第5节 跨学科实践：制作望远镜（模型与方法）物理人教版八年级上册

第5节 跨学科实践：制作望远镜 ( 模型破解 规范思维路径，强化科学逻辑 …………………………………………………… … ………… 01 ~ 30 模型 0 1. 天文望远镜的发展史 …………………………………………………………………………… 01 模型02. 伽利略望远镜的 组成及作用 …………………………………………………………………… 03 模型03 . 伽利略望远镜的 工作原理 ……………………………………………………………………… 05 模型04. 开普勒 望远镜的组成及作用 …………………………………………………………………… 07 模型05. 开普勒望远镜的工作原理 ……………………………………………………………………… 09 模型0 6 . 望远镜的放大倍率 ……………………………………………………………………………… 12 模型0 7 . 望远镜的视角 …………………………………………………………………………………… 14 模型0 8 . 望远镜光路作图 ………………………………………………………………………………… 18 模型 09 . 制作简易望远镜 ………………………………………………………………………………… 21 模型10.望远镜与宇宙探索 ……………………………………………………………………………… 26 真题演练 熟悉考试形式，提升实战能力 ………… …… ……………………………………… … ……… 30 ~ 36 分层练测 实现精准提效，最终整体达标 ………………………………………………………………… 36 ~ 48 基础夯实 …………………………………………………………………………………… 36 ~ 41 培优拔高 …………………………………………………………………………………… 42 ~ 48 ) 模型01.天文望远镜的发展史 ( 技巧： 按 “ 关键人物+时间+贡献 ” 记忆： 伽利略（1609年）‌：折射望远镜，发现木星卫星、月球环形山、太阳黑子，支持日心说。 ‌牛顿（1668年）‌：第一台反射式望远镜，消除色差。 ‌赫歇尔（18世纪后期）‌：自制大型反射镜，发现天王星，被称为“恒星天文学之父”。 ‌哈勃空间望远镜（1990年）‌：第一台太空光学望远镜，摆脱大气干扰，清晰度大幅提升。 ‌射电望远镜（1932年起）‌：开启非可见光波段观测，如FAST。‌‌ 口诀： 伽利折射首观星，牛顿消色差镜明， ‌ ‌ 施密特折扩视野，哈勃巡天破层云。 ) ( 提醒： 开普勒 ‌ 只提出设计 ‌ ，望远镜由沙伊纳后来制作，考试说 “ 开普勒亲手制造 ” 是错的。 ‌‌ 反射望远镜解决的是 ‌ 色差 ‌ ，但会引入 ‌ 球差 ‌ （球面镜无法将平行光汇聚到一点）和 ‌ 彗差 ‌ （抛物面镜的缺陷），这两类像差问题常被混在一起考。 ‌‌ 赫歇尔发现的是 ‌ 天王星 ‌ ，不是海王星；叶凯士望远镜（ 1897 年）是折射式的 ‌ 巅峰 ‌ ，口径 102 厘米 ，不是反射式。 ‌‌ 哈勃发射于 ‌ 1990 年 ‌ ，不是 1993 年； 1993 年是它 ‌ 第一次维修 ‌ 、安装矫正光学系统的时间。 ‌‌ ) 【例1】第一位把望远镜指向太空的是意大利物理学家（ ） A.牛顿 B.伽利略 C.开普勒 D.爱因斯坦 【答案】B 【解析】历史上第一次尝试进行光速的测量，也是第一个把望远镜用于天文学研究的物理学家是伽利略，故ACD不符合题意，B符合题意。 故选B。 【变式1-1】夜晚，我们用望远镜观测天空时能看到许多没有见过的美丽天体。第一位把望远镜指向天空的是意大利物理学家__________；天文测量中常用的“光年”是________的单位。 【答案】伽利略；长度 【解析】望远镜的使用使人类对宇宙的研究更进一步，第一位把望远镜指向天空的是意大利物理学家伽利略。 天文测量中常用的“光年”是长度的单位，表示光传播一年所通过的距离。 【变式1-2】__________是经典力学和实验物理学的先驱，并率先使用望远镜观察天空。2020年我国北斗卫星导航系统盖全世界，北斗卫星是通过电磁波与地面站进行通信的，电磁波的传播速度与光在真空中的传播速度一样，为_________m/s。 【答案】伽利略；3×108 【解析】经典力学和实验物理学的先驱伽利略率先使用望远镜观察天空，由此得到关于天体的运行结果；光在真空中的传播速度最快，速度为3×108m/s。 【变式1-3】学校科技馆的 “物理学家长廊” 中，有一位科学家被誉为 “实验物理学先驱”，他率先用望远镜观察天体运行，得到的结果支持了哥白尼的日心说。这位科学家是（ ） A.牛顿 B.哥白尼 C.伽利略 D.玻尔 【答案】C 【解析】A.牛顿建立了经典力学体系，但题干所述率先用望远镜观察天体并以观测结果支持日心说的科学家不是牛顿，故A不符合题意； B.哥白尼提出日心说，但题干所述使用望远镜进行天文观测并获得支持日心说结果的科学家不是哥白尼，故B不符合题意； C.伽利略重视实验和观测，并用望远镜进行天文观测，其观测结果支持了哥白尼的日心说，故C符合题意； D.玻尔是量子理论和原子结构研究中的重要科学家，与题干所述事迹不符，故D不符合题意。 故选C。 模型02.伽利略望远镜的组成及作用 ( 技巧： 利略望远镜由 ‌ 物镜（凸透镜）和目镜（凹透镜） ‌ 两部分组成，物镜在前、目镜靠近眼睛，镜筒长度等于两透镜焦距之差。 ‌‌ 先判类型 ‌ ：看到 “ 伽利略望远镜 ” 就直接锁定 “ 凸+ 凹 ” 组合，不要和开普勒望远镜（物镜、目镜都是凸透镜）混淆。 ‌ 记牢成像结论 ‌ ：远处物体经物镜成倒立、缩小的实像，这个实像落在目镜焦点附近，作为目镜的 “ 虚物 ” ，最终经目镜成正立、放大的虚像。 ‌ 理解正像原因 ‌ ：因为凹透镜目镜的发散作用，抵消了物镜造成的倒立，所以看到的是正像，这是伽利略望远镜最大的特点。 ‌ 抓关键缺点 ‌ ：视野较小、明亮物体周围有 “ 假色 ” （色差），题目 常考这两个缺点。 ‌ 会算放大率 ‌ ：放大率等于物镜焦距除以目镜焦距，一般放大倍数不大。 ‌‌ 口诀： 物镜凸透目镜凹，焦距差值筒长合。 正立虚像视野小，观地测天用途多。 提醒： 开普勒望远镜物镜、目镜都是凸透镜，成的是倒立的虚像；伽利略望远镜成的是正立的虚像。 ) 【例2】望远镜、显微镜都至少有两个透镜组成，靠近物体的透镜叫物镜，靠近人眼的叫目镜；望远镜分为伽利略望远镜和开普勒天文望远镜，其中伽利略望远镜是由________镜做物镜，由________镜做目镜；天文爱好者可以用开普勒望远镜来观察行星和月球，这种望远镜的目镜和物镜都是________镜，当被观察的物体在物镜的两倍焦距以外时，物体成一个________（选填“放大”或“缩小”）的________（选填“实”或“虚”）像，然后这个像再经过目镜________（选填“放大”或“缩小”），观察者就能看清楚较远处的物体，这就是开普勒望远镜，通过这种望远镜所看到的“物体”是________（选填“倒立”或“正立”）的________（选填“实像”或“虚像”）。 【答案】凸透；凹透；凸透；缩小；实；放大；倒立；虚像 【解析】伽利略望远镜早于开普勒望远镜，伽利略望远镜的物镜是凸透镜，目镜是凹透镜，成正立的像，放大倍数不大； 开普勒望远镜的物镜和目镜都是凸透镜；当被观察到的物体在物镜的两倍焦距以外时，物体成一个倒立、缩小的实像；这个倒立缩小的实像正好落在目镜焦距内的位置，目镜的作用相当于一个放大镜，将像放大，通过这种望远镜所看到的“物体”是倒立的虚像。 【变式2-1】在“自制望远镜设计大赛”中，小明利用两个透镜自制了一个望远镜，如图所示为用这个望远镜观察远处的物体时成像的光路图，下列说法中正确的是（　　） A.物镜为凸透镜，目镜为凹透镜 B.物镜为凹透镜，目镜为凸透镜 C.物镜和目镜都是凸透镜 D.物镜和目镜都是凹透镜 【答案】A 【解析】这种结构是伽利略望远镜，远处的平行光线入射后，向主光轴会聚，说明物镜对光线有会聚作用，因此物镜是凸透镜；物镜所成的像原本会成在目镜后方，光线到达目镜后被发散（反向延长线形成虚像），说明目镜对光线有发散作用，因此目镜是凹透镜，故选A。 【变式2-2】现有两款简易望远镜，甲：物镜、目镜都是凸透镜；乙：物镜凸透镜、目镜凹透镜。下列说法错误的是（ ） A.甲是开普勒望远镜，成倒立虚像；乙是伽利略望远镜，成正立虚像 B.同等焦距条件下，甲镜筒更长，乙镜筒更短 C.观测星空天文首选乙望远镜，视野更大 D.乙适合做便携观剧镜，甲适合专业天文观测 【答案】C 【解析】分类与成像：物镜、目镜都是凸透镜的甲是开普勒望远镜，最终成倒立虚像；物镜凸透镜、目镜凹透镜的乙是伽利略望远镜，最终成正立虚像，因此A选项说法正确。 镜筒长度：开普勒望远镜的镜筒长度约为物镜焦距+目镜焦距，伽利略望远镜镜筒长度约为物镜焦距-目镜焦距，同等焦距条件下，甲镜筒更长，乙镜筒更短，因此B选项说法正确。 用途区别：开普勒望远镜（甲）视野更大，是天文观测的首选；伽利略望远镜（乙）成正立像、镜筒短小便携，适合做便携观剧镜，不适合专业天文观测。 因此C选项说法错误，D选项说法正确。 本题选择错误的描述，故选C。 【变式2-3】下图为伽利略望远镜和开普勒望远镜的原理图，下列分析错误的是（ ） A.伽利略望远镜和开普勒望远镜的镜筒都很长 B.借助伽利略望远镜和开普勒望远镜看到的是虚像 C.开普勒望远镜的视野较广 D.通过伽利略望远镜观察到的像是正立的；通过开普勒望远镜观察到的像是倒立的 【答案】A 【解析】A.分析成像原理图，发现开普勒望远镜的镜筒比较长，伽利略望远镜镜头较短，故A错误，A符合题意； B.借助伽利略望远镜，物镜成的倒立的缩小的实像，而目镜是凹透镜，成的是虚像，开普勒望远镜中，物镜成的倒立的缩小的实像，目镜相当于放大镜，成的是倒立的放大的虚像，故B正确，B不符合题意； C.伽利略望远镜的视野相对较小，开普勒望远镜的视野更宽，故C正确，C不符合题意； D.伽利略望远镜成像为正立的像，而开普勒望远镜成像为倒立的像，故D正确，D不符合题意。 故选A。 模型03.伽利略望远镜的工作原理 ( 技巧： 伽利略望远镜的解题核心就一句话： ‌ 物镜是凸透镜，目镜是凹透镜，两镜焦点重合，最终成正立放大虚像 ‌ 。 看到 “ 伽利略 ” 直接 锁 定凹透 镜 目 镜 ‌ ：凡是 问 伽利略望 远镜 ，目 镜 必填 “ 凹 ” ， 这 是和开普勒望 远镜 （凸目 镜 ）最核心的区 别 。 ‌ 像的性 质 按 顺 序填 ‌ ：物 镜 成的是 “ 倒立、 缩 小 实 像 ” ， 经 目 镜 后最 终 看到的是 “ 正立、放大虚像 ” ， 这 两个空是高 频 考点。 ‌ 画光路 图时 ，两条特殊光 线 就 够 ‌ ：一条平行于主光 轴 的光 线 ， 经 物 镜 后 过 焦点；再 过 焦点画一条光 线 ， 经 物 镜 后平行射出。两条光 线 遇到凹透 镜 后都要 发 散，它 们 的反向延 长线 交点就是虚像的位置。 ‌ 判断 镜 筒 长 短 ‌ ：因 为 用的是凹透 镜 ，光 线 提前 发 散了，所以伽利略望 远镜 的 镜 筒比开普勒望 远镜 短。 ‌ 口诀： 物镜凸透聚远光，目镜凹散发虚像。 焦距之差为筒长，正立放大视野方。 提醒： 伽利略望远镜虽然成像正立、结构简单，但 ‌ 视野较小、边缘像质差、不易做高倍率 ‌ ，所以现在更多用在观剧镜这类场合，天文观测主力早已是开普勒式或反射式了。 ‌‌ ) 【例3】如图所示是伽利略望远镜的工作原理图，由图可知，伽利略望远镜的物镜是________镜，目镜是________镜，光线经过物镜折射所成的_________、_________、实像在目镜的后方焦点附近，这个像经目镜折射后成一个_________、正立、________像。 【答案】凸透；凹透；倒立；缩小；放大；虚 【解析】观察题图中透镜的形态：物镜中间厚、边缘薄，属于凸透镜；目镜中间薄、边缘厚，属于凹透镜。 物镜的成像规律与照相机类似，远处的物体发出的近似平行光经物镜折射后，会成倒立、缩小的实像，该实像的位置落在目镜的后方焦点附近。 凹透镜对光线有发散作用，物镜所成的实像作为目镜的物，经目镜折射后，最终形成一个放大、正立的虚像，便于人眼观察远处的物体。 【变式3-1】伽利略望远镜使用一个凸透镜（物镜）和一个凹镜（目镜）组合，与开普勒望远镜（是凸透镜）相比，伽利略望远镜看到的像是正立的，但视场较小。请根据显微镜特点，推测凹透镜所起的作用是_________了由物镜所成的像，并使其变成________（选填“实”或“虚”）像，从而使人眼观察到。 【答案】缩小；虚 【解析】伽利略望远镜中，物镜（凸透镜）成倒立的实像，该实像位于目镜（凹透镜）的一倍焦距以内；凹透镜对光线有发散作用，会将物镜所成的像进行缩小处理，且凹透镜成正立、虚像，所以凹透镜的作用是缩小了由物镜所成的像，并使其变成虚像，从而使人眼能够观察到。 【变式3-2】科技馆便携观剧镜为伽利略望远镜，下列不属于它设计优势的是（ ） A.镜筒短，体积小巧易携带 B.成正立虚像，观看舞台不用倒置画面 C.视野宽阔，适合大范围星空观测 D.结构简单，轻量化 【答案】C 【解析】伽利略望远镜短板就是视野范围较小，只适合近距离小范围观看舞台，不能用于大范围天文观测；A、B、D 均是伽利略望远镜适配观剧镜的优势。 故选C。 【变式3-3】如图所示是一架双筒望远镜，关于望远镜的知识，以下说法不正确的是（ ） A.望远镜都是由一个凸透镜和一个凹透镜构成的 B.物镜的作用是使远处的物体在焦点附近成缩小的实像，类似于照相机 C.望远镜靠近眼睛的镜片叫目镜，利用目镜可以把景物的像放大，相当于放大镜 D.第一个用天文望远镜观测天体的科学家是伽利略 【答案】A 【解析】A.一般情况下，望远镜物镜由凸透镜组成，目镜有凸透镜或凹透镜两种类型，故A错误，符合题意； BC.远处的物体在物镜的二倍焦距以外，所以望远镜的物镜使物体在焦点附近成倒立缩小的实像，类似于照相机；望远镜靠近眼睛的镜片叫目镜，目镜相当于放大镜，使物镜成的景物的像通过目镜成正立放大的虚像，故BC正确，不符合题意； D.伽利略展示了人类第一架按照科学原理制造出来的天文望远镜，观测天体并绘制了第一幅月球表面图，故D正确，不符合题意。 故选A。 模型04.开普勒望远镜的组成及作用 ( 技巧： 开普勒望远镜的解题核心就一句话： ‌ 物镜相当于照相机，目镜相当于放大镜，最终成的是倒立缩小的虚像 ‌ 。抓住这个主线，再记牢 “ 物镜焦距长、目镜焦距短 ” 和 “ 物镜目镜间距等于两焦距之和 ” 这两个关键点 。 记牢等效关系 ‌ ：看到 “ 物镜 ” 就想到 “ 照相机 ” ，看到 “ 目镜 ” 就想到 “ 放大镜 ” ，填空和选择题直接套用。 ‌ 焦距关系 ‌ ：物镜焦距比目镜 ‌ 长 ‌ 。题目问 “ 物镜焦距比目镜焦距 ____” 时填 “ 长 ” 。 ‌ 镜筒长度公式 ‌ ：物镜和目镜的间距 ≈ 物镜焦距 + 目镜焦距（两焦点重合）。 正像问题 ‌ ：开普勒望远镜成的是倒立的像，地面观测需加正像系统（如双筒望远镜的棱镜系统）。 ‌ 物镜口径 ‌ ：现代望远镜把物镜口径做得 ‌ 很大 ‌ ，是为了会聚更多光，让像更明亮、能观测到更暗的星。 ‌ 口诀： 双凸透镜组镜身，物远缩实似照相。 目近放大如镜鉴，倒立虚像视野宽。 提醒： 开普勒望远镜与伽利略望远镜的最大区别在于目镜：前者用凸透镜，视场大但成倒像；后者用凹透镜，成正像但视场和放大率受限。 ) 【例4】“超级月亮”比正常时的月亮要大百分之二十，亮度也有所增加，某天文爱好者为了研究这一现象，于是架设一台开普勒望远镜做进一步观察。关于该望远镜，下列说法正确的是（　　） A.它的物镜和显微镜的物镜作用相同 B.它的物镜相当于放大镜，用来把物体放大 C.它是由一个凸透镜和一个凹透镜组成 D.它由两个透镜组成，靠近眼睛的为目镜，靠近被观测物体的为物镜 【答案】D 【解析】A.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，而显微镜的物镜是为了使得载物片上的物体成一个倒立放大的实像，故A错误； B.望远镜的物镜是使得无限远处的物体在凸透镜的焦点附近成一个倒立缩小的实像，相当于一个照相机，故B错误； C.望远镜是由两个凸透镜组成的，故C错误； D.望远镜也是由两组凸透镜组成的，靠近眼睛的凸透镜叫做目镜，靠近被观测物体的凸透镜叫做物镜，故D正确。 故答案选D。 【变式4-1】天文爱好者所使用的望远镜如图所示。以下判断正确的是（　　） A.A镜是目镜 B.B镜是物镜 C.由于没有光屏，太空中的星体通过A镜成的是虚像 D.太空中的星体通过A镜成的像是倒立缩小的实像 【答案】D 【解析】AB.望远镜的物镜和目镜都是凸透镜，靠近眼睛的是目镜，靠近物体的是物镜，即A是物镜，B是目镜，故AB错误； CD.物镜的作用是成倒立、缩小的实像，故C错误，D正确。 故选D。 【变式4-2】制作简易望远镜时，下列材料组合最适合制作开普勒望远镜的是（ ） A.两个焦距相同的凸透镜 B.一个长焦距凸透镜和一个短焦距凸透镜 C.一个凸透镜和一个凹透镜 D.两个凹透镜 【答案】B 【解析】开普勒望远镜的物镜和目镜都为凸透镜：其中物镜焦距较长，作用是使远处物体在目镜焦点附近成倒立缩小的实像；目镜焦距较短，相当于放大镜，用来放大这个实像，因此最适合的组合是一个长焦距凸透镜加一个短焦距凸透镜。 故选B。 【变式4-3】请根据材料，回答下列问题： 探索星空之眼：开普勒式望远镜的奥秘 在人类探索宇宙的漫长征程中，望远镜无疑是最重要的工具之一，而开普勒式望远镜更是凭借其独特的光学设计，为我们打开了观测天体的新窗口。开普勒式望远镜的光学系统基于两个凸透镜，即物镜和目镜。 物镜焦距较长，负责收集来自远处天体的光线，并将其会聚成一个倒立、缩小的实像。目镜焦距较短，它的作用是把物镜所成的实像放大，最终进入人眼的便是一个经过放大的虚像。 放大倍率是开普勒式望远镜的一个核心指标，它直观地反映了望远镜将远处物体“拉近”放大的能力。放大倍率=物镜焦距÷目镜焦距，例如：一台物镜焦距为1000mm、目镜焦距为10mm的开普勒望远镜，其放大倍率就是100倍。这意味着通过它观测月球，月球看起来会比肉眼直接观测时大100倍，让我们能看清月球表面更多的环形山、平原等细节。 在使用开普勒式望远镜时，还有一个常常被提及的概念——最佳成像距离。由于光线在经过物镜折射、目镜放大的过程中遵循特定的光学路径，只有当被观测物体处于某个合适的距离范围时，才能在目镜端呈现出最清晰的图像。那么物镜和目镜的距离为多大时成像最大且最清晰呢？如图所示，当观察远处物体时，物镜将远处物体的像移近，且物体越远所成像的位置越接近物镜的焦点。目镜将物体经物镜所成的实像放大时，实像越靠近目镜的焦点所成的像越大，视觉上的放大效果越佳。在理想状态下，物镜与目镜之间的距离大致等于物镜焦距与目镜焦距之和。但实际操作中，由于镜片制造工艺的细微差异、镜筒的机械精度以及温度、湿度等环境因素影响，可能需要使用者在这个理论距离基础上，进行小幅度的微调，以保证每次观测都能收获清晰、精准的图像。 开普勒式望远镜以其精妙的原理，赋予了人类探索宇宙微观与宏观细节的能力。无论是专业天文学家探寻星系演化，还是业余爱好者欣赏星空之美，都能借助这双“人造之眼”，在浩瀚宇宙中畅游，发现无尽的奥秘与惊喜，让我们与星辰大海的距离不再遥远。 （1）开普勒望远镜的目镜相当于__________（选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”）。 （2）某款开普勒式望远镜的物镜焦距为50cm，目镜焦距为10cm，则这款望远镜的放大倍率为_______倍。观测星空时，物镜和目镜的最佳成像距离为________cm。 【答案】（1）放大镜；（2）5；60 【解析】（1）开普勒望远镜是由两组凸透镜组成的。物镜相当于一个照相机，能成一个倒立、缩小的实像；目镜作用是把物镜所成的实像放大，目镜成正立、放大的虚像，相当于一个放大镜。 （2）放大倍率=物镜焦距÷目镜焦距，物镜焦距为50cm，目镜焦距为10cm，则这款望远镜的放大倍率为5倍。 观测星空时，物镜和目镜的最佳成像距离是物镜和目镜之间的距离。在理想状态下，物镜与目镜之间的距离大致等于物镜焦距与目镜焦距之和，为50cm+10cm=60cm 模型05.开普勒望远镜的工作原理 ( 技巧： 第一次（物镜）：远处物体发出的平行光经物镜，在物镜焦点附近（物镜像方焦平面）成倒立、缩小的实像，成像原理与照相机一致。 第二次（目镜）：上述实像恰好落在目镜的物方焦点以内，经目镜成正立、放大的虚像，成像原理与放大镜 一 致。 ) ( 最终成像：相对于原物体为上下、左右均颠倒的倒立虚像；望远镜本质是通过两次成像增大视角，而非直接放大远处物体。 口诀： 物镜长焦成实像，倒立缩小焦点旁。 目镜短焦放大镜，虚像放大视野宽。 提醒： 把开普勒望远镜想成 “ 照相机+放大镜 ” 的组合，先拍一张缩小的实像，再拿放大镜去看这张 “ 照片 ” 。 ) 【例5】关于开普勒望远镜的成像原理，下列说法正确的是（　　） A.物镜成正立、放大的实像，目镜成正立、放大的虚像 B.物镜成倒立、缩小的实像，目镜成正立、放大的虚像 C.物镜成倒立、放大的实像，目镜成倒立、放大的虚像 D.物镜和目镜都成实像，最终把物体放大 【答案】B 【解析】开普勒望远镜的物镜相当于照相机，远处物体经物镜成倒立、缩小的实像；目镜相当于放大镜，将物镜成的实像再次成像，成正立、放大的虚像。最终通过增大视角让物体看起来更大，物体本身并没有被真正放大。故 B 正确，ACD 错误。 故选 B。 【变式5-1】望远镜的原理是将远处的物体经过物镜在焦点附近成一个______________像，落在目镜的___________；再经目镜使这个像再成一个______________像。物镜相当于__________，目镜相当于___________。 【答案】倒立缩小的实；焦点内；正立放大的虚；照相机；放大镜。 【解析】望远镜成像时相当于照相机，将远处的物体经过物镜在焦点附近成一个倒立缩小的实像。 望远镜的目镜相当于放大镜，把物镜所成的倒立缩小实像继续放大，故实像应该落在目镜的焦点内，成正立放大的虚像。 【变式5-2】小宇和跨学科实践小组的同学制作了一个望远镜，结构如图甲所示，其中物镜的焦距为20cm，目镜的焦距为5cm。经过不断的调试，她看到了很远处物体最清晰最大的像，其成像原理的光路图如图乙所示。制作时镜筒要设计成两段，并且让物镜的镜筒较目镜的镜筒粗一些，物镜能使远处的物体成像落在目镜的___________以内，此时物镜和目镜之间的距离约为________cm，小宇看到的远处物体倒立像的虚实情况是：________像。 【答案】一倍焦距；25；虚 【解析】望远镜的目镜相当于放大镜，需要将物镜成的实像放在目镜的一倍焦距以内，才能成正立、放大的虚像。 远处物体经物镜成的实像落在物镜的焦点附近（约 20cm 处），这个实像又需落在目镜的一倍焦距以内（约5cm），所以物镜和目镜之间的距离约为20cm+5cm=25cm。 物镜成的实像正好在目镜的一倍焦距以内，成正立、放大的虚像。此虚像相对于物体来说是倒立的，所以望远镜最终成的是倒立、放大的虚像。 