堂 2021年12月9日15点40分，神舟十三号乘组航天员翟志刚、王亚平、叶光富变身“太空教师”在中国空间站精彩开讲，并面向全球直播。这次授课中，三位太空老师带来了5个物理实验，印象最深刻的是“水球透镜”实验。请阅读下面的内容，并完成相关问题： 本次“天宫课堂”，王亚平对实验做了一个小小的升级，通过透镜看到的竟然是一正一反两个像，这是为什么呢？其原理解释是： (1)如图甲所示，加气泡之前的水球可以被看作是一个凸透镜。王亚平站在远处（这个凸透镜的两倍焦距以外），我们眼睛看到的是她倒立 ___________的实像； (2)中央加气泡之后，水球因此被气泡变为了两部分，中间是空气，气泡周围是水。这个时候整个水球就变成了两个透镜，外圈部分的凸透镜虽然没有原来完整，但对光线仍然有 ___________作用，依然能够成像，只不过透过的光线变少了而已，所以依然呈现出一个倒立的像；内圈相当于变成了两个凹透镜的组合，所以这个时候中间部分又出现了一个正立的像。因此可以在水球中同时看到一正一倒的两个像； (3)根据上面的实验，可推测出凹透镜成_________（选填“放大”、“缩小”或“等大”）的______像（选填“实”或“虚”）。试在丙图中作出凹透镜的成像特征的光路图_______。 13．光电鼠标在电脑中应用非常广泛，其原理就是利用发光二极管照射移动表面（如图所示），并被反射回鼠标的光学感应器（相当于光屏），用以记录移动动作，以此来捕捉移动位置的不同画面。当鼠标移动时，感应器会连续拍摄鼠标垫表面所成的像， 并利用数字信号处理来比较各个影像，以决定移动的距离和方向。产生的结果会传回计算机，而屏幕上的光标会根据这些结果来移动，图中光学感应器、透镜、发光二极管等元件固定在鼠标内。 （1）当发光二极管的光照射在粗糙的鼠标垫上时会发生______（填“镜面反射”或“漫反射”）； （2）当鼠标平放在鼠标垫上，成像透镜到鼠标垫距离 7mm，光学感应器距成像透镜 3mm， 则在光学感应器上成______（放大或缩小）的______（选填“实”或“虚”）像； （3）将鼠标离开鼠标垫一定高度后悬空向前移动时，电脑显示器上的光标并不移动，是因 为像成在光学感应器的______（选填“上”或“下”）方。 14．爱眼护眼，保护视力。 （1）人眼中的晶状体相当于一个凸透镜，对光有 ___________作用。视网膜相当于光屏，承接经过晶状体折射后形成的 ___________像（填“实”或“虚”）。请画出经过晶状体后的光线；( ) （2）若长时间疲劳用眼，会使晶状体变厚，因此成像在视网膜 ___________方（填“前”或“后”），形成近视，用 ___________透镜制成近视眼镜进行矫正。因此我们要注意用眼卫生，少看电子设备，认真做好眼保健操，守护好我们的眼睛。    15．图甲是一款新能源智能汽车，车顶覆盖薄膜式太阳能电池板，车窗采用“智能玻璃”，简称HUD。HUD是为了高速行驶的车辆而研发，在高速行驶时，在前方遇有紧急情况就有可能因来不及采取有效措施而造成事故。成像原理如图丙所示，将显示器上的重要行车数据通过前挡风玻璃投射在正前方，确保驾驶舒适安全。 (1)汽车雷达启动后发出超声波信号，根据______（选填“反射”或“折射”）定位原理确定障碍物的位置；图丁是安装在汽车上的“倒车防撞可视雷达”，安装在车尾的摄像头对准车后的障碍物， 倒车的过程中显示屏中的障碍物的像将______（选填“变大”或“变小”）。 (2)挡风玻璃是倾斜的，已知某车辆HUD显示器水平放置在中控台上，通过挡风玻璃成垂直于水平面的像， 则挡风玻璃与水平面夹角为______度。 (3)为了使挡风玻璃所成的像离人眼距离达2米以上，以便避免观察数据时眼睛的疲劳，下列做法可行的是______。 A．将显示器上的字体变大 B．让显示器上的信息通过多面平面镜多次成像 16． (1)2025年3月13日，北京天空出现日晕景观，太阳好似自带“彩色光环”，十分震撼，如图甲所示。“彩色光环”的形成是由于光透过高空云层中的冰晶__________（选填“反射”或“折射”）形成的；我们所看到的太阳实际是太阳光穿过大气层时折射形成的_____________（选填“实”或“虚”）像。 (2)如图乙，是小明在颐和园的昆明湖拍到的画面，一只白鹭在水里悠闲地漫步，同时在水中有一黑一白两只“白鹭”，其中黑色的“白鹭”是由于___________________形成的，另一只白色的“白鹭”是由于_____________________形成的。 (3)在“探究森林火灾原因”的实践活动中，老师在一个铁盒内放一些干燥的枯树叶，将一个装满水的矿泉水瓶正对太阳光，在树叶上方上下移动，直到树叶上出现一个明亮的光斑，一段时间后树叶就点燃了。请回答： ①该活动中，装满水的矿泉水瓶相当于什么光学元件？_____________ ②请用所学物理知识解释枯树叶被点燃的原因。_____________ 17．跨学科实践学习小组从实验室找到几只透镜准备自制一只望远镜。 【项目原理】 (1)望远镜能使远处的物体在近处成像，所成的像虽然是缩小的，但人眼感觉物体被“放大”了，原因是像离我们的眼睛很近，________就可以变得很大； 【选材制作】 (2)实验室中有多块透镜，小明利用太阳光测它们的焦距，如图（a）所示，将透镜正对太阳光，当纸面上出现________的光斑时，即可测出焦距； (3)图（b）为自制望远镜的结构图，实验室的四个透镜如图（c）所示，若用透镜甲作为物镜，其作用是使远处的物体在焦点附近成实像，相当于________（填“照相机”“投影仪”或“放大镜”），为了使望远镜放大倍率更高，可选择透镜________作为目镜； (4)如图（b）镜筒可以设计成两段式可调节镜筒，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，两块凸透镜距离要________（填“大”或“小”）一些； 【项目拓展】 (5)通过展示交流，发现使用望远镜时像是倒立的，于是设计了如图（d）所示物镜与目镜不共轴、中部为空腔的结构。并依据如图（e）所示的光路图，将平面镜安装到中部空腔，利用平面镜能够________的作用，观察到了正立的像。 18．在信息化时代，相机和手机都是常用的图像采集设备。     （1）如图甲所示，用相机拍照时，在芯片上所成的像是______的、缩小的实像。镜头靠近人时，像的大小将变______，此时像会______（填“靠近”或“远离”）透镜。用相机拍摄远近不同的物体时，通过伸缩镜头，使像清晰地成在芯片上，这个操作过程便是“调焦”，如图乙所示； （2）小明发现手机不能“调焦”但成像也基本清晰，他查阅相关资料后得到有关数据如下表： 序号 1 2 3 4 5 6 7 物距/m 10.00 5.00 2.00 1.00 0.50 0.10 0.05 像距/cm 0.500 0.501 0.502 0.503 0.505 0.526 0.556 根据表中数据，判断手机镜头的焦距大约为______（填选项字母）； A．B．C．D． （3）手机拍摄远近不同的物体不需要“调焦”的原因：手机镜头焦距较______，拍摄时物距都远大于2倍焦距，像距变化的范围比较______，所以不需要“调焦”。 19．新能源汽车是西安高新区智能网联汽车产业的重要成果。请回答下列问题。 (1)新能源汽车通过摄像头探测前方路况，摄像头的镜头相当于凸透镜，行人通过路口的画面经镜头成像在传感器上，形成倒立________（选填“放大”“缩小”或“等大”）的实像，当车靠近行人时，摄像机感光元件上所成的像将变________； (2)新能源汽车的后视镜大多是凸面镜，是因为它能________（选填“扩大”或“缩小”）视野。在行驶过程中，司机通过后视镜来观察后方车辆，利用了光的________； (3)如图所示，某新能源汽车正以的速度超越前方匀速行驶的公交车，若超车前后都保持的安全距离（不计车辆变道产生的影响）。已知汽车长，公交车长。求该汽车从开始超车到完成超车所通过的路程（相对于地面）。 20．在学习了望远镜相关的知识后，班级内举办了“制作望远镜”的活动。要求同学们利用实验室中不同焦距的凸透镜来制作一个简易的天文望远镜。 (1)望远镜有不同类型，其中有一种望远镜是由两组凸透镜组成的（如甲图所示）。靠近被观测物体的叫做物镜，作用是使远处的物体在焦点附近成___________（选填“实”或“虚”）像；靠近眼睛的叫做目镜，作用相当于一个___________（选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”），用来把物镜成的像放大。 (2)望远镜的放大倍率为物镜的焦距与目镜的焦距之比，为了成像质量好一些，其放大倍率不宜过大，取放大倍率为2-3倍即可。现有A、B、C三个规格不同的凸透镜： A．焦距，直径 B．焦距，直径 C．焦距，直径 若小组同学选择B规格透镜作为目镜，为了制作出乙图所示的望远镜，参考丙图，则物镜应选择___________（选填“A”或“C”）透镜，这样物镜可以会聚更多的光，使所成像更加明亮。此望远镜的放大倍率为___________倍。 (3)用（2）中望远镜观察最远处物体时，物镜和目镜的距离约为___________，观察较近处物体时，若想看到清晰的像，物镜和目镜的距离要___________（选填“变大”、“变小”或“不变”）。 21．小东在游览天坛公园时，用照相机先后拍摄了两张祈年殿的照片，如图所示。请针对照片中祈年殿的大小不同，结合凸透镜成像的相关知识，完成下列任务。    （1）提出一个可探究的科学问题：___________； （2）实验桌上有符合实验要求的刻度尺、光具座、光屏、大小不同的“F型”LED光源两个、焦距不同但已知的凸透镜若干。选择合适的实验器材，针对（1）中提出的问题设计实验进行探究，写出主要实验步骤，并画出实验数据记录表。( ) u/cm h/cm 22．(1)当光射向凸透镜和凹透镜时会发生折射，请完成下列光路图； (2)晋代张华的《博物志》中记载：“削冰令圆，举以向日，以艾承其影，则得火”。“削冰令圆”就是要把冰块制成_______透镜。要得火，应把“艾”放在透镜的_______位置。 23．如图所示，O是透镜的光心，来自物体甲的光线a、b平行于主光轴，c光线过光心O，b、c光线都从物体甲上的同一个点M发出，光线a经过透镜后的光线过主光轴上的S点。 （1）透镜AB是一个______透镜（选填“凸”或“凹”）； （2）请分别画出b、c光线经过透镜后的光路图，并确定发光点M成像的位置，标记为M′______； （3）此时甲物体可在光屏上得到一个______（选填“放大”或“缩小”）、______（选填“倒立”或“正立”）的实像。 24．在“探究凸透镜成像规律”的实验中，当蜡烛、凸透镜和光屏的位置如图所示时，烛焰在光屏上恰好成一清晰等大的像。下列说法正确的是( ) A．该凸透镜的焦距是20cm B．保持凸透镜位置不变，将蜡烛和光屏位置对换，在光屏上不能观察到像 C．将蜡烛移动到10cm刻度处，调节光屏位置可在光屏上得到倒立、缩小的实像 D．将蜡烛移动到35cm刻度处，为使烛焰在光屏上成一清晰的像，应向左移动光屏 理由：______。 25．李潇在水塘中看到形状特殊的“虾”，拍照得到虾的胶片后，他用如图所示的装置展示给同学们看： （1）测得胶片到凸透镜的距离为8cm，则该凸透镜的焦距可能是( ) A．2cm      B．7cm      C．9cm     D．10cm （2）要使像变得更大，应将屏幕适当向______（左/右）移，并将凸透镜适当向______（左/右）移。 26．如图甲，在中国空间站，航天员王亚平将空气注入水球，形成一个中间充有气泡球的水球。透过这个水球我们可以看到航天员王亚平“一正一倒”两个缩小的像。 (1)凸透镜_______（填“能”或“不能”）形成的正立、缩小的像。 (2)水球形成倒立、缩小的像，这与_______（填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”）的工作原理相同，此时物距的范围是______________。（选填“u>2f”、“u=2f”或“f<u<2f”） (3)若气泡球与水球的球心都在O点。一束光线从空气斜射入水球的光路如图乙所示，其中球心O与入射点的连线为法线。则进入气泡球的折射光线可能为_______（填“①”“②”或“③”）。 (4)刘伯明为聂海胜拍摄的照片如图丙。刘伯明保持相机镜头的位置和焦距不变，聂海胜乘机械臂去更远的任务点，他在相机中的像_______（填“变大”、“变小”或“不变”）。 (5)在空间站外执行出舱任务时，相隔很近的两位航天员也需要通过无线电交谈，这是因为_______。 27．小明记录了如下错题，请你帮助他找出错误之处、分析错因并写出正确解答过程。 错题记录 错题改正 如图是小亮用鞋盒、凸透镜自制的手机投影仪。将手机放入盒内、屏幕正对凸透镜，置于暗室内，将鞋盒对准白墙、进行调节，白墙上出现手机屏幕放大的清晰的像。若想在白墙上看到更大的清晰的像，接下来应怎样操作。 答：保证鞋盒里的手机到凸透镜的距离大于1倍焦距、小于2倍焦距，只将手机向凸透镜方向靠近，白墙上就会呈现更大的清晰的像。 错误之处： ____________ 错因分析： _____________ 正确解答： _____________ 根据要求填写： (1)错误之处： ____________ (2)错因分析：____________ (3)正确解答： ____________ 28．小张平时不注意用眼习惯，慢慢得了近视眼，只好去眼镜店里验光配镜。 (1)按规定，视力检测的标准距离为5米。为了解决空间不足的问题，店主在距视力表3米的位置竖直放置一块平面镜，如图所示，为了满足测量要求，应将座位放置在离平面镜________米处； (2)佩戴眼镜后的小张愈发懂得爱眼护眼的重要性，随即和小组同学启动了“科学护眼，告别近视”的项目学习活动。他们查询到人的眼球结构如图1所示。为了探究人眼的视物原理，他们组装如图2的实验装置，其中用点燃的蜡烛代替物体，透明橡皮膜（内部充有水）模拟眼睛中的________，调节光屏位置，直到光屏上呈现烛焰清晰的像； (3)利用注射器继续往橡皮膜中注入一定量的水，他们观察到烛焰的像变模糊了，此时应将光屏向________移动到适当位置，才能重新看到烛焰清晰的像； (4)他们还了解到，眼镜的规格通常用“度”表示，其数值等于焦距（单位：m）倒数的100倍。此次小张所配的眼镜度数为200度，则镜片的焦距数值为________m。 29．如图，透镜焦距为5cm，O为光心，物体AS上的S点发出的平行于主光轴的光线a经透镜后的光线b与S点发出的过光心的光线c经透镜后的光线d相交于点S'。 (1)画出光线a、b、c、d； (2)与AS比较，AS经透镜成 ___________（选填“倒立”或“正立”）的实像； (3)若透镜不动，物体水平向左移动1cm，则光线b与光线d相交的位置 ___________（选填“左移”、“右移”或“不动”）。 30．如图所示，光屏上看到蜡烛清晰的像。 （1）在图中画出折射光线a对应的入射光线_______。 （2）用不透光纸片遮挡凸透镜的下半部分，以下正确的判断有哪些_______。 A．光屏上只有蜡烛上半部分的像 B．光屏上只有蜡烛下半部分的像 C．光屏上有蜡烛全部的像 D．光屏上蜡烛的像变暗 E.光屏上蜡烛的像变亮 学科网（北京）股份有限公司 $