3.7 眼睛与光学仪器（重难点专练）物理新教材沪粤版八年级上册

3.7 眼睛与光学仪器 题型01 人眼的成像原理与视力矫正 题型02 近视眼成因的实验探究（水透镜实验） 题型03 照相机的原理与成像调节 题型04 显微镜与望远镜的成像原理 题型05 光学仪器成像综合辨析 ▌题型01 人眼的成像原理与视力矫正 1．人眼成像的基本原理 核心结构对应：眼睛中的晶状体相当于凸透镜，眼球后部的视网膜相当于光屏；虹膜可调节瞳孔大小，控制进入眼内的光量； 成像特点：物体经晶状体折射后，在视网膜上成倒立、缩小的实像，成像原理与照相机相同； 视物调节：人眼通过睫状体调节晶状体的弯曲程度，改变晶状体的焦距，使远近不同的物体都能在视网膜上成清晰的像。 2．近视眼与远视眼的对比 视力类型 形成原因 像的位置 矫正镜片 矫正原理 近视眼 晶状体太厚，折光能力太强；或眼球前后径过长 成在视网膜前方 凹透镜 对光线有发散作用，使像向后移动，重新落在视网膜上 远视眼（老花眼） 晶状体太薄，折光能力太弱；或眼球前后径过短 成在视网膜后方 凸透镜 对光线有会聚作用，使像向前移动，重新落在视网膜上 3．眼镜的度数 计算公式：； 凸透镜（远视镜片）度数为正值，凹透镜（近视镜片）度数为负值； 镜片焦距越短，度数越大，折光能力越强。 4．高频易错点 误认为人眼成正立的像，实际视网膜上成的是倒立缩小的实像； 混淆近视眼与远视眼的矫正镜片，记反凹透镜和凸透镜的作用。 5．考法点拨：单元测、月考常以选择、填空题考查成因与矫正方式的对应；中考常结合光路图考查视力矫正的原理，是光学应用的高频考点。 1．阅读材料，完成下列问题： 眼睛与眼镜的度数 如图甲是人的眼睛的结构图，它很像一架照相机，我们看物体时，是通过睫状肌的伸缩来调节晶状体的弯曲程度，改变晶状体的焦距，使不同远近的物体都能在像距相同的视网膜上生成清晰的倒立实像。 若睫状肌受损，我们便很难看清远处或近处的物体，此时可以通过佩戴眼镜的方式矫正视力。眼镜的镜片也是透镜，通常把透镜焦距（以米为单位）的倒数叫做透镜的焦度，用表示。如果某透镜的焦距是，它的焦度就是；而镜片度数，就是镜片的透镜焦度乘的值，如：度远视镜片的透镜焦度是，它的焦距是。 虽然配戴眼镜可以矫正视力，但也给我们的生活带来诸多不便，因此我们在生活中要养成健康用眼习惯，保护好我们的眼睛。 （1）眼睛很像一架照相机，眼球内的晶状体相当于一个________（填写光学元件名称），视网膜相当于光屏，它接收到的像是倒立、_________的实像。 （2）与照相机不同，人眼是真正的变焦系统，人眼看近处物体时，睫状肌应_______（选填“收缩”或“放松”），使晶状体变_______（选填“厚”或“薄”），焦距变_______（选填“长”或“短”）。 （3）根据短文信息，下列说法中错误的是_________ A．透镜的焦距越短，对光的偏折能力越强 B．透镜的焦距越短，焦度越大 C．透镜的焦距越长，镜片的度数越高 D．透镜的焦度越大，镜片的度数越高 （4）已知：远视镜片的度数是正数，近视镜片的度数是负数。小明同学配眼镜时的验光单上医师标注左眼焦度，右眼焦度，矫正视力，则小明矫正视力需选用图乙中的________（填字母）透镜，右眼所配镜片的度数是________度。 （5）小明的爷爷配的眼镜为度，它的焦距是________。他不戴眼镜看铅笔时，成像情况是图丙中的________（选填字母）。 2．国庆假期回家，奶奶让小明帮忙把奶奶的手机上的字调大。了解后才知道，原来奶奶有老花眼，看不清近处的物体，下面有关老花眼的成因及其矫正正确的是（　　） A．①③ B．①④ C．②④ D．②③ 3．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，近视眼的成因是晶状体太厚，折光能力__________（选填“太强”或“太弱”）可以用__________（选填“凹透镜”或“凸透镜”）矫正，才能看清远处的物体。 4．小明在探究“凸透镜成像规律”的实验时，进行了如下的实验： （1）实验时，将蜡烛、凸透镜和光屏依次放在光具座上，调整烛焰、透镜和光屏三者的中心在_________； （2）移动光屏，直到烛焰在光屏上成清晰的像（像未画出），如图所示，则该像是倒立、_________的实像，此时所成的像与_________（选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”）所成的像性质相同。若保持凸透镜的位置不变，对调蜡烛和光屏的位置，则光屏上_________（选填“仍能”或“不能”）得到清晰的像； （3）此实验过程中蜡烛燃烧后逐渐变短，则光屏上烛焰的像也将逐渐向上移动，凸透镜和光屏不动，应把蜡烛向_________移动，使蜡烛的像重新落在光屏的中央； （4）小明把自己的近视眼镜放在图中蜡烛与凸透镜之间，光屏上的像变模糊了。若想在光屏上重新得到清晰的像，光屏需_________（选填“靠近”或“远离”）凸透镜移动。 ▌题型02 近视眼成因的实验探究（水透镜实验） 1．实验模型建构 水透镜模拟眼睛的晶状体；光屏模拟眼睛的视网膜；发光光源模拟被观察的物体。 2．实验操作与现象 向水透镜薄膜中注水：水透镜凸起程度变大，晶状体变厚，折光能力变强，光源的像成在光屏前方，模拟近视眼的形成； 从水透镜薄膜中抽水：水透镜凸起程度变小，晶状体变薄，折光能力变弱，光源的像成在光屏后方，模拟远视眼的形成。 3．矫正验证 近视眼矫正：在水透镜前放置凹透镜，光线先发散再经水透镜会聚，像向后移动，重新清晰地成在光屏上； 远视眼矫正：在水透镜前放置凸透镜，光线先会聚再经水透镜折射，像向前移动，重新清晰地成在光屏上。 4．近视的预防 养成正确的读写姿势，眼睛与书本保持适当距离； 控制连续用眼时长，定时休息远眺； 增加户外活动时间，避免长时间使用电子设备； 注意用眼环境光线，不在过暗或过强的光线下看书。 5．考法点拨：单元测、月考常考实验操作、现象分析与矫正方法；中考常作为实验探究题的延伸，考查物理模型建构与原理应用。 5．帅帅同学用自制的水透镜来探究凸透镜成像规律，当向水透镜里注水时，水透镜的焦距将变小；当从水透镜里抽水时，水透镜的焦距将变大。 （1）如图甲所示，一束平行于主光轴的光射向水透镜，在光屏上得到一个最小最亮的光斑，此时水透镜的焦距为___________cm； （2）该同学移动蜡烛，水透镜和光屏至图乙所示位置时，恰能在光屏上看到清晰的像，该像的特点是___________（填像的“正倒”、“大小”和“虚实”）； （3）在实验时，发现光屏上出现的像只有中间清晰，两侧却较模糊，帅帅只对凸透镜进行了调整，就在光屏上得到了清晰的像，他的调整是___________； A．左右适当移动凸透镜 B．上下适当移动凸透镜 C．适当扭转凸透镜 D．左右适当移动光屏 （4）将蜡烛移至距水透镜5 cm处，此时无论怎样移动光屏都无法在光屏上看到清晰的像，则应从___________（填“蜡烛”或“光屏”）一侧透过水透镜观察像的特点； （5）在图乙所示实验场景下，一同学给水透镜“戴上”一种眼镜，如图丙所示，当向水透镜中注入适量的水后，他发现光屏上的像再次变得清晰，则“戴”的是___________（选填“近视”或“远视”）眼镜； （6）如图丁所示为某同学的照片，图戊是实验后他将照片从紧贴水透镜到逐渐远离水透镜过程中，眼睛透过水透镜观察照片的像，看到像的顺序应该是___________（只填字母代号）。 A．②①③④ B．③②①④ C．②③④① D．④①②③ 6．用“水透镜”探究近视眼的形成原因 【证据】 （1）如图所示，用注射器向“水透镜”的薄膜中缓慢注水，使薄膜略微凸起；将“水透镜”置于图中光具座的 _____ （选填“A”“B”或“C”）滑块上，点燃蜡烛，调节“水透镜”和光屏的高度，使它们的中心跟烛焰的中心大致在同一高度上； （2）移动蜡烛，当物距为 _________ 时，调节光屏的位置，直至呈现烛焰清晰的像并记录像距； （3）保持 _______ 不变，继续向“水透镜”中注入适量的水，增加“水透镜”的凸起程度，调节光屏的位置，直至呈现烛焰清晰的像并记录像距； 把实验中收集的数据和观察的现象填入表。 序号 物距/cm “水透镜”的凸起程度 像距/cm 1 30.0 较小 17.4 2 30.0 较大 9.2 【解释】 （4）依据表，在物距不变的情况下，增加“水透镜”的凸起程度，像距变 _____ ，并且观察到成像变近。 【交流】 （5）本实验中用 ________ 模拟眼睛的晶状体，用 _______ 模拟眼睛的视网膜； （6）经多次实验后，结合所学知识分析，当近视眼观察远处的景物时，由于晶状体的凸起程度较 _____ ，折光能力变强，远处景物成像会成在视网膜的 _____ 方，导致看不清楚；为了预防近视，我们应养成良好的学习和生活习惯。 7．用“水透镜”探究近视眼的形成原因 【证据】 （1）如图1所示，用注射器向“水透镜”的薄膜中缓慢注水，使薄膜略微凸起。 （2）将“水透镜”置于图2中光具座的________（选填“A”“B”或“C”）滑块上，点燃蜡烛，调节“水透镜”和光屏的高度，使它们的中心跟烛焰的中心大致在同一高度上；这是为了________。 （3）移动蜡烛，当物距为30.0cm时，调节光屏的位置，直至呈现烛焰清晰的像并记录像距。 （4）保持________不变，继续向“水透镜”中注入适量的水，增加“水透镜”的凸起程度，调节光屏的位置，直至呈现烛焰清晰的像并记录像距。 （5）把实验中收集的数据和观察的现象填入如表。 序号 物距/cm “水透镜”的凸起程度 像距/cm 1 30.0 较小 17.4 2 30.0 较大 9.2 【解释】依据如表，在物距不变的情况下，增加“水透镜”的凸起程度，像距变________，并且观察到成像变近。 【交流】 （1）本实验中用________模拟眼睛的晶状体，用________模拟眼睛的视网膜。 （2）经多次实验后，结合所学知识分析，当近视眼患者观察远处的景物时，由于眼球晶状体的凸起程度较________，折光能力变强，远处景物成像会成在视网膜的________方，导致看不清楚。 （3）为了防止患上近视眼，你的建议是________（写出一条即可）。 8．小明利用水透镜来探究凸透镜的成像原理，从而了解人眼的成像。他与张老师一起设计实验装置。 （1）他们用水透镜模拟人眼的____ ，光屏模拟（填写人眼结构）。通过，对水透镜注水或抽水来改变水透镜的厚薄。为了确定水透镜的焦距，将一束平行于主光轴的光射向水透镜，如图1甲所示，在光屏上得到一个最小光斑，则此时水透镜的焦距为____ cm。 （2）接着将蜡烛、水透镜和光屏依次放在光具座上。实验前，小明发现光屏高度不对，所成像在光屏上的位置如图1乙所示，则他应首先向____ （选填“上”或“下”）调整光屏。所以实验时，首先要使烛焰、水透镜、光屏三者的中心在____ ，目的是 ____。 （3）调整好后，小明移动蜡烛、水透镜和光屏至图1丙所示位置时，恰能在光屏上看到清晰的像，则此时像一定是____（选填“放大”“等大”或“缩小”）。若仅将蜡烛与光屏位置对调，则在光屏上____（选填“能”或“不能”）看到清晰的像，理由是：____ 。 （4）在（3）中将蜡烛与光屏位置对调后的场景下，小明取了一副眼镜给水透镜“戴上”，如图1丁所示，发现光屏上的像变模糊，当往水透镜中加入适量的水后，发现烛焰的像再次变得清晰，由此判断该眼镜是____（选填“A”或“B”；“A．近视”或“B．远视”）眼镜。 （5）小明和爸爸驾车外出游玩时购买了两瓶瓶身透明的矿泉水，两矿泉水瓶形状如图2所示。请你帮小明分析，当车辆停在烈日下时，太阳光沿图示方向照射，则矿泉水瓶  ____（选填“A”或“B”）摆放在汽车内相对较安全，原因是另一个矿泉水瓶装满水后相当于一个____ ，对光有____作用。 （6）为了加强管理，某些公司对员工实行刷脸考勤制度。如图3所示，当人靠近摄像头时，光源自动打开，照亮____（选填“人脸”或“显示屏”），人脸通过摄像头成一个倒立____的像（选填“放大”或“缩小”），与录入信息进行对比，从而记录考勤。若镜头焦距为10cm，为了能成清晰的像，人到镜头的距离应满足的条件是____（选填“A”、“B”或“C”；“A．小于10cm”、“B．大于10cm且小于20cm”、“C．大于20cm”）。 （7）工匠师维护精密仪表时，在眼睛前戴一个凸透镜，便于观察仪表的细微之处，如图4所示。此时的凸透镜起到____的作用，凸透镜与仪表的距离应在凸透镜的______焦距范围之内，通过凸透镜看到的是仪表____ （填“正立”或“倒立”）的像，像的位置与仪表的位置在凸透镜的____侧。 ▌题型03 照相机的原理与成像调节 1．成像原理：利用凸透镜成倒立、缩小的实像的规律工作，成像时满足物距 。 2．结构对应：照相机的镜头相当于凸透镜，暗盒中的感光胶片（或电子感光元件）相当于光屏。 3．成像调节规律 要使底片上的像变大：减小物距（相机靠近被拍摄物体），同时增大像距（镜头向前伸出，增大镜头与胶片的距离）； 要使底片上的像变小：增大物距（相机远离被拍摄物体），同时减小像距（镜头向后收缩）。 4．数码相机特点：具备自动调焦、自动调光功能，成像可直接传输到计算机中进行存储、加工与分享。 5．高频易错点 调节像的大小时，混淆物距和像距的变化方向； 误认为照相机成正立的实像。 6．考法点拨：单元测常结合生活拍照场景考查成像调节；中考常结合凸透镜成像动态规律考查分析应用。 9．很多科普小工具配有昆虫观察盒，盒盖上方有一块向外凸起的透明玻璃，透过盒盖可以清晰地观察到盒内小昆虫的细微身体结构。下列对该成像情况判断正确的是（     ） A．所成的像不能用光屏承接，凸起镜片对光线具有发散作用 B．所成的像不能用光屏承接，成像原理与放大镜一致 C．所成的像能够用光屏承接，成像原理与投影仪一致 D．所成的像能够用光屏承接，成像原理与照相机一致 10．2023年3月7日凌晨，在清华大学校园内，张嘉奇等同学用照相机拍到太空中的中国空间站，照片如图所示。照相机镜头的焦距为f，空间站通过照相机镜头成像的像距（　　） A．大于2f B．等于2f C．小于2f大于f D．小于f 11．共享单车的使用，极大地便利了市民的出行，使用者用手机扫车牌上的二维码，获取验证后自动开锁即可使用，下列说法正确的是（　　） A．手机上的摄像头相当于一个凹透镜 B．扫码时二维码所成的像在摄像头二倍焦距以外 C．扫码时，二维码所成的像太小，为使像变大，需要将摄像头靠近二维码 D．自行车的尾灯是靠光的折射来引起后方车辆司机注意的 12．近年来，“网红干部”频频出现在大众视野中，他们有的直播带货助农增收，有的拍短视频推广地方旅游，有的凭借亲民形象收获大量关注。如图是某村第一书记为当地特产直播带货的情景，下列说法正确的是：（     ） A．手机的摄像头是凹透镜 B．手机屏幕的彩色画面是由红、绿、蓝三种色光组成的 C．为了使网友看清商品细节，应将商品紧贴在摄像头上 D．直播使用的手机摄像头成的正立、缩小的实像 ▌题型04 显微镜与望远镜的成像原理 1．显微镜 基本结构：主要由物镜和目镜两组凸透镜组成，配套有反光镜、载物台、粗细准焦螺旋等结构； 物镜的作用：相当于投影仪的镜头，被观察物体在物镜的一倍到二倍焦距之间，成倒立、放大的实像； 目镜的作用：相当于放大镜，物镜成的实像在目镜的一倍焦距以内，成正立、放大的虚像； 总体成像效果：经过两次凸透镜放大，最终成倒立、放大的虚像，用于观察肉眼无法分辨的微小物体。 2．望远镜 基本结构：主要由物镜和目镜两组凸透镜组成； 物镜的作用：相当于照相机的镜头，远处物体在物镜的二倍焦距以外，成倒立、缩小的实像； 目镜的作用：相当于放大镜，物镜成的实像在目镜的一倍焦距以内，成正立、放大的虚像； 作用：通过增大视角，拉近物体的视觉距离，使人能看清远处的物体，拓展观测视野。 3．核心共性与区别 目镜作用相同：都相当于放大镜，成正立、放大的虚像； 物镜作用不同：显微镜物镜成放大实像，望远镜物镜成缩小实像。 4．高频易错点 混淆显微镜和望远镜物镜的成像性质； 误认为望远镜最终成放大的实像。 5．考法点拨：单元测常以选择题考查结构与成像性质的对应；中考常结合凸透镜成像规律综合考查，难度中等。 13．（多选）如图是同学们生物课观察洋葱表皮细胞时用的显微镜结构图，使用时物体距物镜距离略大于物镜的焦距，物镜所成像位于目镜焦点以内。利用相关的物理知识和生物课的实验操作来分析显微镜（　　） A．目镜相当于一个放大镜 B．通过目镜看到的是一个被放大的虚像 C．物镜的焦距要大于目镜的焦距 D．反光镜是一个凹面镜对光线有会聚作用 14．如图所示，小方站在方山顶上，手持两个焦距不同的凸透镜A和B观看前方景物。他通过调整两透镜的位置，看清了远处的泸州邻玉长江大桥。这时，大桥经凸透镜A所成像的特点是_________，凸透镜B的作用是_________。都是由两个凸透镜构成的望远镜与显微镜，成像特点相同的是它们的目镜还是物镜？_________。 15．某跨学科实践小组通过纯手工打磨镜片自制了望远镜，该望远镜不仅可以看到8亿公里外的木星，甚至能清晰地看到木星表面的斑纹，如图是该望远镜内部结构及光路示意图。下列关于该自制望远镜的说法正确的是（　　） A．小组通过纯手工磨制的镜片是凹透镜 B．装在望远镜套筒上的寻星装置利用了光沿直线传播原理制作的 C．木星到物镜的距离u满足（f为物镜的焦距） D．人眼通过目镜观察到的是放大实像 16．（1）小明探究凸透镜成像的规律时，把光源、凸透镜和光屏依次置于光具座上，先固定好光源和光屏的位置，调整好高度再移动凸透镜。当凸透镜距离光源分别为15cm、30cm时，光屏上先后两次都呈现清晰的像。第一次成______（选填“放大”或“缩小”）的像，其成像的原理与______（选填“照相机”或“投影仪”）相同，光源和光屏之间的距离是______cm。小明又找来一个焦距不同的凸透镜，用这两个凸透镜制作了一个简易望远镜（如图所示）用来观测远处的物体，物镜的作用相当于______（选填“放大镜”“照相机”或“投影仪”）。 （2）一束过凸透镜焦点的光线SP经凸透镜折射后进入水中，恰好通过在水中所成的像点M，请画出像点M，并完成光线SP经过点M的光路图。 ▌题型05 光学仪器成像综合辨析 1．常见光学仪器成像对比 光学仪器 物距与焦距的关系 像的正倒 像的大小 像的虚实 光学原理 照相机 倒立 缩小 实像 光的折射（凸透镜成像） 投影仪 倒立 放大 实像 光的折射（凸透镜成像） 放大镜 正立 放大 虚像 光的折射（凸透镜成像） 人眼 倒立 缩小 实像 光的折射（凸透镜成像） 平面镜 任意物距 正立 等大 虚像 光的反射 2．实像与虚像分类总结 成实像的光学元件：照相机、投影仪、显微镜物镜、人眼的晶状体； 成虚像的光学元件：放大镜、平面镜、显微镜目镜、望远镜目镜。 3．解题方法：判断光学仪器的成像特点时，先明确透镜类型，再确定物距范围，对照凸透镜成像规律分析对应像的性质。 4．考法点拨：单元测、月考常以选择题考查综合辨析；中考常结合多种光现象考查概念区分，是高频易错题型。 17．在城市的大街小巷，我们随处可见监控摄像头，它们为保障公共安全发挥着重要作用。许多监控摄像头配备了焦距固定的凸透镜，使像成在感光元件上。下表为某品牌3种不同型号（用①、②、③表示）摄像头的有关信息。如图为摄像头监控范围示意图。 型号 镜头焦距 监控角度 监控距离 ① 2.8mm 5m ② 4mm 10m ③ 6mm 15m （1）摄像头在使用过程中，物体在感光元件上成__________（选填“倒立”或“正立”）、__________（选填“放大”或“缩小”）的___________（选填“实”或“虚”）像。 （2）若有苍蝇停留在镜头前6mm处，则能使苍蝇在感光元件上形成清晰的像的摄像头是__________（选填型号）。 （3）如图是三个型号摄像头所拍摄的画面，其中由摄像头①所拍摄的是__________。（填字母） A． B． C． （4）某些监控摄像头还带有自动对焦功能，当物体靠近摄像头时，镜头会自动__________（选填“向前”或“向后”）移动，以保证像始终落在监控内的感光元件上，所成的像会__________（选填“变大”“不变”或“变小”）。 18．根据下列学科实践活动，回答问题。 小明制作“智能”投影仪，他用硬纸板制作长方体暗箱，配置合适的凸透镜制成简易投影仪，将播放视频的手机放到指定位置，调整白屏，使呈现放大的画面。 （1）由图甲所示，该凸透镜的焦距是________；现有宽、高相同，长分别为、和的三个纸盒，他应选择长为________的纸盒做暗箱； （2）如图乙所示，制作时使凸透镜、手机、白屏三者中心在同一水平直线上，目的是________；为使投影仪具有更好的观影效果，手机图片应该________（选填“正立”、“倒立”或“侧立”）放置；固定手机、凸透镜的位置，手机播放视频，无论怎样调节白屏的位置，均不能在白屏上呈现清晰的像，原因可能是________。 （3）优化“投影仪”如图丙所示，给暗箱加装可左右移动的抽屉，能改变凸透镜到手机的距离。通过调节，小明在墙面上找到了清晰放大的像，为了使像更大，应移动抽屉，使手机与凸透镜的距离变________，同时使“投影仪”与墙面的距离变________；调节至画面最清晰时，用纸遮掉透镜上半部分，墙上的画面将________；人站墙面处，透过凸透镜看手机，看到的画面是________（选填“倒立放大的虚像”、“正立缩小的实像”或“一片亮光”）。 （4）观影时小明发现白屏上的画面偏暗，于是在暗箱上开槽，如图丁所示，插入某种类型的透镜后，画面的亮度增强，但模糊不清，为了得到清晰的像，他接下来应将白屏向________（选填“靠近”或“远离”）原有凸透镜方向移动。 19．小昕有一枚木棉花书签（如图甲），为放大书签供大家欣赏，小昕做了以下几种尝试： （1）如图乙，小昕将书签置于手电筒灯光下，在墙壁上观察到书签的影子。书签影子的形成是由于________（选填“光的直线传播”“光的反射”或“光的折射”）形成，它________（选填“是”或者“不是”）书签的实像； （2）如图丙，小昕用凸透镜（）、手电筒和铁架台制成简易投影仪，在天花板上观察到书签放大的像，此时： ①书签到凸透镜的距离与凸透镜焦距的关系是________（选填“”“ ”或“”） ②如下图，已知光线a平行于凸透镜的主光轴，光线b过光心。请画出光线a和b经过凸透镜后的折射光线。________ ③小昕发现，在天花板上只能观察到书签局部放大的像，为了扩大观察范围，请你提出一个有效的建议：_______； 20．（1）新闻报道：炎热夏天的室外，一司机将一瓶矿泉水置于汽车仪表台上后离开，一段时间后，车内的易燃物自燃起火，酿成大祸。请你分析车内易燃物被矿泉水瓶点燃的原因。 （2）小丽把红、黑两支铅笔（红笔在左、黑笔在右）竖立在一个装水的圆柱形玻璃杯后面。如图甲，从正前方透过玻璃杯观察，看到的现象如图乙所示。请你描述图乙中的现象并说明其形成的原因。 （3）如图丙所示是某同学用手机自拍时的情景。 ①用手机自拍是利用凸透镜成什么像_______？（从大小、正倒、虚实作答） ②网传将手机举高，成45°角仰视自拍更能拍出“大眼”和“瘦下巴”的效果。请分别比较拍摄者的眼睛和下巴到相机镜头的距离关系，并结合凸透镜成像规律说明这种说法为什么正确_______。 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 3.7 眼睛与光学仪器 ▌题型01 人眼的成像原理与视力矫正 1．（1）凸透镜 缩小；（2）收缩 厚 短；（3）C；（4） A -275；（5） 25 B 2．C 3．照相机 太强 凹透镜 4．（1）同一高度；（2）放大 投影仪 仍能；（3）上；（4）远离 ▌题型02 近视眼成因的实验探究（水透镜实验） 5．（1）8.0；（2）倒立、缩小的实像；（3）C；（4）光屏；（5）近视；（6）B 6．（1）B；（2）30cm；（3）物距；（4）小；（5）水透镜 光屏；（6）大 前 7．B 使像成在光屏的中央 物距 小 水透镜 光屏 大 前 看书时，保持合适的距离 8．（1）晶状体 9.0；（2）上 同一高度 使像成在光屏中央；（3）放大 能 光路是可逆的；（4）A；（5）A 凸透镜 会聚；（6）人脸 缩小 C；（7）放大 一倍 正立 同侧 ▌题型03 照相机的原理与成像调节 9．B 10．C 11．C 12．B ▌题型04 显微镜与望远镜的成像原理 13．ABD 14．倒立、缩小的实像 放大物镜所成的像 目镜 15．B 16．（1）放大 投影仪 45 照相机；（2） ▌题型05 光学仪器成像综合辨析 17．（1）倒立 缩小 实；（2）①；（3）A；（4）向前 变大 18．（1）20.0 35；（2）使像成在光屏的中央 倒立 手机放在凸透镜一倍焦距以内；（3）小 大 变暗 一片亮光；（4）靠近 19．（1）光的直线传播 不是；（2） 将书签向远离凸透镜的方向移动 20．（1）这瓶矿泉水相当于凸透镜，凸透镜对光有会聚作用，太阳光经过矿泉水瓶后，会聚在一点，导致光线会聚处温度升高而使车内的易燃物自燃着火；（2）由图甲可知，红铅笔在黑铅笔的左侧，由图乙可知，水中的红铅笔在黑铅笔的右侧，且水中的两支铅笔较粗，所以成倒立、放大的像，圆柱形玻璃杯装有水的部分具有中间厚、边缘薄的特征，该部分就是一个凸透镜，两支铅笔在凸透镜的1倍和2倍焦距之间，成倒立、放大的实像；（3）倒立、缩小的实像 将手机举高，成45°角仰视自拍，此时眼睛到镜头的距离小于下巴到镜头的距离，根据凸透镜成像规律，物近像远像变大可得，能拍出“大眼”和“瘦下巴”的效果。 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 3.7 眼睛与光学仪器 题型01 人眼的成像原理与视力矫正 题型02 近视眼成因的实验探究（水透镜实验） 题型03 照相机的原理与成像调节 题型04 显微镜与望远镜的成像原理 题型05 光学仪器成像综合辨析 ▌题型01 人眼的成像原理与视力矫正 1．人眼成像的基本原理 核心结构对应：眼睛中的晶状体相当于凸透镜，眼球后部的视网膜相当于光屏；虹膜可调节瞳孔大小，控制进入眼内的光量； 成像特点：物体经晶状体折射后，在视网膜上成倒立、缩小的实像，成像原理与照相机相同； 视物调节：人眼通过睫状体调节晶状体的弯曲程度，改变晶状体的焦距，使远近不同的物体都能在视网膜上成清晰的像。 2．近视眼与远视眼的对比 视力类型 形成原因 像的位置 矫正镜片 矫正原理 近视眼 晶状体太厚，折光能力太强；或眼球前后径过长 成在视网膜前方 凹透镜 对光线有发散作用，使像向后移动，重新落在视网膜上 远视眼（老花眼） 晶状体太薄，折光能力太弱；或眼球前后径过短 成在视网膜后方 凸透镜 对光线有会聚作用，使像向前移动，重新落在视网膜上 3．眼镜的度数 计算公式：； 凸透镜（远视镜片）度数为正值，凹透镜（近视镜片）度数为负值； 镜片焦距越短，度数越大，折光能力越强。 4．高频易错点 误认为人眼成正立的像，实际视网膜上成的是倒立缩小的实像； 混淆近视眼与远视眼的矫正镜片，记反凹透镜和凸透镜的作用。 5．考法点拨：单元测、月考常以选择、填空题考查成因与矫正方式的对应；中考常结合光路图考查视力矫正的原理，是光学应用的高频考点。 1．阅读材料，完成下列问题： 眼睛与眼镜的度数 如图甲是人的眼睛的结构图，它很像一架照相机，我们看物体时，是通过睫状肌的伸缩来调节晶状体的弯曲程度，改变晶状体的焦距，使不同远近的物体都能在像距相同的视网膜上生成清晰的倒立实像。 若睫状肌受损，我们便很难看清远处或近处的物体，此时可以通过佩戴眼镜的方式矫正视力。眼镜的镜片也是透镜，通常把透镜焦距（以米为单位）的倒数叫做透镜的焦度，用表示。如果某透镜的焦距是，它的焦度就是；而镜片度数，就是镜片的透镜焦度乘的值，如：度远视镜片的透镜焦度是，它的焦距是。 虽然配戴眼镜可以矫正视力，但也给我们的生活带来诸多不便，因此我们在生活中要养成健康用眼习惯，保护好我们的眼睛。 （1）眼睛很像一架照相机，眼球内的晶状体相当于一个________（填写光学元件名称），视网膜相当于光屏，它接收到的像是倒立、_________的实像。 （2）与照相机不同，人眼是真正的变焦系统，人眼看近处物体时，睫状肌应_______（选填“收缩”或“放松”），使晶状体变_______（选填“厚”或“薄”），焦距变_______（选填“长”或“短”）。 （3）根据短文信息，下列说法中错误的是_________ A．透镜的焦距越短，对光的偏折能力越强 B．透镜的焦距越短，焦度越大 C．透镜的焦距越长，镜片的度数越高 D．透镜的焦度越大，镜片的度数越高 （4）已知：远视镜片的度数是正数，近视镜片的度数是负数。小明同学配眼镜时的验光单上医师标注左眼焦度，右眼焦度，矫正视力，则小明矫正视力需选用图乙中的________（填字母）透镜，右眼所配镜片的度数是________度。 （5）小明的爷爷配的眼镜为度，它的焦距是________。他不戴眼镜看铅笔时，成像情况是图丙中的________（选填字母）。 【答案】（1）凸透镜 缩小；（2）收缩 厚 短；（3）C；（4） A -275；（5） 25 B 【分析】对于（4），因为焦度为负对应近视，近视需凹透镜矫正，所以先判断透镜类型，再根据度数与焦度的关系计算右眼镜片度数。 【解析】（1）人眼的晶状体相当于凸透镜，看物体时物距大于二倍焦距，成倒立、缩小的实像。 （2）看近处物体时，睫状肌收缩，晶状体变厚，焦距变短，折光能力增强，使像成在视网膜上。 （3）A．透镜焦距越短，对光的偏折能力越强，故A正确； B．由可知，焦距越短，焦度越大，故B正确； C．镜片度数为焦度乘100，焦距越长，焦度越小，度数越低，故C错误； D．镜片度数为焦度乘100，焦度越大，度数越高，故D正确。 本题选择描述错误的，故选C。 （4）焦度为负值，对应凹透镜，用于矫正近视，图乙中A是凹透镜； 右眼镜片度数为度。 （5）镜片的焦度为 镜片的焦距为 爷爷是远视眼，不戴眼镜看近处物体时，像成在视网膜后方，对应图丙中的B。 2．国庆假期回家，奶奶让小明帮忙把奶奶的手机上的字调大。了解后才知道，原来奶奶有老花眼，看不清近处的物体，下面有关老花眼的成因及其矫正正确的是（　　） A．①③ B．①④ C．②④ D．②③ 【答案】C 【解析】产生老花眼的原因是晶状体太薄，折光能力太弱，焦距变大，近处的物体的像成在视网膜之后；因此奶奶看近处物体时，物体的像总成在视网膜的后面，如图②所示； 老花眼需要佩戴对光线有会聚作用的凸透镜矫正，让光线提前会聚，使像最终成在视网膜上，对应图④的矫正方式。 故选C。 3．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，近视眼的成因是晶状体太厚，折光能力__________（选填“太强”或“太弱”）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 太强 凹透镜 【解析】由凸透镜成像规律可知，人眼成倒立、缩小的实像，与照相机成像原理类似。近视眼晶状体太厚，折光能力太强，使远处物体的像成在视网膜前方。凹透镜对光线有发散作用，能让像后移到视网膜上，可矫正近视眼。 4．小明在探究“凸透镜成像规律”的实验时，进行了如下的实验： （1）实验时，将蜡烛、凸透镜和光屏依次放在光具座上，调整烛焰、透镜和光屏三者的中心在_________； （2）移动光屏，直到烛焰在光屏上成清晰的像（像未画出），如图所示，则该像是倒立、_________的实像，此时所成的像与_________（选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”）所成的像性质相同。若保持凸透镜的位置不变，对调蜡烛和光屏的位置，则光屏上_________（选填“仍能”或“不能”）得到清晰的像； （3）此实验过程中蜡烛燃烧后逐渐变短，则光屏上烛焰的像也将逐渐向上移动，凸透镜和光屏不动，应把蜡烛向_________移动，使蜡烛的像重新落在光屏的中央； （4）小明把自己的近视眼镜放在图中蜡烛与凸透镜之间，光屏上的像变模糊了。若想在光屏上重新得到清晰的像，光屏需_________（选填“靠近”或“远离”）凸透镜移动。 【答案】（1）同一高度；（2）放大 投影仪 仍能；（3）上；（4）远离 【解析】（1）为了使像成在光屏中央，应调整烛焰、凸透镜、光屏三者的中心在同一高度。 （2）由图可知此时物距小于像距，物体在一倍焦距和二倍焦距之间，成倒立、放大的实像，应用是投影仪； 若将蜡烛和光屏的位置互换，由光路的可逆性可知，使得蜡烛处于2倍焦距以外，此时能成一个倒立、缩小的实像。 （3）实验过程中蜡烛由于燃烧而变短，通过凸透镜光心的光传播方向不变，根据过光心的光线传播方向不变，要使像重新回到光屏中央，应将蜡烛向上移动。 （4）近视眼镜是凹透镜，凹透镜对光线有发散作用，使原来会聚成像的光线推迟会聚，像远离凸透镜，要用光屏接到清晰的像，应将光屏向右调节，即向远离凸透镜的方向调节，才能使像变清晰。 ▌题型02 近视眼成因的实验探究（水透镜实验） 1．实验模型建构 水透镜模拟眼睛的晶状体；光屏模拟眼睛的视网膜；发光光源模拟被观察的物体。 2．实验操作与现象 向水透镜薄膜中注水：水透镜凸起程度变大，晶状体变厚，折光能力变强，光源的像成在光屏前方，模拟近视眼的形成； 从水透镜薄膜中抽水：水透镜凸起程度变小，晶状体变薄，折光能力变弱，光源的像成在光屏后方，模拟远视眼的形成。 3．矫正验证 近视眼矫正：在水透镜前放置凹透镜，光线先发散再经水透镜会聚，像向后移动，重新清晰地成在光屏上； 远视眼矫正：在水透镜前放置凸透镜，光线先会聚再经水透镜折射，像向前移动，重新清晰地成在光屏上。 4．近视的预防 养成正确的读写姿势，眼睛与书本保持适当距离； 控制连续用眼时长，定时休息远眺； 增加户外活动时间，避免长时间使用电子设备； 注意用眼环境光线，不在过暗或过强的光线下看书。 5．考法点拨：单元测、月考常考实验操作、现象分析与矫正方法；中考常作为实验探究题的延伸，考查物理模型建构与原理应用。 5．帅帅同学用自制的水透镜来探究凸透镜成像规律，当向水透镜里注水时，水透镜的焦距将变小；当从水透镜里抽水时，水透镜的焦距将变大。 （1）如图甲所示，一束平行于主光轴的光射向水透镜，在光屏上得到一个最小最亮的光斑，此时水透镜的焦距为___________cm； （2）该同学移动蜡烛，水透镜和光屏至图乙所示位置时，恰能在光屏上看到清晰的像，该像的特点是___________（填像的“正倒”、“大小”和“虚实”）； （3）在实验时，发现光屏上出现的像只有中间清晰，两侧却较模糊，帅帅只对凸透镜进行了调整，就在光屏上得到了清晰的像，他的调整是___________； A．左右适当移动凸透镜 B．上下适当移动凸透镜 C．适当扭转凸透镜 D．左右适当移动光屏 （4）将蜡烛移至距水透镜5 cm处，此时无论怎样移动光屏都无法在光屏上看到清晰的像，则应从___________（填“蜡烛”或“光屏”）一侧透过水透镜观察像的特点； （5）在图乙所示实验场景下，一同学给水透镜“戴上”一种眼镜，如图丙所示，当向水透镜中注入适量的水后，他发现光屏上的像再次变得清晰，则“戴”的是___________（选填“近视”或“远视”）眼镜； （6）如图丁所示为某同学的照片，图戊是实验后他将照片从紧贴水透镜到逐渐远离水透镜过程中，眼睛透过水透镜观察照片的像，看到像的顺序应该是___________（只填字母代号）。 A．②①③④ B．③②①④ C．②③④① D．④①②③ 【答案】（1）8.0；（2）倒立、缩小的实像；（3）C；（4）光屏；（5）近视；（6）B 【解析】（1）平行于主光轴的光经凸透镜后会聚的最小最亮光斑就是焦点，焦点到透镜光心的距离为焦距。从甲图刻度可知，水透镜在10.0cm刻度处，光屏在18.0cm刻度处，因此焦距为 （2）由图乙可知，物距大于像距，成倒立、缩小的实像。 （3）发现光屏上出现的像只有中间清晰，两侧较模糊，说明中间部分的物距此时正好在光屏上成清晰的像，两侧部分的物距大于或小于中间部分的物距，因此适当扭转凸透镜，使凸透镜与光屏平行，在光屏上得到清晰的像。故ABD不符合题意，C符合题意。 故选C。 （4）蜡烛距透镜5cm，小于水透镜的8cm焦距，此时成正立放大的虚像，虚像不能在光屏承接，虚像和物体在透镜的同一侧，因此需要从光屏一侧（透镜的另一侧）透过水透镜观察这个虚像。 （5）注水后水透镜焦距变小、会聚能力变强，像本应向透镜方向前移，现在像重新在原光屏位置变清晰，说明戴的眼镜先让光线发散了，延后了会聚位置。近视眼镜是凹透镜，对光线有发散作用，因此戴的是近视眼镜。 （6）根据凸透镜的成像规律，物体在一倍焦距以内，成正立放大虚像，物体离凸透镜近，虚像小，物体离凸透镜远，虚像大；当物距大于焦距，凸透镜成倒立的实像，遵循“物远像近像变小的规律”，离焦点越近，像越大，离焦点越远，像越小。物体在一倍焦距到二倍焦距之间，成倒立放大的实像；物体在二倍焦距以外，成倒立缩小的实像；所以成虚像时应该是正立从小到大，成实像时，倒立从大到小；成像顺序为③②①④。故ACD不符合题意，B符合题意。 故选B。 6．用“水透镜”探究近视眼的形成原因 【证据】 （1）如图所示，用注射器向“水透镜”的薄膜中缓慢注水，使薄膜略微凸起；将“水透镜”置于图中光具座的 _____ （选填“A”“B”或“C”）滑块上，点燃蜡烛，调节“水透镜”和光屏的高度，使它们的中心跟烛焰的中心大致在同一高度上； （2）移动蜡烛，当物距为 _________ 时，调节光屏的位置，直至呈现烛焰清晰的像并记录像距； （3）保持 _______ 不变，继续向“水透镜”中注入适量的水，增加“水透镜”的凸起程度，调节光屏的位置，直至呈现烛焰清晰的像并记录像距； 把实验中收集的数据和观察的现象填入表。 序号 物距/cm “水透镜”的凸起程度 像距/cm 1 30.0 较小 17.4 2 30.0 较大 9.2 【解释】 （4）依据表，在物距不变的情况下，增加“水透镜”的凸起程度，像距变 _____ ，并且观察到成像变近。 【交流】 （5）本实验中用 ________ 模拟眼睛的晶状体，用 _______ 模拟眼睛的视网膜； （6）经多次实验后，结合所学知识分析，当近视眼观察远处的景物时，由于晶状体的凸起程度较 _____ ，折光能力变强，远处景物成像会成在视网膜的 _____ 方，导致看不清楚；为了预防近视，我们应养成良好的学习和生活习惯。 【答案】（1）B；（2）30cm；（3）物距；（4）小；（5）水透镜 光屏；（6）大 前 【解析】（1）在探究凸透镜成像规律实验中，凸透镜应放在蜡烛和光屏之间，这样才能使蜡烛的像成在光屏上，所以水透镜应放在中间的滑块B上。 （2）由表格数据可知，当物距为30cm时，调节光屏的位置，直至呈现烛焰清晰的像并记录像距； （3）实验目的是探究透镜凸起程度对成像的影响，根据控制变量法，需要保持物距不变，只改变水透镜的凸起程度，调节光屏的位置，直至呈现烛焰清晰的像并记录像距。 （4）根据表格数据可得，在物距不变的情况下，增加“水透镜”的凸起程度，像距变小。 （5）模拟近视眼成像原理时，将凸透镜看作眼睛的晶状体，光屏看作是眼睛的视网膜，烛焰看作是眼睛观察的物体，所以本实验中用水透镜模拟眼睛的晶状体；用光屏模拟眼睛的视网膜。 （6）当近视眼观察远处的景物时，由于晶状体的凸起程度较大；折光能力变强，远处景物成像会成在视网膜的前方，导致看不清楚。 7．用“水透镜”探究近视眼的形成原因 【证据】 （1）如图1所示，用注射器向“水透镜”的薄膜中缓慢注水，使薄膜略微凸起。 （2）将“水透镜”置于图2中光具座的________（选填“A”“B”或“C”）滑块上，点燃蜡烛，调节“水透镜”和光屏的高度，使它们的中心跟烛焰的中心大致在同一高度上；这是为了________。 （3）移动蜡烛，当物距为30.0cm时，调节光屏的位置，直至呈现烛焰清晰的像并记录像距。 （4）保持________不变，继续向“水透镜”中注入适量的水，增加“水透镜”的凸起程度，调节光屏的位置，直至呈现烛焰清晰的像并记录像距。 （5）把实验中收集的数据和观察的现象填入如表。 序号 物距/cm “水透镜”的凸起程度 像距/cm 1 30.0 较小 17.4 2 30.0 较大 9.2 【解释】依据如表，在物距不变的情况下，增加“水透镜”的凸起程度，像距变________，并且观察到成像变近。 【交流】 （1）本实验中用________模拟眼睛的晶状体，用________模拟眼睛的视网膜。 （2）经多次实验后，结合所学知识分析，当近视眼患者观察远处的景物时，由于眼球晶状体的凸起程度较________，折光能力变强，远处景物成像会成在视网膜的________方，导致看不清楚。 （3）为了防止患上近视眼，你的建议是________（写出一条即可）。 【答案】 B 使像成在光屏的中央 物距 小 水透镜 光屏 大 前 看书时，保持合适的距离 【解析】[1]在探究近视眼形成原因的实验中，用凸透镜模拟眼睛的晶状体，用光屏来模拟视网膜。被观察的物体和光屏应该分别位于透镜的两侧，透镜应该位于中间，所以要将水透镜置于图2中光具座B滑块上。 [2]调节烛焰、透镜和光屏使它们的中心大致在同一高度，目的是为了使像成在光屏的中央。 [3] 实验过程中需保持物距不变，向水透镜中注入适量的水，增加它的凸起程度，再调节光屏的位置，观察比较像距的变化。 [4] 由表中的数据可以看出，增加水透镜的凸起程度，像距变小。 [5][6] 本实验中，用水透镜模拟眼睛的晶状体，用光屏模拟眼睛的视网膜。 [7][8] 近视眼患者观察远处的物体时，由于眼球晶状体凸起程度较大，折光能力变强，远处物体会成像在视网膜的前方，导致看不清物体。 [9] 为了防止患上近视眼，看书时，一定保持合适的距离（约25cm）。（合理即可） 8．小明利用水透镜来探究凸透镜的成像原理，从而了解人眼的成像。他与张老师一起设计实验装置。 （1）他们用水透镜模拟人眼的____ ，光屏模拟（填写人眼结构）。通过，对水透镜注水或抽水来改变水透镜的厚薄。为了确定水透镜的焦距，将一束平行于主光轴的光射向水透镜，如图1甲所示，在光屏上得到一个最小光斑，则此时水透镜的焦距为____ cm。 （2）接着将蜡烛、水透镜和光屏依次放在光具座上。实验前，小明发现光屏高度不对，所成像在光屏上的位置如图1乙所示，则他应首先向____ （选填“上”或“下”）调整光屏。所以实验时，首先要使烛焰、水透镜、光屏三者的中心在____ ，目的是 ____。 （3）调整好后，小明移动蜡烛、水透镜和光屏至图1丙所示位置时，恰能在光屏上看到清晰的像，则此时像一定是____（选填“放大”“等大”或“缩小”）。若仅将蜡烛与光屏位置对调，则在光屏上____（选填“能”或“不能”）看到清晰的像，理由是：____ 。 （4）在（3）中将蜡烛与光屏位置对调后的场景下，小明取了一副眼镜给水透镜“戴上”，如图1丁所示，发现光屏上的像变模糊，当往水透镜中加入适量的水后，发现烛焰的像再次变得清晰，由此判断该眼镜是____（选填“A”或“B”；“A．近视”或“B．远视”）眼镜。 （5）小明和爸爸驾车外出游玩时购买了两瓶瓶身透明的矿泉水，两矿泉水瓶形状如图2所示。请你帮小明分析，当车辆停在烈日下时，太阳光沿图示方向照射，则矿泉水瓶  ____（选填“A”或“B”）摆放在汽车内相对较安全，原因是另一个矿泉水瓶装满水后相当于一个____ ，对光有____作用。 （6）为了加强管理，某些公司对员工实行刷脸考勤制度。如图3所示，当人靠近摄像头时，光源自动打开，照亮____（选填“人脸”或“显示屏”），人脸通过摄像头成一个倒立____的像（选填“放大”或“缩小”），与录入信息进行对比，从而记录考勤。若镜头焦距为10cm，为了能成清晰的像，人到镜头的距离应满足的条件是____（选填“A”、“B”或“C”；“A．小于10cm”、“B．大于10cm且小于20cm”、“C．大于20cm”）。 （7）工匠师维护精密仪表时，在眼睛前戴一个凸透镜，便于观察仪表的细微之处，如图4所示。此时的凸透镜起到____的作用，凸透镜与仪表的距离应在凸透镜的______焦距范围之内，通过凸透镜看到的是仪表____ （填“正立”或“倒立”）的像，像的位置与仪表的位置在凸透镜的____侧。 【答案】（1）晶状体 9.0；（2）上 同一高度 使像成在光屏中央；（3）放大 能 光路是可逆的；（4）A；（5）A 凸透镜 会聚；（6）人脸 缩小 C；（7）放大 一倍 正立 同侧 【解析】（1）[1]人眼中晶状体相当于凸透镜，所以水透镜模拟人眼的晶状体 [2]平行于主光轴的光经凸透镜折射后会聚在焦点上，焦点到凸透镜光心的距离为焦距，由图1甲可知，刻度尺的分度值是1cm，此时水透镜的焦距为 （2）[1]由图1乙可知，像在光屏上方，为了使像成在光屏的中央，应向上调整光屏。 [2][3]实验时，要使烛焰、水透镜、光屏三者的中心在同一高度，目的是使像成在光屏中心。 （3）[1]由图1丙可知，物距小于像距，根据凸透镜成像规律，此时成倒立、放大的实像。 [2][3]因为在光的折射现象中光路是可逆的，所以仅将蜡烛与光屏位置对调，在光屏上能看到清晰的像。 （4）往水透镜中加入适量的水后，水透镜变厚，会聚能力变强，像再次变得清晰，说明原来的眼镜对光线有发散作用，是凹透镜，凹透镜用来矫正近视眼，所以该眼镜是近视眼镜。故选A。 （5）[1][2][3]观察矿泉水瓶的形状，A瓶身边缘厚、中间薄，可近似看作凹透镜，凹透镜对光有发散作用，太阳光平行照射到凹透镜上时会被发散；B瓶身边缘薄、中间厚，可近似看作凸透镜，凸透镜对光有会聚作用，太阳光平行照射到凸透镜上时会被会聚至凸透镜的焦点处，会在车内形成局部高温，当温度达到车内易燃物的着火点后便会燃烧。所以A矿泉水瓶摆放在汽车内相对较安全。 （6）[1]有足够的光线照在物体上，成的像才更加清晰，当人靠近摄像头时，光源自动打开，主要是照亮人脸。 [2][3]摄像头相当于一个凸透镜，由题意知，镜头焦距为10cm，所以，人到镜头的距离应满足大于二倍焦距，也就是大于20cm时，才会成倒立、缩小的实像，故选C。 （7）[1][2][3][4]工匠师维护精密仪表时，在眼睛前戴一个凸透镜，便于观察仪表的细微之处，此时凸透镜起到放大镜的作用，根据凸透镜的成像规律，可知，当物距小于一倍焦距时，成正立放大的虚像，像和物体在同一侧。 ▌题型03 照相机的原理与成像调节 1．成像原理：利用凸透镜成倒立、缩小的实像的规律工作，成像时满足物距 。 2．结构对应：照相机的镜头相当于凸透镜，暗盒中的感光胶片（或电子感光元件）相当于光屏。 3．成像调节规律 要使底片上的像变大：减小物距（相机靠近被拍摄物体），同时增大像距（镜头向前伸出，增大镜头与胶片的距离）； 要使底片上的像变小：增大物距（相机远离被拍摄物体），同时减小像距（镜头向后收缩）。 4．数码相机特点：具备自动调焦、自动调光功能，成像可直接传输到计算机中进行存储、加工与分享。 5．高频易错点 调节像的大小时，混淆物距和像距的变化方向； 误认为照相机成正立的实像。 6．考法点拨：单元测常结合生活拍照场景考查成像调节；中考常结合凸透镜成像动态规律考查分析应用。 9．很多科普小工具配有昆虫观察盒，盒盖上方有一块向外凸起的透明玻璃，透过盒盖可以清晰地观察到盒内小昆虫的细微身体结构。下列对该成像情况判断正确的是（     ） A．所成的像不能用光屏承接，凸起镜片对光线具有发散作用 B．所成的像不能用光屏承接，成像原理与放大镜一致 C．所成的像能够用光屏承接，成像原理与投影仪一致 D．所成的像能够用光屏承接，成像原理与照相机一致 【答案】B 【解析】盒盖上方向外凸起的透明玻璃相当于凸透镜，对光线具有会聚作用。透过盒盖观察盒内小昆虫的细微身体结构，像与物在透镜的同一侧，故此时物距小于焦距，根据凸透镜成像规律，成正立、放大的虚像，虚像不能用光屏承接，其成像原理与放大镜一致。故选B。 10．2023年3月7日凌晨，在清华大学校园内，张嘉奇等同学用照相机拍到太空中的中国空间站，照片如图所示。照相机镜头的焦距为f，空间站通过照相机镜头成像的像距（　　） A．大于2f B．等于2f C．小于2f大于f D．小于f 【答案】C 【解析】由照相机成像的规律可知，当u＞2f时，照相机成倒立、缩小的实像，此时2f＞v＞f，故C正确、ABD错误。 故选C。 11．共享单车的使用，极大地便利了市民的出行，使用者用手机扫车牌上的二维码，获取验证后自动开锁即可使用，下列说法正确的是（　　） A．手机上的摄像头相当于一个凹透镜 B．扫码时二维码所成的像在摄像头二倍焦距以外 C．扫码时，二维码所成的像太小，为使像变大，需要将摄像头靠近二维码 D．自行车的尾灯是靠光的折射来引起后方车辆司机注意的 【答案】C 【解析】A．手机摄像头相当于凸透镜，故A错误； B．摄像头成像规律为物距时成倒立、缩小的实像，像距满足，即像在一倍焦距和二倍焦距之间，故B错误； C．凸透镜成实像时遵循“物近像远像变大”的规律，要使像变大，需减小物距，即将摄像头靠近二维码，故C正确； D．自行车尾灯靠光的反射引起后方司机注意，故D错误。 故选C。 12．近年来，“网红干部”频频出现在大众视野中，他们有的直播带货助农增收，有的拍短视频推广地方旅游，有的凭借亲民形象收获大量关注。如图是某村第一书记为当地特产直播带货的情景，下列说法正确的是：（     ） A．手机的摄像头是凹透镜 B．手机屏幕的彩色画面是由红、绿、蓝三种色光组成的 C．为了使网友看清商品细节，应将商品紧贴在摄像头上 D．直播使用的手机摄像头成的正立、缩小的实像 【答案】B 【解析】A．手机摄像头相当于凸透镜，故A错误； B．光的三原色为红、绿、蓝，手机屏幕画面由这三种色光混合而成，故B正确； C．手机摄像头成实像需满足，紧贴时商品在一倍焦距内，无法成实像，故C错误； D．手机摄像头成像时，成倒立、缩小的实像，故D错误。 故选B。 ▌题型04 显微镜与望远镜的成像原理 1．显微镜 基本结构：主要由物镜和目镜两组凸透镜组成，配套有反光镜、载物台、粗细准焦螺旋等结构； 物镜的作用：相当于投影仪的镜头，被观察物体在物镜的一倍到二倍焦距之间，成倒立、放大的实像； 目镜的作用：相当于放大镜，物镜成的实像在目镜的一倍焦距以内，成正立、放大的虚像； 总体成像效果：经过两次凸透镜放大，最终成倒立、放大的虚像，用于观察肉眼无法分辨的微小物体。 2．望远镜 基本结构：主要由物镜和目镜两组凸透镜组成； 物镜的作用：相当于照相机的镜头，远处物体在物镜的二倍焦距以外，成倒立、缩小的实像； 目镜的作用：相当于放大镜，物镜成的实像在目镜的一倍焦距以内，成正立、放大的虚像； 作用：通过增大视角，拉近物体的视觉距离，使人能看清远处的物体，拓展观测视野。 3．核心共性与区别 目镜作用相同：都相当于放大镜，成正立、放大的虚像； 物镜作用不同：显微镜物镜成放大实像，望远镜物镜成缩小实像。 4．高频易错点 混淆显微镜和望远镜物镜的成像性质； 误认为望远镜最终成放大的实像。 5．考法点拨：单元测常以选择题考查结构与成像性质的对应；中考常结合凸透镜成像规律综合考查，难度中等。 13．（多选）如图是同学们生物课观察洋葱表皮细胞时用的显微镜结构图，使用时物体距物镜距离略大于物镜的焦距，物镜所成像位于目镜焦点以内。利用相关的物理知识和生物课的实验操作来分析显微镜（　　） A．目镜相当于一个放大镜 B．通过目镜看到的是一个被放大的虚像 C．物镜的焦距要大于目镜的焦距 D．反光镜是一个凹面镜对光线有会聚作用 【答案】ABD 【解析】AB．使用显微镜时，物镜所成像位于目镜焦点以内，此时目镜相当于一个放大镜，所成的像为正立、放大的虚像，故AB符合题意； C．显微镜的物镜焦距短，目镜焦距长，这样才能使物镜成的实像在目镜的一倍焦距以内，以便目镜进行二次放大，所以物镜的焦距小于目镜的焦距，故C不符合题意； D．反光镜的作用是将外部的光反射到载物台，照亮载玻片，为了收集更多的光线，因此反光镜是一个凹面镜，对光线有会聚作用，故D符合题意。 故选ABD。 14．如图所示，小方站在方山顶上，手持两个焦距不同的凸透镜A和B观看前方景物。他通过调整两透镜的位置，看清了远处的泸州邻玉长江大桥。这时，大桥经凸透镜A所成像的特点是_________，凸透镜B的作用是_________。都是由两个凸透镜构成的望远镜与显微镜，成像特点相同的是它们的目镜还是物镜？_________。 【答案】 倒立、缩小的实像 放大物镜所成的像 目镜 【解析】看远处景物时，物距大于二倍焦距，由凸透镜成像规律可知，凸透镜A成倒立、缩小的实像。 凸透镜B为目镜，相当于放大镜，作用是将A所成的实像放大。 望远镜与显微镜的目镜均成正立、放大的虚像，物镜成像特点不同，故二者成像特点相同的是目镜。 15．某跨学科实践小组通过纯手工打磨镜片自制了望远镜，该望远镜不仅可以看到8亿公里外的木星，甚至能清晰地看到木星表面的斑纹，如图是该望远镜内部结构及光路示意图。下列关于该自制望远镜的说法正确的是（　　） A．小组通过纯手工磨制的镜片是凹透镜 B．装在望远镜套筒上的寻星装置利用了光沿直线传播原理制作的 C．木星到物镜的距离u满足（f为物镜的焦距） D．人眼通过目镜观察到的是放大实像 【答案】B 【解析】A．由图可知，望远镜的物镜和目镜都对光线有会聚作用，均为凸透镜，故A错误； B．寻星装置是对齐观测目标的简易准直结构，利用了光沿直线传播的原理，保证寻星方向和望远镜光路方向一致，故B正确； C．木星到物镜的距离u满足，成倒立、缩小的实像，故C错误； D．目镜相当于一个放大镜，成正立、放大的虚像，故D错误。 故选B。 16．（1）小明探究凸透镜成像的规律时，把光源、凸透镜和光屏依次置于光具座上，先固定好光源和光屏的位置，调整好高度再移动凸透镜。当凸透镜距离光源分别为15cm、30cm时，光屏上先后两次都呈现清晰的像。第一次成______（选填“放大”或“缩小”）的像，其成像的原理与______（选填“照相机”或“投影仪”）相同，光源和光屏之间的距离是______cm。小明又找来一个焦距不同的凸透镜，用这两个凸透镜制作了一个简易望远镜（如图所示）用来观测远处的物体，物镜的作用相当于______（选填“放大镜”“照相机”或“投影仪”）。 （2）一束过凸透镜焦点的光线SP经凸透镜折射后进入水中，恰好通过在水中所成的像点M，请画出像点M，并完成光线SP经过点M的光路图。 【答案】（1）放大 投影仪 45 照相机；（2） 【解析】（1）根据凸透镜成像的光路可逆原理，当固定光源和光屏移动透镜两次成清晰实像时，第一次物距，对应像距；第二次物距，对应像距。第一次物距在一倍焦距和二倍焦距之间，成倒立放大的实像，和投影仪成像原理一致；光源和光屏的距离为 简易望远镜的物镜观测远处物体时，物距远大于二倍焦距，成倒立缩小的实像，作用相当于照相机。 （2）根据凸透镜的特殊光线规律，过焦点的入射光线SP，经过凸透镜折射后，会变为平行于主光轴的光线，先画出这段在空气中、指向水面的折射光线；由平面镜成像特点，以水面为对称轴，作出M0的对称点，该点就是M0在水中的像点M； 经过凸透镜折射后，在空气中平行于主光轴的光线与水面交于点O，标注点O，然后斜射进水中，经过点M，连接OM，得到水中的折射光线，补全所有光线的指向箭头，完成完整光路。 ▌题型05 光学仪器成像综合辨析 1．常见光学仪器成像对比 光学仪器 物距与焦距的关系 像的正倒 像的大小 像的虚实 光学原理 照相机 倒立 缩小 实像 光的折射（凸透镜成像） 投影仪 倒立 放大 实像 光的折射（凸透镜成像） 放大镜 正立 放大 虚像 光的折射（凸透镜成像） 人眼 倒立 缩小 实像 光的折射（凸透镜成像） 平面镜 任意物距 正立 等大 虚像 光的反射 2．实像与虚像分类总结 成实像的光学元件：照相机、投影仪、显微镜物镜、人眼的晶状体； 成虚像的光学元件：放大镜、平面镜、显微镜目镜、望远镜目镜。 3．解题方法：判断光学仪器的成像特点时，先明确透镜类型，再确定物距范围，对照凸透镜成像规律分析对应像的性质。 4．考法点拨：单元测、月考常以选择题考查综合辨析；中考常结合多种光现象考查概念区分，是高频易错题型。 17．在城市的大街小巷，我们随处可见监控摄像头，它们为保障公共安全发挥着重要作用。许多监控摄像头配备了焦距固定的凸透镜，使像成在感光元件上。下表为某品牌3种不同型号（用①、②、③表示）摄像头的有关信息。如图为摄像头监控范围示意图。 型号 镜头焦距 监控角度 监控距离 ① 2.8mm 5m ② 4mm 10m ③ 6mm 15m （1）摄像头在使用过程中，物体在感光元件上成__________（选填“倒立”或“正立”）、__________（选填“放大”或“缩小”）的___________（选填“实”或“虚”）像。 （2）若有苍蝇停留在镜头前6mm处，则能使苍蝇在感光元件上形成清晰的像的摄像头是__________（选填型号）。 （3）如图是三个型号摄像头所拍摄的画面，其中由摄像头①所拍摄的是__________。（填字母） A． B． C． （4）某些监控摄像头还带有自动对焦功能，当物体靠近摄像头时，镜头会自动__________（选填“向前”或“向后”）移动，以保证像始终落在监控内的感光元件上，所成的像会__________（选填“变大”“不变”或“变小”）。 【答案】（1）倒立 缩小 实；（2）①；（3）A；（4）向前 变大 【解析】（1）摄像头的镜头为凸透镜，工作原理和照相机相同，物体在凸透镜的二倍焦距以外，根据凸透镜成像规律，此时成倒立、缩小的实像。 （2）苍蝇停留在镜头前6mm处，即物距为6mm，要使苍蝇在感光元件上形成清晰的像，则物距应大于二倍焦距。 对于型号①，镜头焦距，，6mm>5.6mm，满足。 对于型号②，镜头焦距，，6mm<8mm，不满足。 对于型号③，镜头焦距，，6mm<12mm，不满足。 所以能使苍蝇在感光元件上形成清晰像的摄像头是①。 （3）由表格数据可知，摄像头①的镜头焦距最小，监控角度最大。监控角度越大，拍摄的范围越广，画面中包含的景物就越多，同一物体的像越小，故A符合题意，BC不符合题意。 故选A。 （4）根据凸透镜成像规律，物距减小时，像距增大，像变大。当物体靠近摄像头时，物距减小，为使像仍成在感光元件上，需增大像距，因此镜头向前移动，所成的像变大。 18．根据下列学科实践活动，回答问题。 小明制作“智能”投影仪，他用硬纸板制作长方体暗箱，配置合适的凸透镜制成简易投影仪，将播放视频的手机放到指定位置，调整白屏，使呈现放大的画面。 （1）由图甲所示，该凸透镜的焦距是________；现有宽、高相同，长分别为、和的三个纸盒，他应选择长为________的纸盒做暗箱； （2）如图乙所示，制作时使凸透镜、手机、白屏三者中心在同一水平直线上，目的是________；为使投影仪具有更好的观影效果，手机图片应该________（选填“正立”、“倒立”或“侧立”）放置；固定手机、凸透镜的位置，手机播放视频，无论怎样调节白屏的位置，均不能在白屏上呈现清晰的像，原因可能是________。 （3）优化“投影仪”如图丙所示，给暗箱加装可左右移动的抽屉，能改变凸透镜到手机的距离。通过调节，小明在墙面上找到了清晰放大的像，为了使像更大，应移动抽屉，使手机与凸透镜的距离变________，同时使“投影仪”与墙面的距离变________；调节至画面最清晰时，用纸遮掉透镜上半部分，墙上的画面将________；人站墙面处，透过凸透镜看手机，看到的画面是________（选填“倒立放大的虚像”、“正立缩小的实像”或“一片亮光”）。 （4）观影时小明发现白屏上的画面偏暗，于是在暗箱上开槽，如图丁所示，插入某种类型的透镜后，画面的亮度增强，但模糊不清，为了得到清晰的像，他接下来应将白屏向________（选填“靠近”或“远离”）原有凸透镜方向移动。 【答案】（1）20.0 35；（2）使像成在光屏的中央 倒立 手机放在凸透镜一倍焦距以内；（3）小 大 变暗 一片亮光；（4）靠近 【解析】（1）图甲利用平行光聚焦法测焦距，平行于主光轴的光线经凸透镜后会聚在焦点，刻度尺显示透镜位置在10.0cm刻度处，焦点位置在30.0cm刻度处，因此焦距。 投影仪是根据物距制成的，即手机屏幕到凸透镜的距离应大于20cm，小于40cm，故只有35cm的纸盒长度能满足要求。 （2）调整三者中心在同一高度，是为了让烛焰（此处为手机画面）的像完整成在光屏中央。 凸透镜成倒立的实像，为了让最终屏上的画面是正立的，手机需要倒立放置。若物距小于等于一倍焦距，凸透镜无法成实像，因此无论怎么调节白屏都得不到清晰的像。 （3）根据凸透镜成像“物近像远像变大”的规律，要让实像更大，需要减小物距（手机和透镜的距离变小），同时增大像距（投影仪和墙面的距离变大）。 遮住透镜上半部分，透镜的下半部分仍能折射全部物体的光线成像，因此像依旧完整，只是透过的光变少，亮度变暗。 人站在墙面处（也就是原实像的位置，在透镜的另一侧、大于2倍焦距的位置），透过凸透镜看手机，光线经过凸透镜后直接进入人眼，无法会聚形成虚像，因此看到的是一片亮光。 （4）新增的凸透镜对光线有会聚作用，会使光线的会聚能力增强，像成在原像的前方，即更靠近原凸透镜，因此需要将白屏向靠近凸透镜的方向移动，才能得到清晰的像。 19．小昕有一枚木棉花书签（如图甲），为放大书签供大家欣赏，小昕做了以下几种尝试： （1）如图乙，小昕将书签置于手电筒灯光下，在墙壁上观察到书签的影子。书签影子的形成是由于________（选填“光的直线传播”“光的反射”或“光的折射”）形成，它________（选填“是”或者“不是”）书签的实像； （2）如图丙，小昕用凸透镜（）、手电筒和铁架台制成简易投影仪，在天花板上观察到书签放大的像，此时： ①书签到凸透镜的距离与凸透镜焦距的关系是________（选填“”“ ”或“”） ②如下图，已知光线a平行于凸透镜的主光轴，光线b过光心。请画出光线a和b经过凸透镜后的折射光线。________ ③小昕发现，在天花板上只能观察到书签局部放大的像，为了扩大观察范围，请你提出一个有效的建议：_______； 【答案】（1）光的直线传播 不是；（2） 将书签向远离凸透镜的方向移动 【解析】（1）影子的形成是因为光在传播过程中遇到不透明的书签，光无法穿过书签，在书签后方形成光照不到的暗区，这是光的直线传播现象。 影子只是光被遮挡后形成的暗区，没有实际光线会聚，而实像是实际光线会聚形成的，影子本质上不是像。 （2）由题意，在天花板上观察到放大的像，且是投影仪原理，投影仪成的是倒立、放大的实像，此时物距应该为一倍焦距到二倍焦距之间。 光线a水平向右平行于主光轴射向凸透镜，折射后向上偏折经过右侧焦点F，继续射向天花板。光线b从A点斜向上过光心，直线穿过凸透镜继续直线传播。 适当增大物距，减小像距或者换用更小焦距的凸透镜可以有效扩大观察范围。 20．（1）新闻报道：炎热夏天的室外，一司机将一瓶矿泉水置于汽车仪表台上后离开，一段时间后，车内的易燃物自燃起火，酿成大祸。请你分析车内易燃物被矿泉水瓶点燃的原因。 （2）小丽把红、黑两支铅笔（红笔在左、黑笔在右）竖立在一个装水的圆柱形玻璃杯后面。如图甲，从正前方透过玻璃杯观察，看到的现象如图乙所示。请你描述图乙中的现象并说明其形成的原因。 （3）如图丙所示是某同学用手机自拍时的情景。 ①用手机自拍是利用凸透镜成什么像_______？（从大小、正倒、虚实作答） ②网传将手机举高，成45°角仰视自拍更能拍出“大眼”和“瘦下巴”的效果。请分别比较拍摄者的眼睛和下巴到相机镜头的距离关系，并结合凸透镜成像规律说明这种说法为什么正确_______。 【答案】（1）这瓶矿泉水相当于凸透镜，凸透镜对光有会聚作用，太阳光经过矿泉水瓶后，会聚在一点，导致光线会聚处温度升高而使车内的易燃物自燃着火；（2）由图甲可知，红铅笔在黑铅笔的左侧，由图乙可知，水中的红铅笔在黑铅笔的右侧，且水中的两支铅笔较粗，所以成倒立、放大的像，圆柱形玻璃杯装有水的部分具有中间厚、边缘薄的特征，该部分就是一个凸透镜，两支铅笔在凸透镜的1倍和2倍焦距之间，成倒立、放大的实像；（3）倒立、缩小的实像 将手机举高，成45°角仰视自拍，此时眼睛到镜头的距离小于下巴到镜头的距离，根据凸透镜成像规律，物近像远像变大可得，能拍出“大眼”和“瘦下巴”的效果 【解析】（1）见答案 （2）见答案 （3）[1]手机镜头和照相机原理相同，拍摄时物距大于二倍焦距，凸透镜成倒立、缩小的实像。 [2]见答案 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $