第四章 神奇的透镜(高效培优·单元复习讲义)物理新教材沪科版八年级全一册
2026-08-26
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精品
摘要:
该初中物理单元复习讲义以“目标清单-考点精研-避坑指南-精准练”为主线构建透镜知识体系,通过表格梳理目标与方法,光路图呈现特殊光线路径,规律总结表归纳凸透镜成像静态动态特点,突出成像规律、眼睛原理等重难点及内在联系。
讲义亮点在于“考点分层+角度突破”设计,如用“模型建构”将眼球等效为凸透镜装置,“科学推理”总结动态成像口诀,配套实验探究(调整透镜位置成像)、情境应用(矿泉水瓶引火)等题型,帮助学生夯实基础、提升思维,支持教师实施分层教学与精准复习。
内容正文:
第四章 神奇的透镜
目录
01 本章复习·目标清单
02 教材精研·单元复习
考点01 凸透镜与凹透镜
考点02 凸透镜成像的规律
考点03 眼睛和眼镜
03 避坑指南·解题通法
角度01 三条特殊光线
角度02 凸透镜成像的动态变化
角度03 自制望远镜
04单元提升·精准练
目标导航
方法指导
1.能区分凸透镜和凹透镜;知道主光轴、光心、焦点、焦距。了解凸透镜对光有会聚作用、凹透镜对光有发散作用,会画三条特殊光线光路图。
2.探究并掌握凸透镜成像规律,能用规律解释照相机、投影仪、放大镜的成像特点。进一步分辨实像与虚像。
3.知道眼睛的成像原理,知道近视和远视的成因与矫正。
4.能根据透镜特点和成像规律,对简单光学问题
(如森林中矿泉水瓶引火)进行推理和解释。
1.认识透镜时,应以光路效果界定本质——“会聚”指折射光线向主轴偏折,“发散”指折射光线远离主轴,避免仅凭外形下结论。
2.一倍焦距是“正倒虚实”的分水岭,二倍焦距是“放大缩小”的转折点。熟悉蜡烛从远及近移动的过程,理解“实像异侧必倒立、虚像同侧必正大”的伴随关系;将物距变化与像距变化绑定记忆,再对应到生活器材:照相机调像距、投影仪调物距、放大镜看虚像。
3.将眼球等效为“焦距可调的凸透镜成像装置”,视网膜固定为光屏。遵循“像前移用凹透镜、像后移用凸透镜”的原则。
4.面对生活情境题,执行三步转化程序:第一步去情境,提取关键要素;第二步建模型,判断透明体形状抽象为“凸透镜模型”;第三步链规律,调用“平行光会聚于焦点→温度升高”的因果链条作答。
考点01 凸透镜与凹透镜
一、凸透镜和凹透镜
1.远视镜片中间厚、边缘薄,这样的镜片是凸透镜,如图甲所示。近视镜片中间薄、边缘厚,这样的镜片是凹透镜,如图乙所示。
2.一般透镜的两个表面中至少有一个表面是球面的一部分。如果透镜的厚度远小于球面的半径,这种透镜就叫作薄透镜。
3.如图所示,通过两个球面球心的直线叫作主光轴。主光轴上有个特殊的点,通过这个点的光传播方向不变,这个点叫作透镜的光心。薄透镜的光心可以认为就在透镜的中心。
二、透镜对光的作用
1.将放大镜正对着太阳光,再把一张纸放在它的另一侧,调整放大镜与纸的距离,纸上会出现一个很小、很亮的光斑。
2.凸透镜对光有会聚作用,凹透镜对光有发散作用。因此,凸透镜又叫会聚透镜,凹透镜又叫发散透镜。
三、焦点和焦距
1.凸透镜能使跟主光轴平行的光会聚在主光轴上的一点,这个点叫作凸透镜的焦点。焦点到凸透镜光心的距离叫作焦距。
2.凸透镜两侧各有一个焦点,两侧的两个焦距相等。跟主光轴平行的光通过凸透镜的光路如图所示。图中F表示焦点,f表示焦距。凸透镜的焦距越小,对光的会聚作用越强。
四、三条特殊光线
1.凸透镜
(1)平行于主光轴的光线经凸透镜折射后通过焦点。
(2)通过光心的光线传播方向不变。
(3)通过焦点的光线经凸透镜折射后将平行于主光轴射出。
2.凹透镜
(1)平行于主光轴的光线经凹透镜折射后发散,发散光线的反向延长线通过焦点。
(2)反向延长线通过凹透镜焦点的光线经凹透镜折射后 平行于主光轴射出。
(3)通过光心的光线传播方向不变。
【深化点拨】
1.焦距是凸透镜的一个重要参数,凸透镜的焦距越大,凸透镜对光的会聚作用越小。
2.平行光通过凹透镜后变成发散光线,这些发散光线的反向延长线相交于主光轴上一点,这一点不是实际光线的会聚点,所以叫虚焦点。
1.(2026•贵州模拟)我国出土的文物“水晶饼”为中部鼓起的透明圆饼,古籍记载“正午向日,以艾承之,即火燃”。说明此“水晶饼”相当于一个( )
A.凹透镜 B.凹面镜 C.凸透镜 D.凸面镜
2.(2026•广州期中)光经过透镜折射前后的光路如图所示,则下列对虚线框内的透镜类型判断正确的是( )
A.两个都是凹透镜
B.两个都是凸透镜
C.甲是凹透镜,乙是凸透镜
D.甲是凸透镜,乙是凹透镜
3.(2025•呼和浩特期末)如图,张老师把她的眼镜放在台灯灯光下,看到镜片后边的区域比眼镜周围暗,由此可以判断该镜片( )
A.是凸透镜,对光起会聚作用
B.是凸透镜,对光起发散作用
C.是凹透镜,对光起发散作用
D.是凹透镜,对光起会聚作用
4.(2025•南昌期末)小华同学将凸透镜正对太阳,在纸面上得到一个并非最小的光斑,此时光斑到凸透镜的距离为10cm。若凸透镜远离纸面的过程中光斑先变小后变大,则该凸透镜的焦距( )
A.一定小于10cm
B.一定等于10cm
C.一定大于10cm
D.可能小于10cm,也可能大于10cm
5.(2026•合肥二模)如图所示,夏天司机随手将一瓶矿泉水放在仪表台上,引发了一场悲剧。调查后发现,夏季强烈的阳光被矿泉水瓶聚焦在车内的易燃物上,导致易燃物被点燃。装有水的矿泉水瓶相当于一个凸透镜,对光有 作用。因此在山林中,除了携带火种容易发生火灾外,随意丢弃装水的矿泉水瓶也容易引发火灾。
6.(2025•南京期末)为测量某凸透镜的焦距,小芳先在纸上画一个小于透镜大小的圆,如图所示,将凸透镜正对太阳光,在其下方距透镜8cm处的白纸上的光斑恰好与圆重合;当将该透镜靠近白纸垂直移动4cm时,此时白纸上的光斑再次与圆重合,此过程中光斑的大小 (选填“先变小后变大”或“先变大后变小”),该凸透镜的焦距为 cm。
考点02 凸透镜成像的规律
【实验思路】
为探究凸透镜成像的规律,我们可以把物体放在距凸透镜较远的地方,然后逐渐移近,把每次观察到的物距以及像的虚实、大小、正倒等情况都记录在表格中,比较实验数据,看看像的虚实、大小、正倒与物距有什么关系,寻找其中的规律。
【实验过程】
1.用发光二极管作为发光物体,一块白色的硬纸板作为光屏,调节发光物体、凸透镜和光屏,使它们的中心高度相同,研究发光物体的成像情况。
2.把发光物体放在较远处,移动光屏,使光屏上呈现清晰的实像。观察实像的大小和正倒,测出物距和像距(像到凸透镜的距离)。
3.把发光物体向凸透镜移近几厘米,放好后重复以上操作。
4.继续向凸透镜移动发光物体并调整光屏的位置,重复以上操作,你总能在光屏上得到发光物体的像吗?当在光屏上看不到发光物体的像时,可以撤去光屏,从光屏一侧向凸透镜方向看去,观察发光物体的像。此时发光物体和它的像在什么位置?
5.记录凸透镜的焦距f,把实验中得到的数据和观察的结果填入表格。
(一)凸透镜成像静态规律
1.物体在2f以外时,像在f和2f之间,此时成倒立缩小实像。
2.物体在f和2f之间时,像在2f以外,此时成倒立放大实像。
3.物体在f以内时,不成像,通过透镜可以观察到正立放大虚像。
4.物体在2f处时,像也在2f处,此时成倒立等大实像。
5.物体在f处时,不成像,物体发出的光经透镜折射后平行于主光轴射出。
物距u
像距v
像的性质
应用
u>2f
f<v<2f
倒立缩小实像
照相机
f<u<2f
v>2f
倒立放大实像
投影仪
u<f
v>u
正立放大虚像
放大镜
u=2f
v=2f
倒立等大实像
测焦距
u=f
不成像
探照灯
(二)凸透镜成像动态规律
1.物体在f以外时
(1)物体靠近凸透镜,像远离凸透镜,像变大,即物近像远像变大。
(2)物体远离凸透镜,像靠近凸透镜,像变小,即物远像近像变小。
2.物体在f以内时
(1)物体靠近凸透镜,像靠近凸透镜,像变小,即物近像近像变小。
(2)物体远离凸透镜,像远离凸透镜,像变大,即物远像远像变大。
3.f和2f之间的移动速度小于2f以外的移动速度(f和2f之间距离小,物体和像同时运动)。
4.物体与焦点间距离变大(或变小),可以视为物体与凸透镜间距离变大(或变小)。
【深化点拨】
一倍焦距分虚实,二倍焦距分大小;实像倒,居异侧,虚像正,居同侧。
7.(2026•衡水模拟)小明在做“探究凸透镜成像规律”的实验中,在光屏上得到一个清晰的像,如图所示(像未画出)。下列说法正确的是( )
A.该凸透镜的焦距可能为15厘米
B.图中成正立缩小的像,符合照相机的成像原理
C.保持蜡烛与光屏的位置不变,将凸透镜适当向左移动,光屏上可再次成清晰的缩小的像
D.若换一个焦距为5cm的凸透镜,将光屏适当向左移动可再次成清晰的像
8.(2026•松原模拟)如图所示为学校里常见的摄像头,关于摄像头的成像原理,下列说法正确的是( )
A.镜头相当于凹透镜
B.物体通过摄像头成正立、缩小的实像
C.摄像时物体要位于摄像头的两倍焦距以外
D.当同学在摄像头上成的像渐渐变大时,表明该同学在远离摄像头
9.(2026•宿州二模)在“探究凸透镜成像规律”实验中,当蜡烛、凸透镜和光屏的位置如图所示时,光屏上的像不清晰;于是同学们将光屏向右移动适当距离,光屏上呈现清晰的烛焰像,则关于该实验,下列说法正确的是( )
A.光屏上清晰的像是倒立放大的实像
B.根据光屏上清晰像的特点可以制成照相机
C.若保持图中各仪器位置不变,在蜡烛和凸透镜之间放一个度数合适的近视眼镜,光屏上的像也可以变清晰
D.若保持图中凸透镜和光屏位置不变,将蜡烛适当向右移动、光屏上的像也可以变清晰
10.(2026•陇南模拟)为了防控电动自行车入户充电带来的安全隐患,北京某小区引入了“智能梯控”系统。该系统建立在电梯厢内安装的智能摄像头,以算法识别加声光报警的方式,精准管控电瓶车和电池乘梯上楼,为楼内居民生命财产安全添加了一道安全门禁。下列相关说法,正确的是( )
A.智能摄像头的镜头相当于一个凹透镜
B.电梯厢内的电瓶车距离摄像头一倍至两倍焦距之间
C.电瓶车在“智能梯控”系统显示屏上成缩小的实像
D.当人推车靠近摄像头时,显示屏上的像逐渐变小
11.(2026•娄底模拟)如图所示是一张妙趣横生的照片,不用后期处理,直接采用手机错位拍摄一次而成。在拍摄过程中,手机照相机的镜头相当于凸透镜,物体通过手机照相机的镜头成 (选填“放大”或“缩小”)的像;摆拍时 (选填“鞋子”或“人”)距离手机比较远。
12.(2026•西安模拟)随着科技的不断进步,超市自助结账设备已在各大商超普及应用,顾客可通过人脸识别、扫描商品条码、输入商品编号等多种方式完成自助结算。人脸识别结账时,顾客应位于自助结账机镜头的 (选填“二倍焦距以外”“一倍焦距与二倍焦距之间”或“一倍焦距以内”)处,自助结账机的镜头成的像是倒立、 (选填“放大”“缩小”或“等大”)的实像。要使屏幕上自己的像变小,需 (选填“靠近”或“远离”)自助结账机镜头。
13.(2026•武汉模拟)小倩在实验室做“探究凸透镜成像规律”的实验:
(1)小倩利用太阳光分别用如图1所示的甲、乙两种方式测量凸透镜的焦距,能够正确测量的是方式 ;
(2)当蜡烛、凸透镜和光屏的位置如图2所示时,光屏上呈现一个清晰的像。保持蜡烛和光屏的位置不变,当把凸透镜移动到光具座34cm刻度位置时,光屏上又呈现一个清晰的像。这个像比原来的像 ;
(3)如图2所示,保持所有元件位置不变,只更换一个焦距更大的凸透镜,发现光屏上的像变模糊,为使光屏上再次得到清晰的像,应将光屏向 (选填“靠近”或“远离”)凸透镜方向移动;
(4)如图3所示,无人机用凸透镜作为镜头拍摄地面照片,某一时刻成像在c点,无人机继续上升到某一高度时,所成的像可能落在图中凸透镜主光轴上的 (选填“a”“b”“c”或“d”)点。
14.(2026•东莞模拟)小明在做“探究凸透镜成像规律”实验时,所用的器材有带刻度尺的光具座、焦距为10cm的凸透镜、光屏、蜡烛和火柴等,如图甲所示。
(1)实验前调节烛焰、凸透镜、光屏的中心在同一高度,其目的是避免成像在光屏的 (选填“中央”或“边缘”)。
(2)在某次实验中,小明将蜡烛、凸透镜、光屏放在光具座上的位置如图甲所示,光屏上呈现清晰的像,该像的大小比烛焰 (选填“大”或“小”),生活中的 (选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)就是应用此工作原理制成的。
(3)保持蜡烛位置不变,移动凸透镜至如图乙所示位置,无论怎样移动光屏都无法在光屏上呈现烛焰的像,此时成的是 (选填“实像”或“虚像”),在图中的 (选填“A”或“B”)处可以观察到烛焰的像。
(4)小明将图甲中的透镜换成焦距f=5cm的凸透镜,光屏上烛焰的像变模糊,这类似于 (选填“近视”或“远视”)眼的成像特点。
考点03 眼睛和眼镜
一、眼睛
1.眼球好像一架照相机,晶状体和角膜的共同作用相当于一个凸透镜,把来自物体的光会聚在视网膜上,形成物体的像。视网膜上的感光细胞受到光的刺激产生信号,视神经把这个信号传输给大脑,我们就看到了物体。
2.眼睛通过睫状体来改变晶状体的形状:当睫状体放松时,晶状体比较薄,远处物体射来的光刚好会聚在视网膜上,眼睛可以看清远处的物体(图甲);当睫状体收缩时,晶状体变厚,对光的偏折能力变大,近处物体射来的光会聚在视网膜上,眼睛就可以看清近处的物体(图乙)。
3.依靠眼睛调节所能看清的最远和最近的两个极限点分别叫作远点和近点。正常眼睛的远点在无限远处,近点在大约10 cm处。正常眼睛观察近处物体时,最清晰而又不疲劳的距离约为25 cm,这个距离叫作明视距离。
二、近视眼及其矫正
1.视眼只能看清近处的物体,看不清远处的物体。形成近视眼的原因是晶状体太厚,折光能力太强,或者眼球在前后方向上太长,因此来自远处某点的光会聚在视网膜前,到达视网膜时已经不是一点而是一个模糊的光斑了(图甲)。
2.利用凹透镜能使光发散的特点,在眼睛前面放一个合适的凹透镜,就能使来自远处物体的光会聚在视网膜上(图乙)。
三、远视眼及其矫正
1.远视眼只能看清远处的物体,看不清近处的物体。形成远视眼的原因是晶状体太薄,折光能力太弱,或者眼球在前后方向上太短,因此来自近处某点的光还没有会聚成一点就到达视网膜了,在视网膜上形成一个模糊的光斑(图甲)。
2.凸透镜能使光会聚,在眼睛前面放一个合适的凸透镜,就能使来自近处物体的光会聚在视网膜上(图乙)。
【深化点拨】
在近视眼前加一个焦距合适的凹透镜,在远视眼前加一个焦距合适的凸透镜,都能改善物体在“视网膜”上的成像情况。
15.(2026•烟台模拟)保护视力,要有良好的读书、写字姿势。阅读时眼睛与书本之间的距离保持在25cm左右(明视距离)清晰而不疲劳。如果患上近视眼,必须到专业眼镜店配近视眼镜,关于近视眼,下列说法正确的是( )
A.近视眼镜是凸透镜
B.戴上近视眼镜后在视网膜上成的像是虚像
C.近视眼同学晶状体焦距变长
D.所戴的近视眼镜对光有发散作用
16.(2026•合肥模拟)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
17.(2026•三门峡三模)近视激光矫正术利用激光能够精确切削组织的特性,用光束重塑角膜曲率(角膜曲率反映的是角膜的弯曲程度,角膜曲率越小,表示角膜越平坦),从而达到矫正近视的目的。下列相关说法正确的是( )
A.近视眼对光的调节能力变差,远处物体的像成在视网膜的后方
B.眼睛近视后,可以通过戴凸透镜制成的眼镜进行矫正
C.实施近视激光矫正术后,角膜的折光能力变弱
D.实施近视激光矫正术后,远处物体在视网膜上成正立、缩小的清晰实像
18.(2026•德州期末)为满足特殊人群的需求,有一种眼镜的镜片可以改变(如图甲),它的改变是通过在透明的薄膜中注入或抽出光学液体来实现的。图乙是某人看远处物体时的成像情况,此时该人的视力缺陷和矫正时应选择的镜片是( )
A.远视眼,镜片Ⅰ B.远视眼,镜片Ⅱ
C.近视眼,镜片Ⅰ D.近视眼,镜片Ⅱ
19.(2025•自贡期末)小陈发现爷爷看书报时将书报拿得很远,根据所学知识想到人的眼睛与 (选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)的成像原理相同,爷爷眼睛的问题是因为晶状体太薄造成的 (选填“近”或“远”)视眼,于是他建议父母带爷爷到眼镜店选配一副由透镜制成的老花镜。
20.(2025•烟台期末)如图是当下很流行的“自动变色近视眼镜”,其镜片中掺入了对紫外线非常敏感的特殊材料,紫外线照射越强,镜片的颜色会变得越深,镜片的透光度将 (选填“增强”、“减弱”),从而避免强光对眼睛的伤害,当回到光照较弱的室内,镜片又会恢复到无色透明的状态:视力正常的同学带上该眼镜时会感到有些眩晕,看周围物体也会变得模糊,这是因为该眼镜是 (选填“凹透镜”、“凸透镜”),戴上眼镜后,本来可以清晰成在视网膜上的像此时会聚点到了视网膜的
(选填“前”、“后”)方。
角度01 三条特殊光线
1.平行于主光轴的光线经凸透镜折射后通过焦点。
2.通过光心的光线传播方向不变。
3.通过焦点的光线经透镜折射后平行于主光轴射出。
21.(2026•昆明模拟)请画出射到透镜上的两条入射光线。
22.(2026•连云港模拟)请在图中将凹透镜的入射光线和折射光线补画完整。
23.(2026•阜新二模)如图所示,请画出入射光线经过凸透镜折射后的折射光线和这条折射光线再经平面镜MN反射。
24.(2026•营口模拟)请在图中画出入射光线经过凸透镜后的折射光线,再画出该折射光线经过凹透镜后的光路。
角度02 凸透镜成像的动态变化
1.物体在f以外时
(1)物体靠近凸透镜,像远离凸透镜,像变大,即物近像远像变大。
(2)物体远离凸透镜,像靠近凸透镜,像变小,即物远像近像变小。
2.物体在f以内时
(1)物体靠近凸透镜,像靠近凸透镜,像变小,即物近像近像变小。
(2)物体远离凸透镜,像远离凸透镜,像变大,即物远像远像变大。
3.f和2f之间的移动速度小于2f以外的移动速度(f和2f之间距离小,物体和像同时运动)。
4.物体与焦点间距离变大(或变小),可以视为物体与凸透镜间距离变大(或变小)。
25.(2025•榆林期末)国庆出游期间,小明协助游客拍摄集体照,却发现部分人员未能出现在镜头内,导致合照不完整。若要让所有人清晰完整地呈现在画面中,小明应选择哪种拍摄调整方案( )
A.游客不动,小明后退,镜头向后调
B.游客不动,小明向前,镜头向前调
C.小明不动,游客向前,镜头向后调
D.小明不动,游客后退,镜头向前调
26.(2025•达州期末)某同学用自制的水凸透镜做凸透镜成像实验,在光屏上得到了清晰的像,如图所示,他继续将水注入水凸透镜,使水凸透镜的焦距变化,如果不改变蜡烛和水凸透镜的位置,要在光屏上再次成清晰的像,则( )
A.光屏应向左移动,成的像变小
B.光屏应向左移动,成的像变大
C.光屏应向右移动,成的像变大
D.光屏应向右移动,成的像变小
27.(2025•徐州期末)当摄影师用一台镜头焦距固定的照相机给全班同学照完合影后,接着给小明同学照半身像,此时摄影师应将该照相机适当 (选填“靠近”或“远离”)小明,镜头略向 (选填“外伸”或“内缩”)。拍照时,若有一只小甲虫落在镜头上,则底片上的像将 (选填“依然”或“不”)完整。
28.(2026•河源模拟)如图是某校门禁的刷脸机,师生通过“刷脸”进出校园。“刷脸机”的摄像头相当于 透镜,人在“摄像头”里所成的像是 像(选填“实”或“虚”),要使屏幕上自己的像变小,需 摄像头(选填“靠近”或“远离”)。
角度03 自制望远镜
1.确定望远镜的放大倍率。望远镜的放大倍率为物镜的焦距与目镜的焦距之比。
2.选择物镜和目镜。根据放大倍数,选择焦距合适的两块凸透镜,物镜的直径还要比目镜的直径大一些。
3.设计镜筒。最佳成像间距约等于物镜焦距与目镜焦距之和。
29.(2026•商丘二模)小明用焦距为14cm和5cm两个凸透镜制作了如图所示的自制望远镜,下列说法正确的是( )
A.B镜为目镜应选用焦距14cm的凸透镜
B.望远镜的物镜作用相当于一个投影仪
C.当看到远处的清晰像时镜筒长为14cm
D.人眼看到的是远处的景物倒立的虚像
30.(2025•怀化模拟)如图甲所示是天文爱好者自制的望远镜,使用该望远镜可以看到8亿公里外的木星。图乙是望远镜内部简化结构及光路示意图。下列说法正确的是( )
A.木星表面发出的光在真空中传播的速度为3×105m/s
B.木星通过物镜成像的原理与照相机相似
C.眼睛看到的是木星的倒立的实像
D.目镜的成像原理与投影仪相同
31.(2025•自贡期末)在跨学科实践活动中,为观察远处的物体,用焦距为10cm、20cm的两块凸透镜制成可伸缩的望远镜,如图甲所示,结构简易图如图乙所示。则用焦距为 cm的凸透镜作物镜;当观察的物体越远时,两块凸透镜之间的距离越 。
32.(2025•广安期末)如图所示是小红制作的一架简易的天文望远镜,它的目镜和物镜都是凸透镜,凸透镜对光有 (选填“发散”或“会聚”)作用。她将寻星装置安装在套筒上,将望远镜固定在三脚架上用于观察月球;月球通过物镜成像的原理与生活中的 (选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)的成像原理相同。
33.(2026•长沙二模)明末清初孙云球所著《镜史》是我国第一部光学著作,其中记录了制作各式光学仪器的方法,包含用水晶研磨放大镜、老花镜、观微镜等的镜片。孙云球研磨这三种设备的镜片有一个共同的加工原则,都是将镜片加工成( )
A.中间厚边缘薄 B.中间薄边缘厚
C.光滑且厚薄均匀 D.碗状凹陷的曲面
34.(2025•天津期末)据晋代张华的《博物志》记载:“削冰令圆,举以向日,以艾承其影,则得火。”如图所示,这种利用冰透镜向日取火的方法,体现了我国古代劳动人民的智慧。下列对于该冰透镜的分析正确的是( )
A.凸透镜,对光有发散作用
B.凸透镜,对光有会聚作用
C.凹透镜,对光有发散作用
D.凹透镜,对光有会聚作用
35.(2026•邯郸二模)在“探究凸透镜成像的规律”实验中,当蜡烛、凸透镜和光屏的位置如图所示时,光屏上承接到烛焰清晰的像(图中未画出)。保持凸透镜的位置不变,则( )
A.实验所用凸透镜的焦距可能为10.0cm
B.图中光屏上承接到烛焰倒立、放大的像
C.保持透镜位置不动,将蜡烛和光屏的位置互换,光屏上不能承接到清晰的像
D.在烛焰和凸透镜之间放一个近视镜片,向右移动光屏,光屏上可再次成清晰的像
36.(2026•三明模拟)光刻机是制造芯片的核心装备,光刻技术的简化原理如图所示,该技术是利用紫外线将设计好的集成电路图透过凸透镜照射到硅片上成缩小的像。下列说法中正确的是( )
A.在硅片上形成的像是虚像
B.此光刻技术的成像原理与投影仪相同
C.集成电路图位于凸透镜的1倍焦距和2倍焦距之间
D.要使硅片上的像变小,需将凸透镜向下移动
37.(2025•衡阳期末)小明需要佩戴隐形眼镜进行视力矫正。如图所示是他眼睛的成像示意图,所配制的眼镜中心厚度为0.5mm。据此判断,小明患有的视力缺陷及该镜片边缘的厚度是( )
A.近视眼 大于0.5mm
B.近视眼 小于0.5mm
C.远视眼 大于0.5mm
D.远视眼 小于0.5mm
38.(2026•临汾模拟)如图所示,摄影师用相机拍摄时,让两个物体离镜头远近不同,再调整拍摄角度,使两物体的像在同一张照片中呈现出“手捏月亮”的趣味效果。这是一种富有创意的拍摄技巧——“强迫透视法”利用这种技巧拍摄这张照片时( )
A.镜头对光有发散的作用
B.手和月亮通过镜头成的像都是实像
C.通过镜头手成放大的像而月亮成缩小的像
D.若要放大像的大小,应将镜头焦距调小一些
39.(2025•临汾期末)眼睛是心灵的窗户,爱眼护眼势在必行。下列有关眼睛和眼镜的说法中正确的是( )
A.图甲是近视眼,应该戴凸透镜
B.图甲是远视眼,应该戴凹透镜
C.图乙是近视眼,应该戴凹透镜
D.图乙是远视眼,应该戴凸透镜
40.(2026•资阳三模)如图,这是一款人脸识别门禁一体机,通过摄像镜头对人脸特征进行实时捕捉和分析,为人们提供便捷、安全的门禁管理服务。下列说法正确的是( )
A.该摄像镜头相当于凹透镜
B.人脸通过该摄像镜头成倒立、缩小的实像
C.这种摄像镜头与近视眼镜是同一种透镜
D.若镜头的焦距为5cm,为了能成清晰的像,人脸到镜头的距离应小于5cm
41.(2025•西安期中)在炎热的夏天正午不能向叶子上洒水,这是因为水会在树叶上形成圆形的水珠,如图甲所示,圆形的水珠相当于 镜,会“烧糊”叶片。如图乙所示一束光经过一个透镜后会聚于主光轴上的点A,取下透镜后,光会聚于B点,该透镜对光的作用与水珠对光所起到的作用 (填“相同”或“不同”)。
42.(2026•深圳三模)小明看到电视报道,我国自主研发的“天问一号”火星探测器搭载的高分辨率相机,其镜头相当于一个 (选填“凸透镜”或“凹透镜”),对光有 (选填“会聚”或“发散”)作用。在拍摄火星表面时,若想让火星表面的像变大,可以让镜头 (选填“靠近”或“远离”)被拍物体。
43.(2026•怀化模拟)小明用一个放大镜观察邮票(如图甲),他想使通过放大镜看到的邮票上的“图案”更大一些,可以适当 放大镜到邮票的距离;接着他又用这个放大镜、两个粗细相差很小的纸筒、一张半透明薄膜做了一个“模型照相机”(如图乙)去看室外的景物,发现呈现在“模型照相机”薄膜上的景物是 (选填“正立”或“倒立”)的。
44.(2026•安康二模)无人机航拍影像具有高清晰、高现实性的优点。如图,用无人机监测道路通行情况,无人机搭载的摄像机的镜头是 (选填“凸”或“凹”)透镜,拍摄的影像是倒立、 (选填“放大”或“缩小”)的像。当拍摄的汽车影像变大,说明汽车在 (选填“靠近”或“远离”)无人机。
45.(2026•东莞模拟)信息化时代,不少学生迷上手机,长时间盯着屏幕会导致视力下降,其眼睛成像原理如图所示,此图说明该生患上了 眼(选填“近视”或“远视”),需要用 进行矫正(选填“凸透镜”或“凹透镜”),该透镜对光线具有 作用(选填“发散”或“会聚”)。
46.(2025•长春期末)如图所示,这是中央电视台自主研发的一款特种摄像设备—“猎豹”,专门用于速度滑冰赛事的转播工作。
(1)这种设备的镜头相当于 透镜。要想使被拍摄运动员的像更大,镜头应往 (选填“前伸”或“后缩”)一些。
(2)人眼相当于一架 (选填“照相机”或“投影仪”);明明的眼睛看远处的景物很模糊,则明明患上的是 (选填“近视”或“远视”)眼。
47.(2026•宜宾模拟)如图所示,试画出两条光线经凹透镜折射后的光路图。
48.(2026•合肥模拟)如图,物体AB经凸透镜后在光屏上成像A′B′,F为透镜的焦点,请作出两条入射光线的折射光线。
49.(2026•榆林模拟)小明用焦距为10cm的凸透镜来探究“凸透镜成像的规律”。
(1)为了使像成在光屏的中央,实验前,应将烛焰、凸透镜和光屏的中心调在 。
(2)调整好器材,如图,光屏上呈现烛焰清晰的像(未画出),日常生活中 (选填“放大镜”“照相机”或“投影仪”)的成像规律与此时的成像规律相同。
(3)保持凸透镜位置不变,将蜡烛从图示位置移到20cm的刻度线处,移动光屏直至呈现烛焰清晰的像,此时的像比移动前的像 (选填“大”或“小”)。
(4)若在图中情景下,在凸透镜左边靠近凸透镜的位置上放一个眼镜镜片后,须将光屏向左移动才能再次呈现清晰的像,则该镜片可用来矫正 (选填“近”或“远”)视眼。
50.(2026•汕头模拟)用如图所示的装置做“探究凸透镜成像规律”实验。
(1)如图甲所示,平行于主光轴的光线经过凸透镜后,在光屏上形成一个最小、最亮的光斑,则该凸透镜的焦距是 cm。
(2)实验前应将烛焰、凸透镜和光屏的中心调整到同一高度,这是为了使烛焰的像成在 。
(3)如图乙所示,将凸透镜固定在50.0cm刻度线处,当蜡烛固定在35.0cm刻度线位置时,光屏应在(选填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”) 区域内左右移动,才能在光屏上得到清晰的 (选填“缩小”“等大”或“放大”)的实像;
(4)实验中,随着蜡烛燃烧变短,光屏上烛焰的像向 移动;
(5)在第(3)问中,当光屏上接收到清晰的像时,不小心将凸透镜稍许向左移动了一点距离,此时光屏上的像变得模糊,若要使光屏上再次成清晰的像,光屏应向 (选填“左”或“右”)移动,光屏上所成的像将 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
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第四章 神奇的透镜
目录
01 本章复习·目标清单
02 教材精研·单元复习
考点01 凸透镜与凹透镜
考点02 凸透镜成像的规律
考点03 眼睛和眼镜
03 避坑指南·解题通法
角度01 三条特殊光线
角度02 凸透镜成像的动态变化
角度03 自制望远镜
04单元提升·精准练
目标导航
方法指导
1.能区分凸透镜和凹透镜;知道主光轴、光心、焦点、焦距。了解凸透镜对光有会聚作用、凹透镜对光有发散作用,会画三条特殊光线光路图。
2.探究并掌握凸透镜成像规律,能用规律解释照相机、投影仪、放大镜的成像特点。进一步分辨实像与虚像。
3.知道眼睛的成像原理,知道近视和远视的成因与矫正。
4.能根据透镜特点和成像规律,对简单光学问题
(如森林中矿泉水瓶引火)进行推理和解释。
1.认识透镜时,应以光路效果界定本质——“会聚”指折射光线向主轴偏折,“发散”指折射光线远离主轴,避免仅凭外形下结论。
2.一倍焦距是“正倒虚实”的分水岭,二倍焦距是“放大缩小”的转折点。熟悉蜡烛从远及近移动的过程,理解“实像异侧必倒立、虚像同侧必正大”的伴随关系;将物距变化与像距变化绑定记忆,再对应到生活器材:照相机调像距、投影仪调物距、放大镜看虚像。
3.将眼球等效为“焦距可调的凸透镜成像装置”,视网膜固定为光屏。遵循“像前移用凹透镜、像后移用凸透镜”的原则。
4.面对生活情境题,执行三步转化程序:第一步去情境,提取关键要素;第二步建模型,判断透明体形状抽象为“凸透镜模型”;第三步链规律,调用“平行光会聚于焦点→温度升高”的因果链条作答。
考点01 凸透镜与凹透镜
一、凸透镜和凹透镜
1.远视镜片中间厚、边缘薄,这样的镜片是凸透镜,如图甲所示。近视镜片中间薄、边缘厚,这样的镜片是凹透镜,如图乙所示。
2.一般透镜的两个表面中至少有一个表面是球面的一部分。如果透镜的厚度远小于球面的半径,这种透镜就叫作薄透镜。
3.如图所示,通过两个球面球心的直线叫作主光轴。主光轴上有个特殊的点,通过这个点的光传播方向不变,这个点叫作透镜的光心。薄透镜的光心可以认为就在透镜的中心。
二、透镜对光的作用
1.将放大镜正对着太阳光,再把一张纸放在它的另一侧,调整放大镜与纸的距离,纸上会出现一个很小、很亮的光斑。
2.凸透镜对光有会聚作用,凹透镜对光有发散作用。因此,凸透镜又叫会聚透镜,凹透镜又叫发散透镜。
三、焦点和焦距
1.凸透镜能使跟主光轴平行的光会聚在主光轴上的一点,这个点叫作凸透镜的焦点。焦点到凸透镜光心的距离叫作焦距。
2.凸透镜两侧各有一个焦点,两侧的两个焦距相等。跟主光轴平行的光通过凸透镜的光路如图所示。图中F表示焦点,f表示焦距。凸透镜的焦距越小,对光的会聚作用越强。
四、三条特殊光线
1.凸透镜
(1)平行于主光轴的光线经凸透镜折射后通过焦点。
(2)通过光心的光线传播方向不变。
(3)通过焦点的光线经凸透镜折射后将平行于主光轴射出。
2.凹透镜
(1)平行于主光轴的光线经凹透镜折射后发散,发散光线的反向延长线通过焦点。
(2)反向延长线通过凹透镜焦点的光线经凹透镜折射后 平行于主光轴射出。
(3)通过光心的光线传播方向不变。
【深化点拨】
1.焦距是凸透镜的一个重要参数,凸透镜的焦距越大,凸透镜对光的会聚作用越小。
2.平行光通过凹透镜后变成发散光线,这些发散光线的反向延长线相交于主光轴上一点,这一点不是实际光线的会聚点,所以叫虚焦点。
1.(2026•贵州模拟)我国出土的文物“水晶饼”为中部鼓起的透明圆饼,古籍记载“正午向日,以艾承之,即火燃”。说明此“水晶饼”相当于一个( )
A.凹透镜 B.凹面镜 C.凸透镜 D.凸面镜
解:“水晶饼”中间厚、边缘薄,属于凸透镜,凸透镜使太阳光发生折射,对光线有会聚作用。
答案:C。
2.(2026•广州期中)光经过透镜折射前后的光路如图所示,则下列对虚线框内的透镜类型判断正确的是( )
A.两个都是凹透镜
B.两个都是凸透镜
C.甲是凹透镜,乙是凸透镜
D.甲是凸透镜,乙是凹透镜
解:由图可知,光通过甲透镜后折射光线发散了,因此甲为凹透镜;而光线经过乙之后光线发散了,故乙应为凸透镜。
答案:C。
3.(2025•呼和浩特期末)如图,张老师把她的眼镜放在台灯灯光下,看到镜片后边的区域比眼镜周围暗,由此可以判断该镜片( )
A.是凸透镜,对光起会聚作用
B.是凸透镜,对光起发散作用
C.是凹透镜,对光起发散作用
D.是凹透镜,对光起会聚作用
解:把一副眼镜放在台灯下,看到眼镜镜片后面的区域比眼镜周围暗,说明该透镜对光有发散作用,凹透镜对光线有发散作用,该眼镜的镜片是凹透镜,故C符合题意,ABD不符合题意。
答案:C。
4.(2025•南昌期末)小华同学将凸透镜正对太阳,在纸面上得到一个并非最小的光斑,此时光斑到凸透镜的距离为10cm。若凸透镜远离纸面的过程中光斑先变小后变大,则该凸透镜的焦距( )
A.一定小于10cm
B.一定等于10cm
C.一定大于10cm
D.可能小于10cm,也可能大于10cm
解:当平行光入射到凸透镜上时,会汇聚于焦点。在焦点处,光斑最小、最亮。这个最小光斑的位置就是焦点位置,焦点到透镜光心的距离即焦距f,不在焦距位置时光斑都会变大,此时将凸透镜远离纸面的过程,光斑先变小后变大,说明原来的位置在透镜和焦点之间,所以该凸透镜的焦距一定大于10cm,故ABD不符合题意,C符合题意。
答案:C。
5.(2026•合肥二模)如图所示,夏天司机随手将一瓶矿泉水放在仪表台上,引发了一场悲剧。调查后发现,夏季强烈的阳光被矿泉水瓶聚焦在车内的易燃物上,导致易燃物被点燃。装有水的矿泉水瓶相当于一个凸透镜,对光有 会聚 作用。因此在山林中,除了携带火种容易发生火灾外,随意丢弃装水的矿泉水瓶也容易引发火灾。
解:因为瓶中进入水之后,瓶中的水形状是中间厚、边缘薄,因此装水的矿泉水瓶相当于一个凸透镜相当于凸透镜,由于凸透镜对光线有会聚作用,所以阳光照射到装有水的矿泉水瓶上时,矿泉水瓶对光线有会聚作用。
答案:会聚。
6.(2025•南京期末)为测量某凸透镜的焦距,小芳先在纸上画一个小于透镜大小的圆,如图所示,将凸透镜正对太阳光,在其下方距透镜8cm处的白纸上的光斑恰好与圆重合;当将该透镜靠近白纸垂直移动4cm时,此时白纸上的光斑再次与圆重合,此过程中光斑的大小 先变小后变大 (选填“先变小后变大”或“先变大后变小”),该凸透镜的焦距为 6 cm。
解:从题意可知,将凸透镜正对太阳光,在其下方距透镜8cm处的白纸上的光斑恰好与圆重合,当将该透镜靠近白纸垂直移动4cm时,此时白纸上的光斑再次与圆重合,说明这两个光斑不是最小的,那么焦点就在两个光斑中间,所以此过程中光斑的大小先变小再变大;两次光斑之间的距离为4cm,故凸透镜的焦点离第一次的光斑为2cm,故凸透镜的焦距为8cm﹣2cm=6cm。
答案:先变小再变大;6。
考点02 凸透镜成像的规律
【实验思路】
为探究凸透镜成像的规律,我们可以把物体放在距凸透镜较远的地方,然后逐渐移近,把每次观察到的物距以及像的虚实、大小、正倒等情况都记录在表格中,比较实验数据,看看像的虚实、大小、正倒与物距有什么关系,寻找其中的规律。
【实验过程】
1.用发光二极管作为发光物体,一块白色的硬纸板作为光屏,调节发光物体、凸透镜和光屏,使它们的中心高度相同,研究发光物体的成像情况。
2.把发光物体放在较远处,移动光屏,使光屏上呈现清晰的实像。观察实像的大小和正倒,测出物距和像距(像到凸透镜的距离)。
3.把发光物体向凸透镜移近几厘米,放好后重复以上操作。
4.继续向凸透镜移动发光物体并调整光屏的位置,重复以上操作,你总能在光屏上得到发光物体的像吗?当在光屏上看不到发光物体的像时,可以撤去光屏,从光屏一侧向凸透镜方向看去,观察发光物体的像。此时发光物体和它的像在什么位置?
5.记录凸透镜的焦距f,把实验中得到的数据和观察的结果填入表格。
(一)凸透镜成像静态规律
1.物体在2f以外时,像在f和2f之间,此时成倒立缩小实像。
2.物体在f和2f之间时,像在2f以外,此时成倒立放大实像。
3.物体在f以内时,不成像,通过透镜可以观察到正立放大虚像。
4.物体在2f处时,像也在2f处,此时成倒立等大实像。
5.物体在f处时,不成像,物体发出的光经透镜折射后平行于主光轴射出。
物距u
像距v
像的性质
应用
u>2f
f<v<2f
倒立缩小实像
照相机
f<u<2f
v>2f
倒立放大实像
投影仪
u<f
v>u
正立放大虚像
放大镜
u=2f
v=2f
倒立等大实像
测焦距
u=f
不成像
探照灯
(二)凸透镜成像动态规律
1.物体在f以外时
(1)物体靠近凸透镜,像远离凸透镜,像变大,即物近像远像变大。
(2)物体远离凸透镜,像靠近凸透镜,像变小,即物远像近像变小。
2.物体在f以内时
(1)物体靠近凸透镜,像靠近凸透镜,像变小,即物近像近像变小。
(2)物体远离凸透镜,像远离凸透镜,像变大,即物远像远像变大。
3.f和2f之间的移动速度小于2f以外的移动速度(f和2f之间距离小,物体和像同时运动)。
4.物体与焦点间距离变大(或变小),可以视为物体与凸透镜间距离变大(或变小)。
【深化点拨】
一倍焦距分虚实,二倍焦距分大小;实像倒,居异侧,虚像正,居同侧。
7.(2026•衡水模拟)小明在做“探究凸透镜成像规律”的实验中,在光屏上得到一个清晰的像,如图所示(像未画出)。下列说法正确的是( )
A.该凸透镜的焦距可能为15厘米
B.图中成正立缩小的像,符合照相机的成像原理
C.保持蜡烛与光屏的位置不变,将凸透镜适当向左移动,光屏上可再次成清晰的缩小的像
D.若换一个焦距为5cm的凸透镜,将光屏适当向左移动可再次成清晰的像
解:
A.由图可知,凸透镜的焦距30cm>2f,f<15cm<2f,所以7.5cm<f<15cm,该凸透镜的焦距不可能为15厘米,故A错误;
B.图中成倒立缩小的像,符合照相机的成像原理,故B错误;
C.保持蜡烛和光屏的位置不变,将凸透镜在蜡烛与光屏之间向左移动,根据凸透镜光的可逆性,此时物距小于像距,光屏上成清晰的放大的像,故C错误;
D.换一个焦距更小的凸透镜,这时成像在光屏的左面,光屏应向左移动,才能得到清晰的像,故D正确。
答案:D。
8.(2026•松原模拟)如图所示为学校里常见的摄像头,关于摄像头的成像原理,下列说法正确的是( )
A.镜头相当于凹透镜
B.物体通过摄像头成正立、缩小的实像
C.摄像时物体要位于摄像头的两倍焦距以外
D.当同学在摄像头上成的像渐渐变大时,表明该同学在远离摄像头
解:
ABC、摄像头的镜头是一个凸透镜,其成像原理与照相机相同,当物距大于二倍焦距时,成倒立、缩小的实像,故AB错误、C正确;
D、当某同学在摄像头上成的像渐渐变大时,像距变大,物距变小,表明该同学在靠近摄像头,故D错误。
答案:C。
9.(2026•宿州二模)在“探究凸透镜成像规律”实验中,当蜡烛、凸透镜和光屏的位置如图所示时,光屏上的像不清晰;于是同学们将光屏向右移动适当距离,光屏上呈现清晰的烛焰像,则关于该实验,下列说法正确的是( )
A.光屏上清晰的像是倒立放大的实像
B.根据光屏上清晰像的特点可以制成照相机
C.若保持图中各仪器位置不变,在蜡烛和凸透镜之间放一个度数合适的近视眼镜,光屏上的像也可以变清晰
D.若保持图中凸透镜和光屏位置不变,将蜡烛适当向右移动、光屏上的像也可以变清晰
解:A.由题意可知,物距u=50cm−30cm=20cm。将光屏向右移动才能承接到清晰的像,说明像距v>70cm−50cm=20cm。因为物距u小于像距v,所以光屏上成的是倒立、放大的实像。故A正确;
B.根据光屏上成倒立、放大的实像的特点,可以制成投影仪或幻灯机。而照相机是利用物体在2倍焦距以外,成倒立、缩小的实像的原理制成的。故B错误;
C.近视眼镜是凹透镜,对光线有发散作用。在蜡烛和凸透镜之间放一个近视眼镜,会使原本会聚的光线延迟会聚,导致像距变得更大,像会成在更靠后的位置,光屏上的像会更加模糊。故C错误;
D.凸透镜成像规律中,物距减小(蜡烛向右靠近透镜),像距会进一步增大,无法在当前光屏位置成清晰像。故D错误;
答案:A。
10.(2026•陇南模拟)为了防控电动自行车入户充电带来的安全隐患,北京某小区引入了“智能梯控”系统。该系统建立在电梯厢内安装的智能摄像头,以算法识别加声光报警的方式,精准管控电瓶车和电池乘梯上楼,为楼内居民生命财产安全添加了一道安全门禁。下列相关说法,正确的是( )
A.智能摄像头的镜头相当于一个凹透镜
B.电梯厢内的电瓶车距离摄像头一倍至两倍焦距之间
C.电瓶车在“智能梯控”系统显示屏上成缩小的实像
D.当人推车靠近摄像头时,显示屏上的像逐渐变小
解:A.由题意可知,智能摄像头相当于照相机,是凸透镜,故A错误;
B.已知电梯厢内的摄像头相当于照相机,电瓶车距离摄像头应在两倍焦距之外,故B错误;
C.已知电梯厢内的摄像头相当于照相机,成缩小、倒立的实像,故C正确;
D.根据凸透镜成像规律可知,物近像远像变大,当人推车靠近摄像头时,显示屏上的像变大,D错误。
答案:C。
11.(2026•娄底模拟)如图所示是一张妙趣横生的照片,不用后期处理,直接采用手机错位拍摄一次而成。在拍摄过程中,手机照相机的镜头相当于凸透镜,物体通过手机照相机的镜头成 缩小 (选填“放大”或“缩小”)的像;摆拍时 人 (选填“鞋子”或“人”)距离手机比较远。
解:在拍摄过程中,手机照相机的镜头相当于凸透镜,物距大于2倍焦距,故倒立、缩小的实像;
从图中可以看出,人的像比鞋子的像小。根据凸透镜成实像规律:物距越大,像距越小,像也越小。而人的像较小,说明人距离镜头较远。
答案:缩小;人。
12.(2026•西安模拟)随着科技的不断进步,超市自助结账设备已在各大商超普及应用,顾客可通过人脸识别、扫描商品条码、输入商品编号等多种方式完成自助结算。人脸识别结账时,顾客应位于自助结账机镜头的 二倍焦距以外 (选填“二倍焦距以外”“一倍焦距与二倍焦距之间”或“一倍焦距以内”)处,自助结账机的镜头成的像是倒立、 缩小 (选填“放大”“缩小”或“等大”)的实像。要使屏幕上自己的像变小,需 远离 (选填“靠近”或“远离”)自助结账机镜头。
解:自助结账机的镜头是一个凸透镜,与照相机的成像特点相同,物距大于二倍焦距,自助结账机的镜头所成的像是倒立、缩小的实像;要使屏幕上自己的像变小,应增大物距,需远离自助结账机镜头。答案:大于二倍焦距;缩小;远离。
13.(2026•武汉模拟)小倩在实验室做“探究凸透镜成像规律”的实验:
(1)小倩利用太阳光分别用如图1所示的甲、乙两种方式测量凸透镜的焦距,能够正确测量的是方式 甲 ;
(2)当蜡烛、凸透镜和光屏的位置如图2所示时,光屏上呈现一个清晰的像。保持蜡烛和光屏的位置不变,当把凸透镜移动到光具座34cm刻度位置时,光屏上又呈现一个清晰的像。这个像比原来的像 大 ;
(3)如图2所示,保持所有元件位置不变,只更换一个焦距更大的凸透镜,发现光屏上的像变模糊,为使光屏上再次得到清晰的像,应将光屏向 远离 (选填“靠近”或“远离”)凸透镜方向移动;
(4)如图3所示,无人机用凸透镜作为镜头拍摄地面照片,某一时刻成像在c点,无人机继续上升到某一高度时,所成的像可能落在图中凸透镜主光轴上的 b (选填“a”“b”“c”或“d”)点。
解:(1)将凸透镜正对太阳光,平行于凸透镜主光轴的光射向凸透镜,在另一侧移动白纸找到最小最亮的光斑,此时光斑到凸透镜的距离即为焦距,所以甲方式能正确测量;
(2)初始状态物距u=40cm,像距v=24cm,根据光路可逆,凸透镜移到34cm后,物距变为24cm,像距变为40cm,此时物距小于像距,成放大的实像,因此像比原来更大;
(3)更换焦距更大的凸透镜后,物距不变,凸透镜对光线的偏折能力减弱,清晰像的像距变大,因此需要将光屏向远离凸透镜的方向移动,才能重新承接到清晰像;
(4)无人机上升,离地面景物更远,物距增大,根据凸透镜成像规律物远像近像变小,像距会减小;相机成像始终满足像在一倍焦距和二倍焦距之间,因此原来成像在c点,像距减小后会移动到b点。
答案:(1)甲;(2)大;(3)远离;(4)b。
14.(2026•东莞模拟)小明在做“探究凸透镜成像规律”实验时,所用的器材有带刻度尺的光具座、焦距为10cm的凸透镜、光屏、蜡烛和火柴等,如图甲所示。
(1)实验前调节烛焰、凸透镜、光屏的中心在同一高度,其目的是避免成像在光屏的 边缘 (选填“中央”或“边缘”)。
(2)在某次实验中,小明将蜡烛、凸透镜、光屏放在光具座上的位置如图甲所示,光屏上呈现清晰的像,该像的大小比烛焰 大 (选填“大”或“小”),生活中的 投影仪 (选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)就是应用此工作原理制成的。
(3)保持蜡烛位置不变,移动凸透镜至如图乙所示位置,无论怎样移动光屏都无法在光屏上呈现烛焰的像,此时成的是 虚像 (选填“实像”或“虚像”),在图中的 B (选填“A”或“B”)处可以观察到烛焰的像。
(4)小明将图甲中的透镜换成焦距f=5cm的凸透镜,光屏上烛焰的像变模糊,这类似于 近视 (选填“近视”或“远视”)眼的成像特点。
解:(1)实验前调节三者中心在同一高度,使像清晰成在光屏中央,便于观察。
(2)已知凸透镜焦距f=10cm,由图甲可得物距u=25.0cm﹣10.0cm=15cm
满足f<u<2f,根据凸透镜成像规律,此时成倒立、放大的实像,因此像比烛焰大,投影仪就是利用该原理制成的。
(3)由图乙可得物距u′=17.0cm﹣10.0cm=7cm
满足u<f,此时成正立放大的虚像,虚像无法用光屏承接;虚像与烛焰在凸透镜同侧,需要在凸透镜另一侧(B处)透过透镜观察到像。
(4)换用焦距更小的凸透镜后,透镜会聚能力变强,像会成在光屏前方,和近视眼的成像特点一致(近视眼是晶状体会聚能力过强,像成在视网膜前方)。
答案:(1)边缘;(2)大;投影仪;(3)虚像;B;(4)近视。
考点03 眼睛和眼镜
一、眼睛
1.眼球好像一架照相机,晶状体和角膜的共同作用相当于一个凸透镜,把来自物体的光会聚在视网膜上,形成物体的像。视网膜上的感光细胞受到光的刺激产生信号,视神经把这个信号传输给大脑,我们就看到了物体。
2.眼睛通过睫状体来改变晶状体的形状:当睫状体放松时,晶状体比较薄,远处物体射来的光刚好会聚在视网膜上,眼睛可以看清远处的物体(图甲);当睫状体收缩时,晶状体变厚,对光的偏折能力变大,近处物体射来的光会聚在视网膜上,眼睛就可以看清近处的物体(图乙)。
3.依靠眼睛调节所能看清的最远和最近的两个极限点分别叫作远点和近点。正常眼睛的远点在无限远处,近点在大约10 cm处。正常眼睛观察近处物体时,最清晰而又不疲劳的距离约为25 cm,这个距离叫作明视距离。
二、近视眼及其矫正
1.视眼只能看清近处的物体,看不清远处的物体。形成近视眼的原因是晶状体太厚,折光能力太强,或者眼球在前后方向上太长,因此来自远处某点的光会聚在视网膜前,到达视网膜时已经不是一点而是一个模糊的光斑了(图甲)。
2.利用凹透镜能使光发散的特点,在眼睛前面放一个合适的凹透镜,就能使来自远处物体的光会聚在视网膜上(图乙)。
三、远视眼及其矫正
1.远视眼只能看清远处的物体,看不清近处的物体。形成远视眼的原因是晶状体太薄,折光能力太弱,或者眼球在前后方向上太短,因此来自近处某点的光还没有会聚成一点就到达视网膜了,在视网膜上形成一个模糊的光斑(图甲)。
2.凸透镜能使光会聚,在眼睛前面放一个合适的凸透镜,就能使来自近处物体的光会聚在视网膜上(图乙)。
【深化点拨】
在近视眼前加一个焦距合适的凹透镜,在远视眼前加一个焦距合适的凸透镜,都能改善物体在“视网膜”上的成像情况。
15.(2026•烟台模拟)保护视力,要有良好的读书、写字姿势。阅读时眼睛与书本之间的距离保持在25cm左右(明视距离)清晰而不疲劳。如果患上近视眼,必须到专业眼镜店配近视眼镜,关于近视眼,下列说法正确的是( )
A.近视眼镜是凸透镜
B.戴上近视眼镜后在视网膜上成的像是虚像
C.近视眼同学晶状体焦距变长
D.所戴的近视眼镜对光有发散作用
解:ACD、近视眼是由于人眼的晶状体变凸,晶状体焦距变短,会聚能力增强,像呈在视网膜的前方,故应配戴凹透镜,凹透镜对光有发散作用,使所成的像后移,正好移到视网膜上,故AC错误、D正确;
B、人眼的晶状体和角膜相当于凸透镜,视网膜相当于光屏,外界物体在视网膜上成缩小倒立的实像;戴上近视眼镜后在视网膜上成的像仍然是实像,故B错误。
答案:D。
16.(2026•合肥模拟)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
解: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。由图可知,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。
答案:A。
17.(2026•三门峡三模)近视激光矫正术利用激光能够精确切削组织的特性,用光束重塑角膜曲率(角膜曲率反映的是角膜的弯曲程度,角膜曲率越小,表示角膜越平坦),从而达到矫正近视的目的。下列相关说法正确的是( )
A.近视眼对光的调节能力变差,远处物体的像成在视网膜的后方
B.眼睛近视后,可以通过戴凸透镜制成的眼镜进行矫正
C.实施近视激光矫正术后,角膜的折光能力变弱
D.实施近视激光矫正术后,远处物体在视网膜上成正立、缩小的清晰实像
解:A、根据近视眼的成因可知,形成近视眼的原因是晶状体太厚,导致折光能力变强,来自远处某点的光会聚在视网膜的前方,在视网膜上不能形成清晰的像,不是后方,故A错误;
B、近视需要配戴凹透镜(发散光线)矫正;凸透镜用于矫正远视眼,故B错误;
C、激光手术切削角膜,让角膜变平坦(角膜曲率变小),角膜折光能力变弱,使像后移落到视网膜上,故C正确;
D、人眼成像特点是倒立、缩小的实像,不是正立,故D错误。
答案:C。
18.(2026•德州期末)为满足特殊人群的需求,有一种眼镜的镜片可以改变(如图甲),它的改变是通过在透明的薄膜中注入或抽出光学液体来实现的。图乙是某人看远处物体时的成像情况,此时该人的视力缺陷和矫正时应选择的镜片是( )
A.远视眼,镜片Ⅰ B.远视眼,镜片Ⅱ
C.近视眼,镜片Ⅰ D.近视眼,镜片Ⅱ
解:
由图乙可知,某人看远处物体时,像成在了视网膜的前方,所以是近视眼,需要配戴对光线具有发散作用的凹透镜矫正,由图可知,镜片Ⅰ是凹透镜,镜片Ⅱ是凸透镜,故应佩戴Ⅰ。
答案:C。
19.(2025•自贡期末)小陈发现爷爷看书报时将书报拿得很远,根据所学知识想到人的眼睛与 照相机 (选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)的成像原理相同,爷爷眼睛的问题是因为晶状体太薄造成的 远 (选填“近”或“远”)视眼,于是他建议父母带爷爷到眼镜店选配一副由透镜制成的老花镜。
解:人的眼睛是通过调节晶状体的弯曲程度,从而改变晶状体的焦距来获得清晰的、倒立、缩小的实像,与照相机的成像原理相同,由题意可知,爷爷眼睛的问题是因为晶状体太薄,此时像成在视网膜的后方,所以爷爷的眼睛是远视眼。
答案:照相机;远。
20.(2025•烟台期末)如图是当下很流行的“自动变色近视眼镜”,其镜片中掺入了对紫外线非常敏感的特殊材料,紫外线照射越强,镜片的颜色会变得越深,镜片的透光度将 减弱 (选填“增强”、“减弱”),从而避免强光对眼睛的伤害,当回到光照较弱的室内,镜片又会恢复到无色透明的状态:视力正常的同学带上该眼镜时会感到有些眩晕,看周围物体也会变得模糊,这是因为该眼镜是 凹透镜 (选填“凹透镜”、“凸透镜”),戴上眼镜后,本来可以清晰成在视网膜上的像此时会聚点到了视网膜的 后 (选填“前”、“后”)方。
解:紫外线照射越强,镜片的颜色会变得越深,吸收的光线越多,所以镜片的透光度将减弱;
视力正常的同学带上近视眼镜时,近视眼镜是凹透镜,对光线具有发散作用,此时像成在了视网膜后方。
答案:减弱;凹透镜;后。
角度01 三条特殊光线
1.平行于主光轴的光线经凸透镜折射后通过焦点。
2.通过光心的光线传播方向不变。
3.通过焦点的光线经透镜折射后平行于主光轴射出。
21.(2026•昆明模拟)请画出射到透镜上的两条入射光线。
解:通过焦点的光线经凸透镜折射后将平行于主光轴;过凸透镜光心的光线传播方向不改变,如图所示:
22.(2026•连云港模拟)请在图中将凹透镜的入射光线和折射光线补画完整。
解:指向另一侧焦点的光线经凹透镜折射后折射光线平行于主光轴,如图所示:
23.(2026•阜新二模)如图所示,请画出入射光线经过凸透镜折射后的折射光线和这条折射光线再经平面镜MN反射。
解:平行于主光轴的光线经凸透镜折射后折射光线通过焦点;过平面镜的入射点垂直镜面作出法线,根据反射角等于入射角,在法线右侧作出反射光线,如图所示:
24.(2026•营口模拟)请在图中画出入射光线经过凸透镜后的折射光线,再画出该折射光线经过凹透镜后的光路。
解:通过焦点的光线经凸透镜折射后将平行于主光轴,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,如图所示:
角度02 凸透镜成像的动态变化
1.物体在f以外时
(1)物体靠近凸透镜,像远离凸透镜,像变大,即物近像远像变大。
(2)物体远离凸透镜,像靠近凸透镜,像变小,即物远像近像变小。
2.物体在f以内时
(1)物体靠近凸透镜,像靠近凸透镜,像变小,即物近像近像变小。
(2)物体远离凸透镜,像远离凸透镜,像变大,即物远像远像变大。
3.f和2f之间的移动速度小于2f以外的移动速度(f和2f之间距离小,物体和像同时运动)。
4.物体与焦点间距离变大(或变小),可以视为物体与凸透镜间距离变大(或变小)。
25.(2025•榆林期末)国庆出游期间,小明协助游客拍摄集体照,却发现部分人员未能出现在镜头内,导致合照不完整。若要让所有人清晰完整地呈现在画面中,小明应选择哪种拍摄调整方案( )
A.游客不动,小明后退,镜头向后调
B.游客不动,小明向前,镜头向前调
C.小明不动,游客向前,镜头向后调
D.小明不动,游客后退,镜头向前调
解:
A.游客不动,小明后退,即增大相机与游客的物距,镜头向后调,根据凸透镜的成像规律,“物远像近像变小”可知,此时像变小,则所有人都可以清晰完整地呈现在画面中,故A正确;
B.游客不动,小明向前,物距变小,镜头向前调,像距变大,根据凸透镜的成像规律,“物近像远像变大”可知,此时像变大,更难容纳所有人,故B错误;
C.小明不动,游客向前,物距变小,需要增大像距,即增大镜头到底片的距离,应该向前调镜头才能成清晰的像,此时像变大,故C错误;
D.小明不动,游客后退,物距变大,需要减小像距,即减小镜头到底片的距离才能成清晰的像,应该向后调镜头,故D错误。
答案:A。
26.(2025•达州期末)某同学用自制的水凸透镜做凸透镜成像实验,在光屏上得到了清晰的像,如图所示,他继续将水注入水凸透镜,使水凸透镜的焦距变化,如果不改变蜡烛和水凸透镜的位置,要在光屏上再次成清晰的像,则( )
A.光屏应向左移动,成的像变小
B.光屏应向左移动,成的像变大
C.光屏应向右移动,成的像变大
D.光屏应向右移动,成的像变小
解:当向水凸透镜中注入水时,凸透镜的焦距会变小,这意味着凸透镜的会聚能力增强,会将光线提前会聚成像;如果不改变蜡烛和水凸透镜的位置,要在光屏上再次成清晰的像,光屏需要向左移动,此时像距变小,像变小,故A正确,BCD错误。
答案:A。
27.(2025•徐州期末)当摄影师用一台镜头焦距固定的照相机给全班同学照完合影后,接着给小明同学照半身像,此时摄影师应将该照相机适当 靠近 (选填“靠近”或“远离”)小明,镜头略向 外伸 (选填“外伸”或“内缩”)。拍照时,若有一只小甲虫落在镜头上,则底片上的像将 依然 (选填“依然”或“不”)完整。
解:
根据凸透镜成实像时,物近像远像变大,可知,当照完合影后,又给小明同学照半身像时,照相机所成的像变大了,像距也要变大,物距变小,因此摄影师应将该照相机适当靠近小明,镜头略向外伸;
照相机的镜头相当于一个凸透镜,当小甲虫落在镜头上挡住部分透镜后,光线仍能通过凸透镜的其它部分会聚成像,故像仍然是完整的,因为通过的光线减少了,所以像会变暗一些。
答案:靠近;外伸;依然。
28.(2026•河源模拟)如图是某校门禁的刷脸机,师生通过“刷脸”进出校园。“刷脸机”的摄像头相当于 凸 透镜,人在“摄像头”里所成的像是 实 像(选填“实”或“虚”),要使屏幕上自己的像变小,需 远离 摄像头(选填“靠近”或“远离”)。
解:摄像头的核心光学元件是凸透镜。当人到摄像头的距离大于2倍焦距时,凸透镜成倒立、缩小的实像;根据凸透镜成像规律,要使屏幕上的像变小,需要增大物距,因此人需要远离摄像头。
答案:凸;实;远离。
角度03 自制望远镜
1.确定望远镜的放大倍率。望远镜的放大倍率为物镜的焦距与目镜的焦距之比。
2.选择物镜和目镜。根据放大倍数,选择焦距合适的两块凸透镜,物镜的直径还要比目镜的直径大一些。
3.设计镜筒。最佳成像间距约等于物镜焦距与目镜焦距之和。
29.(2026•商丘二模)小明用焦距为14cm和5cm两个凸透镜制作了如图所示的自制望远镜,下列说法正确的是( )
A.B镜为目镜应选用焦距14cm的凸透镜
B.望远镜的物镜作用相当于一个投影仪
C.当看到远处的清晰像时镜筒长为14cm
D.人眼看到的是远处的景物倒立的虚像
解:A.A镜较大,用于透过更多的光,即A镜是物镜,则B镜是目镜;望远镜的目镜焦距更小,因此B镜应选5cm焦距的凸透镜,故A错误;
B.望远镜的物镜作用是观察远处物体,此时物距远大于物镜焦距,根据凸透镜成像规律,成倒立、缩小的实像,其作用相当于照相机;而投影仪的作用是成倒立、放大的实像,故B错误;
C.根据望远镜的成像原理可知,看到远处的清晰像时,物镜的像距略微大于物镜的一倍焦距,目镜的像距略微小于目镜的一倍焦距,因此镜筒总长度约为L=f物+f目=14cm+5cm=19cm,故C错误;
D.放大镜成正立、放大的虚像,目镜相当于放大镜,将物镜成的倒立缩小的实像再次放大,但不改变像的方向,故最终人眼看到的是远处的景物倒立的虚像,故D正确。
答案:D。
30.(2025•怀化模拟)如图甲所示是天文爱好者自制的望远镜,使用该望远镜可以看到8亿公里外的木星。图乙是望远镜内部简化结构及光路示意图。下列说法正确的是( )
A.木星表面发出的光在真空中传播的速度为3×105m/s
B.木星通过物镜成像的原理与照相机相似
C.眼睛看到的是木星的倒立的实像
D.目镜的成像原理与投影仪相同
解:A.光在真空中的传播速度约为3×108m/s,而木星表面反射的光在宇宙空间中传播,其速度接近真空中的光速,故A错误,不符合题意;
B.望远镜的物镜是一个凸透镜,来自遥远木星的光线可以看作平行光,经过物镜后会聚,成一个倒立、缩小的实像,照相机的镜头也是一个凸透镜,其成像原理也是成一个倒立、缩小的实像,因此木星通过物镜成像的原理与照相机相似,故B正确,符合题意;
C.眼睛看到的是木星的正立的虚像,而不是倒立的实像,因物镜成倒立、缩小的实像,目镜相当于放大镜,成正立、放大的虚像,故C错误,不符合题意;
D.望远镜的目镜相当于一个放大镜,成的是正立、放大的虚像,其原理是物距小于焦距,投影仪的镜头也是一个凸透镜,成的是倒立、放大的实像,其原理是物距在一倍焦距和二倍焦距之间,二者的成像原理不同,故D错误,不符合题意。
答案:B。
31.(2025•自贡期末)在跨学科实践活动中,为观察远处的物体,用焦距为10cm、20cm的两块凸透镜制成可伸缩的望远镜,如图甲所示,结构简易图如图乙所示。则用焦距为 20 cm的凸透镜作物镜;当观察的物体越远时,两块凸透镜之间的距离越 小 。
解:望远镜由物镜和目镜组成,物镜的作用是使远处的物体在焦点附近成一个倒立、缩小的实像,目镜则相当于放大镜,把这个实像放大。望远镜的物镜需收集远处物体的光线并形成实像,通常采用较长焦距的凸透镜。根据开普勒望远镜原理,物镜焦距应大于目镜焦距。因此,焦距为20cm的凸透镜作为物镜,10cm的作为目镜。
当观察物体越远时,物镜形成的实像位置越接近物镜的焦距位置。此时,物镜与目镜的间距需调整为物镜焦距 加上目镜焦距,即20cm+10cm=30cm。若物体靠近,物镜的像距会增大,需增大两透镜间距以保持清晰成像。因此,物体越远,两透镜间距越小。
答案:20;小。
32.(2025•广安期末)如图所示是小红制作的一架简易的天文望远镜,它的目镜和物镜都是凸透镜,凸透镜对光有 会聚 (选填“发散”或“会聚”)作用。她将寻星装置安装在套筒上,将望远镜固定在三脚架上用于观察月球;月球通过物镜成像的原理与生活中的 照相机 (选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)的成像原理相同。
解:凸透镜的中间厚、边缘薄,能使平行于主光轴的光线会聚到焦点上,对光有会聚作用。
月球到望远镜的物镜是使得无限远处的物体成一个倒立缩小的实像,相当于一个照相机。
答案:会聚;照相机。
33.(2026•长沙二模)明末清初孙云球所著《镜史》是我国第一部光学著作,其中记录了制作各式光学仪器的方法,包含用水晶研磨放大镜、老花镜、观微镜等的镜片。孙云球研磨这三种设备的镜片有一个共同的加工原则,都是将镜片加工成( )
A.中间厚边缘薄 B.中间薄边缘厚
C.光滑且厚薄均匀 D.碗状凹陷的曲面
解:放大镜:利用凸透镜成正立、放大虚像的原理工作,凸透镜的形状为中间厚、边缘薄。
老花镜:用于矫正远视眼,远视眼需要凸透镜来会聚光线,因此老花镜的镜片也是凸透镜,形状为中间厚、边缘薄。
观微镜(显微镜):显微镜的目镜和物镜均为凸透镜,物镜成倒立放大的实像,目镜将实像进一步放大成虚像,其镜片形状同样为中间厚、边缘薄。
三种设备的镜片均为凸透镜,共同加工原则是中间厚、边缘薄,故A符合题意,BCD不符合题意。
答案:A。
34.(2025•天津期末)据晋代张华的《博物志》记载:“削冰令圆,举以向日,以艾承其影,则得火。”如图所示,这种利用冰透镜向日取火的方法,体现了我国古代劳动人民的智慧。下列对于该冰透镜的分析正确的是( )
A.凸透镜,对光有发散作用
B.凸透镜,对光有会聚作用
C.凹透镜,对光有发散作用
D.凹透镜,对光有会聚作用
解:凸透镜对光有会聚作用,凹透镜对光有发散作用。“削冰令圆,举以向日,以艾承其影,则得火。”如图所示,这种利用冰透镜向日取火的方法,古人将冰磨成一种冰透镜,说明该透镜中间厚、边缘薄,属于凸透镜,利用凸透镜对光线的会聚作用,使太阳光会聚在焦点处,从而能点燃艾草取火。故B正确,ACD错误。
答案:B。
35.(2026•邯郸二模)在“探究凸透镜成像的规律”实验中,当蜡烛、凸透镜和光屏的位置如图所示时,光屏上承接到烛焰清晰的像(图中未画出)。保持凸透镜的位置不变,则( )
A.实验所用凸透镜的焦距可能为10.0cm
B.图中光屏上承接到烛焰倒立、放大的像
C.保持透镜位置不动,将蜡烛和光屏的位置互换,光屏上不能承接到清晰的像
D.在烛焰和凸透镜之间放一个近视镜片,向右移动光屏,光屏上可再次成清晰的像
解:A、u>v,且成实像,说明u=30cm>2f,2f>v=10cm>f,即5cm<f<10cm,故A错误;
B、由图可知,此时物距大于像距,成倒立、缩小的实像,是照相机的原理,故B错误;
C、保持透镜位置不动,将蜡烛和光屏的位置互换,根据光路的可逆性,光屏上仍能得到清晰的像,故C错误;
D、若在凸透镜和蜡烛中间放一个近视镜片,近视镜是凹透镜,对光线有发散作用,像的位置会向右移动,向右移动光屏,光屏上可再次成清晰的像,故D正确。
答案:D。
36.(2026•三明模拟)光刻机是制造芯片的核心装备,光刻技术的简化原理如图所示,该技术是利用紫外线将设计好的集成电路图透过凸透镜照射到硅片上成缩小的像。下列说法中正确的是( )
A.在硅片上形成的像是虚像
B.此光刻技术的成像原理与投影仪相同
C.集成电路图位于凸透镜的1倍焦距和2倍焦距之间
D.要使硅片上的像变小,需将凸透镜向下移动
解:由题图可知,光刻技术利用凸透镜使集成电路图在硅片上成缩小的像,硅片相当于光屏,能承接的是实像;成缩小实像时,物距应大于二倍焦距,像距在一倍焦距和二倍焦距之间,成像原理与照相机相同。
A、硅片能承接像,说明成的是实像,虚像不能用光屏承接,故A错误;
B、投影仪成倒立、放大的实像,光刻技术成缩小的实像,两者成像原理不同,故B错误;
C、凸透镜成缩小实像的条件是物距u>2f,因此集成电路图应位于凸透镜二倍焦距以外,不在1倍焦距和2倍焦距之间,故C错误;
D、凸透镜成实像时,物距增大、像距减小、像变小;将凸透镜向下移动,集成电路图到透镜的距离增大,物距变大,所成的像变小,故D正确。
答案:D。
37.(2025•衡阳期末)小明需要佩戴隐形眼镜进行视力矫正。如图所示是他眼睛的成像示意图,所配制的眼镜中心厚度为0.5mm。据此判断,小明患有的视力缺陷及该镜片边缘的厚度是( )
A.近视眼 大于0.5mm
B.近视眼 小于0.5mm
C.远视眼 大于0.5mm
D.远视眼 小于0.5mm
解:由题干中的图可知:像呈在视网膜的前方,所以该人患的是近视眼;
近视眼是晶状体曲度变小,会聚能力增强,即折光能力变强,应配戴凹透镜,使光线延迟会聚;
凹透镜的特点是中间薄边缘厚,所以眼睛镜片的边缘厚度大于0.5mm。
答案:A。
38.(2026•临汾模拟)如图所示,摄影师用相机拍摄时,让两个物体离镜头远近不同,再调整拍摄角度,使两物体的像在同一张照片中呈现出“手捏月亮”的趣味效果。这是一种富有创意的拍摄技巧——“强迫透视法”利用这种技巧拍摄这张照片时( )
A.镜头对光有发散的作用
B.手和月亮通过镜头成的像都是实像
C.通过镜头手成放大的像而月亮成缩小的像
D.若要放大像的大小,应将镜头焦距调小一些
解:
A.照相机的镜头是凸透镜,不是凹透镜,对光有会聚作用,故A错误;
BC.由图可知,照片中手比月亮所成的像更大,由凸透镜成像规律,物近像远像变大可知,手比月亮的物距更小,照相机成像为倒立、缩小的实像,故B正确,C错误;
D.要放大像的大小,此时的像变大了,则应该增大像距,减小物距,即在镜头与物体的距离不变时,需要增大焦距,即把镜头的焦距调大一些,故D错误。
答案:B。
39.(2025•临汾期末)眼睛是心灵的窗户,爱眼护眼势在必行。下列有关眼睛和眼镜的说法中正确的是( )
A.图甲是近视眼,应该戴凸透镜
B.图甲是远视眼,应该戴凹透镜
C.图乙是近视眼,应该戴凹透镜
D.图乙是远视眼,应该戴凸透镜
解:AB、如果眼球晶状体的曲度过小或眼球前后径过短,近处物体反射来的光线通过晶状体折射后形成的物像,就会落在视网膜的后方,导致看不清近处的物体,形成远视眼,远视眼戴凸透镜进行矫正,故AB错误;
CD、如果晶状体的凸度过大或眼球前后径过长,远处物体反射来的光线通过晶状体折射后形成的物像就会落在视网膜的前方,导致看不清远处的物体,形成近视眼。近视眼戴凹透镜加以矫正,故C正确、D错误。
答案:C。
40.(2026•资阳三模)如图,这是一款人脸识别门禁一体机,通过摄像镜头对人脸特征进行实时捕捉和分析,为人们提供便捷、安全的门禁管理服务。下列说法正确的是( )
A.该摄像镜头相当于凹透镜
B.人脸通过该摄像镜头成倒立、缩小的实像
C.这种摄像镜头与近视眼镜是同一种透镜
D.若镜头的焦距为5cm,为了能成清晰的像,人脸到镜头的距离应小于5cm
解:
ABC、该摄像镜头相当于一个凸透镜,凸透镜对光线有会聚作用,而近视眼镜是凹透镜;摄像头是利用“当u>2f时,凸透镜成倒立、缩小的实像”原理成像的,故B正确、AC错误;
D、若该镜头的焦距为5cm,为了能成清晰的像(即缩小的实像),物距应大于二倍焦距,则人脸到镜头的距离应大于10cm,故D错误。
答案:B。
41.(2025•西安期中)在炎热的夏天正午不能向叶子上洒水,这是因为水会在树叶上形成圆形的水珠,如图甲所示,圆形的水珠相当于 凸透 镜,会“烧糊”叶片。如图乙所示一束光经过一个透镜后会聚于主光轴上的点A,取下透镜后,光会聚于B点,该透镜对光的作用与水珠对光所起到的作用 不同 (填“相同”或“不同”)。
解:圆形的水珠中间厚、边缘薄,相当于一个凸透镜,对光线有会聚作用;
一束光经过一个透镜后会聚于主光轴上的点A,取下透镜后,光会聚于B点,该透镜对光具有发散作用,与水珠对光所起到的作用不同。
答案:凸透;不同。
42.(2026•深圳三模)小明看到电视报道,我国自主研发的“天问一号”火星探测器搭载的高分辨率相机,其镜头相当于一个 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。在拍摄火星表面时,若想让火星表面的像变大,可以让镜头 靠近 (选填“靠近”或“远离”)被拍物体。
解:照相机是利用凸透镜成像原理工作的,因此其镜头相当于凸透镜;
凸透镜的光学性质是对光有会聚作用,凹透镜对光则为发散作用;
根据凸透镜成实像的动态规律“物近像远像变大”,要使成像变大,需减小物距,也就是让镜头靠近被拍物体。
答案:凸透镜;会聚;靠近。
43.(2026•怀化模拟)小明用一个放大镜观察邮票(如图甲),他想使通过放大镜看到的邮票上的“图案”更大一些,可以适当 增大 放大镜到邮票的距离;接着他又用这个放大镜、两个粗细相差很小的纸筒、一张半透明薄膜做了一个“模型照相机”(如图乙)去看室外的景物,发现呈现在“模型照相机”薄膜上的景物是 倒立 (选填“正立”或“倒立”)的。
解:放大镜观察邮票时,邮票到放大镜的距离小于一倍焦距,凸透镜成正立、放大的虚像;在物距仍小于一倍焦距的前提下,适当增大放大镜到邮票的距离,所成的虚像会变大,所以看到的图案更大。模型照相机观察室外景物时,景物到镜头的距离大于二倍焦距,凸透镜成倒立、缩小的实像,因此薄膜上呈现的景物是倒立的。
答案:增大;倒立。
44.(2026•安康二模)无人机航拍影像具有高清晰、高现实性的优点。如图,用无人机监测道路通行情况,无人机搭载的摄像机的镜头是 凸 (选填“凸”或“凹”)透镜,拍摄的影像是倒立、 缩小 (选填“放大”或“缩小”)的像。当拍摄的汽车影像变大,说明汽车在 靠近 (选填“靠近”或“远离”)无人机。
解:摄像机的镜头是凸透镜,当物距大于2倍焦距时,凸透镜成倒立、缩小的实像;
当拍摄的汽车影像变大,根据凸透镜成像规律“物近像远像变大”,像变大时,物距减小,因此说明汽车在靠近无人机。
答案:凸;缩小;靠近。
45.(2026•东莞模拟)信息化时代,不少学生迷上手机,长时间盯着屏幕会导致视力下降,其眼睛成像原理如图所示,此图说明该生患上了 近视 眼(选填“近视”或“远视”),需要用 凹透镜 进行矫正(选填“凸透镜”或“凹透镜”),该透镜对光线具有 发散 作用(选填“发散”或“会聚”)。
解:近视眼看不清楚远处的物体,原因是远处物体的像成在视网膜的前方,但是我们可用发散作用的凹透镜矫正,使光线会聚能力减弱,能使像成在视网膜上,能看清物体;凹透镜对光线具有发散作用。
答案:近视;凹透镜;发散。
46.(2025•长春期末)如图所示,这是中央电视台自主研发的一款特种摄像设备—“猎豹”,专门用于速度滑冰赛事的转播工作。
(1)这种设备的镜头相当于 凸 透镜。要想使被拍摄运动员的像更大,镜头应往 前伸 (选填“前伸”或“后缩”)一些。
(2)人眼相当于一架 照相机 (选填“照相机”或“投影仪”);明明的眼睛看远处的景物很模糊,则明明患上的是 近视 (选填“近视”或“远视”)眼。
解:(1)摄像机是根据使用凸透镜时物距大于2倍焦距时成倒立、缩小实像的原理制成,因此这种设备的镜头相当于凸透镜,跟踪拍摄运动员比赛时成倒立、缩小的实像。
凸透镜成实像时,物距变小,像距变大,像变大。因此要想使被拍摄运动员的像更大一些,像距更大,所以镜头应该前伸一些。
(2)人眼前的物体在人眼的视网膜上成倒立、缩小的实像,人眼的成像原理与照相机的成像原理相同,人眼相当于一架照相机。
看远处的景物很模糊,是由于眼球中的晶状体变厚,聚光能力强,像成在视网膜前方,所以是近视眼。
答案:(1)凸;前伸;(2)照相机;近视。
47.(2026•宜宾模拟)如图所示,试画出两条光线经凹透镜折射后的光路图。
解:对于凹透镜,过光心的光线传播方向不变,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,如图所示:
48.(2026•合肥模拟)如图,物体AB经凸透镜后在光屏上成像A′B′,F为透镜的焦点,请作出两条入射光线的折射光线。
解:物体AB经凸透镜后在光屏上成像A′B′,从A点发出的光线经凸透镜折射后,都过A的像点A',据此作出两条入射光线的折射光线,如图所示:
49.(2026•榆林模拟)小明用焦距为10cm的凸透镜来探究“凸透镜成像的规律”。
(1)为了使像成在光屏的中央,实验前,应将烛焰、凸透镜和光屏的中心调在 同一高度上 。
(2)调整好器材,如图,光屏上呈现烛焰清晰的像(未画出),日常生活中 投影仪 (选填“放大镜”“照相机”或“投影仪”)的成像规律与此时的成像规律相同。
(3)保持凸透镜位置不变,将蜡烛从图示位置移到20cm的刻度线处,移动光屏直至呈现烛焰清晰的像,此时的像比移动前的像 小 (选填“大”或“小”)。
(4)若在图中情景下,在凸透镜左边靠近凸透镜的位置上放一个眼镜镜片后,须将光屏向左移动才能再次呈现清晰的像,则该镜片可用来矫正 远 (选填“近”或“远”)视眼。
解:(1)为了使像成在光屏的中央,实验前应将烛焰、凸透镜和光屏的中心调在同一高度;
(2)已知凸透镜焦距为f=10cm,由图可知,物距为u=50cm﹣35cm=15cm,即f<u<2f,此时成倒立、放大的实像,这与投影仪的成像规律相同;
(3)保持凸透镜位置不变,将蜡烛移到20cm刻度线处,此时物距为u′=50cm﹣20cm=30cm,u′>2f,此时成倒立、缩小的实像,移动前成的是倒立、放大的实像,故此时的像比移动前的像小;
(4)在凸透镜左边放置一个眼镜镜片后,须将光屏向左移动才能再次出现清晰的像,说明该透镜对光有会聚作用,该透镜是凸透镜,可以矫正远视眼。
答案:(1)同一高度上;(2)投影仪;(3)小;(4)远。
50.(2026•汕头模拟)用如图所示的装置做“探究凸透镜成像规律”实验。
(1)如图甲所示,平行于主光轴的光线经过凸透镜后,在光屏上形成一个最小、最亮的光斑,则该凸透镜的焦距是 10.0 cm。
(2)实验前应将烛焰、凸透镜和光屏的中心调整到同一高度,这是为了使烛焰的像成在 光屏的中央 。
(3)如图乙所示,将凸透镜固定在50.0cm刻度线处,当蜡烛固定在35.0cm刻度线位置时,光屏应在(选填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”) Ⅲ 区域内左右移动,才能在光屏上得到清晰的 放大 (选填“缩小”“等大”或“放大”)的实像;
(4)实验中,随着蜡烛燃烧变短,光屏上烛焰的像向 上 移动;
(5)在第(3)问中,当光屏上接收到清晰的像时,不小心将凸透镜稍许向左移动了一点距离,此时光屏上的像变得模糊,若要使光屏上再次成清晰的像,光屏应向 右 (选填“左”或“右”)移动,光屏上所成的像将 变大 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
解:(1)图甲中平行于主光轴的光线经凸透镜会聚在光屏上形成最小、最亮的光斑,该光斑到凸透镜光心的距离即为焦距;由图甲可知凸透镜在30.0cm刻度处,光斑在40.0cm刻度处,所以焦距
f=40.0cm﹣30.0cm=10.0cm。
(2)实验前将烛焰、凸透镜和光屏的中心调整到同一高度,是为了使烛焰的像成在光屏的中央。
(3)图乙中蜡烛在35.0cm刻度处,凸透镜固定在50.0cm刻度处,物距u=50.0cm﹣35.0cm=15.0cm,由(1)可知f=10.0cm,则2f=2×10.0cm=20.0cm,满足f<u<2f,此时成倒立、放大的实像,像距v>2f,因此光屏应在Ⅲ区域内左右移动,才能得到清晰的放大的实像。
(4)蜡烛燃烧变短,烛焰向下移动,由于过光心的光线传播方向不变,所以光屏上烛焰的像向上移动。
(5)凸透镜稍向左移动一点距离,物距减小,根据凸透镜成实像时“物近像远像变大”的规律,像距增大、像变大,因此光屏应向右移动,光屏上所成的像将变大。
答案:(1)10.0;(2)光屏的中央;(3)Ⅲ;放大;(4)上;(5)右;变大。
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