【变式5-3】（多选题）如图所示，是小红制作的一架简易的天文望远镜，选用的凸透镜焦距为5cm和50cm。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，下列说法中不正确的是（　　） A.应该将焦距为5cm的凸透镜作为物镜，焦距为50cm的凸透镜作为目镜 B.通过寻星装置寻找月球，是利用了光沿直线传播的原理 C.观察时调节套筒的长度，使物镜和目镜的距离约为55cm D.通过望远镜看到的是月球正立、缩小的虚像 【答案】AD 【解析】A.天文望远镜的物镜需要用焦距长的凸透镜，目镜需要用焦距短的凸透镜，则焦距为50cm的凸透镜作为物镜，焦距为5cm的凸透镜作为目镜，故A错误，符合题意； B.光在同种、均匀、透明的介质中沿直线传播，通过寻星装置，帮助对准目标，寻找月球，利用的是光沿直线传播，故B正确，不符合题意； C.星星到物镜的距离远大于2倍焦距，星星的像成在物镜的一倍焦距到两倍焦距之间，且在物镜的一倍焦距附近；目镜相当于放大镜，成像时，物距在一倍焦距以内，则观察时调节套筒的长度，应使物镜和目镜的距离约为两者焦距之和，即50cm+5cm=55cm，故C正确，不符合题意； D.物镜成倒立、缩小的实像，目镜再将这个实像放大，最终看到的是倒立、缩小的虚像，故D错误，符合题意。 故选AD。 模型06.望远镜的放大倍率 ( 技巧： 望远镜放大倍率的题目，核心就一个公式： ‌ 放大倍率 = 物镜焦距 ÷ 目镜焦距 ‌ 。 基本公式 ： ， n 是放大倍率， f 物 是物镜焦距， f 目 是目镜焦距。 ‌ 原理 ‌ ：物镜把远处物体聚成一个缩小的实像，目镜再把这个像放大，所以倍率就是两者焦距之比。 ‌ 焦距单位 ‌ ：代入公式前先统一单位，比如都换算成毫米或厘米，别混着算。 ‌‌ 口诀： 物镜焦距除目镜，倍率由此算分明。 口径限制莫贪高，清晰稳定方为赢。 提醒： 口径（物镜直径）不参与倍率计算，别被多余条件干扰。 加了增倍镜（巴洛镜）时，最终倍率=基础倍率 × 增倍镜倍数。 如果 f 物 ≤ f 目 ，倍率小于等于 1 ，没有放大效果，这种情况不符合望远镜设计。 ‌‌ ) 【例6】在跨学科实践中，某同学准备制作一个如图所示的望远镜，可选的凸透镜有甲（焦距20cm、直径5cm）、乙（焦距10cm、直径4cm）。他应选择凸透镜________（填“甲”或“乙”）作为目镜，该望远镜的放大倍率为________倍。 【答案】乙；2 【解析】望远镜的物镜需要焦距较长的凸透镜，用来会聚远处物体的光线；目镜需要焦距较短的凸透镜，用来放大物镜所成的像。已知甲焦距20cm，乙焦距10cm，所以应选甲作为物镜，乙作为目镜。 望远镜的放大倍率公式为：，代入数据可得： 【变式6-1】如图所示，同学用凸透镜、纸筒制作了简易望远镜。其中目镜甲焦距为4cm，物镜乙焦距为10cm。这种望远镜放大倍率等于物镜与目镜焦距之比，则此望远镜的放大倍率为（　　） A.2.5 B.0.4 C.40 D.14 【答案】A 【解析】由题意知，望远镜放大倍率等于物镜与目镜焦距之比，则此望远镜的放大倍率为倍，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 【变式6-2】某同学在制作望远镜时，下列关于项目实施过程中正确的是（　　） A.目镜的直径要比物镜的直径大 B.确定望远镜的放大倍数一般为2~3倍为宜 C.两块凸透镜之间的距离随意放置即可 D.物镜与放大镜原理相同 【答案】B 【解析】A.物镜口径越大，进入望远镜的光通量越大，看得也就越清楚，目镜太大四周的杂光会被反射进眼睛，影响观察，一般情况下目镜的直径要比物镜的直径小，故A错误； B.在利用身边的材料制作望远镜时，口径一般不会太大，长度不会太长，且为了便于调节，望远镜的放大倍数一般为2~3倍为宜，故B正确； CD.望远镜的物镜相当于照相机的镜头，来自远处的物体的光经物镜后成一个倒立、缩小的实像，像在物镜的焦点以外紧靠焦点的位置；望远镜的目镜相当于放大镜，目镜的“物”点也就是物镜的像点应在目镜的焦点以内紧靠焦点的位置，由此要求，物镜与目镜的焦点重合且在二者之间，不能随意放置，故CD错误。 故选B。 【变式6-3】 （多选题）在跨学科实践中，项目小组用下表所示的两块透镜自制简易望远镜。则（　　） 凸透镜 甲 乙 直径 15cm 5cm 焦距 10cm 5cm A.应选甲透镜作物镜 B.该望远镜的放大倍率为3倍 C.用该望远镜最终看到的是一个正立的实像 D.观察远处物体时，应适当减小两透镜间距 【答案】AD 【解析】A.甲焦距f甲=10cm，乙焦距f乙=5cm，望远镜物镜需用焦距更长的凸透镜，因此甲作物镜、乙作目镜。故A正确； B.放大率，并非3倍。故B错误； C.物镜成倒立缩小的实像，目镜将此实像放大成正立的虚像，最终看到的是倒立的虚像，故C错误； D.观察远处物体时，按照“物远像近”原理，物镜成的像会略前移（靠近物镜），那么为了补偿，目镜可以稍前移，从而减小两透镜间距，因此适当减小两透镜间距是正确的调焦方式，故D正确。 故选AD。 模型07.望远镜的视角 ( 技巧： 视角是什么 ‌ ：物体两端引出的光线在人眼光心处形成的夹角。物体越大、离眼睛越近，视角就越大；反之越小。 ‌ 望远镜怎么增大视角 ‌ ：物镜把远处物体拉近成倒立缩小的实像，这个像离眼睛很近；目镜再把这个像放大成虚像。两步合起来，视角就变大了。 ‌ 物镜和目镜别搞混 ‌ ：物镜相当于照相机，成倒立缩小实像；目镜相当于放大镜，成正立放大虚像。 ‌ 比较显微镜 ‌ ：显微镜是把微小物体放大，望远镜是把远处物体 “ 拉近 ” ，两者增大视角的方式不一样。 ‌‌ 口诀： 已知物高立眼前， ‌‌ 镜中密位仔细量。 ‌ ‌ 千乘实高除角数， ‌‌ 所得公里即远方。 提醒： 物镜成的像 ‌ 比物体小 ‌ ，但因为离眼睛近、加上目镜放大，看起来反而更大 —— 最常见的理解误区 。 视角大小只跟 ‌ 物体大小 ‌ 和 ‌ 物体到眼睛的距离 ‌ 有关，跟物镜直径无关 。 物镜直径大的好处是 ‌ 会聚更多光线 ‌ ，让像更亮，不是放大倍数更高 ‌‌ 。 ) 【例7】眼睛通过望远镜观察远处的物体AB（物体AB未画出），如图是望远镜的成像原理，下列关于望远镜说法正确的是（　　） A.物体AB通过物镜成倒立放大的像A′B′ B.AB通过目镜成放大的实像A″B″ C.目镜的成像原理与眼睛相同 D.眼睛观察像A″B″的视角比直接观察物体AB的视角大 【答案】D 【解析】A.物体AB在物镜的二倍焦距以外，根据凸透镜成像规律可知成倒立、缩小的实像A′B′，故A错误； B.目镜相当于一个放大镜，将物体AB通过物镜成的像A′B′进行放大，A′B′位于目镜的一倍焦距以内，根据凸透镜成像规律可知成正立、放大的虚像A″B″，故B错误； C.目镜相当于一个放大镜，成正立、放大的虚像，眼睛相当于一个照相机，成倒立、缩小的实像，成像原理不同，故C错误； D.通过望远镜可以看清远处的物体，说明眼睛观察像A"B"的视角比直接观察物体AB的视角大，故D正确。 故选D。 【变式7-1】（多选）小阳学习了望远镜的原理之后，自己动手制作了一个望远镜，结构如图甲所示，其中物镜的焦距为15cm，目镜的焦距为5cm。经过不断的调试，他看到了远处物体最大最清晰的像（成像原理的光路图如图乙所示）。下列说法正确的是（　　） A.此望远镜放大倍率为3 B.眼睛看到的是远处物体的倒立实像 C.远处的物体经过物镜成像在物镜的焦点附近 D.物镜的作用相当于投影仪，使远处的物体成像在距离眼睛很近的位置 【答案】AC 【解析】A.物镜的焦距为15cm，目镜的焦距为5cm，该望远镜的放大倍率为 故A正确； BC.望远镜的物镜使远处物体在焦点附近成一个倒立缩小的实像，实像在目镜的焦点以内，目镜相当于放大镜，成正立放大的虚像，所以，眼镜通过这个望远镜最终看到的是倒立的虚像，故B错误，C正确； D.物镜成倒立缩小的实像，与照相机的成像特点相同，相当于照相机，同时使特别远的物体成像在距离眼睛很近的位置，增大视角，使看到的像感觉大一些，故D错误。 故选AC。 【变式7-2】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。 （1）如图1所示，小明以2个焦距不同的凸透镜制作了一个望远镜。通过学习知道，望远镜其实是将远处的物体拉近成像，此过程实际上是增大了________； （2）小明观察星星时发现视野范围较小，为此，他使用两块相同的带开口的挡板并利用_____________的原理制作了一个寻星装置，将其安装在望远镜套筒上后，借助挡板能快捷寻找目标（如图2所示），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. （3）小明用此自制望远镜看远处物体时，发现像与物相比较上下、左右都颠倒了，为使看到的像与物相比不失真，老师建议他将望远镜设计成物镜与目镜不共轴、中部为空腔的形状（如图3所示），再利用几片小平面镜，安装到中部空腔内以改变光路，可以满足要求。结合课本的插图可知（如图4所示），小明要想达到此效果，至少需要________块平面镜。 A.1 B.2 C.3 D.4 【答案】（1）视角；（2）光的直线传播；D；（3）B 【解析】（1）望远镜能使远处的物体成像在离人较近的地方，则减小了像到观察者距离，增大了视角。 （2）用两块相同的带开口的挡板制作了一个寻星装置，安装在望远镜套筒上后，借助挡板能快捷寻找目标，利用了光沿直线传播的特点，增大视角，应该选择比较大的圆孔，可以扩大视野范围，故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 （3）按如图方法，将两块平面镜彼此平行安装在空腔中，那么光路图如下可满足要求，所以至少需要2块平面镜才能达到效果。故ACD不符合题意，B符合题意。 故选B。 【变式7-3】深圳湾栖息了多种鸟类，但是远处的鸟儿很难用肉眼观察到，小明想制作简易望远镜来观鸟。 （1）如图甲是一种望远镜。 ①两个凸透镜中，透镜甲是_________（选填“目镜”或“物镜”）； ②远处的物体经透镜甲成一个倒立、_________（选填“放大”“等大”或“缩小”）的实像。 （2）测量凸透镜的焦距f。 ①小明将透镜对着太阳光，如图乙所示，移动白纸位置直到白纸上出现最小最亮的点，测量出该点到透镜光心距离，记为焦距。小华指出小明的操作中存在的错误是____________________________； ②改正错误后，小明用正确方法测量，当白纸上呈现一个并非最小的光斑时，用刻度尺测出光斑到凸透镜的距离为L，稍微增大凸透镜与白纸之间距离，发现光斑变大，则f与L的大小关系是：f________L。 （3）望远镜物镜所成的像虽然比物体小，但它离人眼很近，再加上目镜的对光线的发散作用，就可以改变视角大小。如图丙，观察物体时，视角的大小与_________________________有关。 （4）如下为小明制定的评价量表： 自制望远镜评价量表 级别内容 优秀 合格 待改进 外观 结构牢固，镜筒调节顺畅，镜筒尺寸合适 结构比较牢固，镜筒较难调节，镜筒尺寸比较合适 结构不够牢固，镜筒不能够调节，镜筒尺寸不合适 成像效果 能观察到清晰的远景 能观察到模糊的远景 不能观察到远景 小明用望远镜B观察远处的鸟儿时，调节镜筒略显阻塞，调节后清楚看到一只额、脸等部位的裸露部分都呈黑色的黑脸琵鹭。根据评价量表，对望远镜B的评价级别是外观_________，成像效果_________。 【答案】（1）物镜；缩小；（2）太阳光与主光轴不平行；<；（3）物体实际大小和距离有关； （4）合格；优秀 【解析】（1）望远镜是由两组凸透镜组成的，其中靠近眼睛的叫目镜，靠近被观测物体的叫物镜，所以透镜甲是物镜。 远处的物体距离透镜甲在二倍焦距以外，故成倒立缩小的实像。 （2）正确的操作是让太阳光平行于主光轴，经凸透镜折射后会聚在焦点，形成最小最亮的光斑。此时测量光斑到透镜中心的距离即为焦距。所以小明的操作中存在的错误是凸透镜没有正对太阳光。 当白纸上呈现一个并非最小的光斑时，用刻度尺测出光斑到凸透镜的距离为L，稍微增大凸透镜与白纸之间距离，光斑变大，说明焦点的位置小于L，则f与L的大小关系是f<L。 （3）物镜的作用是将远处物体的光聚焦成缩小的实像，位于目镜的焦点内。目镜作为放大镜，对此实像进行放大，形成虚像。此时，虽然物镜的像比原物小，但因其靠近眼睛，加上目镜的发散（或放大）作用，使得视角被放大，让人感觉到更大的图像。由图丙可知，视角的大小与物体实际大小和距离有关，而物镜和目镜的组合优化了这两个因素，可以观察到远处的物体。 （4）调节镜筒略显阻塞，由评价量表可知该望远镜外观属于合格级别。 调节后清楚看到清晰的远景，由评价量表可知该望远镜成像效果属于优秀级别。 模型08.望远镜光路作图 ( 技巧： 望远镜光路作图的核心就一句话： ‌ 先分清楚是开普勒还是伽利略结构，再按 “ 物镜成实像 → 目镜成虚像 ” 的顺序画，最后统一检查虚实线和箭头 ‌ 。 ‌‌ 画物镜成像 ‌ ：从物点顶端画两条特殊光线 —— 平行于主光轴的光线经物镜后过焦点；过光心的光线方向不变。两条折射光线交点为实像点。 ‌ 画目镜成像 ‌ ：把物镜成的实像当作目镜的 “ 物体 ” ，用同样的特殊光线法画出目镜后的折射光线；两条折射光线 ‌ 反向延长线 ‌ 的交点就是最终虚像。 ‌ 标焦点与光轴 ‌ ：标出两透镜焦点位置，注明重合关系；虚像和反向延长线一律用虚线。 ‌‌ 口诀： 远物平行入物镜， ‌‌ 焦内成实倒缩影。 ‌ ‌ 此像落入目镜内， ‌‌ 放大虚像眼中明。 提醒： 虚实线分清 ‌ ：实际光线、实像用实线；法线、虚像、光线的反向延长线用虚线。 ‌ 箭头不能漏 ‌ ：所有实际光线必须标注箭头，表示传播方向。 ‌ 焦点重合关系 ‌ ：两透镜焦点重合是望远镜光路的关键特征，图上一定要体现。 ‌ 成像性质别搞混 ‌ ：开普勒成倒立虚像，伽利略成正立虚像 —— 这是两种结构最核心的区别。 ‌‌ ) 【例8】这是伽利略望远镜的原理，请尝试作出人所看到的物体的像。（图中已知凸透镜的右焦点和凹透镜的右焦点重合，即两透镜间的距离为凸透镜和凹透镜的焦距差） 【答案】见解析 【解析】平行于主光轴的光经凸透镜的折射后过焦点，过凸透镜焦点的光线经凸透镜折射后平行于主光轴，据此作出凸透镜的2条入射光线和对应的折射光线；入射光线的延长线过凹透镜的虚焦点，经凹透镜折射后平行于主光轴；平行于主光轴的光线经凹透镜折射后，折射光线的反向延长线过左侧的虚焦点，据此作出凹透镜的2条折射光线；而两条折射光线的反向延长线的交点即为像的上端点，再作出所成的虚像，如图所示： 【变式8-1】如图为某望远镜内部部分光路图，物镜是凸透镜，O为光心，F为物镜焦点，焦距为500mm。 （1）在图中画出光线a、b经物镜折射前的入射光线。 （2）目镜是________透镜（选填“凹”或“凸”） （3）用此望远镜观测月球时，月球经物镜成一个_________（选填“倒立”或“正立”）、_________（选填“放大”、“等大”或“缩小”）的像。 【答案】（1）如图；（2）凹；（3）倒立；缩小。 【解析】（1）由凸透镜的三条特殊光线得，过光心的光线传播方向不改变，经过焦点的光线经凸透镜折射后平行主光轴射出，据此即可作出光线a、b经物镜折射前的入射光线，如图所示。 （2）由图知，目镜对光线a、b有发散作用，说明目镜是凹透镜。 （3）用此望远镜观测月球时，由于物距u>2f，所以月球经物镜成一个倒立、缩小的实像。 【变式8-2】如图为一种望远镜内部部分光路图，物镜和目镜都是凸透镜，O1为物镜光心。F1为物镜焦点，O2为目镜的光心，F2为目镜的焦点。用该望远镜观测物体AB时： （1）AB经物镜成一个_________（选填“倒立”、“正立”）、_________（选填“放大”、“等大”、“缩小”）的________（选填“实”、“虚”）像A′B′。此时物镜的成像原理与__________（选填“放大镜”、“投影仪”、“照相机”）的成像原理相同。 （2）AB离物镜的距离u与物镜焦距f的大小满足的关系是__________（选填“u＜f”、“f＜u＜2f”、“u＞2f”）。物体AB远离物镜时，经物镜所成的像_________（选填“变大”、“不变”、“变小”）。 （3）画出光线a、b经目镜折射后的光线。 【答案】（1）倒立，缩小，实，照相机；（2）u＞2f，变小；（3）见解析。 【解析】（1）望远镜的物镜是把远处的物体拉近，相当于照相机的镜头，远处的物体经过物镜后形成倒立缩小的实像； （2）由于物镜相当于照相机的镜头，所以物距应在2倍焦距以外，且物距越远像越小； （3）入射光线如果平行于凸透镜的主光轴，则光线经过凸透镜折射后光线经过凸透镜的焦点，光线通过透镜的光心，传播方向不变，光线a、b经目镜折射后的光线如下图： 【变式8-3】郭守敬望远镜是由我国自主研发的，世界上口径最大的大视场兼大口径大型光学望远镜，其光路图如图所示。 （1）郭守敬望远镜的MA镜作用是_________________________________________________________；MB镜是___________（选填“平面镜”、“凹面镜”或“凸面镜”）； （2）开普勒望远镜是折射式望远镜。如图是某望远镜的部分光路图，物镜的焦点和目镜的焦点刚好重合。物体MN在A位置时通过透镜所成的像为M'N'。 ①请找到两面凸透镜的焦点位置，并标记出来。 ②画出M'N'通过透镜B后所成的像。 【答案】（1）见解析；凹面镜；（2）图见解析 【解析】（1）由右图可知，平面镜MA镜是郭守敬望远镜（LAMOST）的重要组成部分，它的主要作用是将来自星空的光线反射到另一块称为MB的凹面主镜上。 MB镜是将平行光反射并汇聚到一点，因此MB是凹面镜。 （2）望远镜中物镜的作用是使远处的物体成倒立、缩小的实像，它与照相机镜头的成像原理相同，这个倒立、缩小的实像正好落在目镜焦距内的位置，目镜的作用相当于一个放大镜，这个实像经过目镜成一个正立、放大的虚像。过M点作光线c平行于主光轴经凸透镜折射后到达M′，c光线经过折射后与主光轴的交点即为物镜A的焦点，F1为物镜焦点，以物镜A为对称轴作焦点F1的对称点Fʹ1为物镜A的另一个焦点，物镜的焦点和目镜的焦点刚好重合，因此F1也是目镜的焦点F2ʹ，以物镜B为对称轴作焦点F2ʹ的对称点F2为目镜的另一个焦点，如下图所示： 用该望远镜观测物体MN时，物体在2倍焦距以外，光线过光心不改变方向，光线过光心不改变方向，物体经过物镜成像M′N′，此时M′N′在一倍焦距以内，a光线过光心不改变方向，b光线平行于主光轴经凸透镜折射后过焦点，画出两条折射光线，两条折射光线的反向延长线会聚的像是放大的虚像Mʹ′N′ʹ，如图所示： 模型09.制作简易望远镜 ( 技巧： 制作简易望远镜的解题关键在于 ‌ 选对镜片、控好间距 ‌ ：物镜选焦距较长的凸透镜，目镜选焦距较短的凸透镜（或凹透镜），两镜间距先调到两焦距之和附近，再边看边微调。 ‌ 准备材料 ‌ ：两个焦距不同的凸透镜（可从放大镜或老花镜拆）、两个能套叠滑动的纸筒、胶带或胶枪、剪刀。 ‌ 固定物镜 ‌ ：把长焦距凸透镜固定在粗纸筒一端，镜面垂直纸筒，凸面朝外。 ‌ 固定目镜 ‌ ：把短焦距凸透镜固定在细纸筒一端，同样保持垂直。 ‌ 组装调焦 ‌ ：把细筒插入粗筒，对准远处物体，前后伸缩镜筒直到清晰。间距大约等于两焦距之和。 ‌‌ 口诀： 物镜长焦口径大，目镜短焦倍数加。 两筒嵌套可伸缩，调距清晰看天涯。 提醒： 物镜和目镜千万别装反，物镜必须是焦距长的那片。 镜筒内壁尽量涂黑或贴黑纸，减少杂散光干扰，成像更清晰。 两个透镜要同轴，镜片歪斜会严重影响成像。 不能用望远镜直接看太阳，强光会灼伤眼睛，但可以看月亮。 ‌ ) 【例9】小阳学习了望远镜的原理之后，自己动手制作了一个望远镜，结构如图甲所示，其中物镜的焦距为20cm，目镜的焦距为5cm。经过不断的调试，他看到了很远处物体最大最清晰的像，其成像原理的光路图如图乙所示。下列说法错误的是（　　） A.制作时镜筒要设计成两段，并且让物镜的镜筒较目镜的镜筒粗一些 B.物镜的作用相当于照相机，使远处的物体成像在焦点附近 C.此时物镜和目镜之间的距离约为25cm D.小阳看到的是远处物体倒立的实像 【答案】D 【解析】A.为便于调节成像情况，制作时镜筒要设计成两段，并且让物镜的镜筒较目镜的镜筒粗一些，这样可以增加进光量，使成像更清晰。故A正确，不符合题意； BC.物镜的作用相当于照相机，因为物距远大于物镜的二倍焦距，所以使远处的物体成像在物镜的焦点附近；目镜相当于放大镜，为增大放大倍数，物镜成的像落在目镜的一倍焦距以内且尽量靠近焦点，所以在得到很远处物体最大最清晰的像时，物镜和目镜之间的距离约为： L=f1+f2=20cm+5cm=25cm 故BC正确，不符合题意； D.物镜的作用相当于照相机，成倒立、缩小的实像，目镜相当于放大镜，所以小阳看到的是远处物体倒立的虚像，故D错误，符合题意。 故选D。 【变式9-1】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下表： 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. 【答案】（1）C；B；（2）照相机；放大镜；（3）D；缩小 【解析】（1）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）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）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，是缩小的虚像，故D符合题意。故选D。 【变式9-2】跨学科实践：制作望远镜 活动任务一：了解望远镜的成像原理 （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（如图甲所示）。靠近被观测物体的叫作物镜，作用是使远处的物体在焦点附近成________（选填“实”“虚”）像，目镜的作用相当于一个__________（选填“照相机”“投影仪”“放大镜”）用来把这个像放大。 活动任务二：设计简易望远镜 （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2~3倍即可。现有A、B、C三个规格不同的凸透镜，其规格如下： A.焦距20cm；直径5cm B.焦距10cm；直径4cm C.焦距5cm；直径3cm 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”“B”或  “C”）透镜，这样物镜可以会聚更多的光，使所成像更加明亮。则此望远镜的放大倍率为________倍。 活动任务三：制作及调试望远镜 （3）用此望远镜，观察最远处物体时，物镜和目镜的距离约为________cm，观察较近物体时，物镜和目镜的镜筒长度距离要_________（选填“大”“小”“不变”）一些，看到的像是__________（选填“正立的”“倒立的”）。 【答案】（1）实；放大镜；（2）A；2；（3）30；大；倒立的 【解析】（1）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）由题意知，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10 cm）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倍。 （3）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20cm+10cm =30cm 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。 【变式9-3】在跨学科实践“制作望远镜”活动中，老师给每个小组准备了两块凸透镜（甲透镜焦距为20cm，直径约为5cm；乙透镜焦距为10cm，直径约为4cm）、瓦楞纸、剪刀、透明胶、双面胶等。 （1）透镜选择：为了确定用哪块透镜作物镜，我们先将甲透镜作为物镜，乙透镜作为目镜，调整二者距离，观察远处墙壁上的字，直到找到最大、最清晰的像；然后再将乙透镜作为物镜，甲透镜作为目镜，再使用两块凸透镜组合看远处墙壁上的字，直到找到最大、最清晰的像。通过操作，李华小组确定选择________透镜作为物镜，________透镜作为目镜。（选填“甲”或“乙”） （2）分析原理：望远镜的物镜类似于___________（选填“照相机”“幻灯机”“放大镜”）的原理，能把远处物体成_________、_________的实像，这个像，恰好成在目镜的____________范围之内，目镜再对其成正立、放大的虚像，如图（a）所示。 （3）制作调试：小明组用瓦楞纸制成两个比凸透镜直径略大的纸筒，分别将它们固定在两个纸筒的一端，效果如图（b）用制作成功的望远镜先观察较近处物体时，通过调节小纸筒，看到了较近处物体清楚放大的像。调转镜头直接去观察更远处物体时，会发现通过目镜看不到远处物体的像，此时需要调节镜筒，使目镜和物镜间距离稍稍________（选填“变大”“变小”或“不变”）。 （4）交流评估：同学们通过多次实验测量，确定了望远镜目镜和物镜之间成像的最佳距离，得到结论：两个凸透镜间的距离（即筒长）约等于物镜和目镜焦距的________。在各小组展示交流时，小明还发现，在观察远处同一物体时，本组看到物体的像明显比其他组的暗，请你帮小明写出优化方法：_________________________________________。 （5）拓展延伸：同学们自制的望远镜最终看到的像是倒立的。为了看到正立的像，我们也可以把目镜换成合适的_________镜。 【答案】（1）甲；乙；（2）照相机；倒立；缩小；一倍焦距；（3）变小；（4）之和；增大物镜直径，让更多的光进入筒内；（5）凹透 【解析】（1）开普勒望远镜的设计规则是物镜选用焦距大的凸透镜，目镜选用焦距小的凸透镜，放大倍数更高，因此选焦距20cm的甲作物镜，焦距10cm的乙作目镜。 （2）望远镜物镜观察远处物体，物距远大于物镜的二倍焦距，和照相机成像原理相同，成倒立、缩小的实像；目镜相当于放大镜，需要物镜成的实像落在目镜的一倍焦距范围内，才能再次成正立、放大的虚像。 （3）根据凸透镜成像规律，物体变远（物距变大）时，物镜所成的像会靠近物镜（像距变小），因此需要减小目镜和物镜的间距，才能让像重新落在目镜的一倍焦距内成清晰的像。 （4）望远镜的物镜焦点和目镜焦点几乎重合，因此镜筒长度约等于物镜焦距和目镜焦距之和；像偏暗是因为进入望远镜的光线太少，换用直径更大的物镜可以会聚更多光线，使像变亮。 （5）两个凸透镜组合的开普勒望远镜成倒立的像，若要得到正立的像，可以将目镜换为凹透镜，即伽利略望远镜，可成正立的虚像。 模型10.望远镜与宇宙探索 ( 技巧： 望远镜与宇宙探索这类题目，核心是抓住 “ 工具如何帮人类看得更远 ” 这条主线，解题时先定位题目考的是 ‌ 原理、发展历程还是应用 ‌ ，再套用对应的答题模板。 ‌‌ 望远镜的核心作用 ‌ ： 突破人眼观测极限，收集更多光线、放大遥远天体的影像，让天文学家能看清恒星、行星、星系等天体的细节。 ‌ 三大发展阶段 ‌ ： ‌ 光学望远镜 ‌ ：通过透镜或反射镜汇聚光线，如伽利略折射望远镜、牛顿反射望远镜。 ‌ 射电望远镜 ‌ ：接收天体的无线电波，如 “ 中国天眼 ” ，可观测光学望远镜看不到的宇宙信号。 ‌ 空间望远镜 ‌ ：发射到大气层外，排除大气干扰，如哈勃太空望远镜、韦伯太空望远镜。 ‌ 关键技术指标 ‌ ： 口径越大，收集光线和分辨细节的能力越强；焦距决定成像大小；焦比决定曝光效率。 ‌‌ 口诀： 聚光望远破苍穹，多段频谱探幽踪。 穿越大气寻真像，解码星河悟始终。 提醒： 不是放大镜 ‌ ：望远镜的首要作用是收集光线，放大只是辅助效果。 ‌ 折射式有 “ 色差 ” 问题 ‌ ：反射式望远镜用凹面镜规避了这一缺陷，因此大型天文望远镜多为反射式。 ‌ 地球大气会干扰观测 ‌ ：这是空间望远镜（如哈勃）被发射到太空的核心原因。 ‌‌ ) 【例10】如图，是我国首个大型空间望远镜CSST以“巡天观测”为主要使命，是人类探索宇宙的“飞天巨眼”。它观测天体时，物镜的成像特点与生活中___________的成像原理一致；在天文学研究中，光年是重要的计量单位，它指的是光在真空中传播1年所经过的_________。 【答案】照相机；路程/距离 【解析】大型空间望远镜CSST观测天体时，各天体均在物镜的两倍焦距之外，根据凸透镜成像规律可知，当物体在两倍焦距之外时，成倒立缩小的实像；所以，物镜的成像特点和生活中的照相机的成像原理一致。 光年不是时间单位，而是长度单位，光年是指光在真空中传播一年所通过的路程。 【变式10-1】巡天空间望远镜与中国天眼（FAST） 如图1所示，我国首个大型巡天空间望远镜目前正在研制，按照中国载人航天工程计划，该望远镜预计于2024年投入科学运行。 中国天眼（FAST）是射电望远镜，它接收来自宇宙天体的微弱无线电波，传给后端计算机记录。由于无线电波可穿透宇宙空间，射电望远镜不太会受光照和气候的影响，可以全天候工作。巡天空间望远镜则是光学望远镜，捕捉的是近紫外至可见光波段，通过组成望远镜的直径大、焦距长的物镜和直径小、焦距短的目镜，实现远距离物体近处成像。 请阅读上述短文，回答下列问题： （1）地面望远镜容易受到地球大气的影响，会使星光在观测路径中发生光的________（选填“反射”或“折射”），形成所谓的“大气像差”； （2）巡天空间望远镜属于________（选填“光学”、“射电”）望远镜，在观测宇宙时，物镜所成的像是________立、缩小的________像； （3）目前，人类观测到的最远的天体距离我们的130亿光年。光年是________（选填“长度”、“时间”）计量单位，也就是说，如果有一束光以3×108m/s的速度从这个天体发出，那么要经过约_________年才能到达地球。 【答案】（1）折射；（2）光学；倒；实；（3）长度；130亿 【解析】（1）大气层中含有密度不均匀的空气，星光在透过不均匀的大气层时，会发生折射现象，形成“大气像差”。 （2）由题意得巡天望远镜可以捕捉近紫外至可见光波段，属于光学望远镜。在观测太空时，由于观测的天体距离物镜距离很远，远大于它的二倍焦距，根据凸透镜成像规律可知，此时成倒立缩小的实像。 （3）光年是指光在真空中一年内传播的距离，因此是长度单位。 有一束光以3×108m/s的速度从这个天体发出，到达地球的时间为： 【变式10-2】望远镜是人类探索宇宙的“眼睛”，它融合了物理学、工程学与天文学知识。北宋天文学家苏颂、韩公廉主持建造的“水运仪象台”是世界上最早的综合性天文观测装置，比欧洲同类装置早约400年。元代天文学家郭守敬在此基础上，改良制成“简仪”，成为我国古代天文仪器的巅峰之作。2008年建成世界上最大单口径为500米的射电望远镜FAST，灵敏度世界第一。2019年建成郭守敬望远镜LAMOST，光谱获取率全球最高。另外，我国还建造了“慧眼”硬X射线调制望远镜、月基天文望远镜等。在跨学科实践课上，小竹和同组同学共同利用两个凸透镜及身边生活材料自制了一个简易望远镜，如图。 （1）该望远镜应选择焦距较________（填“长”或“短”）的凸透镜作为物镜。当远处物体通过物镜成像时，该________（填“实像”或“虚像”）应成在目镜的______________（填“一倍焦距以内”或“二倍焦距以外”）。 （2）通过该望远镜观测远处景物时感觉模糊，可调节________________（填“物镜与目镜的距离”或“眼睛与目镜的距离”）来改善清晰度。 （3）制作该望远镜时选择的物镜直径较大，优点是_______________________________________。 （4）用望远镜观测远处景物时，总会觉得看到的物体在晃动，最可能的原因是（　　） A.望远镜的放大倍数太大 B.望远镜的放大倍数太小 C.镜筒的材质太软 【答案】（1）长；实像；一倍焦距以内；（2）物镜与目镜的距离；（3）可以收集更多的光线，使成像更明亮、清晰；（4）A 【解析】（1）对于望远镜，物镜的作用是使远处的物体成倒立、缩小的实像，为了能让远处物体成像，提高放大倍数，且更清晰地观测远处的天体或景物细节，应选择焦距较长的凸透镜作为物镜。 当远处物体通过物镜成像时，根据凸透镜成像规律，此时成的是实像。 这个实像应成在目镜的一倍焦距以内，目镜成正立、放大的虚像。 （2）通过该望远镜观测远处景物时感觉模糊，可调节物镜与目镜的距离来改善清晰度。因为物镜和目镜的距离会影响实像在目镜一倍焦距内的位置，从而影响目镜的放大效果和清晰度。 （3）制作该望远镜时选择的物镜直径较大，优点是可以收集更多的光线，使成像更明亮、清晰。物镜直径大，能进入望远镜的光线就多，在观测较暗的天体等远处物体时，成像效果更好。 （4）用望远镜观测远处景物时，总会觉得看到的物体在晃动，最可能的原因是望远镜的放大倍数太大。放大倍数太大时，微小的抖动（比如手的抖动等）会被放大，从而感觉物体在晃动；而放大倍数太小不会导致这种明显晃动，镜筒材质太软一般不是主要原因。故选A。 【变式10-3】在人类历史的早期，人们利用肉眼观测天象。后来人们通过测量天体的运动、制定历法，指导人们的生产生活。例如，战国时期的文献中记载：“斗柄东指，天下皆春；斗柄南指，天下皆夏；斗柄西指，天下皆秋；斗柄北指，天下皆冬。”这说明人们很早就发现了北斗七星一年中的周回运转在昭示四季、节气变迁方面的重要作用。望远镜的发明大大扩展了人类观测天空的视野。 （1）使用望远镜探索宇宙的历程 A.第一位把望远镜指向天空的是意大利物理学家伽利略。1609年，伽利略用自制的望远镜观察天体（图），以确凿的证据支持了哥白尼的“日心说”。他还第一个观察到了木星的卫星、太阳黑子和月球上的环形山。 伽利略时代的望远镜 B.1846年，科学家根据牛顿发现的万有引力定律，猜想天王星外还存在一颗未知的行星。不久，人们用望远镜在预测的位置发现了这颗行星，它被命名为“海王星”。 C.1990年，科学家把“哈勃”空间望远镜送入太空，使人类观测宇宙的能力空前提高.除光学天文望远镜外，人们还发明了其他观测太空的仪器，如射电天文望远镜，这使人类对宇宙的了解越来越深入。 D.我国不仅古代在天文观测上取得了丰硕的成果，在现代也对宇宙探索作出了很大贡献。2009年，郭守敬望远镜建成，并于2011年启动光谱巡天任务，成为世界上第一个获取光谱数突破千万量级的望远镜（图）2020年，中国天眼正式开放运行，它是目前全球单口径最大、灵敏度最高的射电天文望远镜。 郭守敬望远镜 （2）探索宇宙 宇宙中拥有上千亿个星系，银河系只是这上千亿个星系中的一个。银河系异常巨大，一束光穿越银河系需要约10万年的时间。太阳不过是银河系中几千亿颗恒星中的一员（图）。太阳周围有水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星等行星绕它运行，地球在离太阳比较近的第三条轨道上。此外，还有若干其他天体绕太阳转动。 （1）人类历史上第一位把望远镜指向天空的是意大利物理学家__________，他以确凿的证据支持了哥白尼的“日心说”；我国在现代也对宇宙探索作出了很大贡献，2020年，中国________正式开放运行，它是目前全球单口径最大、灵敏度最高的射电天文望远镜； （2）如果你想制作简易天文望远镜，没有现成的透镜，可以选用合适的_________（选填“近视”或“远视”）眼镜镜片来代替； （3）望远镜的物镜焦距较长，相当于照相机的镜头；目镜焦距较短，其作用相当于一个__________（填光学元件名称）。 【答案】（1）伽利略；天眼；（2）远视；（3）放大镜 【解析】（1）由短文内容可知，1609年，伽利略用自制的望远镜观察天体，以确凿的证据支持了哥白尼的“日心说”，是第一位把望远镜指向天空的物理学家。 由短文内容可知，2020年，中国天眼正式开放运行，它是目前全球单口径最大、灵敏度最高的射电天文望远镜，所以中国的射电天文望远镜是天眼。 （2）由于望远镜的物镜成倒立、缩小的实像，目镜成正立、放大的虚像，由凸透镜成像原理可知，物镜和目镜都是凸透镜，由于远视眼镜片是凸透镜，所以可以选用合适的远视眼镜镜片来代替。 （3）由于目镜焦距较短，利用目镜成正立、放大的虚像，由凸透镜成像原理可知，其作用相当于一个放大镜。 1.（2026·江苏镇江）小明在“自制天文望远镜”的跨学科实践活动中，选择凸透镜作为目镜，则还应选择图中________（选填“甲”或“乙”）透镜作为物镜，调节透镜之间的距离直到看清为止；远处物体经过物镜成________立的实像，再通过目镜进入眼睛；目镜的成像原理与__________（选填“照相机”或“放大镜”）的成像原理相同。 【答案】甲；倒；放大镜 【解析】因天文望远镜的物镜需为凸透镜，甲透镜为凸透镜、乙透镜为凹透镜，故物镜选甲；由凸透镜成像规律，远处物体在物镜的二倍焦距以外，成倒立的实像；物镜所成的实像在目镜的一倍焦距以内，目镜成正立放大的虚像，故目镜成像原理与放大镜相同。 2.（2026新疆）从指尖创制到万物探理，跨学科实践活动开启物理“新视界”。小王同学设计了如图乙所示的望远镜，凸透镜A为物镜，凸透镜B为目镜，A的焦距应_________（选填“大于”“小于”或“等于”）B的焦距，A的作用相当于___________（选填“照相机”或“放大镜”），用该望远镜看远处物体时A、B间的距离应_________（选填“大于”或“小于”）看较近处物体时A、B间的距离。 【答案】大于；照相机；小于 【解析】望远镜的设计要求是物镜焦距大于目镜焦距，因此A的焦距应大于B的焦距； 望远镜中物镜成倒立、缩小的实像，相当于照相机； 物距越大（物体越远），像距越小，物镜成的像会更靠近物镜。为了让像仍然落在目镜的焦点位置，需要缩小物镜和目镜的间距，因此看远处物体时A、B间的距离应小于看较近处物体时A、B间的距离。 3.（2026•武冈市校级模拟）如图所示为两组凸透镜组成的望远镜，一组为目镜，一组为物镜。其目镜的成像原理与___________相同，其物镜的成像原理与___________相同。（两空均选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”） 【答案】放大镜；照相机。 【解析】望远镜的物镜和目镜都是一个凸透镜，物镜成倒立、缩小的实像，相当于照相机；目镜成正立、放大的虚像，相当于放大镜。 4.（2026•市中区一模）如图所示是同学们制作的开普勒式望远镜，它的镜头是两片凸透镜，因为观察的物体距离物镜很远，所以物镜所成的像是倒立、________的实像，目镜相当于一个__________（选填“照相机”“投影仪”“放大镜”），最终我们看到的是一个________（选填“倒立”或“正立”）的像；当同学们要观察更远处的物体时，镜筒要________（选填“拉长”或“缩短”）一些。 【答案】缩小；放大镜；倒立；缩短 【解析】开普勒望远镜观察的物体距离物镜很远，物距大于二倍焦距，根据凸透镜成像规律，此时物镜所成的像是倒立、缩小的实像。 目镜的作用是把物镜所成的像进一步放大，目镜相当于一个放大镜。 物镜成倒立的实像，这个实像通过目镜成正立的虚像，但相对于原物体来说，最终看到的是倒立的像。 当观察更远处的物体时，物距增大，根据凸透镜成像规律“物远像近像变小”，物镜所成的像会靠近物镜，为了使像能清晰地成在目镜的一倍焦距内，镜筒要缩短一些。 故答案为：缩小；放大镜；倒立；缩短。 5.（2026•睢县二模）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 【答案】D 【解析】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。 故选：D。 6.（2026·绵阳游仙区期末）望远镜是户外运动者和广大天文爱好者常用的仪器，如图所示。下面关于望远镜的说法正确的是（ ） A.望远镜的物镜和目镜对光都有发散作用 B.望远镜的物镜成的是放大、倒立的实像 C.望远镜的物镜对远处物体成缩小、正立的虚像 D.望远镜的目镜的作用主要是将物镜所成的像放大，以增大“视角” 【答案】D 【解析】A.望远镜的物镜和目镜都是凸透镜，凸透镜对光有会聚作用，故A错误； BC.望远镜的物镜相当于照相机，成倒立、缩小的实像，故BC错误； D.望远镜的目镜把物镜所成的像放大，相当于放大镜，使像靠近眼睛，以增大“视角”，故D正确。 故选D。 7.（2026•重庆两巴期末）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<u<2f（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u>2f，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。 8.（2026•泸县期末）关于显微镜和望远镜下列阐述错误的是（ ） A.望远镜观察到的物体是放大的虚像 B.显微镜目镜的作用像一个普通的放大镜 C.来自被观察物体的光经显微镜的物镜后成一个放大的实像 D.望远镜的目镜作用是把物体通过物镜成在焦点附近的像放大 【答案】A 【解析】A.望远镜的物镜会将远处的物体成倒立、缩小的实像，目镜仅放大这个实像；最终人眼看到的虚像，相比实际物体本身仍是缩小的，只是增大了观察视角，故A错误； B.显微镜目镜的作用是将物镜成的实像再次放大，作用和普通放大镜一致，故B正确； C.显微镜物镜工作时，被观察物体在物镜的一倍焦距和二倍焦距之间，最终成倒立、放大的实像，故C正确； D.望远镜的物镜将远处物体的像成在焦点附近，目镜的作用就是放大这个像，故D正确。 本题选择错误的，故选A。 9.（2026·山西晋城）跨学科实践。 自制望远镜 牛顿学习小组对望远镜进行了实践学习，学习过程如下： ①学习了解望远镜的原理。望远镜有不同的类型，其中有一种望远镜是由两组凸透镜组成的，如图所示，靠近眼睛的叫目镜，靠近被观测物体的叫物镜。 ②设计制作望远镜。望远镜的清晰度与放大倍率和最佳成像距离有关，放大倍率=。观察极远物体时，两块凸透镜间的距离约等于两块凸透镜的焦距之和，这个距离叫最佳成像距离。选用两块焦距分别为30cm和10cm的凸透镜。把目镜镜筒插入物镜镜筒内，调节两者之间的距离。 ③调试望远镜。用自制望远镜观察星星时，对出现的问题进行调试。 （1）远处的星星通过望远镜的物镜形成_________（选填“缩小”“放大”或“等大”）的像。 （2）上述望远镜的放大倍率为_________，最佳成像距离为_________cm。 （3）用自制的望远镜观测远处物体时，发现物镜筒与目镜筒中间的缝隙漏光，你的改进方案：__________________________________________。 【答案】（1）缩小；（2）3；40 ；（3）可以在缝隙处填充一些黑色的柔软材料  【解析】（1）远处的星星通过物镜成像时，由于物距远大于两倍物镜焦距，根据凸透镜成像规律，此时成倒立、缩小的实像。 （2）望远镜放大倍率为： 最佳成像距离为两透镜焦距之和：f物镜+f目镜=30cm+10cm=40cm （3）发现物镜筒与目镜筒中间的缝隙漏光，可以在缝隙处填充一些黑色的柔软材料；或在物镜筒与目镜筒连接处套上不透光的黑纸筒等； 10.（2026·四川泸州）在跨学科实践中，小卢用爷爷、奶奶废弃的圆形老花眼镜镜片（凸透镜）自制望远镜。 （1）测量凸透镜的直径。如图甲所示，M的直径为________cm，N的直径为5.0cm。 （2）测量凸透镜的焦距。将M正对太阳，前后移动M，使地面的光斑变到最小最亮，此时透镜中心与光斑的距离为10.0cm，则M的焦距为________cm。小卢还测出N的焦距为20.0cm。 （3）组装望远镜。①为使望远镜观察视野更广、清晰度更高，应该选择________（选填“M”或“N”）作为物镜，另一透镜作为目镜。②为便于调节镜筒，物镜和目镜用大小不同的套筒套在一起，如图乙所示。物镜的作用相当于___________（选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”）。③观察远景时，M、N间的距离约等于________。 A.物镜的焦距 B.目镜的焦距 C.物镜和目镜的焦距之和 D.物镜和目镜的焦距之差 （4）评价。测试发现，镜筒调节略显卡顿，调节好后能清楚观察到远处花朵上正在采蜜的蜜蜂。根据自制的评价量表，该望远镜的评价等级为_________。 自制望远镜评价量表 等级 优秀 良好 合格 不合格 内容 结构牢固，镜筒调节顺畅，能观察到清晰的远景 结构牢固，镜筒调节不够顺畅，能观察到清晰的远景 结构比较牢固，镜筒调节不够顺畅，只能观察到模糊的远景 结构不够牢固，镜筒调节不顺畅，不能观察到远景 【答案】（1）4.0；（2）10.0；（3）N；照相机；C；（4）良好 【解析】（1）由图甲可知，刻度尺的分度值为1cm，透镜M的左边缘与5.0cm对齐，右边缘与9.0cm对齐，则M的直径为9.0cm-5.0cm=4.0cm （2）将凸透镜正对太阳光，在地面上得到一个最小最亮的光斑，该光斑即为凸透镜的焦点，此时透镜中心与光斑的距离为10.0cm，即M的焦距为10.0cm。 （3）为了使望远镜观察视野更广、收集更多的光，应选择直径较大的透镜作为物镜，即选择N；望远镜的物镜成倒立、缩小的实像，其作用相当于照相机；望远镜观察远景时，远处的物体经过物镜后在其焦点附近成实像，该像在目镜的焦点以内靠近焦点的位置，被目镜放大，因此M、N间的距离约等于物镜和目镜的焦距之和，故选C。 （4）根据测试结果“镜筒调节略显卡顿”可知镜筒调节不够顺畅，根据“能清楚观察到远处花朵上正在采蜜的蜜蜂”可知能观察到清晰的远景，对照评价量表可知，该望远镜的评价等级为良好。 【基础夯实】 1.如图所示，这是一架望远镜的示意图。小乐在跨学科实践活动中想制作一个这样的望远镜，远处的物体经过物镜成像的原理与___________（选填“放大镜”“照相机”或“投影仪”）的成像原理相同；目镜所成的像是正立、放大的________像。 【答案】照相机；虚 【解析】远处的物体距离望远镜的物镜较远，在二倍焦距以外，所以远处的物体经过望远镜的物镜成缩小、倒立的实像，成像原理与照相机的相同。 目镜的作用是将物镜所成的实像放大，成像原理与放大镜的成像原理相同，成正立，放大的虚像。 2.开普勒望远镜的目镜和物镜使用的都是________透镜，_________镜的焦距较大（选填“物镜”或“目镜”），当被观察物体在物镜的两倍焦距以外时，物体成一个________（选填“放大”或“缩小”）的________像（填“实”或“虚”），然后这个像再经过目镜_________（选填“放大”或“缩小”），观察者就能看清楚远处的物体。我们不能看清一个物体，与物体对我们的眼睛所成的视角大小有关，物体离我们越近，视角越________，看物体越清楚。 【答案】凸；物镜；缩小；实；放大；大 【解析】望远镜的目镜和物镜都是凸透镜，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，这个倒立缩小的实像正好落在目镜焦距内的位置，这个实像经过目镜成一个正立、放大的虚像，物镜的焦距较大。 当被观察物体在物镜二倍焦距以外时，物体成一个倒立、缩小的实像，目镜成放大的虚像。 视角的大小不仅与物体的大小有关，还与眼睛距离物体的远近有关，物体离我们越近，视角越大，看物体越清楚。 3.如图所示，小明制作简易望远镜时优先选用________（选填“A”或“B”）作为物镜，目镜成像原理和___________（选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”）相同，若制作中没有现成的透镜，可以选用合适的_________（选填“近视”或“远视”）眼镜镜片来代替。 【答案】B；放大镜；远视 【解析】望远镜的物镜是靠近被观测物体的一组透镜，作用相当于照相机的镜头，远处的物体在物镜的二倍焦距之外，经物镜在物镜的焦点附近成倒立、缩小的实像，因此制作简易望远镜时优先选用B作为物镜。 目镜成像成正立、放大的虚像，成像原理和放大镜相同，若制作中没有现成的透镜，由于远视眼镜是凸透镜，可以选用合适的远视眼镜镜片来代替。 4.如图所示，小华同学手持两个焦距不同的凸透镜A和B。通过调整两透镜的位置，可以看清远处中原福塔倒立的像。经凸透镜A成的是福塔_________（选填“放大”或“缩小”）的像，经凸透镜B成的是________（选填“虚”或“实”）像。 【答案】缩小；虚 【解析】当用两个焦距不同的凸透镜观察远处物体时，通常以焦距较长的凸透镜作为物镜，焦距较短的透镜作为目镜。远处的中原福塔离物镜（凸透镜A）很远，物距大于两倍焦距，根据凸透镜成像规律，此时经凸透镜A成倒立、缩小的实像。由于目镜（凸透镜B）的前焦点和物镜的后焦点重合，所以物镜所成的实像位于目镜焦点内，该实像成为目镜的物像，经目镜折射后成放大的虚像。 5.如图所示，是小红自制望远镜的结构示意图，对此判断不正确的是（　　） A.A镜应为物镜，B镜应为目镜 B.望远镜的目镜和物镜作用不相同 C.目镜的焦距应较长，物镜的焦距应较短 D.物镜的作用是使远处的物体在焦点附近成实像 【答案】C 【解析】A.望远镜的物镜焦距比较长，直径会大一点，所以A镜应为物镜，B镜是目镜，故A正确，不符合题意； B.望远镜的物镜相当于照相机，远处的物体经物镜折射后成缩小的实像，再通过目镜的放大作用，增大视角，所以望远镜的目镜和物镜作用不相同，故B正确，不符合题意； C.望远镜的目镜焦距较短，物镜的焦距较长，故C错误，符合题意； D.观察最远处的物体时，物镜相当于照相机，成倒立缩小的实像，像的位置在一倍和二倍焦距之间，且靠近焦点，故D正确，符合题意。 故选C。 6.如图甲所示是福建的天文爱好者颜明哲通过纯手工打磨镜片自制的望远镜，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，图乙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.颜明哲通过纯手工磨制的镜片是凹透镜 B.看到8亿公里外的木星只利用了光沿直线传播 C.清晰看到木星表面的斑纹时物镜的成像原理与照相机相同 D.木星到物镜的距离u满足f<u<2f（f为物镜的焦距） 【答案】C 【解析】A.望远镜的目镜和物镜都是由凸透镜组成，所以颜明哲通过纯手工磨制的镜片是凸透镜，故A错误； B.光线通过望远镜的凸透镜，发生了折射，故B错误； CD.望远镜的目镜相当于放大镜，成正立的放大的虚像，物镜相当于照相机，木星到物镜的距离u满足u>2f，成倒立缩小的实像，故C正确，D错误。 故选C。 7.为了观察太阳系内的各种行星，同学们在老师的指导下制作了开普勒望远镜，小滨制作的望远镜原理如图，该望远镜由两个凸透镜组成，物体经过两次折射成像。其中物镜和目镜的焦距分别为f物、f目。下列有关望远镜的说法正确的是（　　） ​ A.生活中与图中目镜工作原理相同的工具是投影仪 B.生活中与图中物镜工作原理相同的工具是放大镜 C.望远镜的放大倍率为目镜的焦距与物镜焦距之比 D.用望远镜看到的月亮比直接用肉眼看到的月亮大 【答案】D 【解析】A.望远镜目镜相当于放大镜成整理放大的虚像，故生活中与图中目镜工作原理相同的工具是放大镜，故A错误； B.望远镜物镜相当于照相机，物镜成倒立缩小的实像，故生活中与图中物镜工作原理相同的工具是照相机，故B错误； C.望远镜的放大倍率是物镜焦距与目镜焦距之比，故C错误； D.望远镜物镜相当于照相机，物镜成倒立缩小的实像，目镜相当于放大镜成整理放大的虚像，放大的倍数大于缩小的倍数，故用望远镜看到的月亮比直接用肉眼看到的月亮大，故D正确 故选D。 8.如图所示，下列关于光学现象的描述正确的是（　　） A.图甲中，物体通过小孔成倒立的虚像 B.图乙中，戴凹透镜可以矫正远视眼 C.图丙中，“彩虹”的上端是紫光 D.图丁中，天文望远镜的目镜相当于放大镜，物镜相当于照相机的镜头 【答案】D 【解析】A.物体通过小孔成倒立的实像，是利用光沿直线传播现象形成的，故A错误； B.凹透镜具有发散作用，戴凹透镜可以矫正近视眼，故B错误； C.“彩虹”是光的色散现象，是太阳光通过折射后形成的彩色光带，上端是红光，故C错误； D.天文望远镜的目镜相当于放大镜，成正立放大的虚像，物镜相当于照相机的镜头，成倒立缩小的实像，故D正确。 故选D。 9.某同学用两个焦距分别为10cm和20cm的凸透镜制作了一个如图甲所示的望远镜。 （1）目镜的作用相当于一个___________（填“照相机”“投影仪”或“放大镜”）； （2）这种望远镜的放大倍率是物镜的焦距与目镜的焦距之比，为了让成像质量好一些，放大倍率为2~3倍即可，因此应选择焦距为_________cm的凸透镜作为物镜，另一个凸透镜作为目镜； （3）该同学制作的望远镜结构如图乙所示，用它观察远处物体时，眼睛在图乙中________（填字母）位置观察效果更好，当他观察的物体变近时，应将纸筒____________（填“拉长一些”“缩短一些”或“保持不变”）。 【答案】（1）放大镜；（2）20；（3）C；拉长一些 【解析】（1）望远镜的物镜和目镜都是一个凸透镜，物镜成倒立、缩小的实像，这个像成在目镜一倍焦距以内，目镜成正立、放大的虚像；物镜相当于照相机，目镜相当于放大镜。 （2）为了让成像质量好一些，取放大倍率为2~3倍即可，且应选择焦距较长、直径较大的凸透镜作为物镜，故20cm的凸透镜作为物镜，10cm的凸透镜作为目镜。 （3）用图乙的望远镜观察远处物体时，眼睛在图乙中C位置观察效果更好，此时成像更清晰；当他观察的物体变近时，像距会变大，应将纸筒拉长一些。 10.科学家利用巨大的天文望远镜接收来自遥远星系的信息。某学习小组对望远镜进行了实践学习，制作了一个望远镜。下面是该小组同学交流的实践内容，请帮助完成下列内容。 （1）如图甲，望远镜是由两组凸透镜组成，物体距离物镜距离远大于物镜的2倍焦距，物镜的作用相当于__________，目镜的作用相当于一个__________（两空均选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”）。如图乙所示，视角的大小不仅和物体本身的大小有关，还和___________________有关。 （2）小明找到的器材有：凸透镜若干，镜筒若干，刻度尺。使用不同规格的凸透镜作物镜来制作望远镜，并观察物体，收集到下表中的证据： 望远镜 A B C 目镜焦距 物镜焦距 物镜直径 成像亮度 暗 亮 亮 视角放大倍数 2倍 6倍 ①测量凸透镜的焦距f。将凸透镜正对着太阳光，当白纸上呈现一个并非最小的光斑时，用刻度尺测出光斑到凸透镜的距离为L，稍微增大凸透镜与白纸之间距离，发现光斑变大，则f与L的大小关系是：f________L（选填“大于”“小于”或“等于”）。 ②分析表中信息，可得结论：相同条件下，物镜的直径越大，望远镜成像亮度越________。 ③由表中信息可推导出：望远镜B的视角放大倍数是________倍。 (3)项目评价：如图丙，是小明利用自制的天文望远镜观察到的月亮。同组的小华觉得其成像不够大且不清晰，请给出你的一条改进建议：__________________________。 【答案】（1）照相机；放大镜；物体到眼睛的距离；（2）小于；亮；2；（3）增大物镜的焦距和直径 【解析】（1）望远镜是由两组凸透镜组成，物体距离物镜距离远大于物镜的2倍焦距，由凸透镜成像规律可知，物镜成倒立、缩小的实像，该成像原理与照相机相同，故物镜的作用相当于照相机。物镜所成的像又位于目镜的一倍焦距以内，由凸透镜成像规律可知，物镜成正立、放大的虚像，与放大镜的原理相同。 由图乙可知，视角是物体的两端到人眼处所夹的角，视角的大小不仅和物体本身的大小有关，还和物体到眼睛的距离有关，当物体离眼睛越近时，视角越大，看到的物体就越大，越清晰。 （2）当凸透镜正对太阳光时，平行于主光轴的光线经凸透镜折射后会聚于一个最小、最亮的点，即焦点。焦点到凸透镜光心的距离就是焦距，当白纸上呈现一个并非最小的光斑，此时光斑可能在焦点之前，也可能在焦点之后，因为稍微增大凸透镜与白纸之间的距离，发现光斑变大，说明此时光斑在焦点之后，即此时焦距f小于光斑到凸透镜的距离L。 由表格中数据可知，物镜直径从3cm增大到5cm时，成像亮度逐渐变亮，由此可得：相同条件下，物镜的直径越大，望远镜成像亮度越亮。 由表格中A、C两个望远镜的相关数据（物镜焦距、目镜焦距以及放大倍数）可知，望远镜的放大倍数为： 则望远镜B的放大倍数为： （3）物镜的焦距和目镜的焦距相差越大，视角放大的倍数越大，所成的像就越大；而且物镜的直径越大，进入物镜的光越多，像越清晰，所以增大物镜的焦距和直径可以使成像够大且更清晰。 【培优拔高】 1.随着科技的发展，AI技术已经进入我们生活的各个领域。如图所示是一款“AI科技化妆镜”，可以用摄像头对人脸拍照，经过AI处理，最终将画面呈现在显示屏上。人脸通过化妆镜的摄像头在感光元件上成倒立、________的实像，该摄像头的成像原理与__________（“显微镜”或“望远镜”）的物镜相同。 【答案】缩小；望远镜 【解析】人脸通过化妆镜的摄像头成像，与照相机成像原理相同，成倒立、缩小的实像。 摄像头的成像原理与照相机成像原理相同，即物距在两倍焦距以外，其原理与望远镜的物镜相同。 2.如图是小明自制的简易望远镜，它是由两个焦距不同的凸透镜组成的，小明用它观察远处的物体时，光透过该凸透镜成一个_________（选填“正立”或“倒立”）、_________（选填“放大”或“缩小”）的实像。这个实像到目镜的距离_________（选填“大于”“小于”或“等于”）目镜的焦距，经过目镜成正立、放大的虚像。 【答案】倒立；缩小；小于 【解析】望远镜是由两组凸透镜组成，物镜成倒立、缩小的实像，与照相机的成像原理相同。 目镜成正立、放大的虚像，与放大镜的成像原理相同，因此实像到目镜的距离小于目镜的焦距。 3.人眼看同一物体，会出现“远小近大”的现象，这和物体在人眼处所成的________有关，如图所示，同一物体，离人眼较远时，视角较________（填“大”或“小”）；离人眼较近时，视角较_______（填“大”或“小”）。 【答案】视角；小；大 【解析】视角的大小不仅与物体的大小有关，还与眼睛距离物体的远近有关，人眼看同一物体，会出现“远小近大”的现象，这和物体在人眼处所成的视角有关； 同一个物体离人眼越远时，物体在人眼处所成的视角就越小，我们就会感觉物体较小； 物体离我们越近，物体在人眼处所成的视角就越大，看物体越清楚同时也感觉物体较大。 4.如图是某学校科技室新购买的一款望远镜，它可以简化成由两个凸透镜组成，一个为目镜，一个为物镜。物镜的作用是使远处的物体在焦点附近成实像，其原理与__________（选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”）相同，制作时选用的物镜比目镜口径大、焦距长，折光能力更________（选填“强”或“弱”）。望远镜能增大远处物体对我们眼睛所成_________的大小，使远处的物体在近处成像，从而观测到原本无法用肉眼看清或分辨的物体。 【答案】照相机；弱；视角 【解析】望远镜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。照相机也是利用凸透镜成倒立、缩小实像的原理工作的；投影仪成倒立、放大的实像；放大镜成正立、放大的虚像。 焦距越长，光线通过透镜后偏折程度越小，折光能力越弱。因为制作时物镜焦距长，所以折光能力更 “弱”。 望远镜的物镜使远处的物体成缩小的实像，目镜再把这个像放大，这样就增大了远处物体对我们眼睛所成 “视角” 的大小，让我们感觉远处的物体好像在近处成像，便于观测。 5.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。图乙是该望远镜内部简化结构及光路示意图。下列说法正确的是（　　） A.目镜成像原理与投影仪相同 B.该望远镜的物镜焦距小于目镜焦距 C.眼睛看到的是木星倒立实像 D.观察木星时，两透镜距离略小于它们焦距之和 【答案】D 【解析】A.望远镜的目镜相当于一个放大镜，将被物镜所成的实像放大，成一个正立（相对于此实像）、放大的虚像。投影仪的原理是利用凸透镜成倒立、放大的实像。二者成像原理不同，故A错误； B.望远镜由两组凸透镜组成，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，因此物镜的焦距f物要长；目镜的作用相当于一个放大镜，用来把这个实像放大，因此目镜的焦距f目要短，故B错误； C.望远镜的物镜成一个倒立、缩小的实像，这个实像位于目镜的焦点之内，目镜把这个实像当做物体，成一个正立、放大的虚像。因为物镜成的是倒立的像，所以最终人眼看到的是一个倒立的虚像，故C错误； D.由于物镜的物距远大于物镜的二倍焦距，所以物镜所成的实像位置约在物镜的焦点处，即物镜的像距约等于物镜焦距f物。望远镜的物镜成的实像，要作为目镜观察的物体，被目镜放大成虚像，则该实像必须落在目镜的一倍焦距之内，即该像到目镜的距离u目小于目镜焦距f目。两透镜之间的距离： L≈f物+u目 因为u目<f目，所以L<f物+f目 即两透镜距离略小于它们焦距之和，故D正确。 故选D。 6.如图所示，是小红自制望远镜的结构示意图，对此判断不正确的是（　　） A.A镜应为物镜，B镜应为目镜 B.望远镜的目镜和物镜作用不相同 C.目镜的焦距应较长，物镜的焦距应较短 D.物镜的作用是使远处的物体在焦点附近成实像 【答案】C 【解析】A.望远镜的物镜焦距比较长，直径会大一点，所以A镜应为物镜，B镜是目镜，故A正确，不符合题意； B.望远镜的物镜相当于照相机，远处的物体经物镜折射后成缩小的实像，再通过目镜的放大作用，增大视角，所以望远镜的目镜和物镜作用不相同，故B正确，不符合题意； C.望远镜的目镜焦距较短，物镜的焦距较长，故C错误，符合题意； D.观察最远处的物体时，物镜相当于照相机，成倒立缩小的实像，像的位置在一倍和二倍焦距之间，且靠近焦点，故D正确，符合题意。 故选C。 7.小聪同学取两个焦距不同的放大镜，一只手握住一个，调整两个放大镜间的距离，可以看清远处的古塔。以下说法错误的是（　　） A.靠近眼睛的镜片，对光线有会聚作用 B.远处的镜片，相当于望远镜的物镜，焦距较长，成的是正立放大像 C.靠近眼睛的镜片，相当于望远镜的目镜，其作用相当于一个放大镜 D.远处的镜片，直径比我们眼睛的瞳孔大得多，这样可以会聚更多的光 【答案】B 【解析】A.小聪同学取两个焦距不同的放大镜，放大镜是由凸透镜制成，对光线有会聚作用，故A正确，不符合题意； B.两个不同焦距的放大镜组成了望远镜，远处的镜片是物镜，成的是倒立缩小的实像，故B错误，符合题意； C.靠近眼睛的镜片是目镜，成的是正立、放大的虚像，作用相当于放大镜，故C正确，不符合题意； D.远处的镜片，直径比我们眼睛的瞳孔大得多，这样可以会聚更多的光，使得所成的像更加明亮，故D正确，不符合题意。 故选B。 8.小阳学习了望远镜的原理之后，自己动手制作了一个望远镜，结构如图甲所示，其中物镜的焦距为20cm，目镜的焦距为5cm。经过不断的调试，他看到了远处物体最大最清晰的像（成像原理的光路图如图乙所示）。对于该望远镜下列说法错误的是（　　） A.远处的物体经过物镜成像在物镜的焦点附近 B.此时物镜和目镜之间的距离约为25cm C.眼睛看到的是远处物体的倒立的实像 D.望远镜的放大倍率为4 【答案】C 【解析】A.物体大于两倍焦距时，经过物镜折射后，成倒立的缩小的实像，成实像时，物远像近，物体无限远，像无限接近物镜的焦点，故A正确； B.远处的物体落在物镜的焦点附近，而像需要在目镜的焦距以内，才能够成像，故此时物镜和目镜之间的距离约为25cm，故B正确； C.经过物镜，成倒立的缩小的实像，再经过目镜，成正立的放大的虚像，故眼睛看到的是远处物体的倒立的虚像，故C错误； D.望远镜的放大倍率为： 故D正确。 故选C。 9.某同学用两个焦距分别为10cm和20cm的凸透镜制作了一个如图甲所示的望远镜。 （1）目镜的作用相当于一个__________（填“照相机”“投影仪”或“放大镜”）； （2）这种望远镜的放大倍率是物镜的焦距与目镜的焦距之比，为了让成像质量好一些，放大倍率为2~3倍即可，因此应选择焦距为________cm的凸透镜作为物镜，另一个凸透镜作为目镜； （3）该同学制作的望远镜结构如图乙所示，用它观察远处物体时，眼睛在图乙中________（填字母）位置观察效果更好，当他观察的物体变近时，应将纸筒____________（填“拉长一些”“缩短一些”或“保持不变”）。 【答案】（1）放大镜；（2）20；（3）C；拉长一些 【解析】（1）望远镜的物镜和目镜都是一个凸透镜，物镜成倒立、缩小的实像，这个像成在目镜一倍焦距以内，目镜成正立、放大的虚像；物镜相当于照相机，目镜相当于放大镜。 （2）为了让成像质量好一些，取放大倍率为2～3倍即可，且应选择焦距较长、直径较大的凸透镜作为物镜，故20cm的凸透镜作为物镜，10cm的凸透镜作为目镜。 （3）用图乙的望远镜观察远处物体时，眼睛在图乙中C位置观察效果更好，此时成像更清晰；当他观察的物体变近时，像距会变大，应将纸筒拉长一些。 10.阅读短文，回答问题。 自制多功能光学演示教具 【教具要求】（1）探究小孔成像特点 （2）演示光的镜面反射和漫反射 （3）探究凸透镜成像规律及其应用 【制作材料】提供如图甲所示的装置和材料： 【制作设计】 （1）用于制作探究小孔成像演示时，需要在A装置的开口处装入制作材料________；将A装置的左底去掉并加上半透明膜，这一半透明膜相当于上述制作材料的________（填字母，上同）；但它还有的好处是___________________________________； （2）用于演示光的镜面反射和漫反射时，同学们在装置A中放置平行光从开口处照出，需要将制作材料中_________两件组合，来接收平行光，从而从不同的角度观察亮度，发现有明显的“亮”“暗”分界； （3）用装置A制作成模拟投影仪时，在伸缩口处加上可移动纸板，纸板上固定手机，原来的开口处装入凸透镜，其截面图如图乙，在制作过程中，手机和凸透镜之间相当于________距，移动这个距离可以将手机中的像投影到屏幕上。为了使屏幕上的像达到较好的观赏效果，我们需要将手机倒着放置，因为投影仪是成_____________的实像； 【教具展示】 （4）小明用自制小孔成像演示仪研究蜡烛成像高度和像到小孔距离的关系时，当蜡烛高为5cm；蜡烛到小孔的距离为10cm；改变光屏到小孔的距离，得到下表的数据； 结合数据他进一步思考，树荫下的圆形光斑就是太阳通过树叶间的小孔在地面上成的像，他测出了光斑的直径为5mm；光斑到小孔的距离为5m；从网上查到太阳到地球的距离约为1.5×101lm；由此可估算出太阳的直径约为_________m；（1m=1×103mm） 像的高度h/cm 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 像到小孔的距离s/cm 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 （5）在演示光的镜面反射和漫反射时，为了提升实验效果，环境亮度应较________； （6）用自制投影仪播放成像时，成在白屏上的效果一般，你准备怎么改进?____________________；以白墙作为光屏播放时，要让白墙上成像更大些，该怎么操作?___________________________________。 【答案】（1）E；C；半透明膜的背面也可以看清像；（2）CD；（3）物；倒立放大；（4）1.5×108；（5）暗；（6）见解析；将手机靠近凸透镜，同时将纸盒远离白墙 【解析】（1）用于制作探究小孔成像演示时，需要在A装置的开口处装入带孔卡片，故E符合题意，BCD不符合题意。 故选E。 将A装置的左底去掉并加上半透明膜，这一半透明膜是为了承接像，相当于上述制作材料的光屏，故C符合题意，BDE不符合题意； 故选C。 半透明能透光，则在膜的背面可清晰观察到像。 （2）用于演示光的镜面反射和漫反射时，需要用到光滑的反射面，即平面镜和粗糙的反射面，即光屏两件组合，来接收平行光，从而从不同的角度观察亮度，从而发现平面镜较亮、光屏较暗，即有明显的“亮”“暗”分界，故CD符合题意，BE不符合题意。 故选CD。 （3）将手机中的像投影到屏幕上，即手机相当于物体，故手机和凸透镜之间相当于物距。 投影仪应用的是凸透镜物距在1倍到2倍焦距之间时，成倒立放大的实像的规律，则为了使屏幕上的像达到较好的观赏效果，我们需要将手机倒着放置。 （4）物体的高度h物，物体到小孔的距离s物，根据表中数据可得，太阳的直径： （5）在演示光的镜面反射和漫反射时，为了提升实验效果，环境应较暗。 （6）用自制投影仪播放成像时，成在白屏上的效果一般，可能是物体较暗，则可通过增大物体的亮度，即调亮手机的屏幕。 投影仪成像时，想让像大点，根据“物近像远像变大”可通过减小物距同时增大像距，即将手机靠近凸透镜，同时将纸盒远离白墙来让像变大。 第 1 页 共 48 页 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第5节 跨学科实践：制作望远镜 ( 模型破解 规范思维路径，强化科学逻辑 …………………………………………………… … ………… 01 ~ 30 模型 0 1. 天文望远镜的发展史 …………………………………………………………………………… 01 模型02. 伽利略望远镜的 组成及作用 …………………………………………………………………… 03 模型03 . 伽利略望远镜的 工作原理 ……………………………………………………………………… 05 模型04. 开普勒 望远镜的组成及作用 …………………………………………………………………… 07 模型05. 开普勒望远镜的工作原理 ……………………………………………………………………… 09 模型0 6 . 望远镜的放大倍率 ……………………………………………………………………………… 12 模型0 7 . 望远镜的视角 …………………………………………………………………………………… 14 模型0 8 . 望远镜光路作图 ………………………………………………………………………………… 18 模型 09 . 制作简易望远镜 ………………………………………………………………………………… 21 模型10.望远镜与宇宙探索 ……………………………………………………………………………… 26 真题演练 熟悉考试形式，提升实战能力 ………… …… ……………………………………… … ……… 30 ~ 36 分层练测 实现精准提效，最终整体达标 ………………………………………………………………… 36 ~ 48 基础夯实 …………………………………………………………………………………… 36 ~ 41 培优拔高 …………………………………………………………………………………… 42 ~ 48 ) 模型01.天文望远镜的发展史 ( 技巧： 按 “ 关键人物+时间+贡献 ” 记忆： 伽利略（1609年）‌：折射望远镜，发现木星卫星、月球环形山、太阳黑子，支持日心说。 ‌牛顿（1668年）‌：第一台反射式望远镜，消除色差。 ‌赫歇尔（18世纪后期）‌：自制大型反射镜，发现天王星，被称为“恒星天文学之父”。 ‌哈勃空间望远镜（1990年）‌：第一台太空光学望远镜，摆脱大气干扰，清晰度大幅提升。 ‌射电望远镜（1932年起）‌：开启非可见光波段观测，如FAST。‌‌ 口诀： 伽利折射首观星，牛顿消色差镜明， ‌ ‌ 施密特折扩视野，哈勃巡天破层云。 ) ( 提醒： 开普勒 ‌ 只提出设计 ‌ ，望远镜由沙伊纳后来制作，考试说 “ 开普勒亲手制造 ” 是错的。 ‌‌ 反射望远镜解决的是 ‌ 色差 ‌ ，但会引入 ‌ 球差 ‌ （球面镜无法将平行光汇聚到一点）和 ‌ 彗差 ‌ （抛物面镜的缺陷），这两类像差问题常被混在一起考。 ‌‌ 赫歇尔发现的是 ‌ 天王星 ‌ ，不是海王星；叶凯士望远镜（ 1897 年）是折射式的 ‌ 巅峰 ‌ ，口径 102 厘米 ，不是反射式。 ‌‌ 哈勃发射于 ‌ 1990 年 ‌ ，不是 1993 年； 1993 年是它 ‌ 第一次维修 ‌ 、安装矫正光学系统的时间。 ‌‌ ) 【例1】第一位把望远镜指向太空的是意大利物理学家（ ） A.牛顿 B.伽利略 C.开普勒 D.爱因斯坦 【答案】B 【解析】历史上第一次尝试进行光速的测量，也是第一个把望远镜用于天文学研究的物理学家是伽利略，故ACD不符合题意，B符合题意。 故选B。 【变式1-1】夜晚，我们用望远镜观测天空时能看到许多没有见过的美丽天体。第一位把望远镜指向天空的是意大利物理学家__________；天文测量中常用的“光年”是________的单位。 【答案】伽利略；长度 【解析】望远镜的使用使人类对宇宙的研究更进一步，第一位把望远镜指向天空的是意大利物理学家伽利略。 天文测量中常用的“光年”是长度的单位，表示光传播一年所通过的距离。 【变式1-2】__________是经典力学和实验物理学的先驱，并率先使用望远镜观察天空。2020年我国北斗卫星导航系统盖全世界，北斗卫星是通过电磁波与地面站进行通信的，电磁波的传播速度与光在真空中的传播速度一样，为_________m/s。 【答案】伽利略；3×108 【解析】经典力学和实验物理学的先驱伽利略率先使用望远镜观察天空，由此得到关于天体的运行结果；光在真空中的传播速度最快，速度为3×108m/s。 【变式1-3】学校科技馆的 “物理学家长廊” 中，有一位科学家被誉为 “实验物理学先驱”，他率先用望远镜观察天体运行，得到的结果支持了哥白尼的日心说。这位科学家是（ ） A.牛顿 B.哥白尼 C.伽利略 D.玻尔 【答案】C 【解析】A.牛顿建立了经典力学体系，但题干所述率先用望远镜观察天体并以观测结果支持日心说的科学家不是牛顿，故A不符合题意； B.哥白尼提出日心说，但题干所述使用望远镜进行天文观测并获得支持日心说结果的科学家不是哥白尼，故B不符合题意； C.伽利略重视实验和观测，并用望远镜进行天文观测，其观测结果支持了哥白尼的日心说，故C符合题意； D.玻尔是量子理论和原子结构研究中的重要科学家，与题干所述事迹不符，故D不符合题意。 故选C。 模型02.伽利略望远镜的组成及作用 ( 技巧： 利略望远镜由 ‌ 物镜（凸透镜）和目镜（凹透镜） ‌ 两部分组成，物镜在前、目镜靠近眼睛，镜筒长度等于两透镜焦距之差。 ‌‌ 先判类型 ‌ ：看到 “ 伽利略望远镜 ” 就直接锁定 “ 凸+ 凹 ” 组合，不要和开普勒望远镜（物镜、目镜都是凸透镜）混淆。 ‌ 记牢成像结论 ‌ ：远处物体经物镜成倒立、缩小的实像，这个实像落在目镜焦点附近，作为目镜的 “ 虚物 ” ，最终经目镜成正立、放大的虚像。 ‌ 理解正像原因 ‌ ：因为凹透镜目镜的发散作用，抵消了物镜造成的倒立，所以看到的是正像，这是伽利略望远镜最大的特点。 ‌ 抓关键缺点 ‌ ：视野较小、明亮物体周围有 “ 假色 ” （色差），题目 常考这两个缺点。 ‌ 会算放大率 ‌ ：放大率等于物镜焦距除以目镜焦距，一般放大倍数不大。 ‌‌ 口诀： 物镜凸透目镜凹，焦距差值筒长合。 正立虚像视野小，观地测天用途多。 提醒： 开普勒望远镜物镜、目镜都是凸透镜，成的是倒立的虚像；伽利略望远镜成的是正立的虚像。 ) 【例2】望远镜、显微镜都至少有两个透镜组成，靠近物体的透镜叫物镜，靠近人眼的叫目镜；望远镜分为伽利略望远镜和开普勒天文望远镜，其中伽利略望远镜是由________镜做物镜，由________镜做目镜；天文爱好者可以用开普勒望远镜来观察行星和月球，这种望远镜的目镜和物镜都是________镜，当被观察的物体在物镜的两倍焦距以外时，物体成一个________（选填“放大”或“缩小”）的________（选填“实”或“虚”）像，然后这个像再经过目镜________（选填“放大”或“缩小”），观察者就能看清楚较远处的物体，这就是开普勒望远镜，通过这种望远镜所看到的“物体”是________（选填“倒立”或“正立”）的________（选填“实像”或“虚像”）。 【答案】凸透；凹透；凸透；缩小；实；放大；倒立；虚像 【解析】伽利略望远镜早于开普勒望远镜，伽利略望远镜的物镜是凸透镜，目镜是凹透镜，成正立的像，放大倍数不大； 开普勒望远镜的物镜和目镜都是凸透镜；当被观察到的物体在物镜的两倍焦距以外时，物体成一个倒立、缩小的实像；这个倒立缩小的实像正好落在目镜焦距内的位置，目镜的作用相当于一个放大镜，将像放大，通过这种望远镜所看到的“物体”是倒立的虚像。 【变式2-1】在“自制望远镜设计大赛”中，小明利用两个透镜自制了一个望远镜，如图所示为用这个望远镜观察远处的物体时成像的光路图，下列说法中正确的是（　　） A.物镜为凸透镜，目镜为凹透镜 B.物镜为凹透镜，目镜为凸透镜 C.物镜和目镜都是凸透镜 D.物镜和目镜都是凹透镜 【答案】A 【解析】这种结构是伽利略望远镜，远处的平行光线入射后，向主光轴会聚，说明物镜对光线有会聚作用，因此物镜是凸透镜；物镜所成的像原本会成在目镜后方，光线到达目镜后被发散（反向延长线形成虚像），说明目镜对光线有发散作用，因此目镜是凹透镜，故选A。 【变式2-2】现有两款简易望远镜，甲：物镜、目镜都是凸透镜；乙：物镜凸透镜、目镜凹透镜。下列说法错误的是（ ） A.甲是开普勒望远镜，成倒立虚像；乙是伽利略望远镜，成正立虚像 B.同等焦距条件下，甲镜筒更长，乙镜筒更短 C.观测星空天文首选乙望远镜，视野更大 D.乙适合做便携观剧镜，甲适合专业天文观测 【答案】C 【解析】分类与成像：物镜、目镜都是凸透镜的甲是开普勒望远镜，最终成倒立虚像；物镜凸透镜、目镜凹透镜的乙是伽利略望远镜，最终成正立虚像，因此A选项说法正确。 镜筒长度：开普勒望远镜的镜筒长度约为物镜焦距+目镜焦距，伽利略望远镜镜筒长度约为物镜焦距-目镜焦距，同等焦距条件下，甲镜筒更长，乙镜筒更短，因此B选项说法正确。 用途区别：开普勒望远镜（甲）视野更大，是天文观测的首选；伽利略望远镜（乙）成正立像、镜筒短小便携，适合做便携观剧镜，不适合专业天文观测。 因此C选项说法错误，D选项说法正确。 本题选择错误的描述，故选C。 【变式2-3】下图为伽利略望远镜和开普勒望远镜的原理图，下列分析错误的是（ ） A.伽利略望远镜和开普勒望远镜的镜筒都很长 B.借助伽利略望远镜和开普勒望远镜看到的是虚像 C.开普勒望远镜的视野较广 D.通过伽利略望远镜观察到的像是正立的；通过开普勒望远镜观察到的像是倒立的 【答案】A 【解析】A.分析成像原理图，发现开普勒望远镜的镜筒比较长，伽利略望远镜镜头较短，故A错误，A符合题意； B.借助伽利略望远镜，物镜成的倒立的缩小的实像，而目镜是凹透镜，成的是虚像，开普勒望远镜中，物镜成的倒立的缩小的实像，目镜相当于放大镜，成的是倒立的放大的虚像，故B正确，B不符合题意； C.伽利略望远镜的视野相对较小，开普勒望远镜的视野更宽，故C正确，C不符合题意； D.伽利略望远镜成像为正立的像，而开普勒望远镜成像为倒立的像，故D正确，D不符合题意。 故选A。 模型03.伽利略望远镜的工作原理 ( 技巧： 伽利略望远镜的解题核心就一句话： ‌ 物镜是凸透镜，目镜是凹透镜，两镜焦点重合，最终成正立放大虚像 ‌ 。 看到 “ 伽利略 ” 直接 锁 定凹透 镜 目 镜 ‌ ：凡是 问 伽利略望 远镜 ，目 镜 必填 “ 凹 ” ， 这 是和开普勒望 远镜 （凸目 镜 ）最核心的区 别 。 ‌ 像的性 质 按 顺 序填 ‌ ：物 镜 成的是 “ 倒立、 缩 小 实 像 ” ， 经 目 镜 后最 终 看到的是 “ 正立、放大虚像 ” ， 这 两个空是高 频 考点。 ‌ 画光路 图时 ，两条特殊光 线 就 够 ‌ ：一条平行于主光 轴 的光 线 ， 经 物 镜 后 过 焦点；再 过 焦点画一条光 线 ， 经 物 镜 后平行射出。两条光 线 遇到凹透 镜 后都要 发 散，它 们 的反向延 长线 交点就是虚像的位置。 ‌ 判断 镜 筒 长 短 ‌ ：因 为 用的是凹透 镜 ，光 线 提前 发 散了，所以伽利略望 远镜 的 镜 筒比开普勒望 远镜 短。 ‌ 口诀： 物镜凸透聚远光，目镜凹散发虚像。 焦距之差为筒长，正立放大视野方。 提醒： 伽利略望远镜虽然成像正立、结构简单，但 ‌ 视野较小、边缘像质差、不易做高倍率 ‌ ，所以现在更多用在观剧镜这类场合，天文观测主力早已是开普勒式或反射式了。 ‌‌ ) 【例3】如图所示是伽利略望远镜的工作原理图，由图可知，伽利略望远镜的物镜是________镜，目镜是________镜，光线经过物镜折射所成的_________、_________、实像在目镜的后方焦点附近，这个像经目镜折射后成一个_________、正立、________像。 【答案】凸透；凹透；倒立；缩小；放大；虚 【解析】观察题图中透镜的形态：物镜中间厚、边缘薄，属于凸透镜；目镜中间薄、边缘厚，属于凹透镜。 物镜的成像规律与照相机类似，远处的物体发出的近似平行光经物镜折射后，会成倒立、缩小的实像，该实像的位置落在目镜的后方焦点附近。 凹透镜对光线有发散作用，物镜所成的实像作为目镜的物，经目镜折射后，最终形成一个放大、正立的虚像，便于人眼观察远处的物体。 【变式3-1】伽利略望远镜使用一个凸透镜（物镜）和一个凹镜（目镜）组合，与开普勒望远镜（是凸透镜）相比，伽利略望远镜看到的像是正立的，但视场较小。请根据显微镜特点，推测凹透镜所起的作用是_________了由物镜所成的像，并使其变成________（选填“实”或“虚”）像，从而使人眼观察到。 【答案】缩小；虚 【解析】伽利略望远镜中，物镜（凸透镜）成倒立的实像，该实像位于目镜（凹透镜）的一倍焦距以内；凹透镜对光线有发散作用，会将物镜所成的像进行缩小处理，且凹透镜成正立、虚像，所以凹透镜的作用是缩小了由物镜所成的像，并使其变成虚像，从而使人眼能够观察到。 【变式3-2】科技馆便携观剧镜为伽利略望远镜，下列不属于它设计优势的是（ ） A.镜筒短，体积小巧易携带 B.成正立虚像，观看舞台不用倒置画面 C.视野宽阔，适合大范围星空观测 D.结构简单，轻量化 【答案】C 【解析】伽利略望远镜短板就是视野范围较小，只适合近距离小范围观看舞台，不能用于大范围天文观测；A、B、D 均是伽利略望远镜适配观剧镜的优势。 故选C。 【变式3-3】如图所示是一架双筒望远镜，关于望远镜的知识，以下说法不正确的是（ ） A.望远镜都是由一个凸透镜和一个凹透镜构成的 B.物镜的作用是使远处的物体在焦点附近成缩小的实像，类似于照相机 C.望远镜靠近眼睛的镜片叫目镜，利用目镜可以把景物的像放大，相当于放大镜 D.第一个用天文望远镜观测天体的科学家是伽利略 【答案】A 【解析】A.一般情况下，望远镜物镜由凸透镜组成，目镜有凸透镜或凹透镜两种类型，故A错误，符合题意； BC.远处的物体在物镜的二倍焦距以外，所以望远镜的物镜使物体在焦点附近成倒立缩小的实像，类似于照相机；望远镜靠近眼睛的镜片叫目镜，目镜相当于放大镜，使物镜成的景物的像通过目镜成正立放大的虚像，故BC正确，不符合题意； D.伽利略展示了人类第一架按照科学原理制造出来的天文望远镜，观测天体并绘制了第一幅月球表面图，故D正确，不符合题意。 故选A。 模型04.开普勒望远镜的组成及作用 ( 技巧： 开普勒望远镜的解题核心就一句话： ‌ 物镜相当于照相机，目镜相当于放大镜，最终成的是倒立缩小的虚像 ‌ 。抓住这个主线，再记牢 “ 物镜焦距长、目镜焦距短 ” 和 “ 物镜目镜间距等于两焦距之和 ” 这两个关键点 。 记牢等效关系 ‌ ：看到 “ 物镜 ” 就想到 “ 照相机 ” ，看到 “ 目镜 ” 就想到 “ 放大镜 ” ，填空和选择题直接套用。 ‌ 焦距关系 ‌ ：物镜焦距比目镜 ‌ 长 ‌ 。题目问 “ 物镜焦距比目镜焦距 ____” 时填 “ 长 ” 。 ‌ 镜筒长度公式 ‌ ：物镜和目镜的间距 ≈ 物镜焦距 + 目镜焦距（两焦点重合）。 正像问题 ‌ ：开普勒望远镜成的是倒立的像，地面观测需加正像系统（如双筒望远镜的棱镜系统）。 ‌ 物镜口径 ‌ ：现代望远镜把物镜口径做得 ‌ 很大 ‌ ，是为了会聚更多光，让像更明亮、能观测到更暗的星。 ‌ 口诀： 双凸透镜组镜身，物远缩实似照相。 目近放大如镜鉴，倒立虚像视野宽。 提醒： 开普勒望远镜与伽利略望远镜的最大区别在于目镜：前者用凸透镜，视场大但成倒像；后者用凹透镜，成正像但视场和放大率受限。 ) 【例4】“超级月亮”比正常时的月亮要大百分之二十，亮度也有所增加，某天文爱好者为了研究这一现象，于是架设一台开普勒望远镜做进一步观察。关于该望远镜，下列说法正确的是（　　） A.它的物镜和显微镜的物镜作用相同 B.它的物镜相当于放大镜，用来把物体放大 C.它是由一个凸透镜和一个凹透镜组成 D.它由两个透镜组成，靠近眼睛的为目镜，靠近被观测物体的为物镜 【答案】D 【解析】A.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，而显微镜的物镜是为了使得载物片上的物体成一个倒立放大的实像，故A错误； B.望远镜的物镜是使得无限远处的物体在凸透镜的焦点附近成一个倒立缩小的实像，相当于一个照相机，故B错误； C.望远镜是由两个凸透镜组成的，故C错误； D.望远镜也是由两组凸透镜组成的，靠近眼睛的凸透镜叫做目镜，靠近被观测物体的凸透镜叫做物镜，故D正确。 故答案选D。 【变式4-1】天文爱好者所使用的望远镜如图所示。以下判断正确的是（　　） A.A镜是目镜 B.B镜是物镜 C.由于没有光屏，太空中的星体通过A镜成的是虚像 D.太空中的星体通过A镜成的像是倒立缩小的实像 【答案】D 【解析】AB.望远镜的物镜和目镜都是凸透镜，靠近眼睛的是目镜，靠近物体的是物镜，即A是物镜，B是目镜，故AB错误； CD.物镜的作用是成倒立、缩小的实像，故C错误，D正确。 故选D。 【变式4-2】制作简易望远镜时，下列材料组合最适合制作开普勒望远镜的是（ ） A.两个焦距相同的凸透镜 B.一个长焦距凸透镜和一个短焦距凸透镜 C.一个凸透镜和一个凹透镜 D.两个凹透镜 【答案】B 【解析】开普勒望远镜的物镜和目镜都为凸透镜：其中物镜焦距较长，作用是使远处物体在目镜焦点附近成倒立缩小的实像；目镜焦距较短，相当于放大镜，用来放大这个实像，因此最适合的组合是一个长焦距凸透镜加一个短焦距凸透镜。 故选B。 【变式4-3】请根据材料，回答下列问题： 探索星空之眼：开普勒式望远镜的奥秘 在人类探索宇宙的漫长征程中，望远镜无疑是最重要的工具之一，而开普勒式望远镜更是凭借其独特的光学设计，为我们打开了观测天体的新窗口。开普勒式望远镜的光学系统基于两个凸透镜，即物镜和目镜。 物镜焦距较长，负责收集来自远处天体的光线，并将其会聚成一个倒立、缩小的实像。目镜焦距较短，它的作用是把物镜所成的实像放大，最终进入人眼的便是一个经过放大的虚像。 放大倍率是开普勒式望远镜的一个核心指标，它直观地反映了望远镜将远处物体“拉近”放大的能力。放大倍率=物镜焦距÷目镜焦距，例如：一台物镜焦距为1000mm、目镜焦距为10mm的开普勒望远镜，其放大倍率就是100倍。这意味着通过它观测月球，月球看起来会比肉眼直接观测时大100倍，让我们能看清月球表面更多的环形山、平原等细节。 在使用开普勒式望远镜时，还有一个常常被提及的概念——最佳成像距离。由于光线在经过物镜折射、目镜放大的过程中遵循特定的光学路径，只有当被观测物体处于某个合适的距离范围时，才能在目镜端呈现出最清晰的图像。那么物镜和目镜的距离为多大时成像最大且最清晰呢？如图所示，当观察远处物体时，物镜将远处物体的像移近，且物体越远所成像的位置越接近物镜的焦点。目镜将物体经物镜所成的实像放大时，实像越靠近目镜的焦点所成的像越大，视觉上的放大效果越佳。在理想状态下，物镜与目镜之间的距离大致等于物镜焦距与目镜焦距之和。但实际操作中，由于镜片制造工艺的细微差异、镜筒的机械精度以及温度、湿度等环境因素影响，可能需要使用者在这个理论距离基础上，进行小幅度的微调，以保证每次观测都能收获清晰、精准的图像。 开普勒式望远镜以其精妙的原理，赋予了人类探索宇宙微观与宏观细节的能力。无论是专业天文学家探寻星系演化，还是业余爱好者欣赏星空之美，都能借助这双“人造之眼”，在浩瀚宇宙中畅游，发现无尽的奥秘与惊喜，让我们与星辰大海的距离不再遥远。 （1）开普勒望远镜的目镜相当于__________（选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”）。 （2）某款开普勒式望远镜的物镜焦距为50cm，目镜焦距为10cm，则这款望远镜的放大倍率为_______倍。观测星空时，物镜和目镜的最佳成像距离为________cm。 【答案】（1）放大镜；（2）5；60 【解析】（1）开普勒望远镜是由两组凸透镜组成的。物镜相当于一个照相机，能成一个倒立、缩小的实像；目镜作用是把物镜所成的实像放大，目镜成正立、放大的虚像，相当于一个放大镜。 （2）放大倍率=物镜焦距÷目镜焦距，物镜焦距为50cm，目镜焦距为10cm，则这款望远镜的放大倍率为5倍。 观测星空时，物镜和目镜的最佳成像距离是物镜和目镜之间的距离。在理想状态下，物镜与目镜之间的距离大致等于物镜焦距与目镜焦距之和，为50cm+10cm=60cm 模型05.开普勒望远镜的工作原理 ( 技巧： 第一次（物镜）：远处物体发出的平行光经物镜，在物镜焦点附近（物镜像方焦平面）成倒立、缩小的实像，成像原理与照相机一致。 第二次（目镜）：上述实像恰好落在目镜的物方焦点以内，经目镜成正立、放大的虚像，成像原理与放大镜 一 致。 ) ( 最终成像：相对于原物体为上下、左右均颠倒的倒立虚像；望远镜本质是通过两次成像增大视角，而非直接放大远处物体。 口诀： 物镜长焦成实像，倒立缩小焦点旁。 目镜短焦放大镜，虚像放大视野宽。 提醒： 把开普勒望远镜想成 “ 照相机+放大镜 ” 的组合，先拍一张缩小的实像，再拿放大镜去看这张 “ 照片 ” 。 ) 【例5】关于开普勒望远镜的成像原理，下列说法正确的是（　　） A.物镜成正立、放大的实像，目镜成正立、放大的虚像 B.物镜成倒立、缩小的实像，目镜成正立、放大的虚像 C.物镜成倒立、放大的实像，目镜成倒立、放大的虚像 D.物镜和目镜都成实像，最终把物体放大 【答案】B 【解析】开普勒望远镜的物镜相当于照相机，远处物体经物镜成倒立、缩小的实像；目镜相当于放大镜，将物镜成的实像再次成像，成正立、放大的虚像。最终通过增大视角让物体看起来更大，物体本身并没有被真正放大。故 B 正确，ACD 错误。 故选 B。 【变式5-1】望远镜的原理是将远处的物体经过物镜在焦点附近成一个______________像，落在目镜的___________；再经目镜使这个像再成一个______________像。物镜相当于__________，目镜相当于___________。 【答案】倒立缩小的实；焦点内；正立放大的虚；照相机；放大镜。 【解析】望远镜成像时相当于照相机，将远处的物体经过物镜在焦点附近成一个倒立缩小的实像。 望远镜的目镜相当于放大镜，把物镜所成的倒立缩小实像继续放大，故实像应该落在目镜的焦点内，成正立放大的虚像。 【变式5-2】小宇和跨学科实践小组的同学制作了一个望远镜，结构如图甲所示，其中物镜的焦距为20cm，目镜的焦距为5cm。经过不断的调试，她看到了很远处物体最清晰最大的像，其成像原理的光路图如图乙所示。制作时镜筒要设计成两段，并且让物镜的镜筒较目镜的镜筒粗一些，物镜能使远处的物体成像落在目镜的___________以内，此时物镜和目镜之间的距离约为________cm，小宇看到的远处物体倒立像的虚实情况是：________像。 【答案】一倍焦距；25；虚 【解析】望远镜的目镜相当于放大镜，需要将物镜成的实像放在目镜的一倍焦距以内，才能成正立、放大的虚像。 远处物体经物镜成的实像落在物镜的焦点附近（约 20cm 处），这个实像又需落在目镜的一倍焦距以内（约5cm），所以物镜和目镜之间的距离约为20cm+5cm=25cm。 物镜成的实像正好在目镜的一倍焦距以内，成正立、放大的虚像。此虚像相对于物体来说是倒立的，所以望远镜最终成的是倒立、放大的虚像。 【变式5-3】（多选题）如图所示，是小红制作的一架简易的天文望远镜，选用的凸透镜焦距为5cm和50cm。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，下列说法中不正确的是（　　） A.应该将焦距为5cm的凸透镜作为物镜，焦距为50cm的凸透镜作为目镜 B.通过寻星装置寻找月球，是利用了光沿直线传播的原理 C.观察时调节套筒的长度，使物镜和目镜的距离约为55cm D.通过望远镜看到的是月球正立、缩小的虚像 【答案】AD 【解析】A.天文望远镜的物镜需要用焦距长的凸透镜，目镜需要用焦距短的凸透镜，则焦距为50cm的凸透镜作为物镜，焦距为5cm的凸透镜作为目镜，故A错误，符合题意； B.光在同种、均匀、透明的介质中沿直线传播，通过寻星装置，帮助对准目标，寻找月球，利用的是光沿直线传播，故B正确，不符合题意； C.星星到物镜的距离远大于2倍焦距，星星的像成在物镜的一倍焦距到两倍焦距之间，且在物镜的一倍焦距附近；目镜相当于放大镜，成像时，物距在一倍焦距以内，则观察时调节套筒的长度，应使物镜和目镜的距离约为两者焦距之和，即50cm+5cm=55cm，故C正确，不符合题意； D.物镜成倒立、缩小的实像，目镜再将这个实像放大，最终看到的是倒立、缩小的虚像，故D错误，符合题意。 故选AD。 模型06.望远镜的放大倍率 ( 技巧： 望远镜放大倍率的题目，核心就一个公式： ‌ 放大倍率 = 物镜焦距 ÷ 目镜焦距 ‌ 。 基本公式 ： ， n 是放大倍率， f 物 是物镜焦距， f 目 是目镜焦距。 ‌ 原理 ‌ ：物镜把远处物体聚成一个缩小的实像，目镜再把这个像放大，所以倍率就是两者焦距之比。 ‌ 焦距单位 ‌ ：代入公式前先统一单位，比如都换算成毫米或厘米，别混着算。 ‌‌ 口诀： 物镜焦距除目镜，倍率由此算分明。 口径限制莫贪高，清晰稳定方为赢。 提醒： 口径（物镜直径）不参与倍率计算，别被多余条件干扰。 加了增倍镜（巴洛镜）时，最终倍率=基础倍率 × 增倍镜倍数。 如果 f 物 ≤ f 目 ，倍率小于等于 1 ，没有放大效果，这种情况不符合望远镜设计。 ‌‌ ) 【例6】在跨学科实践中，某同学准备制作一个如图所示的望远镜，可选的凸透镜有甲（焦距20cm、直径5cm）、乙（焦距10cm、直径4cm）。他应选择凸透镜________（填“甲”或“乙”）作为目镜，该望远镜的放大倍率为________倍。 【答案】乙；2 【解析】望远镜的物镜需要焦距较长的凸透镜，用来会聚远处物体的光线；目镜需要焦距较短的凸透镜，用来放大物镜所成的像。已知甲焦距20cm，乙焦距10cm，所以应选甲作为物镜，乙作为目镜。 望远镜的放大倍率公式为：，代入数据可得： 【变式6-1】如图所示，同学用凸透镜、纸筒制作了简易望远镜。其中目镜甲焦距为4cm，物镜乙焦距为10cm。这种望远镜放大倍率等于物镜与目镜焦距之比，则此望远镜的放大倍率为（　　） A.2.5 B.0.4 C.40 D.14 【答案】A 【解析】由题意知，望远镜放大倍率等于物镜与目镜焦距之比，则此望远镜的放大倍率为倍，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 【变式6-2】某同学在制作望远镜时，下列关于项目实施过程中正确的是（　　） A.目镜的直径要比物镜的直径大 B.确定望远镜的放大倍数一般为2~3倍为宜 C.两块凸透镜之间的距离随意放置即可 D.物镜与放大镜原理相同 【答案】B 【解析】A.物镜口径越大，进入望远镜的光通量越大，看得也就越清楚，目镜太大四周的杂光会被反射进眼睛，影响观察，一般情况下目镜的直径要比物镜的直径小，故A错误； B.在利用身边的材料制作望远镜时，口径一般不会太大，长度不会太长，且为了便于调节，望远镜的放大倍数一般为2~3倍为宜，故B正确； CD.望远镜的物镜相当于照相机的镜头，来自远处的物体的光经物镜后成一个倒立、缩小的实像，像在物镜的焦点以外紧靠焦点的位置；望远镜的目镜相当于放大镜，目镜的“物”点也就是物镜的像点应在目镜的焦点以内紧靠焦点的位置，由此要求，物镜与目镜的焦点重合且在二者之间，不能随意放置，故CD错误。 故选B。 【变式6-3】 （多选题）在跨学科实践中，项目小组用下表所示的两块透镜自制简易望远镜。则（　　） 凸透镜 甲 乙 直径 15cm 5cm 焦距 10cm 5cm A.应选甲透镜作物镜 B.该望远镜的放大倍率为3倍 C.用该望远镜最终看到的是一个正立的实像 D.观察远处物体时，应适当减小两透镜间距 【答案】AD 【解析】A.甲焦距f甲=10cm，乙焦距f乙=5cm，望远镜物镜需用焦距更长的凸透镜，因此甲作物镜、乙作目镜。故A正确； B.放大率，并非3倍。故B错误； C.物镜成倒立缩小的实像，目镜将此实像放大成正立的虚像，最终看到的是倒立的虚像，故C错误； D.观察远处物体时，按照“物远像近”原理，物镜成的像会略前移（靠近物镜），那么为了补偿，目镜可以稍前移，从而减小两透镜间距，因此适当减小两透镜间距是正确的调焦方式，故D正确。 故选AD。 模型07.望远镜的视角 ( 技巧： 视角是什么 ‌ ：物体两端引出的光线在人眼光心处形成的夹角。物体越大、离眼睛越近，视角就越大；反之越小。 ‌ 望远镜怎么增大视角 ‌ ：物镜把远处物体拉近成倒立缩小的实像，这个像离眼睛很近；目镜再把这个像放大成虚像。两步合起来，视角就变大了。 ‌ 物镜和目镜别搞混 ‌ ：物镜相当于照相机，成倒立缩小实像；目镜相当于放大镜，成正立放大虚像。 ‌ 比较显微镜 ‌ ：显微镜是把微小物体放大，望远镜是把远处物体 “ 拉近 ” ，两者增大视角的方式不一样。 ‌‌ 口诀： 已知物高立眼前， ‌‌ 镜中密位仔细量。 ‌ ‌ 千乘实高除角数， ‌‌ 所得公里即远方。 提醒： 物镜成的像 ‌ 比物体小 ‌ ，但因为离眼睛近、加上目镜放大，看起来反而更大 —— 最常见的理解误区 。 视角大小只跟 ‌ 物体大小 ‌ 和 ‌ 物体到眼睛的距离 ‌ 有关，跟物镜直径无关 。 物镜直径大的好处是 ‌ 会聚更多光线 ‌ ，让像更亮，不是放大倍数更高 ‌‌ 。 ) 【例7】眼睛通过望远镜观察远处的物体AB（物体AB未画出），如图是望远镜的成像原理，下列关于望远镜说法正确的是（　　） A.物体AB通过物镜成倒立放大的像A′B′ B.AB通过目镜成放大的实像A″B″ C.目镜的成像原理与眼睛相同 D.眼睛观察像A″B″的视角比直接观察物体AB的视角大 【答案】D 【解析】A.物体AB在物镜的二倍焦距以外，根据凸透镜成像规律可知成倒立、缩小的实像A′B′，故A错误； B.目镜相当于一个放大镜，将物体AB通过物镜成的像A′B′进行放大，A′B′位于目镜的一倍焦距以内，根据凸透镜成像规律可知成正立、放大的虚像A″B″，故B错误； C.目镜相当于一个放大镜，成正立、放大的虚像，眼睛相当于一个照相机，成倒立、缩小的实像，成像原理不同，故C错误； D.通过望远镜可以看清远处的物体，说明眼睛观察像A"B"的视角比直接观察物体AB的视角大，故D正确。 故选D。 【变式7-1】（多选）小阳学习了望远镜的原理之后，自己动手制作了一个望远镜，结构如图甲所示，其中物镜的焦距为15cm，目镜的焦距为5cm。经过不断的调试，他看到了远处物体最大最清晰的像（成像原理的光路图如图乙所示）。下列说法正确的是（　　） A.此望远镜放大倍率为3 B.眼睛看到的是远处物体的倒立实像 C.远处的物体经过物镜成像在物镜的焦点附近 D.物镜的作用相当于投影仪，使远处的物体成像在距离眼睛很近的位置 【答案】AC 【解析】A.物镜的焦距为15cm，目镜的焦距为5cm，该望远镜的放大倍率为 故A正确； BC.望远镜的物镜使远处物体在焦点附近成一个倒立缩小的实像，实像在目镜的焦点以内，目镜相当于放大镜，成正立放大的虚像，所以，眼镜通过这个望远镜最终看到的是倒立的虚像，故B错误，C正确； D.物镜成倒立缩小的实像，与照相机的成像特点相同，相当于照相机，同时使特别远的物体成像在距离眼睛很近的位置，增大视角，使看到的像感觉大一些，故D错误。 故选AC。 【变式7-2】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。 （1）如图1所示，小明以2个焦距不同的凸透镜制作了一个望远镜。通过学习知道，望远镜其实是将远处的物体拉近成像，此过程实际上是增大了________； （2）小明观察星星时发现视野范围较小，为此，他使用两块相同的带开口的挡板并利用_____________的原理制作了一个寻星装置，将其安装在望远镜套筒上后，借助挡板能快捷寻找目标（如图2所示），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. （3）小明用此自制望远镜看远处物体时，发现像与物相比较上下、左右都颠倒了，为使看到的像与物相比不失真，老师建议他将望远镜设计成物镜与目镜不共轴、中部为空腔的形状（如图3所示），再利用几片小平面镜，安装到中部空腔内以改变光路，可以满足要求。结合课本的插图可知（如图4所示），小明要想达到此效果，至少需要________块平面镜。 A.1 B.2 C.3 D.4 【答案】（1）视角；（2）光的直线传播；D；（3）B 【解析】（1）望远镜能使远处的物体成像在离人较近的地方，则减小了像到观察者距离，增大了视角。 （2）用两块相同的带开口的挡板制作了一个寻星装置，安装在望远镜套筒上后，借助挡板能快捷寻找目标，利用了光沿直线传播的特点，增大视角，应该选择比较大的圆孔，可以扩大视野范围，故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 （3）按如图方法，将两块平面镜彼此平行安装在空腔中，那么光路图如下可满足要求，所以至少需要2块平面镜才能达到效果。故ACD不符合题意，B符合题意。 故选B。 【变式7-3】深圳湾栖息了多种鸟类，但是远处的鸟儿很难用肉眼观察到，小明想制作简易望远镜来观鸟。 （1）如图甲是一种望远镜。 ①两个凸透镜中，透镜甲是_________（选填“目镜”或“物镜”）； ②远处的物体经透镜甲成一个倒立、_________（选填“放大”“等大”或“缩小”）的实像。 （2）测量凸透镜的焦距f。 ①小明将透镜对着太阳光，如图乙所示，移动白纸位置直到白纸上出现最小最亮的点，测量出该点到透镜光心距离，记为焦距。小华指出小明的操作中存在的错误是____________________________； ②改正错误后，小明用正确方法测量，当白纸上呈现一个并非最小的光斑时，用刻度尺测出光斑到凸透镜的距离为L，稍微增大凸透镜与白纸之间距离，发现光斑变大，则f与L的大小关系是：f________L。 （3）望远镜物镜所成的像虽然比物体小，但它离人眼很近，再加上目镜的对光线的发散作用，就可以改变视角大小。如图丙，观察物体时，视角的大小与_________________________有关。 （4）如下为小明制定的评价量表： 自制望远镜评价量表 级别内容 优秀 合格 待改进 外观 结构牢固，镜筒调节顺畅，镜筒尺寸合适 结构比较牢固，镜筒较难调节，镜筒尺寸比较合适 结构不够牢固，镜筒不能够调节，镜筒尺寸不合适 成像效果 能观察到清晰的远景 能观察到模糊的远景 不能观察到远景 小明用望远镜B观察远处的鸟儿时，调节镜筒略显阻塞，调节后清楚看到一只额、脸等部位的裸露部分都呈黑色的黑脸琵鹭。根据评价量表，对望远镜B的评价级别是外观_________，成像效果_________。 【答案】（1）物镜；缩小；（2）太阳光与主光轴不平行；<；（3）物体实际大小和距离有关； （4）合格；优秀 【解析】（1）望远镜是由两组凸透镜组成的，其中靠近眼睛的叫目镜，靠近被观测物体的叫物镜，所以透镜甲是物镜。 远处的物体距离透镜甲在二倍焦距以外，故成倒立缩小的实像。 （2）正确的操作是让太阳光平行于主光轴，经凸透镜折射后会聚在焦点，形成最小最亮的光斑。此时测量光斑到透镜中心的距离即为焦距。所以小明的操作中存在的错误是凸透镜没有正对太阳光。 当白纸上呈现一个并非最小的光斑时，用刻度尺测出光斑到凸透镜的距离为L，稍微增大凸透镜与白纸之间距离，光斑变大，说明焦点的位置小于L，则f与L的大小关系是f<L。 （3）物镜的作用是将远处物体的光聚焦成缩小的实像，位于目镜的焦点内。目镜作为放大镜，对此实像进行放大，形成虚像。此时，虽然物镜的像比原物小，但因其靠近眼睛，加上目镜的发散（或放大）作用，使得视角被放大，让人感觉到更大的图像。由图丙可知，视角的大小与物体实际大小和距离有关，而物镜和目镜的组合优化了这两个因素，可以观察到远处的物体。 （4）调节镜筒略显阻塞，由评价量表可知该望远镜外观属于合格级别。 调节后清楚看到清晰的远景，由评价量表可知该望远镜成像效果属于优秀级别。 模型08.望远镜光路作图 ( 技巧： 望远镜光路作图的核心就一句话： ‌ 先分清楚是开普勒还是伽利略结构，再按 “ 物镜成实像 → 目镜成虚像 ” 的顺序画，最后统一检查虚实线和箭头 ‌ 。 ‌‌ 画物镜成像 ‌ ：从物点顶端画两条特殊光线 —— 平行于主光轴的光线经物镜后过焦点；过光心的光线方向不变。两条折射光线交点为实像点。 ‌ 画目镜成像 ‌ ：把物镜成的实像当作目镜的 “ 物体 ” ，用同样的特殊光线法画出目镜后的折射光线；两条折射光线 ‌ 反向延长线 ‌ 的交点就是最终虚像。 ‌ 标焦点与光轴 ‌ ：标出两透镜焦点位置，注明重合关系；虚像和反向延长线一律用虚线。 ‌‌ 口诀： 远物平行入物镜， ‌‌ 焦内成实倒缩影。 ‌ ‌ 此像落入目镜内， ‌‌ 放大虚像眼中明。 提醒： 虚实线分清 ‌ ：实际光线、实像用实线；法线、虚像、光线的反向延长线用虚线。 ‌ 箭头不能漏 ‌ ：所有实际光线必须标注箭头，表示传播方向。 ‌ 焦点重合关系 ‌ ：两透镜焦点重合是望远镜光路的关键特征，图上一定要体现。 ‌ 成像性质别搞混 ‌ ：开普勒成倒立虚像，伽利略成正立虚像 —— 这是两种结构最核心的区别。 ‌‌ ) 【例8】这是伽利略望远镜的原理，请尝试作出人所看到的物体的像。（图中已知凸透镜的右焦点和凹透镜的右焦点重合，即两透镜间的距离为凸透镜和凹透镜的焦距差） 【答案】见解析 【解析】平行于主光轴的光经凸透镜的折射后过焦点，过凸透镜焦点的光线经凸透镜折射后平行于主光轴，据此作出凸透镜的2条入射光线和对应的折射光线；入射光线的延长线过凹透镜的虚焦点，经凹透镜折射后平行于主光轴；平行于主光轴的光线经凹透镜折射后，折射光线的反向延长线过左侧的虚焦点，据此作出凹透镜的2条折射光线；而两条折射光线的反向延长线的交点即为像的上端点，再作出所成的虚像，如图所示： 【变式8-1】如图为某望远镜内部部分光路图，物镜是凸透镜，O为光心，F为物镜焦点，焦距为500mm。 （1）在图中画出光线a、b经物镜折射前的入射光线。 （2）目镜是________透镜（选填“凹”或“凸”） （3）用此望远镜观测月球时，月球经物镜成一个_________（选填“倒立”或“正立”）、_________（选填“放大”、“等大”或“缩小”）的像。 【答案】（1）如图；（2）凹；（3）倒立；缩小。 【解析】（1）由凸透镜的三条特殊光线得，过光心的光线传播方向不改变，经过焦点的光线经凸透镜折射后平行主光轴射出，据此即可作出光线a、b经物镜折射前的入射光线，如图所示。 （2）由图知，目镜对光线a、b有发散作用，说明目镜是凹透镜。 （3）用此望远镜观测月球时，由于物距u>2f，所以月球经物镜成一个倒立、缩小的实像。 【变式8-2】如图为一种望远镜内部部分光路图，物镜和目镜都是凸透镜，O1为物镜光心。F1为物镜焦点，O2为目镜的光心，F2为目镜的焦点。用该望远镜观测物体AB时： （1）AB经物镜成一个_________（选填“倒立”、“正立”）、_________（选填“放大”、“等大”、“缩小”）的________（选填“实”、“虚”）像A′B′。此时物镜的成像原理与__________（选填“放大镜”、“投影仪”、“照相机”）的成像原理相同。 （2）AB离物镜的距离u与物镜焦距f的大小满足的关系是__________（选填“u＜f”、“f＜u＜2f”、“u＞2f”）。物体AB远离物镜时，经物镜所成的像_________（选填“变大”、“不变”、“变小”）。 （3）画出光线a、b经目镜折射后的光线。 【答案】（1）倒立，缩小，实，照相机；（2）u＞2f，变小；（3）见解析。 【解析】（1）望远镜的物镜是把远处的物体拉近，相当于照相机的镜头，远处的物体经过物镜后形成倒立缩小的实像； （2）由于物镜相当于照相机的镜头，所以物距应在2倍焦距以外，且物距越远像越小； （3）入射光线如果平行于凸透镜的主光轴，则光线经过凸透镜折射后光线经过凸透镜的焦点，光线通过透镜的光心，传播方向不变，光线a、b经目镜折射后的光线如下图： 【变式8-3】郭守敬望远镜是由我国自主研发的，世界上口径最大的大视场兼大口径大型光学望远镜，其光路图如图所示。 （1）郭守敬望远镜的MA镜作用是_________________________________________________________；MB镜是___________（选填“平面镜”、“凹面镜”或“凸面镜”）； （2）开普勒望远镜是折射式望远镜。如图是某望远镜的部分光路图，物镜的焦点和目镜的焦点刚好重合。物体MN在A位置时通过透镜所成的像为M'N'。 ①请找到两面凸透镜的焦点位置，并标记出来。 ②画出M'N'通过透镜B后所成的像。 【答案】（1）见解析；凹面镜；（2）图见解析 【解析】（1）由右图可知，平面镜MA镜是郭守敬望远镜（LAMOST）的重要组成部分，它的主要作用是将来自星空的光线反射到另一块称为MB的凹面主镜上。 MB镜是将平行光反射并汇聚到一点，因此MB是凹面镜。 （2）望远镜中物镜的作用是使远处的物体成倒立、缩小的实像，它与照相机镜头的成像原理相同，这个倒立、缩小的实像正好落在目镜焦距内的位置，目镜的作用相当于一个放大镜，这个实像经过目镜成一个正立、放大的虚像。过M点作光线c平行于主光轴经凸透镜折射后到达M′，c光线经过折射后与主光轴的交点即为物镜A的焦点，F1为物镜焦点，以物镜A为对称轴作焦点F1的对称点Fʹ1为物镜A的另一个焦点，物镜的焦点和目镜的焦点刚好重合，因此F1也是目镜的焦点F2ʹ，以物镜B为对称轴作焦点F2ʹ的对称点F2为目镜的另一个焦点，如下图所示： 用该望远镜观测物体MN时，物体在2倍焦距以外，光线过光心不改变方向，光线过光心不改变方向，物体经过物镜成像M′N′，此时M′N′在一倍焦距以内，a光线过光心不改变方向，b光线平行于主光轴经凸透镜折射后过焦点，画出两条折射光线，两条折射光线的反向延长线会聚的像是放大的虚像Mʹ′N′ʹ，如图所示： 模型09.制作简易望远镜 ( 技巧： 制作简易望远镜的解题关键在于 ‌ 选对镜片、控好间距 ‌ ：物镜选焦距较长的凸透镜，目镜选焦距较短的凸透镜（或凹透镜），两镜间距先调到两焦距之和附近，再边看边微调。 ‌ 准备材料 ‌ ：两个焦距不同的凸透镜（可从放大镜或老花镜拆）、两个能套叠滑动的纸筒、胶带或胶枪、剪刀。 ‌ 固定物镜 ‌ ：把长焦距凸透镜固定在粗纸筒一端，镜面垂直纸筒，凸面朝外。 ‌ 固定目镜 ‌ ：把短焦距凸透镜固定在细纸筒一端，同样保持垂直。 ‌ 组装调焦 ‌ ：把细筒插入粗筒，对准远处物体，前后伸缩镜筒直到清晰。间距大约等于两焦距之和。 ‌‌ 口诀： 物镜长焦口径大，目镜短焦倍数加。 两筒嵌套可伸缩，调距清晰看天涯。 提醒： 物镜和目镜千万别装反，物镜必须是焦距长的那片。 镜筒内壁尽量涂黑或贴黑纸，减少杂散光干扰，成像更清晰。 两个透镜要同轴，镜片歪斜会严重影响成像。 不能用望远镜直接看太阳，强光会灼伤眼睛，但可以看月亮。 ‌ ) 【例9】小阳学习了望远镜的原理之后，自己动手制作了一个望远镜，结构如图甲所示，其中物镜的焦距为20cm，目镜的焦距为5cm。经过不断的调试，他看到了很远处物体最大最清晰的像，其成像原理的光路图如图乙所示。下列说法错误的是（　　） A.制作时镜筒要设计成两段，并且让物镜的镜筒较目镜的镜筒粗一些 B.物镜的作用相当于照相机，使远处的物体成像在焦点附近 C.此时物镜和目镜之间的距离约为25cm D.小阳看到的是远处物体倒立的实像 【答案】D 【解析】A.为便于调节成像情况，制作时镜筒要设计成两段，并且让物镜的镜筒较目镜的镜筒粗一些，这样可以增加进光量，使成像更清晰。故A正确，不符合题意； BC.物镜的作用相当于照相机，因为物距远大于物镜的二倍焦距，所以使远处的物体成像在物镜的焦点附近；目镜相当于放大镜，为增大放大倍数，物镜成的像落在目镜的一倍焦距以内且尽量靠近焦点，所以在得到很远处物体最大最清晰的像时，物镜和目镜之间的距离约为： L=f1+f2=20cm+5cm=25cm 故BC正确，不符合题意； D.物镜的作用相当于照相机，成倒立、缩小的实像，目镜相当于放大镜，所以小阳看到的是远处物体倒立的虚像，故D错误，符合题意。 故选D。 【变式9-1】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下表： 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. 【答案】（1）C；B；（2）照相机；放大镜；（3）D；缩小 【解析】（1）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）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）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，是缩小的虚像，故D符合题意。故选D。 【变式9-2】跨学科实践：制作望远镜 活动任务一：了解望远镜的成像原理 （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（如图甲所示）。靠近被观测物体的叫作物镜，作用是使远处的物体在焦点附近成________（选填“实”“虚”）像，目镜的作用相当于一个__________（选填“照相机”“投影仪”“放大镜”）用来把这个像放大。 活动任务二：设计简易望远镜 （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2~3倍即可。现有A、B、C三个规格不同的凸透镜，其规格如下： A.焦距20cm；直径5cm B.焦距10cm；直径4cm C.焦距5cm；直径3cm 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”“B”或  “C”）透镜，这样物镜可以会聚更多的光，使所成像更加明亮。则此望远镜的放大倍率为________倍。 活动任务三：制作及调试望远镜 （3）用此望远镜，观察最远处物体时，物镜和目镜的距离约为________cm，观察较近物体时，物镜和目镜的镜筒长度距离要_________（选填“大”“小”“不变”）一些，看到的像是__________（选填“正立的”“倒立的”）。 【答案】（1）实；放大镜；（2）A；2；（3）30；大；倒立的 【解析】（1）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）由题意知，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10 cm）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倍。 （3）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20cm+10cm =30cm 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。 【变式9-3】在跨学科实践“制作望远镜”活动中，老师给每个小组准备了两块凸透镜（甲透镜焦距为20cm，直径约为5cm；乙透镜焦距为10cm，直径约为4cm）、瓦楞纸、剪刀、透明胶、双面胶等。 （1）透镜选择：为了确定用哪块透镜作物镜，我们先将甲透镜作为物镜，乙透镜作为目镜，调整二者距离，观察远处墙壁上的字，直到找到最大、最清晰的像；然后再将乙透镜作为物镜，甲透镜作为目镜，再使用两块凸透镜组合看远处墙壁上的字，直到找到最大、最清晰的像。通过操作，李华小组确定选择________透镜作为物镜，________透镜作为目镜。（选填“甲”或“乙”） （2）分析原理：望远镜的物镜类似于___________（选填“照相机”“幻灯机”“放大镜”）的原理，能把远处物体成_________、_________的实像，这个像，恰好成在目镜的____________范围之内，目镜再对其成正立、放大的虚像，如图（a）所示。 （3）制作调试：小明组用瓦楞纸制成两个比凸透镜直径略大的纸筒，分别将它们固定在两个纸筒的一端，效果如图（b）用制作成功的望远镜先观察较近处物体时，通过调节小纸筒，看到了较近处物体清楚放大的像。调转镜头直接去观察更远处物体时，会发现通过目镜看不到远处物体的像，此时需要调节镜筒，使目镜和物镜间距离稍稍________（选填“变大”“变小”或“不变”）。 （4）交流评估：同学们通过多次实验测量，确定了望远镜目镜和物镜之间成像的最佳距离，得到结论：两个凸透镜间的距离（即筒长）约等于物镜和目镜焦距的________。在各小组展示交流时，小明还发现，在观察远处同一物体时，本组看到物体的像明显比其他组的暗，请你帮小明写出优化方法：_________________________________________。 （5）拓展延伸：同学们自制的望远镜最终看到的像是倒立的。为了看到正立的像，我们也可以把目镜换成合适的_________镜。 【答案】（1）甲；乙；（2）照相机；倒立；缩小；一倍焦距；（3）变小；（4）之和；增大物镜直径，让更多的光进入筒内；（5）凹透 【解析】（1）开普勒望远镜的设计规则是物镜选用焦距大的凸透镜，目镜选用焦距小的凸透镜，放大倍数更高，因此选焦距20cm的甲作物镜，焦距10cm的乙作目镜。 （2）望远镜物镜观察远处物体，物距远大于物镜的二倍焦距，和照相机成像原理相同，成倒立、缩小的实像；目镜相当于放大镜，需要物镜成的实像落在目镜的一倍焦距范围内，才能再次成正立、放大的虚像。 （3）根据凸透镜成像规律，物体变远（物距变大）时，物镜所成的像会靠近物镜（像距变小），因此需要减小目镜和物镜的间距，才能让像重新落在目镜的一倍焦距内成清晰的像。 （4）望远镜的物镜焦点和目镜焦点几乎重合，因此镜筒长度约等于物镜焦距和目镜焦距之和；像偏暗是因为进入望远镜的光线太少，换用直径更大的物镜可以会聚更多光线，使像变亮。 （5）两个凸透镜组合的开普勒望远镜成倒立的像，若要得到正立的像，可以将目镜换为凹透镜，即伽利略望远镜，可成正立的虚像。 模型10.望远镜与宇宙探索 ( 技巧： 望远镜与宇宙探索这类题目，核心是抓住 “ 工具如何帮人类看得更远 ” 这条主线，解题时先定位题目考的是 ‌ 原理、发展历程还是应用 ‌ ，再套用对应的答题模板。 ‌‌ 望远镜的核心作用 ‌ ： 突破人眼观测极限，收集更多光线、放大遥远天体的影像，让天文学家能看清恒星、行星、星系等天体的细节。 ‌ 三大发展阶段 ‌ ： ‌ 光学望远镜 ‌ ：通过透镜或反射镜汇聚光线，如伽利略折射望远镜、牛顿反射望远镜。 ‌ 射电望远镜 ‌ ：接收天体的无线电波，如 “ 中国天眼 ” ，可观测光学望远镜看不到的宇宙信号。 ‌ 空间望远镜 ‌ ：发射到大气层外，排除大气干扰，如哈勃太空望远镜、韦伯太空望远镜。 ‌ 关键技术指标 ‌ ： 口径越大，收集光线和分辨细节的能力越强；焦距决定成像大小；焦比决定曝光效率。 ‌‌ 口诀： 聚光望远破苍穹，多段频谱探幽踪。 穿越大气寻真像，解码星河悟始终。 提醒： 不是放大镜 ‌ ：望远镜的首要作用是收集光线，放大只是辅助效果。 ‌ 折射式有 “ 色差 ” 问题 ‌ ：反射式望远镜用凹面镜规避了这一缺陷，因此大型天文望远镜多为反射式。 ‌ 地球大气会干扰观测 ‌ ：这是空间望远镜（如哈勃）被发射到太空的核心原因。 ‌‌ ) 【例10】如图，是我国首个大型空间望远镜CSST以“巡天观测”为主要使命，是人类探索宇宙的“飞天巨眼”。它观测天体时，物镜的成像特点与生活中___________的成像原理一致；在天文学研究中，光年是重要的计量单位，它指的是光在真空中传播1年所经过的_________。 【答案】照相机；路程/距离 【解析】大型空间望远镜CSST观测天体时，各天体均在物镜的两倍焦距之外，根据凸透镜成像规律可知，当物体在两倍焦距之外时，成倒立缩小的实像；所以，物镜的成像特点和生活中的照相机的成像原理一致。 光年不是时间单位，而是长度单位，光年是指光在真空中传播一年所通过的路程。 【变式10-1】巡天空间望远镜与中国天眼（FAST） 如图1所示，我国首个大型巡天空间望远镜目前正在研制，按照中国载人航天工程计划，该望远镜预计于2024年投入科学运行。 中国天眼（FAST）是射电望远镜，它接收来自宇宙天体的微弱无线电波，传给后端计算机记录。由于无线电波可穿透宇宙空间，射电望远镜不太会受光照和气候的影响，可以全天候工作。巡天空间望远镜则是光学望远镜，捕捉的是近紫外至可见光波段，通过组成望远镜的直径大、焦距长的物镜和直径小、焦距短的目镜，实现远距离物体近处成像。 请阅读上述短文，回答下列问题： （1）地面望远镜容易受到地球大气的影响，会使星光在观测路径中发生光的________（选填“反射”或“折射”），形成所谓的“大气像差”； （2）巡天空间望远镜属于________（选填“光学”、“射电”）望远镜，在观测宇宙时，物镜所成的像是________立、缩小的________像； （3）目前，人类观测到的最远的天体距离我们的130亿光年。光年是________（选填“长度”、“时间”）计量单位，也就是说，如果有一束光以3×108m/s的速度从这个天体发出，那么要经过约_________年才能到达地球。 【答案】（1）折射；（2）光学；倒；实；（3）长度；130亿 【解析】（1）大气层中含有密度不均匀的空气，星光在透过不均匀的大气层时，会发生折射现象，形成“大气像差”。 （2）由题意得巡天望远镜可以捕捉近紫外至可见光波段，属于光学望远镜。在观测太空时，由于观测的天体距离物镜距离很远，远大于它的二倍焦距，根据凸透镜成像规律可知，此时成倒立缩小的实像。 （3）光年是指光在真空中一年内传播的距离，因此是长度单位。 有一束光以3×108m/s的速度从这个天体发出，到达地球的时间为： 【变式10-2】望远镜是人类探索宇宙的“眼睛”，它融合了物理学、工程学与天文学知识。北宋天文学家苏颂、韩公廉主持建造的“水运仪象台”是世界上最早的综合性天文观测装置，比欧洲同类装置早约400年。元代天文学家郭守敬在此基础上，改良制成“简仪”，成为我国古代天文仪器的巅峰之作。2008年建成世界上最大单口径为500米的射电望远镜FAST，灵敏度世界第一。2019年建成郭守敬望远镜LAMOST，光谱获取率全球最高。另外，我国还建造了“慧眼”硬X射线调制望远镜、月基天文望远镜等。在跨学科实践课上，小竹和同组同学共同利用两个凸透镜及身边生活材料自制了一个简易望远镜，如图。 （1）该望远镜应选择焦距较________（填“长”或“短”）的凸透镜作为物镜。当远处物体通过物镜成像时，该________（填“实像”或“虚像”）应成在目镜的______________（填“一倍焦距以内”或“二倍焦距以外”）。 （2）通过该望远镜观测远处景物时感觉模糊，可调节________________（填“物镜与目镜的距离”或“眼睛与目镜的距离”）来改善清晰度。 （3）制作该望远镜时选择的物镜直径较大，优点是_______________________________________。 （4）用望远镜观测远处景物时，总会觉得看到的物体在晃动，最可能的原因是（　　） A.望远镜的放大倍数太大 B.望远镜的放大倍数太小 C.镜筒的材质太软 【答案】（1）长；实像；一倍焦距以内；（2）物镜与目镜的距离；（3）可以收集更多的光线，使成像更明亮、清晰；（4）A 【解析】（1）对于望远镜，物镜的作用是使远处的物体成倒立、缩小的实像，为了能让远处物体成像，提高放大倍数，且更清晰地观测远处的天体或景物细节，应选择焦距较长的凸透镜作为物镜。 当远处物体通过物镜成像时，根据凸透镜成像规律，此时成的是实像。 这个实像应成在目镜的一倍焦距以内，目镜成正立、放大的虚像。 （2）通过该望远镜观测远处景物时感觉模糊，可调节物镜与目镜的距离来改善清晰度。因为物镜和目镜的距离会影响实像在目镜一倍焦距内的位置，从而影响目镜的放大效果和清晰度。 （3）制作该望远镜时选择的物镜直径较大，优点是可以收集更多的光线，使成像更明亮、清晰。物镜直径大，能进入望远镜的光线就多，在观测较暗的天体等远处物体时，成像效果更好。 （4）用望远镜观测远处景物时，总会觉得看到的物体在晃动，最可能的原因是望远镜的放大倍数太大。放大倍数太大时，微小的抖动（比如手的抖动等）会被放大，从而感觉物体在晃动；而放大倍数太小不会导致这种明显晃动，镜筒材质太软一般不是主要原因。故选A。 【变式10-3】在人类历史的早期，人们利用肉眼观测天象。后来人们通过测量天体的运动、制定历法，指导人们的生产生活。例如，战国时期的文献中记载：“斗柄东指，天下皆春；斗柄南指，天下皆夏；斗柄西指，天下皆秋；斗柄北指，天下皆冬。”这说明人们很早就发现了北斗七星一年中的周回运转在昭示四季、节气变迁方面的重要作用。望远镜的发明大大扩展了人类观测天空的视野。 （1）使用望远镜探索宇宙的历程 A.第一位把望远镜指向天空的是意大利物理学家伽利略。1609年，伽利略用自制的望远镜观察天体（图），以确凿的证据支持了哥白尼的“日心说”。他还第一个观察到了木星的卫星、太阳黑子和月球上的环形山。 伽利略时代的望远镜 B.1846年，科学家根据牛顿发现的万有引力定律，猜想天王星外还存在一颗未知的行星。不久，人们用望远镜在预测的位置发现了这颗行星，它被命名为“海王星”。 C.1990年，科学家把“哈勃”空间望远镜送入太空，使人类观测宇宙的能力空前提高.除光学天文望远镜外，人们还发明了其他观测太空的仪器，如射电天文望远镜，这使人类对宇宙的了解越来越深入。 D.我国不仅古代在天文观测上取得了丰硕的成果，在现代也对宇宙探索作出了很大贡献。2009年，郭守敬望远镜建成，并于2011年启动光谱巡天任务，成为世界上第一个获取光谱数突破千万量级的望远镜（图）2020年，中国天眼正式开放运行，它是目前全球单口径最大、灵敏度最高的射电天文望远镜。 郭守敬望远镜 （2）探索宇宙 宇宙中拥有上千亿个星系，银河系只是这上千亿个星系中的一个。银河系异常巨大，一束光穿越银河系需要约10万年的时间。太阳不过是银河系中几千亿颗恒星中的一员（图）。太阳周围有水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星等行星绕它运行，地球在离太阳比较近的第三条轨道上。此外，还有若干其他天体绕太阳转动。 （1）人类历史上第一位把望远镜指向天空的是意大利物理学家__________，他以确凿的证据支持了哥白尼的“日心说”；我国在现代也对宇宙探索作出了很大贡献，2020年，中国________正式开放运行，它是目前全球单口径最大、灵敏度最高的射电天文望远镜； （2）如果你想制作简易天文望远镜，没有现成的透镜，可以选用合适的_________（选填“近视”或“远视”）眼镜镜片来代替； （3）望远镜的物镜焦距较长，相当于照相机的镜头；目镜焦距较短，其作用相当于一个__________（填光学元件名称）。 【答案】（1）伽利略；天眼；（2）远视；（3）放大镜 【解析】（1）由短文内容可知，1609年，伽利略用自制的望远镜观察天体，以确凿的证据支持了哥白尼的“日心说”，是第一位把望远镜指向天空的物理学家。 由短文内容可知，2020年，中国天眼正式开放运行，它是目前全球单口径最大、灵敏度最高的射电天文望远镜，所以中国的射电天文望远镜是天眼。 （2）由于望远镜的物镜成倒立、缩小的实像，目镜成正立、放大的虚像，由凸透镜成像原理可知，物镜和目镜都是凸透镜，由于远视眼镜片是凸透镜，所以可以选用合适的远视眼镜镜片来代替。 （3）由于目镜焦距较短，利用目镜成正立、放大的虚像，由凸透镜成像原理可知，其作用相当于一个放大镜。 1.（2026·江苏镇江）小明在“自制天文望远镜”的跨学科实践活动中，选择凸透镜作为目镜，则还应选择图中________（选填“甲”或“乙”）透镜作为物镜，调节透镜之间的距离直到看清为止；远处物体经过物镜成________立的实像，再通过目镜进入眼睛；目镜的成像原理与__________（选填“照相机”或“放大镜”）的成像原理相同。 【答案】甲；倒；放大镜 【解析】因天文望远镜的物镜需为凸透镜，甲透镜为凸透镜、乙透镜为凹透镜，故物镜选甲；由凸透镜成像规律，远处物体在物镜的二倍焦距以外，成倒立的实像；物镜所成的实像在目镜的一倍焦距以内，目镜成正立放大的虚像，故目镜成像原理与放大镜相同。 2.（2026新疆）从指尖创制到万物探理，跨学科实践活动开启物理“新视界”。小王同学设计了如图乙所示的望远镜，凸透镜A为物镜，凸透镜B为目镜，A的焦距应_________（选填“大于”“小于”或“等于”）B的焦距，A的作用相当于___________（选填“照相机”或“放大镜”），用该望远镜看远处物体时A、B间的距离应_________（选填“大于”或“小于”）看较近处物体时A、B间的距离。 【答案】大于；照相机；小于 【解析】望远镜的设计要求是物镜焦距大于目镜焦距，因此A的焦距应大于B的焦距； 望远镜中物镜成倒立、缩小的实像，相当于照相机； 物距越大（物体越远），像距越小，物镜成的像会更靠近物镜。为了让像仍然落在目镜的焦点位置，需要缩小物镜和目镜的间距，因此看远处物体时A、B间的距离应小于看较近处物体时A、B间的距离。 3.（2026•武冈市校级模拟）如图所示为两组凸透镜组成的望远镜，一组为目镜，一组为物镜。其目镜的成像原理与___________相同，其物镜的成像原理与___________相同。（两空均选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”） 【答案】放大镜；照相机。 【解析】望远镜的物镜和目镜都是一个凸透镜，物镜成倒立、缩小的实像，相当于照相机；目镜成正立、放大的虚像，相当于放大镜。 4.（2026•市中区一模）如图所示是同学们制作的开普勒式望远镜，它的镜头是两片凸透镜，因为观察的物体距离物镜很远，所以物镜所成的像是倒立、________的实像，目镜相当于一个__________（选填“照相机”“投影仪”“放大镜”），最终我们看到的是一个________（选填“倒立”或“正立”）的像；当同学们要观察更远处的物体时，镜筒要________（选填“拉长”或“缩短”）一些。 【答案】缩小；放大镜；倒立；缩短 【解析】开普勒望远镜观察的物体距离物镜很远，物距大于二倍焦距，根据凸透镜成像规律，此时物镜所成的像是倒立、缩小的实像。 目镜的作用是把物镜所成的像进一步放大，目镜相当于一个放大镜。 物镜成倒立的实像，这个实像通过目镜成正立的虚像，但相对于原物体来说，最终看到的是倒立的像。 当观察更远处的物体时，物距增大，根据凸透镜成像规律“物远像近像变小”，物镜所成的像会靠近物镜，为了使像能清晰地成在目镜的一倍焦距内，镜筒要缩短一些。 故答案为：缩小；放大镜；倒立；缩短。 5.（2026•睢县二模）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 【答案】D 【解析】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。 故选：D。 6.（2026·绵阳游仙区期末）望远镜是户外运动者和广大天文爱好者常用的仪器，如图所示。下面关于望远镜的说法正确的是（ ） A.望远镜的物镜和目镜对光都有发散作用 B.望远镜的物镜成的是放大、倒立的实像 C.望远镜的物镜对远处物体成缩小、正立的虚像 D.望远镜的目镜的作用主要是将物镜所成的像放大，以增大“视角” 【答案】D 【解析】A.望远镜的物镜和目镜都是凸透镜，凸透镜对光有会聚作用，故A错误； BC.望远镜的物镜相当于照相机，成倒立、缩小的实像，故BC错误； D.望远镜的目镜把物镜所成的像放大，相当于放大镜，使像靠近眼睛，以增大“视角”，故D正确。 故选D。 7.（2026•重庆两巴期末）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<u<2f（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u>2f，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。 8.（2026•泸县期末）关于显微镜和望远镜下列阐述错误的是（ ） A.望远镜观察到的物体是放大的虚像 B.显微镜目镜的作用像一个普通的放大镜 C.来自被观察物体的光经显微镜的物镜后成一个放大的实像 D.望远镜的目镜作用是把物体通过物镜成在焦点附近的像放大 【答案】A 【解析】A.望远镜的物镜会将远处的物体成倒立、缩小的实像，目镜仅放大这个实像；最终人眼看到的虚像，相比实际物体本身仍是缩小的，只是增大了观察视角，故A错误； B.显微镜目镜的作用是将物镜成的实像再次放大，作用和普通放大镜一致，故B正确； C.显微镜物镜工作时，被观察物体在物镜的一倍焦距和二倍焦距之间，最终成倒立、放大的实像，故C正确； D.望远镜的物镜将远处物体的像成在焦点附近，目镜的作用就是放大这个像，故D正确。 本题选择错误的，故选A。 9.（2026·山西晋城）跨学科实践。 自制望远镜 牛顿学习小组对望远镜进行了实践学习，学习过程如下： ①学习了解望远镜的原理。望远镜有不同的类型，其中有一种望远镜是由两组凸透镜组成的，如图所示，靠近眼睛的叫目镜，靠近被观测物体的叫物镜。 ②设计制作望远镜。望远镜的清晰度与放大倍率和最佳成像距离有关，放大倍率=。观察极远物体时，两块凸透镜间的距离约等于两块凸透镜的焦距之和，这个距离叫最佳成像距离。选用两块焦距分别为30cm和10cm的凸透镜。把目镜镜筒插入物镜镜筒内，调节两者之间的距离。 ③调试望远镜。用自制望远镜观察星星时，对出现的问题进行调试。 （1）远处的星星通过望远镜的物镜形成_________（选填“缩小”“放大”或“等大”）的像。 （2）上述望远镜的放大倍率为_________，最佳成像距离为_________cm。 （3）用自制的望远镜观测远处物体时，发现物镜筒与目镜筒中间的缝隙漏光，你的改进方案：__________________________________________。 【答案】（1）缩小；（2）3；40 ；（3）可以在缝隙处填充一些黑色的柔软材料  【解析】（1）远处的星星通过物镜成像时，由于物距远大于两倍物镜焦距，根据凸透镜成像规律，此时成倒立、缩小的实像。 （2）望远镜放大倍率为： 最佳成像距离为两透镜焦距之和：f物镜+f目镜=30cm+10cm=40cm （3）发现物镜筒与目镜筒中间的缝隙漏光，可以在缝隙处填充一些黑色的柔软材料；或在物镜筒与目镜筒连接处套上不透光的黑纸筒等； 10.（2026·四川泸州）在跨学科实践中，小卢用爷爷、奶奶废弃的圆形老花眼镜镜片（凸透镜）自制望远镜。 （1）测量凸透镜的直径。如图甲所示，M的直径为________cm，N的直径为5.0cm。 （2）测量凸透镜的焦距。将M正对太阳，前后移动M，使地面的光斑变到最小最亮，此时透镜中心与光斑的距离为10.0cm，则M的焦距为________cm。小卢还测出N的焦距为20.0cm。 （3）组装望远镜。①为使望远镜观察视野更广、清晰度更高，应该选择________（选填“M”或“N”）作为物镜，另一透镜作为目镜。②为便于调节镜筒，物镜和目镜用大小不同的套筒套在一起，如图乙所示。物镜的作用相当于___________（选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”）。③观察远景时，M、N间的距离约等于________。 A.物镜的焦距 B.目镜的焦距 C.物镜和目镜的焦距之和 D.物镜和目镜的焦距之差 （4）评价。测试发现，镜筒调节略显卡顿，调节好后能清楚观察到远处花朵上正在采蜜的蜜蜂。根据自制的评价量表，该望远镜的评价等级为_________。 自制望远镜评价量表 等级 优秀 良好 合格 不合格 内容 结构牢固，镜筒调节顺畅，能观察到清晰的远景 结构牢固，镜筒调节不够顺畅，能观察到清晰的远景 结构比较牢固，镜筒调节不够顺畅，只能观察到模糊的远景 结构不够牢固，镜筒调节不顺畅，不能观察到远景 【答案】（1）4.0；（2）10.0；（3）N；照相机；C；（4）良好 【解析】（1）由图甲可知，刻度尺的分度值为1cm，透镜M的左边缘与5.0cm对齐，右边缘与9.0cm对齐，则M的直径为9.0cm-5.0cm=4.0cm （2）将凸透镜正对太阳光，在地面上得到一个最小最亮的光斑，该光斑即为凸透镜的焦点，此时透镜中心与光斑的距离为10.0cm，即M的焦距为10.0cm。 （3）为了使望远镜观察视野更广、收集更多的光，应选择直径较大的透镜作为物镜，即选择N；望远镜的物镜成倒立、缩小的实像，其作用相当于照相机；望远镜观察远景时，远处的物体经过物镜后在其焦点附近成实像，该像在目镜的焦点以内靠近焦点的位置，被目镜放大，因此M、N间的距离约等于物镜和目镜的焦距之和，故选C。 （4）根据测试结果“镜筒调节略显卡顿”可知镜筒调节不够顺畅，根据“能清楚观察到远处花朵上正在采蜜的蜜蜂”可知能观察到清晰的远景，对照评价量表可知，该望远镜的评价等级为良好。 【基础夯实】 1.如图所示，这是一架望远镜的示意图。小乐在跨学科实践活动中想制作一个这样的望远镜，远处的物体经过物镜成像的原理与___________（选填“放大镜”“照相机”或“投影仪”）的成像原理相同；目镜所成的像是正立、放大的________像。 【答案】照相机；虚 【解析】远处的物体距离望远镜的物镜较远，在二倍焦距以外，所以远处的物体经过望远镜的物镜成缩小、倒立的实像，成像原理与照相机的相同。 目镜的作用是将物镜所成的实像放大，成像原理与放大镜的成像原理相同，成正立，放大的虚像。 2.开普勒望远镜的目镜和物镜使用的都是________透镜，_________镜的焦距较大（选填“物镜”或“目镜”），当被观察物体在物镜的两倍焦距以外时，物体成一个________（选填“放大”或“缩小”）的________像（填“实”或“虚”），然后这个像再经过目镜_________（选填“放大”或“缩小”），观察者就能看清楚远处的物体。我们不能看清一个物体，与物体对我们的眼睛所成的视角大小有关，物体离我们越近，视角越________，看物体越清楚。 【答案】凸；物镜；缩小；实；放大；大 【解析】望远镜的目镜和物镜都是凸透镜，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，这个倒立缩小的实像正好落在目镜焦距内的位置，这个实像经过目镜成一个正立、放大的虚像，物镜的焦距较大。 当被观察物体在物镜二倍焦距以外时，物体成一个倒立、缩小的实像，目镜成放大的虚像。 视角的大小不仅与物体的大小有关，还与眼睛距离物体的远近有关，物体离我们越近，视角越大，看物体越清楚。 3.如图所示，小明制作简易望远镜时优先选用________（选填“A”或“B”）作为物镜，目镜成像原理和___________（选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”）相同，若制作中没有现成的透镜，可以选用合适的_________（选填“近视”或“远视”）眼镜镜片来代替。 【答案】B；放大镜；远视 【解析】望远镜的物镜是靠近被观测物体的一组透镜，作用相当于照相机的镜头，远处的物体在物镜的二倍焦距之外，经物镜在物镜的焦点附近成倒立、缩小的实像，因此制作简易望远镜时优先选用B作为物镜。 目镜成像成正立、放大的虚像，成像原理和放大镜相同，若制作中没有现成的透镜，由于远视眼镜是凸透镜，可以选用合适的远视眼镜镜片来代替。 4.如图所示，小华同学手持两个焦距不同的凸透镜A和B。通过调整两透镜的位置，可以看清远处中原福塔倒立的像。经凸透镜A成的是福塔_________（选填“放大”或“缩小”）的像，经凸透镜B成的是________（选填“虚”或“实”）像。 【答案】缩小；虚 【解析】当用两个焦距不同的凸透镜观察远处物体时，通常以焦距较长的凸透镜作为物镜，焦距较短的透镜作为目镜。远处的中原福塔离物镜（凸透镜A）很远，物距大于两倍焦距，根据凸透镜成像规律，此时经凸透镜A成倒立、缩小的实像。由于目镜（凸透镜B）的前焦点和物镜的后焦点重合，所以物镜所成的实像位于目镜焦点内，该实像成为目镜的物像，经目镜折射后成放大的虚像。 5.如图所示，是小红自制望远镜的结构示意图，对此判断不正确的是（　　） A.A镜应为物镜，B镜应为目镜 B.望远镜的目镜和物镜作用不相同 C.目镜的焦距应较长，物镜的焦距应较短 D.物镜的作用是使远处的物体在焦点附近成实像 【答案】C 【解析】A.望远镜的物镜焦距比较长，直径会大一点，所以A镜应为物镜，B镜是目镜，故A正确，不符合题意； B.望远镜的物镜相当于照相机，远处的物体经物镜折射后成缩小的实像，再通过目镜的放大作用，增大视角，所以望远镜的目镜和物镜作用不相同，故B正确，不符合题意； C.望远镜的目镜焦距较短，物镜的焦距较长，故C错误，符合题意； D.观察最远处的物体时，物镜相当于照相机，成倒立缩小的实像，像的位置在一倍和二倍焦距之间，且靠近焦点，故D正确，符合题意。 故选C。 6.如图甲所示是福建的天文爱好者颜明哲通过纯手工打磨镜片自制的望远镜，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，图乙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.颜明哲通过纯手工磨制的镜片是凹透镜 B.看到8亿公里外的木星只利用了光沿直线传播 C.清晰看到木星表面的斑纹时物镜的成像原理与照相机相同 D.木星到物镜的距离u满足f<u<2f（f为物镜的焦距） 【答案】C 【解析】A.望远镜的目镜和物镜都是由凸透镜组成，所以颜明哲通过纯手工磨制的镜片是凸透镜，故A错误； B.光线通过望远镜的凸透镜，发生了折射，故B错误； CD.望远镜的目镜相当于放大镜，成正立的放大的虚像，物镜相当于照相机，木星到物镜的距离u满足u>2f，成倒立缩小的实像，故C正确，D错误。 故选C。 7.为了观察太阳系内的各种行星，同学们在老师的指导下制作了开普勒望远镜，小滨制作的望远镜原理如图，该望远镜由两个凸透镜组成，物体经过两次折射成像。其中物镜和目镜的焦距分别为f物、f目。下列有关望远镜的说法正确的是（　　） ​ A.生活中与图中目镜工作原理相同的工具是投影仪 B.生活中与图中物镜工作原理相同的工具是放大镜 C.望远镜的放大倍率为目镜的焦距与物镜焦距之比 D.用望远镜看到的月亮比直接用肉眼看到的月亮大 【答案】D 【解析】A.望远镜目镜相当于放大镜成整理放大的虚像，故生活中与图中目镜工作原理相同的工具是放大镜，故A错误； B.望远镜物镜相当于照相机，物镜成倒立缩小的实像，故生活中与图中物镜工作原理相同的工具是照相机，故B错误； C.望远镜的放大倍率是物镜焦距与目镜焦距之比，故C错误； D.望远镜物镜相当于照相机，物镜成倒立缩小的实像，目镜相当于放大镜成整理放大的虚像，放大的倍数大于缩小的倍数，故用望远镜看到的月亮比直接用肉眼看到的月亮大，故D正确 故选D。 8.如图所示，下列关于光学现象的描述正确的是（　　） A.图甲中，物体通过小孔成倒立的虚像 B.图乙中，戴凹透镜可以矫正远视眼 C.图丙中，“彩虹”的上端是紫光 D.图丁中，天文望远镜的目镜相当于放大镜，物镜相当于照相机的镜头 【答案】D 【解析】A.物体通过小孔成倒立的实像，是利用光沿直线传播现象形成的，故A错误； B.凹透镜具有发散作用，戴凹透镜可以矫正近视眼，故B错误； C.“彩虹”是光的色散现象，是太阳光通过折射后形成的彩色光带，上端是红光，故C错误； D.天文望远镜的目镜相当于放大镜，成正立放大的虚像，物镜相当于照相机的镜头，成倒立缩小的实像，故D正确。 故选D。 9.某同学用两个焦距分别为10cm和20cm的凸透镜制作了一个如图甲所示的望远镜。 （1）目镜的作用相当于一个___________（填“照相机”“投影仪”或“放大镜”）； （2）这种望远镜的放大倍率是物镜的焦距与目镜的焦距之比，为了让成像质量好一些，放大倍率为2~3倍即可，因此应选择焦距为_________cm的凸透镜作为物镜，另一个凸透镜作为目镜； （3）该同学制作的望远镜结构如图乙所示，用它观察远处物体时，眼睛在图乙中________（填字母）位置观察效果更好，当他观察的物体变近时，应将纸筒____________（填“拉长一些”“缩短一些”或“保持不变”）。 【答案】（1）放大镜；（2）20；（3）C；拉长一些 【解析】（1）望远镜的物镜和目镜都是一个凸透镜，物镜成倒立、缩小的实像，这个像成在目镜一倍焦距以内，目镜成正立、放大的虚像；物镜相当于照相机，目镜相当于放大镜。 （2）为了让成像质量好一些，取放大倍率为2~3倍即可，且应选择焦距较长、直径较大的凸透镜作为物镜，故20cm的凸透镜作为物镜，10cm的凸透镜作为目镜。 （3）用图乙的望远镜观察远处物体时，眼睛在图乙中C位置观察效果更好，此时成像更清晰；当他观察的物体变近时，像距会变大，应将纸筒拉长一些。 10.科学家利用巨大的天文望远镜接收来自遥远星系的信息。某学习小组对望远镜进行了实践学习，制作了一个望远镜。下面是该小组同学交流的实践内容，请帮助完成下列内容。 （1）如图甲，望远镜是由两组凸透镜组成，物体距离物镜距离远大于物镜的2倍焦距，物镜的作用相当于__________，目镜的作用相当于一个__________（两空均选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”）。如图乙所示，视角的大小不仅和物体本身的大小有关，还和___________________有关。 （2）小明找到的器材有：凸透镜若干，镜筒若干，刻度尺。使用不同规格的凸透镜作物镜来制作望远镜，并观察物体，收集到下表中的证据： 望远镜 A B C 目镜焦距 物镜焦距 物镜直径 成像亮度 暗 亮 亮 视角放大倍数 2倍 6倍 ①测量凸透镜的焦距f。将凸透镜正对着太阳光，当白纸上呈现一个并非最小的光斑时，用刻度尺测出光斑到凸透镜的距离为L，稍微增大凸透镜与白纸之间距离，发现光斑变大，则f与L的大小关系是：f________L（选填“大于”“小于”或“等于”）。 ②分析表中信息，可得结论：相同条件下，物镜的直径越大，望远镜成像亮度越________。 ③由表中信息可推导出：望远镜B的视角放大倍数是________倍。 (3)项目评价：如图丙，是小明利用自制的天文望远镜观察到的月亮。同组的小华觉得其成像不够大且不清晰，请给出你的一条改进建议：__________________________。 【答案】（1）照相机；放大镜；物体到眼睛的距离；（2）小于；亮；2；（3）增大物镜的焦距和直径 【解析】（1）望远镜是由两组凸透镜组成，物体距离物镜距离远大于物镜的2倍焦距，由凸透镜成像规律可知，物镜成倒立、缩小的实像，该成像原理与照相机相同，故物镜的作用相当于照相机。物镜所成的像又位于目镜的一倍焦距以内，由凸透镜成像规律可知，物镜成正立、放大的虚像，与放大镜的原理相同。 由图乙可知，视角是物体的两端到人眼处所夹的角，视角的大小不仅和物体本身的大小有关，还和物体到眼睛的距离有关，当物体离眼睛越近时，视角越大，看到的物体就越大，越清晰。 （2）当凸透镜正对太阳光时，平行于主光轴的光线经凸透镜折射后会聚于一个最小、最亮的点，即焦点。焦点到凸透镜光心的距离就是焦距，当白纸上呈现一个并非最小的光斑，此时光斑可能在焦点之前，也可能在焦点之后，因为稍微增大凸透镜与白纸之间的距离，发现光斑变大，说明此时光斑在焦点之后，即此时焦距f小于光斑到凸透镜的距离L。 由表格中数据可知，物镜直径从3cm增大到5cm时，成像亮度逐渐变亮，由此可得：相同条件下，物镜的直径越大，望远镜成像亮度越亮。 由表格中A、C两个望远镜的相关数据（物镜焦距、目镜焦距以及放大倍数）可知，望远镜的放大倍数为： 则望远镜B的放大倍数为： （3）物镜的焦距和目镜的焦距相差越大，视角放大的倍数越大，所成的像就越大；而且物镜的直径越大，进入物镜的光越多，像越清晰，所以增大物镜的焦距和直径可以使成像够大且更清晰。 【培优拔高】 1.随着科技的发展，AI技术已经进入我们生活的各个领域。如图所示是一款“AI科技化妆镜”，可以用摄像头对人脸拍照，经过AI处理，最终将画面呈现在显示屏上。人脸通过化妆镜的摄像头在感光元件上成倒立、________的实像，该摄像头的成像原理与__________（“显微镜”或“望远镜”）的物镜相同。 【答案】缩小；望远镜 【解析】人脸通过化妆镜的摄像头成像，与照相机成像原理相同，成倒立、缩小的实像。 摄像头的成像原理与照相机成像原理相同，即物距在两倍焦距以外，其原理与望远镜的物镜相同。 2.如图是小明自制的简易望远镜，它是由两个焦距不同的凸透镜组成的，小明用它观察远处的物体时，光透过该凸透镜成一个_________（选填“正立”或“倒立”）、_________（选填“放大”或“缩小”）的实像。这个实像到目镜的距离_________（选填“大于”“小于”或“等于”）目镜的焦距，经过目镜成正立、放大的虚像。 【答案】倒立；缩小；小于 【解析】望远镜是由两组凸透镜组成，物镜成倒立、缩小的实像，与照相机的成像原理相同。 目镜成正立、放大的虚像，与放大镜的成像原理相同，因此实像到目镜的距离小于目镜的焦距。 3.人眼看同一物体，会出现“远小近大”的现象，这和物体在人眼处所成的________有关，如图所示，同一物体，离人眼较远时，视角较________（填“大”或“小”）；离人眼较近时，视角较_______（填“大”或“小”）。 【答案】视角；小；大 【解析】视角的大小不仅与物体的大小有关，还与眼睛距离物体的远近有关，人眼看同一物体，会出现“远小近大”的现象，这和物体在人眼处所成的视角有关； 同一个物体离人眼越远时，物体在人眼处所成的视角就越小，我们就会感觉物体较小； 物体离我们越近，物体在人眼处所成的视角就越大，看物体越清楚同时也感觉物体较大。 4.如图是某学校科技室新购买的一款望远镜，它可以简化成由两个凸透镜组成，一个为目镜，一个为物镜。物镜的作用是使远处的物体在焦点附近成实像，其原理与__________（选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”）相同，制作时选用的物镜比目镜口径大、焦距长，折光能力更________（选填“强”或“弱”）。望远镜能增大远处物体对我们眼睛所成_________的大小，使远处的物体在近处成像，从而观测到原本无法用肉眼看清或分辨的物体。 【答案】照相机；弱；视角 【解析】望远镜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。照相机也是利用凸透镜成倒立、缩小实像的原理工作的；投影仪成倒立、放大的实像；放大镜成正立、放大的虚像。 焦距越长，光线通过透镜后偏折程度越小，折光能力越弱。因为制作时物镜焦距长，所以折光能力更 “弱”。 望远镜的物镜使远处的物体成缩小的实像，目镜再把这个像放大，这样就增大了远处物体对我们眼睛所成 “视角” 的大小，让我们感觉远处的物体好像在近处成像，便于观测。 5.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。图乙是该望远镜内部简化结构及光路示意图。下列说法正确的是（　　） A.目镜成像原理与投影仪相同 B.该望远镜的物镜焦距小于目镜焦距 C.眼睛看到的是木星倒立实像 D.观察木星时，两透镜距离略小于它们焦距之和 【答案】D 【解析】A.望远镜的目镜相当于一个放大镜，将被物镜所成的实像放大，成一个正立（相对于此实像）、放大的虚像。投影仪的原理是利用凸透镜成倒立、放大的实像。二者成像原理不同，故A错误； B.望远镜由两组凸透镜组成，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，因此物镜的焦距f物要长；目镜的作用相当于一个放大镜，用来把这个实像放大，因此目镜的焦距f目要短，故B错误； C.望远镜的物镜成一个倒立、缩小的实像，这个实像位于目镜的焦点之内，目镜把这个实像当做物体，成一个正立、放大的虚像。因为物镜成的是倒立的像，所以最终人眼看到的是一个倒立的虚像，故C错误； D.由于物镜的物距远大于物镜的二倍焦距，所以物镜所成的实像位置约在物镜的焦点处，即物镜的像距约等于物镜焦距f物。望远镜的物镜成的实像，要作为目镜观察的物体，被目镜放大成虚像，则该实像必须落在目镜的一倍焦距之内，即该像到目镜的距离u目小于目镜焦距f目。两透镜之间的距离： L≈f物+u目 因为u目<f目，所以L<f物+f目 即两透镜距离略小于它们焦距之和，故D正确。 故选D。 6.如图所示，是小红自制望远镜的结构示意图，对此判断不正确的是（　　） A.A镜应为物镜，B镜应为目镜 B.望远镜的目镜和物镜作用不相同 C.目镜的焦距应较长，物镜的焦距应较短 D.物镜的作用是使远处的物体在焦点附近成实像 【答案】C 【解析】A.望远镜的物镜焦距比较长，直径会大一点，所以A镜应为物镜，B镜是目镜，故A正确，不符合题意； B.望远镜的物镜相当于照相机，远处的物体经物镜折射后成缩小的实像，再通过目镜的放大作用，增大视角，所以望远镜的目镜和物镜作用不相同，故B正确，不符合题意； C.望远镜的目镜焦距较短，物镜的焦距较长，故C错误，符合题意； D.观察最远处的物体时，物镜相当于照相机，成倒立缩小的实像，像的位置在一倍和二倍焦距之间，且靠近焦点，故D正确，符合题意。 故选C。 7.小聪同学取两个焦距不同的放大镜，一只手握住一个，调整两个放大镜间的距离，可以看清远处的古塔。以下说法错误的是（　　） A.靠近眼睛的镜片，对光线有会聚作用 B.远处的镜片，相当于望远镜的物镜，焦距较长，成的是正立放大像 C.靠近眼睛的镜片，相当于望远镜的目镜，其作用相当于一个放大镜 D.远处的镜片，直径比我们眼睛的瞳孔大得多，这样可以会聚更多的光 【答案】B 【解析】A.小聪同学取两个焦距不同的放大镜，放大镜是由凸透镜制成，对光线有会聚作用，故A正确，不符合题意； B.两个不同焦距的放大镜组成了望远镜，远处的镜片是物镜，成的是倒立缩小的实像，故B错误，符合题意； C.靠近眼睛的镜片是目镜，成的是正立、放大的虚像，作用相当于放大镜，故C正确，不符合题意； D.远处的镜片，直径比我们眼睛的瞳孔大得多，这样可以会聚更多的光，使得所成的像更加明亮，故D正确，不符合题意。 故选B。 8.小阳学习了望远镜的原理之后，自己动手制作了一个望远镜，结构如图甲所示，其中物镜的焦距为20cm，目镜的焦距为5cm。经过不断的调试，他看到了远处物体最大最清晰的像（成像原理的光路图如图乙所示）。对于该望远镜下列说法错误的是（　　） A.远处的物体经过物镜成像在物镜的焦点附近 B.此时物镜和目镜之间的距离约为25cm C.眼睛看到的是远处物体的倒立的实像 D.望远镜的放大倍率为4 【答案】C 【解析】A.物体大于两倍焦距时，经过物镜折射后，成倒立的缩小的实像，成实像时，物远像近，物体无限远，像无限接近物镜的焦点，故A正确； B.远处的物体落在物镜的焦点附近，而像需要在目镜的焦距以内，才能够成像，故此时物镜和目镜之间的距离约为25cm，故B正确； C.经过物镜，成倒立的缩小的实像，再经过目镜，成正立的放大的虚像，故眼睛看到的是远处物体的倒立的虚像，故C错误； D.望远镜的放大倍率为： 故D正确。 故选C。 9.某同学用两个焦距分别为10cm和20cm的凸透镜制作了一个如图甲所示的望远镜。 （1）目镜的作用相当于一个__________（填“照相机”“投影仪”或“放大镜”）； （2）这种望远镜的放大倍率是物镜的焦距与目镜的焦距之比，为了让成像质量好一些，放大倍率为2~3倍即可，因此应选择焦距为________cm的凸透镜作为物镜，另一个凸透镜作为目镜； （3）该同学制作的望远镜结构如图乙所示，用它观察远处物体时，眼睛在图乙中________（填字母）位置观察效果更好，当他观察的物体变近时，应将纸筒____________（填“拉长一些”“缩短一些”或“保持不变”）。 【答案】（1）放大镜；（2）20；（3）C；拉长一些 【解析】（1）望远镜的物镜和目镜都是一个凸透镜，物镜成倒立、缩小的实像，这个像成在目镜一倍焦距以内，目镜成正立、放大的虚像；物镜相当于照相机，目镜相当于放大镜。 （2）为了让成像质量好一些，取放大倍率为2～3倍即可，且应选择焦距较长、直径较大的凸透镜作为物镜，故20cm的凸透镜作为物镜，10cm的凸透镜作为目镜。 （3）用图乙的望远镜观察远处物体时，眼睛在图乙中C位置观察效果更好，此时成像更清晰；当他观察的物体变近时，像距会变大，应将纸筒拉长一些。 10.阅读短文，回答问题。 自制多功能光学演示教具 【教具要求】（1）探究小孔成像特点 （2）演示光的镜面反射和漫反射 （3）探究凸透镜成像规律及其应用 【制作材料】提供如图甲所示的装置和材料： 【制作设计】 （1）用于制作探究小孔成像演示时，需要在A装置的开口处装入制作材料________；将A装置的左底去掉并加上半透明膜，这一半透明膜相当于上述制作材料的________（填字母，上同）；但它还有的好处是___________________________________； （2）用于演示光的镜面反射和漫反射时，同学们在装置A中放置平行光从开口处照出，需要将制作材料中_________两件组合，来接收平行光，从而从不同的角度观察亮度，发现有明显的“亮”“暗”分界； （3）用装置A制作成模拟投影仪时，在伸缩口处加上可移动纸板，纸板上固定手机，原来的开口处装入凸透镜，其截面图如图乙，在制作过程中，手机和凸透镜之间相当于________距，移动这个距离可以将手机中的像投影到屏幕上。为了使屏幕上的像达到较好的观赏效果，我们需要将手机倒着放置，因为投影仪是成_____________的实像； 【教具展示】 （4）小明用自制小孔成像演示仪研究蜡烛成像高度和像到小孔距离的关系时，当蜡烛高为5cm；蜡烛到小孔的距离为10cm；改变光屏到小孔的距离，得到下表的数据； 结合数据他进一步思考，树荫下的圆形光斑就是太阳通过树叶间的小孔在地面上成的像，他测出了光斑的直径为5mm；光斑到小孔的距离为5m；从网上查到太阳到地球的距离约为1.5×101lm；由此可估算出太阳的直径约为_________m；（1m=1×103mm） 像的高度h/cm 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 像到小孔的距离s/cm 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 （5）在演示光的镜面反射和漫反射时，为了提升实验效果，环境亮度应较________； （6）用自制投影仪播放成像时，成在白屏上的效果一般，你准备怎么改进?____________________；以白墙作为光屏播放时，要让白墙上成像更大些，该怎么操作?___________________________________。 【答案】（1）E；C；半透明膜的背面也可以看清像；（2）CD；（3）物；倒立放大；（4）1.5×108；（5）暗；（6）见解析；将手机靠近凸透镜，同时将纸盒远离白墙 【解析】（1）用于制作探究小孔成像演示时，需要在A装置的开口处装入带孔卡片，故E符合题意，BCD不符合题意。 故选E。 将A装置的左底去掉并加上半透明膜，这一半透明膜是为了承接像，相当于上述制作材料的光屏，故C符合题意，BDE不符合题意； 故选C。 半透明能透光，则在膜的背面可清晰观察到像。 （2）用于演示光的镜面反射和漫反射时，需要用到光滑的反射面，即平面镜和粗糙的反射面，即光屏两件组合，来接收平行光，从而从不同的角度观察亮度，从而发现平面镜较亮、光屏较暗，即有明显的“亮”“暗”分界，故CD符合题意，BE不符合题意。 故选CD。 （3）将手机中的像投影到屏幕上，即手机相当于物体，故手机和凸透镜之间相当于物距。 投影仪应用的是凸透镜物距在1倍到2倍焦距之间时，成倒立放大的实像的规律，则为了使屏幕上的像达到较好的观赏效果，我们需要将手机倒着放置。 （4）物体的高度h物，物体到小孔的距离s物，根据表中数据可得，太阳的直径： （5）在演示光的镜面反射和漫反射时，为了提升实验效果，环境应较暗。 （6）用自制投影仪播放成像时，成在白屏上的效果一般，可能是物体较暗，则可通过增大物体的亮度，即调亮手机的屏幕。 投影仪成像时，想让像大点，根据“物近像远像变大”可通过减小物距同时增大像距，即将手机靠近凸透镜，同时将纸盒远离白墙来让像变大。 第 1 页 共 48 页 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $