2027年中考物理（苏科版）一轮复习专题讲义专题03 透镜及其应用

2027届中考物理（苏科版2024）一轮复习专题讲义 专题 03 透镜及其应用 适用版本：苏科版2024 建议用时：90分钟 题量：51题 专题编号：03 ■ 板块一 内容概览 本专题围绕“透镜及其应用”展开，主要包括透镜对光的作用、生活中的透镜、凸透镜成像的规律以及眼睛和眼镜。通过本专题复习，帮助学生建立“凸透镜会聚、凹透镜发散，凸透镜成像性质由物距决定”的物理观念，提升透镜光路作图、实验探究以及运用成像规律解释照相机、投影仪、放大镜和视力矫正等实际问题的能力。 模块 核心内容 学习要求 透镜 凸透镜与凹透镜、主光轴与光心、焦点与焦距、三条特殊光线 能判断透镜类型，规范完成特殊光线作图 生活中的透镜 照相机、投影仪、放大镜，实像与虚像 能区分实像虚像，知道各仪器的成像性质 凸透镜成像规律 物距像距、五种成像情况、两个分界点、动态规律 能探究成像规律，判断成像性质与变化 眼睛和眼镜 眼睛构造与调节、近视与远视、显微镜与望远镜 能辨析视力缺陷，说明矫正原理 ■ 板块二 考情分析 考查形式 高频考点 分值占比 难度 选择题 透镜判断、成像性质辨析、视力矫正、仪器原理 约 2～3 分/题 易～中 填空题 成像规律、焦距与像距、生活透镜应用 约 2～3 分/题 中 作图题 三条特殊光线、透镜光路、视力矫正光路 约 3～4 分/题 中 实验探究题 凸透镜成像规律、水透镜、制作望远镜 约 5～8 分/题 中偏难 命题趋势 透镜及其应用是中考光学的重点，题量稳定、综合性强，常结合生活情境（放大镜、照相机、投影仪、眼镜）、传统文化（削冰取火、潭清疑水浅）和前沿科技（机器人摄像师、3D人工眼、VR眼镜、VAR技术）命题，注重考查透镜光路作图与成像规律的实验探究。凸透镜成像实验、水透镜动态变化和视力矫正是高频增长点。备考时应重视概念辨析与作图规范，熟练掌握控制变量法，牢记“一倍焦距分虚实、二倍焦距分大小”，实际光线画实线、虚像与反向延长线画虚线。 ■ 板块三 知识结构思维导图 ■ 板块四 知识点分类（表格对比 · 重难诠释） 知识点一 透镜 项目 凸透镜 凹透镜 结构特征 中间厚、边缘薄 中间薄、边缘厚 光学作用 对光有会聚作用（会聚透镜） 对光有发散作用（发散透镜） 生活实例 放大镜、照相机/投影仪镜头、远视眼镜 近视眼镜、门镜（猫眼） 凸透镜的三种截面形状（双凸、平凸、凹凸） 凹透镜的三种截面形状（双凹、平凹、凸凹） 名称 定义 要点 / 记忆点 主光轴 通过两个球面球心的直线（CC），简称主轴，画点划线 是为研究透镜建立的参考直线 光心 O 主轴上的特殊点，通过它的光线传播方向不变 薄透镜的光心可看作在透镜中心 焦点 F 平行于主轴的光经透镜后会聚（或反向延长线相交）的点 凸透镜为实焦点，凹透镜为虚焦点；两侧各有一个 焦距 f 焦点到光心的距离 凸透镜表面越凸，焦距越短、会聚能力越强 凸透镜的主光轴与球心 C1、C2 凹透镜的主光轴与球心 C1、C2 凸透镜使平行于主轴的光会聚到实焦点 F 凹透镜使平行于主轴的光发散，反向延长线交于虚焦点 F 粗测凸透镜焦距：正对太阳光，移动白纸直到光斑最小最亮，量出光斑到透镜的距离 三条特殊光线 凸透镜 凹透镜 过光心的光线 传播方向不变 传播方向不变 平行于主轴的光线 折射后过另一侧焦点 折射光发散，反向延长线过同侧虚焦点 过焦点的光线 折射后平行于主轴射出 射向另一侧虚焦点的光，折射后平行于主轴 凸透镜的特殊光线：平行光过焦点（左）、焦点光变平行（右） 凹透镜的特殊光线：折射光的反向延长线过虚焦点 ◆ 重难诠释 “会聚/发散作用”是相对入射光而言：折射光比入射光更靠近主轴即会聚，更远离主轴即发散；会聚作用后的光不一定真的交于一点。 凸透镜的焦点是实际光线会聚的实焦点，凹透镜的焦点是折射光反向延长线相交的虚焦点，不能用光屏承接。 透镜的光路可逆：把点光源放在焦点上，折射光就平行于主轴射出，这正是平行光经透镜会聚于焦点的逆过程。 区分透镜与面镜：透镜靠折射、能透光；凸/凹面镜靠反射、不透光。凸透镜会聚、凹透镜发散，不要与凸/凹面镜混淆。 知识点二 生活中的透镜 仪器 物距条件 成像性质 像的位置 / 调节 照相机 物距大于 2f 倒立、缩小的实像 像在 f 与 2f 之间；拍近景镜头前伸，像变大 投影仪 物距在 f 与 2f 之间 倒立、放大的实像 像在 2f 以外；投影片靠近镜头，像变大 放大镜 物距小于 f 正立、放大的虚像 像与物同侧；适当远离物体，像变大 放大镜：物体在一倍焦距内，成正立放大的虚像 自制照相机：镜头、可滑动纸筒与半透明膜（光屏） 对比项 实像 虚像 成因 实际光线会聚而成 实际光线的反向延长线相交而成 光屏承接 能在光屏上呈现 不能在光屏上呈现 正倒 一般是倒立的 一般是正立的 举例 小孔成像、照相机、投影仪 平面镜成像、放大镜、水中倒影 实像的形成：物体在 f 与 2f 之间，折射光在另一侧会聚成实像 虚像的形成：物体在 f 以内，折射光的反向延长线交于同侧虚像 实像由实际光线会聚，能在光屏上呈现 放大镜的虚像：人眼逆着折射光看，感到光从放大的虚像处发出 用放大镜观察邮票细节 ◆ 重难诠释 照相机、投影仪、放大镜的镜头都是凸透镜，区别只在物距不同，因此成像性质不同；可结合“物远像近像变小”理解调节。 投影仪在屏幕上成倒立像，所以投影片要倒插；屏幕用粗糙白布，是利用漫反射让各方向的人都能看到。 实像和虚像都能被眼睛看到，区别在是否由实际光线会聚、能否用光屏承接，而不是“能不能看见”。 放大镜并非离物体越远越好：物距超过一倍焦距后虚像消失，将变成倒立的实像。 知识点三 凸透镜成像的规律 物距 u（物体到光心）与像距 v（像到光心） 实验装置：蜡烛、凸透镜、光屏依次放在光具座上，三者中心调到同一高度 物距 u 像距 v 像的性质（正倒/大小/虚实） 应用 u＞2f f＜v＜2f 倒立、缩小、实像 照相机、摄像机 u＝2f v＝2f 倒立、等大、实像 测焦距（分界点） f＜u＜2f v＞2f 倒立、放大、实像 投影仪、幻灯机 u＝f — 不成像（折射光平行射出） 获得平行光（分界点） u＜f v＞u（同侧） 正立、放大、虚像 放大镜 u＞2f：倒立、缩小的实像，像在 f 与 2f 之间 u＝2f：倒立、等大的实像，像距等于物距 f＜u＜2f：倒立、放大的实像，像在 2f 以外 u＝f：折射光平行射出，反向延长线也不相交，不能成像 u＜f：正立、放大的虚像，与物体在透镜同侧 两个分界点 分界作用 记忆点 焦点 F（u＝f） 实像与虚像的分界：u＞f 成实像，u＜f 成虚像 “一倍焦距分虚实” 二倍焦距处（u＝2f） 放大与缩小的分界：u＞2f 缩小，u＜2f 放大 “二倍焦距分大小” 动态规律 内容 形象比喻 / 记忆点 成实像时 物距减小，像距增大、像变大 “物近像远像变大”，像儿跟着物体跑 成虚像时 物距减小（更靠近透镜），像变小 虚像时物近像近像变小 整体趋势 物体向哪移动，像也向哪移动 像与物“同方向”移动 ◆ 重难诠释 两个分界点要记牢：焦点分虚实、二倍焦距分大小；实像倒立且物像异侧，虚像正立且物像同侧。 光屏上找不到像的常见原因：三者中心不在同一高度、蜡烛在焦点上或一倍焦距内、光具座太短使像落在光具座外。 遮住透镜一半仍能成完整的像，只是透过的光变少、像变暗；物体上任一点都有光经透镜另一半会聚。 成实像时“物近像远像变大”，蜡烛燃烧变短则像向上移；换用焦距更短的透镜，会聚能力增强、像距变小。 知识点四 眼睛和眼镜 眼睛的构造：角膜、瞳孔、晶状体、玻璃体、视网膜、视神经等 项目 看远处物体 看近处物体 睫状体 放松 收缩 晶状体 变薄，折光能力变弱 变厚，折光能力变强 成像 平行光会聚在视网膜上 光仍会聚在视网膜上（像距不变） 正常眼看远处：睫状体放松、晶状体变薄，平行光会聚在视网膜上 类型 成因 像的位置 矫正镜片 近视眼 晶状体太厚、折光能力太强，或眼球前后径过长 像成在视网膜前方 戴凹透镜（发散，使像后移） 远视眼 晶状体太薄、折光能力太弱，或眼球前后径过短 像成在视网膜后方 戴凸透镜（会聚，使像前移） 近视眼：远处物体的像成在视网膜前方 近视矫正：眼前加凹透镜，使像后移到视网膜上 远视眼：近处物体的像成在视网膜后方 远视矫正：眼前加凸透镜，使像前移到视网膜上 光学仪器 结构 / 原理 作用 显微镜 物镜（投影仪原理）成放大实像，目镜（放大镜原理）再放大 观察微小物体，两次放大 望远镜 物镜（照相机原理）成缩小实像，目镜相当于放大镜 看清远处物体，增大视角 ◆ 重难诠释 正常眼通过睫状体改变晶状体厚薄来调节焦距，使远近不同的物体都能在视网膜上成清晰的像，像距始终不变。 近视戴凹透镜、远视戴凸透镜：凹透镜发散使像后移，凸透镜会聚使像前移，镜片度数与折光程度相匹配。 明视距离约 25 cm；读写姿势端正、不在强光或晃动环境用眼，是预防近视的关键。 显微镜、望远镜都由两组凸透镜组成：物镜先成实像，目镜再像放大镜一样放大，最终形成放大的像。 ■ 板块五 考向分类（例题 · 变式） 考向一 透镜对光的作用 【例题1】 根据入射光线和折射光线，虚线框内的透镜正确的是（　　） A．①② B．①③ C．②③ D．②④ 【变式1-1】 在虚线框内放置的是透镜，让一（两）束光线通过透镜折射后出射光线分别如图所示，其中虚线框内放置的一定是凸透镜的是（　　） A． B． C． D． 【变式1-2】 下列哪幅图中使用的不是凸透镜？（　　） A． B． C． D． 【例题2】 炎炎夏日，汽车停在露天车场，若把装满水的矿泉水瓶留在车内易引起火灾如图所示，关于这个现象，下列说法正确的是（　　） A．矿泉水瓶对光有发散作用 B．矿泉水瓶的作用相当于一个凸透镜 C．发生该现象的原理是光的反射 D．矿泉水瓶压扁后焦距不会改变 【变式2-1】 公元前2世纪，西汉淮南王刘安的《淮南万毕术》记载：“削冰令圆，举以向日，以艾承其影，则火生”，其描述的现象如图所示，下列说法错误的是（　　） A．“削冰令圆”指的是把冰削成凸透镜 B．“举以向日”指的是冰透镜正对太阳光 C．“以艾承其影”中的“影”指冰透镜的影子 D．“则火生”是因为冰透镜能会聚光线 【变式2-2】 如图所示，虚线方框内放置一个焦距为f的凸透镜，光心为O，两束光通过透镜前后的方向、路径如图所示，若OA的长度为15cm，OB的长度为50cm，则该凸透镜的焦距可能是（　　） A．f＝5cm B．f＝10cm C．f＝15cm D．f＝20cm 【例题3】 如图，F为凸透镜的焦点，请画出对应的折射光线。 【变式3-1】 请作出图中与凸透镜折射光线对应的入射光线。 【变式3-2】 如图所示，请作出凸透镜的入射光线和进入水中的折射光线。 考向二 生活中的透镜 【例题1】 如图“插槽”可插入不同光学元件，“内筒”固定，“外筒”可左右横向移动，外筒上的“半透明薄膜”可作光屏。图乙中元件分别是①凸透镜、②平面镜、③钻有小孔的遮光板。点燃蜡烛进行实验，以下说法不正确的是（　　） A．图甲插槽中插入某光学元件后，同学们在A处观察，左右移动外筒，像的大小不变，说明插入的是② B．图甲插槽插入光学元件①，恰能在薄膜上看到烛焰清晰的像，该像是放大的像 C．当插入某光学元件后，在薄膜上看到了清晰的倒立的像，向左移动外筒，像始终清晰，则插入的光学元件是③，此过程中像的亮度将变暗 D．如图丙所示，若切除凸透镜中间部分，再将剩余部分靠拢合在一起，蜡烛在P点时将成2个像 【变式1-1】 物理课上，同学们用凸透镜观察周围的物体，透过凸透镜不能看到的像是（　　） A．正立放大的像 B．正立缩小的像 C．倒立放大的像 D．倒立缩小的像 【变式1-2】 如图，修表师傅可通过“寸镜”看清手表微小结构。“寸镜”内部有一个凸透镜，使用时手表到凸透镜的距离应（　　） A．等于1倍焦距 B．小于1倍焦距 C．大于2倍焦距 D．在2倍焦距与1倍焦距之间 【例题2】 小东自制了一个简易投影仪，它主要由手电筒、内筒（一端开口，另一端可以放置胶片）、外筒（一端开口，另一端固定凸透镜）组成，内筒可嵌于外筒且能左右推动。将印有“冰墩墩”的透明胶片贴于内筒一端，打开手电筒，调整胶片、凸透镜到白墙的位置，在墙上得到清晰放大的像，如图所示。已知凸透镜的焦距是10cm。下列说法正确的是（　　） A．自制投影仪能成放大的像，是因为凸透镜对光线有发散作用 B．白墙到凸透镜的距离应大于20cm C．胶片与凸透镜的距离应小于10cm，且胶片应倒立放置 D．若要白墙上清晰的像变得更大一些，只将内筒往外拉动一些即可 【变式2-1】 如图甲所示是公共场所的宣传投影灯，装在高处的投影灯照在地面上出现图案，其内部结构如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A．地面上看到的是放大的虚像 B．调小镜头与图片的距离图案变小 C．该投影灯的成像原理与照相机相同 D．不同方向都能看到图案是光在地面发生了漫反射 【变式2-2】 2025年10月4号，VAR（视频助理裁判技术）首次亮相“苏超”淘汰赛，VAR主要依靠遍布足球场上的多个摄像机镜头，多机位，多角度捕捉场上球员的每一个细小动作，从而做到“火眼金睛”。苏超联赛以世界杯级判罚标准护航，用技术打破争议，用细节赢得信任，为中国草根足球树立新标杆。下列说法正确的是（　　） A．摄像头利用光的反射原理工作 B．摄像机镜头是凹透镜 C．运动员通过摄像机镜头成一个倒立放大的像 D．运动员射门时，足球向球门框上的镜头靠近的过程中，摄像机中足球的像将变大 【例题3】 如图所示为实验室用显微镜和天文望远镜，关于图中两种仪器，下列说法正确的是（　　） A．显微镜的目镜相当于投影仪，物镜相当于放大镜 B．天文望远镜的目镜相当于投影仪，物镜相当于照相机 C．用显微镜观察物体，看到的像是正立的 D．天文望远镜的目镜和物镜都是凸透镜，但成像特点不同 【变式3-1】 2025年“苏超”足球半决赛，迎来了足球转播史上首位“机器人摄像师”，关于该镜头的光学原理，下列说法正确的是（　　） A．镜头对光线有发散作用 B．拍摄时，足球通过镜头成的是正立、放大的虚像 C．足球离镜头越近，屏幕上成的像越大 D．为了拍摄到更广阔的赛场画面，应将镜头靠近赛场 【变式3-2】 跨学科实践：制作望远镜 黄昏系数是望远镜的常见参数之一，反映了不同口径和放大倍率的望远镜在暗光条件下的观察效能，黄昏系数越大的望远镜效能越好。黄昏系数的计算方法是望远镜的倍率和物镜的直径（单位：mm）的乘积再求算术平方根。放大倍率为物镜的焦距与目镜的焦距之比。观测表明，恒星或星系远离我们的速度与它跟我们之间的距离成正比，根据恒星或星系远离我们的速度可以知道这个恒星或星系距离我们有多远。 思考：小组成员通过阅读材料总结了如下两个结论，其中正确的是（　　　 ）； A.黄昏系数可以反映出望远镜在高亮背景条件下的观察效能。 B.若某恒星远离我们的速度为v，它跟我们之间的距离为s，则v与s的比值是不变的。 （1）望远镜有多种类型，其中一种望远镜的物镜和目镜都是凸透镜。物镜的作用是使远处的物体在焦点附近成倒立、缩小的　　　 像，而目镜的作用则与生活中　　　　　 （选填“投影仪”或“放大镜”）的原理相同，用来把这个像放大； （2）项目小组自制的望远镜放大倍率为2倍；选择一对焦距适当的凸透镜分别作为物镜和目镜。如果物镜的直径是50mm，则该望远镜的黄昏系数为　　　　 （忽略单位）；按照如图所示组装成一只望远镜； （3）①用望远镜观察远处的物体后，再观察较近的物体，观察时需对镜筒的长度进行调节，应适当　　　　 （选填“增大”或“减小”）物镜和目镜之间的距离。 ②通过寻星装置更容易找到目标，是利用　　　　　　　　 的原理。 ③用望远镜观察物体时，会感到物体被放大了，主要是由于（　　　 ） A.像到观察者的距离变小了，视角变大 B.通过望远镜成的像比物体大 （4）小组成员用该望远镜看远处物体时，发现看到像与实际物体相比较，上下、左右都颠倒了。同学们又设计了如图所示的望远镜。该望远镜的物镜与目镜不共轴。在中部空腔内安装了两片小平面镜，利用光的　　　　 改变了光路，这样人们就可以通过目镜看到远处物体正立的像。 考向三 凸透镜成像规律 【例题1】 在“探究凸透镜成像的规律”实验中，蜡烛、凸透镜、光屏在光具座上的位置如图所示，这时烛焰在光屏上成清晰的像。下列说法中（　　） ①图中凸透镜的焦距可能是14cm ②图中成像特点与投影仪成像特点相同 ③把蜡烛适当左移，透镜保持不动，向左适当移动光屏，会再次在光屏上得到清晰的像 ④把蜡烛移至45cm处，透镜保持不动，向右适当移动光屏，会再次在光屏上得到清晰的像 A．只有①②正确 B．只有①③正确 C．只有②④正确 D．只有③④正确 【变式1-1】 同学们用图甲所示的装置测出凸透镜的焦距，并“探究凸透镜成像规律”，当蜡烛、透镜、光屏位置如图乙时，在光屏上可成清晰的像。下列说法正确的是（　　） A．凸透镜的焦距是30cm B．图乙中烛焰成的是倒立放大的像 C．照相机成像特点与图乙中所成像相同 D．保持蜡烛、光屏位置不变，将凸透镜往左移，也可在光屏上成清晰的像 【变式1-2】 在做“探究凸透镜成像规律”的实验中，小明利用图甲测出了透镜的焦距后，正确安装并调节实验装置如图乙所示，在光屏上得到一个清晰的像。下列说法正确的是（　　） A．由甲图可知该透镜焦距为20.0cm B．乙图中光屏上成倒立放大的像，符合投影仪的成像原理 C．在乙图中保持透镜位置不变，将蜡烛与光屏均适当向右移动，可在光屏上成放大的像 D．若实验中有只虫子落在了凸透镜上，光屏上不能呈现完整的像 【例题2】 在“探究凸透镜成像的规律”实验时，某小组测量出物距和像距的数据，并绘制成如图所示的图象，根据图象可知（　　） A．该凸透镜的焦距f＝20cm B．当物距u＝30cm时，成倒立、缩小的实像 C．当物距u＝8cm时，所成的像能用光屏承接 D．若把物体从距凸透镜30cm处向距凸透镜15cm处移动过程中，所成的像会逐渐变小 【变式2-1】 某同学用如图甲所示的装置探究“凸透镜成像规律”的实验中，记录并绘制了像距v和物距u之间的关系图像（如图乙所示）。 （1）按照图甲安装实验器材，将光源、凸透镜和光屏依次放在光具座上，调整三者中心大致在同一高度使像成在光屏中央；由图乙可得出该实验所用凸透镜的焦距是　　　 cm； （2）当各元件位置如图甲所示时，可在光屏上得到一个清晰倒立、　　　　 （选填“放大”或“缩小”）的实像；生活中的　　　　　 （选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”）就是利用这一成像原理制成的； （3）若要使 （2）中光屏上的像变大，应将蜡烛向　　　 移动；同时将光屏向　　　 移动（均选填“左”或“右”）； （4）如图丙所示，将烛焰置于凸透镜焦距以内，在透镜另一侧可以观察到放大的虚像，若将一不透明的光屏置于如图丙中的虚线处，则烛焰的像　　　 （填选项）。 A.会消失 B.亮度变暗 C.没有变化 D.成在光屏上 【变式2-2】 光具座上有凸透镜、光屏及发光源各一个。当光屏和凸透镜的距离为10cm时，此时在光屏上成缩小的像。把光屏沿着光具座移动5cm后，再次移动光源的位置使成清晰的像。对于该像的情况，下列选项正确的是（　　） A．一定成放大的像 B．可能成缩小的像 C．成像可能比原来小 D．成像一定比原来小 【例题3】 如图甲所示，小明将一个装有水的圆柱形玻璃杯放在漫画前，惊奇地发现透过水杯看到漫画中的老鼠变“胖”了，还掉头奔向猫，如图乙所示。关于此现象下列说法正确的是（　　） A．透过水杯看到变“胖”的老鼠是虚像 B．将漫画远离水杯一些，透过水杯看到老鼠的像会继续变“胖” C．将漫画靠近水杯一些，透过水杯看到的老鼠可能没有掉头 D．调整漫画和水杯的距离，可能会看到变“高”的老鼠 【变式3-1】 小明在学习了探究凸透镜成像规律的实验后，打算在家独立完成探究过程，由于没有凸透镜，于是他用弹性膜注水制作了一个水凸透镜，通过注射器注水或抽水改变透镜的厚度，固定透镜，将蜡烛放在合适位置后，调节光屏的位置得到清晰的像，如图甲所示，下列说法正确的是（　　） A．图甲可以模拟正常人眼球观察物体时的成像情况，光屏上成倒立放大的实像 B．图甲所示水透镜的焦距范围是：7.5cm＜f＜15cm C．若将远视眼镜靠近甲图透镜左侧放置，要将光屏远离透镜才能承接到清晰的像 D．模拟图乙近视眼的成因时需要从水透镜向外抽水 【变式3-2】 某同学用自制的水透镜做凸透镜成像实验，在光屏上得到了清晰的像，如图所示。将蜡烛向右移动，如果要保证光屏上还是成清晰的像，我们应该（　　） A．向水透镜中注水，此时水透镜的焦距变大 B．向水透镜中注水，此时水透镜的焦距变小 C．从水透镜中排水，此时水透镜的焦距变大 D．从水透镜中排水，此时水透镜的焦距变小 考向四 眼睛和眼镜 【例题1】 图甲是眼睛的一种视力缺陷，图乙是小明用弹性膜注水制作了一个水凸透镜来进行模拟，可以通过注射器注水或抽水改变透镜的厚度。固定透镜，将一个蜡烛放在合适位置后，调节光屏得到清晰的像。下列说法正确的是（　　） A．图乙所示水透镜的焦距范围在7.5cm﹣15cm之间 B．模拟图甲的成因时需要从水透镜向外抽水 C．图乙模拟正常人眼球观察物体时的成像情况，光屏上成倒立放大的实像 D．若将远视眼镜靠近图乙透镜左侧放置，要将光屏远离透镜才能承接到清晰的像 【变式1-1】 小明需要佩戴隐形眼镜进行视力矫正。如图所示是他眼睛的成像示意图，所配制的眼镜中心厚度为0.5mm。据此判断，小明患有的视力缺陷及该镜片边缘的厚度是（　　） A．近视眼 大于0.5mm B．近视眼 小于0.5mm C．远视眼 大于0.5mm D．远视眼 小于0.5mm 【变式1-2】 如图所示，香港科技大学科学家团队开发出世界上首款3D人工眼，首次复制了人眼的曲面结构，为视觉类人形机器人和视力障碍患者带来了新希望。关于3D人工眼球，下列说法正确的是（　　） A．该人工眼对光具有发散作用 B．物体通过该人工眼成正立、缩小的实像 C．利用该人工眼看物体时，物体应在其二倍焦距以内 D．当物体远离人工眼时，所成的像会变小 【例题2】 VR眼镜是一种可以虚拟现实的头戴式显示设备，利用计算机生成模拟系统，用户通过看眼镜内的电子屏幕，结合封闭性的音效，给用户产生一种身在虚拟环境中的感觉。 （1）VR眼镜内的电子屏经过晶状体在视网膜上成　　　 （正/倒）立的　　　 （虚/实）像； （2）因为电子屏距离眼睛很近，为了让用户可以看清图像，需在眼睛和电子屏之间配置一块透镜。为了弄清VR眼镜内置透镜的作用，小聪同学做了以下实验： ①用“F”形LED灯模拟VR眼镜的电子屏，用透镜模拟晶状体，用光屏模拟视网膜（如图乙），在实验前，需要调节LED灯中心、光屏中心在　　　　　　　　　 ； ②经过实验小聪发现，若保持光屏和凸透镜位置不变，LED灯向右移动时，要重新在光屏上得到清晰的像，需换用焦距更小的凸透镜，这说明：物体靠近眼睛时，为看清物体，晶状体要变　　　 （厚/薄），以　　　　 （增强/减弱）它的折光能力； ③如果物体离眼睛太近，就会超出晶状体的调节范围，使人眼无法看清。小聪发现，只要在原有凸透镜和“F”形LED灯之间放一块合适的透镜，便可以进一步缩小物距，让光屏上重新出现清晰的像（如图丙），从而推断出VR眼镜内置的是　　　 透镜。 【变式2-1】 关于照片中眼镜的镜片，下列说法正确的是（　　） A．左右两侧的镜片均为凹透镜 B．左右两侧的镜片均为凸透镜 C．左侧为凹透镜，右侧为凸透镜 D．左侧为凸透镜，右侧为凹透镜 【变式2-2】 小文同学参观大运河博物馆时，看到一个置于玻璃罩内的展品A（允许拍照）。他想用相机拍摄展品带回家研究，但展馆内灯光较暗：拍摄时　　　　 （选填“需要”或“不需要”）开启闪光灯；图中两种拍摄方式里，方式　　　 （选填“①”或“②”）的拍摄效果更清晰。 ■ 板块六 提优训练 本板块共 18 题，精选综合性强、难度较高的题目，建议限时独立完成，重点突破透镜光路、成像规律与实验探究。 1．将蜡烛、凸透镜、光屏放置于光具座上，光屏上呈现一个清晰的像，如图所示。改变蜡烛的位置，移动光屏，直到光屏上再次呈现清晰的像，此时的物距u、像距v可能是（　　） A．u＝16厘米 v＝32厘米 B．u＝14厘米 v＝28厘米 C．u＝48厘米 v＝6厘米 D．u＝13厘米 v＝43厘米 2．小明整理了如图所示的光学知识结构图，序号处应补充的知识是（　　） A．①光的反射②凸透镜③虚像 B．①光的反射②凸面镜③虚像 C．①光的直射②凸面镜③实像 D．①光的色散②凸透镜③实像 3．在探究凸透镜成像规律时，小明将蜡烛沿主光轴由距透镜90cm移至120cm的过程中，发现烛焰在图示位置光屏上的像一直比较清晰。若他移动蜡烛后，再将光屏移至距透镜12cm处，光屏上能呈现清晰的像，则屏上得到的像一定是（　　） A．放大的像 B．等大的像 C．缩小的像 D．正立的像 4．如图甲所示是“探究凸透镜成像的规律”实验装置，小伊用LED光源代替蜡烛进行了实验探究，LED光源的高度h＝10cm。小伊经过认真测量，记录了像高h′和物距u的数据，在坐标上描出了像高h′和物距u的图像，如图乙所示。则下列说法正确的是（　　） A．该凸透镜的焦距为20cm B．当u＝20cm时，光屏上成倒立等大的实像 C．当u＝40cm时所成像的原理与投影仪相同 D．要使光屏上的像变小，可以将LED光源适当靠近凸透镜，并移动光屏 5．在“探究凸透镜成像规律”的实验中，凸透镜的焦距为10cm。 （1）为了使像能成在光屏的中央，应将三个器件　　　　 （聚拢/分散）在光具座上进行调整，同时保证透镜平面与光具座的刻度尺　　　　 。 （2）把点燃的蜡烛由图示位置移至光具座的14cm刻度处时，需将光屏向　　　 适当移动才能在光屏上成清晰、倒立、　　　　 的实像；　　　　　 就是利用这一成像规律工作的。 （3）完成实验后，继续模拟远视眼的缺陷：给透镜戴上远视眼镜，调节光屏的位置，使烛焰在光屏上成一个清晰的像；取下远视眼镜，保持蜡烛和凸透镜的位置不变，为使光屏上再次得到清晰的像，应将光屏向　　　　 适当移动。 6．实验小组利用水透镜“探究凸透镜成像的规律”。 （1）如图甲所示，平行于主光轴的平行光经过水透镜后，在光屏上得到了一个最小最亮的光斑，则此时水透镜的焦距是 　　　　　 cm。 （2）将蜡烛、水透镜和光屏调整至图乙所示位置时，光屏上出现清晰的像，此时成像原理与 　　　　　 （选填“投影仪”或“照相机”）相同；若只移动水透镜，光屏上 　　　 （选填“能”或“不能”）再次成清晰的像。 （3）保持蜡烛位置不动，向水透镜内继续注水，将光屏向靠近水透镜的方向移动，又得到烛焰清晰的像，这一过程模拟了 　　　　　 的形成；若不移动光屏可在水透镜左侧放置合适的 　　　 透镜，可使光屏上成清晰的像。 （4）如图丙，该同学想利用两个水透镜模拟开普勒望远镜，需要调节 　　　　　 （选填“物镜a”或“目镜b”）的焦距较长。 7．小亮同学利用如图甲所示的实验装置探究凸透镜成像的规律，实验记录见下表。 （1）实验中，不改变凸透镜位置，移动蜡烛使物距u＝13.0cm，然后调节光屏的位置，能在光屏上得到一个倒立　　　　 的实像，　　　　　 就是利用该成像原理制成的； （2）该实验装置可以用来模拟探究视力的矫正，将凸透镜看作眼球的　　　　　 ，光屏看作视网膜。保持凸透镜的位置不变，先移动光屏至其与凸透镜相距18.0cm，然后移动蜡烛使物距u＝23.0cm，此时不能在光屏上观察到清晰的像。若要在光屏上观察到清晰的像，可以在凸透镜和蜡烛之间放置一个焦距合适的　　　　　 眼镜； 物距u/cm 像的性质 像距v/cm 大小 正倒 虚实 16.0 放大 倒立 实像 26.6 18.0 放大 倒立 实像 22.3 20.0 等大 倒立 实像 20.0 22.0 缩小 倒立 实像 18.4 24.0 缩小 倒立 实像 17.2 （3）如图乙所示，凸透镜位置不变，移动蜡烛，光屏先后在凸透镜同侧的甲、乙两处得到烛焰清晰的像，且甲处的像比乙处大，此过程中蜡烛水平向　　　 移动。 8．同学们自制了一个研究不同光学元件成像情况的组合件，如图甲。“插槽”可插入不同光学元件，“内筒”固定，“外筒”可左右横向移动，外筒上的“半透明薄膜”可作光屏。图乙中的光学元件分别是①凸透镜②茶色玻璃板③钻有小孔的遮光板，点燃蜡烛进行实验。 （1）如图甲，在插槽中插入某光学元件后，同学们在A处观察，左右移动外筒，像的大小不变，说明插入的是图乙光学元件中的　　　 （选填①/②/③，下同）； （2）当插入某光学元件后，同学们就在薄膜上看到了清晰的像，该像是　　　　 （正立/倒立）的，若向左移动外筒，像始终清晰，则该同学插入的是图乙光学元件中的　　　 ；此过程中像将　　　　 （变大/变小/不变），像的亮度将　　　　 （变亮/变暗/不变）。 （3）如图甲，在插槽位置插入光学元件①，恰能在半透明薄膜上看到烛焰清晰的像，该像是　　　　 （放大/缩小）的像，该成像原理在生活中的应用有　　　　　　　　　 ，若只将元件①替换成元件③则所成像　　　　 （变大/变小/不变）。 9．在“探究凸透镜成像的规律”的实验中： （1）小明将该凸透镜正对太阳并前后移动光屏，当光屏上的光斑最小最亮时，测量凸透镜光心到光斑的距离如图1所示，则该透镜的焦距f＝ 　　　　　　 cm。 （2）如图2所示，安装实验装置时需将烛焰、光屏中心位于凸透镜的主光轴上，目的是 　　　　　　　　　　　　　 ；在如图2所示的实验情景中，光屏上呈现烛焰清晰的像，则该像是 　　　　 倒立的实像，生活中与此成像原理相同的光学设备有 　　　　　 。 （3）将蜡烛向右移动，为了能使光屏上得到清晰的像，应将光屏向 　　　 移动，此过程中光屏上的像将变 　　　 。将蜡烛移至39.0cm的刻度处，在光具座上移动光屏，始终无法在光屏上接收到像，此时可以在凸透镜左侧加一个 　　　　 眼镜，从而在光屏上接收到像。 10．如图甲所示，在探究光的折射现象时，将一束入射角为50°的光斜射入杯内水中，在杯底形成光斑。兴趣小组对实验中光偏折程度产生了兴趣，为了定量反映这种偏折程度，小组成员将“折射角与入射角的比值”定义为“偏折比”。根据所学物理知识和生活经验，他们对影响“偏折比”大小的因素提出以下猜想。 猜想1：“偏折比”大小可能与液体的深度有关； 猜想2：“偏折比”大小可能与液体的种类有关； 猜想3：“偏折比”大小可能与入射光的颜色有关。 （1）图甲实验中，测得折射角为35°，则此时的“偏折比”为 　　　　　 ，向杯中缓慢加水过程中，杯底光斑将向 　　　 （选填“左”或“右”）移动； （2）小组成员认为猜想1是错误的，因为 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ； （3）为了验证猜想2，小组在乙杯中加油，如图乙，当油的深度小于水的深度，此时杯底光斑的位置恰与图甲中光斑的位置重合，对比可知：在相同条件下，油对光的“偏折比”　　　　 （选填“大于”、“等于”或“小于”）水对光的“偏折比”； （4）对于猜想3，小组准备用图甲装置先后入射红、紫色光束进行探究；请你结合光的色散实验，推测红光的光斑应位于图丁中的 　　　 （选填“A”或“B”）点； （5）让一束光斜穿过如图戊所示的玻璃砖，若光在其上表面折射入玻璃砖时的“偏折比”为0.8，则光在其下表面折射出玻璃砖时的“偏折比”为 　　　　　　 。 11．如图甲所示，小明在探究光折射现象时，将一束入射角为50°的光线斜射入杯中，在杯底形成光斑，然后逐渐往杯中加水，观察杯底光斑的位置变化．他对实验中光偏折程度的差异产生了兴趣．为了定量反映这种差异，他将“折射角与入射角的比值”定义为“偏折比”．根据所学知识和生活经验，小明对影响“偏折比”大小的因素提出如下猜想： 猜想1：与液体深度有关 猜想2：与液体种类有关 猜想3：与入射光的颜色有关 （1）图甲实验中，测得折射角为35°，则此时的“偏折比”为　　　　　 ．加水过程中，杯底光斑将向　　　 （填“左”或“右”）移动． （2）你认为猜想1　　　　　 （选填“正确”或“不正确”），理由是：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ． （3）为了探究猜想2，小明只将图甲中的水换成油，当油的深度小于水的深度（如图乙所示），杯底光斑位置恰与图甲实验时光斑位置重合．对比可知：在相同条件下，油对光的“偏折比”比水对光的“偏折比”　　　 （选填“大”或“小”）． （4）为了探究猜想3，小明用图甲装置先后入射红、蓝色激光，杯底光斑位置如图丙所示，则　　　 光的“偏折比”大． （5）将一束激光穿过如图丁所示的玻璃砖，若光在玻璃砖上表面折射时的“偏折比”为0.8，则光在下表面折射时的“偏折比”为　　　　　　 ． 12．如图1所示，将透明的薄壁（厚度可忽略不计）方形水槽水平放置；固定在水槽底部的激光笔沿图示方向发出一细光束，小彬通过缓慢改变水槽中的水量来探究光的传播现象。 （1）图1水槽中未注水时可在侧壁上A处得到一个光点，注入一定量的水后，光点移至B处。为使B处的光点移至C处，则应使水槽中的水量　　　　 ，若BC间距离为2cm，则水面高度的变化量Δh　　　 2cm（填“＞”、“＝”或“＜”） （2）如图2所示，小彬将激光笔移至虚线框内向水槽底部照射，为使光束第一次从水面射出后沿DE方向传播，则激光笔照射的方向应满足的条件是　　　　　　　 ，且激光笔照射在水槽底部的位置必须在区　　　 （填“①”、“②”或“③”）内 13．在光学实验课上，小科对以下几个实验做了改进。 【光的反射定律实验】 （1）实验过程中为了便于读出反射角和入射角的度数，把硬纸板做成量角器的形状并标上刻度。以下四种标注方式，最合理的是 　　　 。 （2）小科选用了白色且粗糙的硬纸板，可使实验现象更明显，因为它发生了 　　　　　 （选填“漫反射”或“镜面反射”），让坐在不同方向的同学都能看到光的传播路径。 【平面镜成像实验】 （3）小科利用如图1所示的房间A、B，验证平面镜成像规律。两个房间被玻璃门隔开，其底部地砖的拼接纹路完全对应。房间A中标记物成的像，应在房间B的 　　　 （选填“D”、“E”或“F”）点。 【光的折射规律实验】 （4）如图2，利用激光笔在“探究光从空气斜射入水中的折射规律”时，为了便于观察光路和测量角度，下列方法中可行的是 　　　　 。 A．用眼睛直接迎着折射光线的方向观察 B．用烟雾发生器在空气中产生少量烟雾，显示入射光线 C．在玻璃容器的侧壁贴上坐标纸，便于比较折射角和入射角的大小关系 14．图中，OB为反射光线，请画出它的入射光线和折射光线的大致方向。 15．把玻璃杯放在有字的卡片上，往杯内注水近满，如图所示，由上向下观察，你看到的杯内的“物”比杯外的“理”位置　　　 （选填“深”或“浅”），产生这一现象的原因是光发生了　　　　 现象，将杯中水倒去一半，看到的“物”将向　　　 移动（选填“上”或“下”）。 16．如图所示，把注水玻璃杯放在课本的封面上，观察到杯中有文字“物”，能说明这一现象产生原因的光路图是（　　） A． B． C． D． 17．下列光的现象中，由光的折射形成的是（　　） A．水中倒影 B．地上“树影” C．透镜观“花” D．日晷计时 18．能正确反映水中的筷子（如图所示）看起来向上偏折的光路是图中的（　　） A． B． C． D． 1 学科网（北京）股份有限公司 $ 2027届中考物理（苏科版2024）一轮复习专题讲义 专题 03 透镜及其应用 适用版本：苏科版2024 建议用时：90分钟 题量：51题 专题编号：03 ■ 板块一 内容概览 本专题围绕“透镜及其应用”展开，主要包括透镜对光的作用、生活中的透镜、凸透镜成像的规律以及眼睛和眼镜。通过本专题复习，帮助学生建立“凸透镜会聚、凹透镜发散，凸透镜成像性质由物距决定”的物理观念，提升透镜光路作图、实验探究以及运用成像规律解释照相机、投影仪、放大镜和视力矫正等实际问题的能力。 模块 核心内容 学习要求 透镜 凸透镜与凹透镜、主光轴与光心、焦点与焦距、三条特殊光线 能判断透镜类型，规范完成特殊光线作图 生活中的透镜 照相机、投影仪、放大镜，实像与虚像 能区分实像虚像，知道各仪器的成像性质 凸透镜成像规律 物距像距、五种成像情况、两个分界点、动态规律 能探究成像规律，判断成像性质与变化 眼睛和眼镜 眼睛构造与调节、近视与远视、显微镜与望远镜 能辨析视力缺陷，说明矫正原理 ■ 板块二 考情分析 考查形式 高频考点 分值占比 难度 选择题 透镜判断、成像性质辨析、视力矫正、仪器原理 约 2～3 分/题 易～中 填空题 成像规律、焦距与像距、生活透镜应用 约 2～3 分/题 中 作图题 三条特殊光线、透镜光路、视力矫正光路 约 3～4 分/题 中 实验探究题 凸透镜成像规律、水透镜、制作望远镜 约 5～8 分/题 中偏难 命题趋势 透镜及其应用是中考光学的重点，题量稳定、综合性强，常结合生活情境（放大镜、照相机、投影仪、眼镜）、传统文化（削冰取火、潭清疑水浅）和前沿科技（机器人摄像师、3D人工眼、VR眼镜、VAR技术）命题，注重考查透镜光路作图与成像规律的实验探究。凸透镜成像实验、水透镜动态变化和视力矫正是高频增长点。备考时应重视概念辨析与作图规范，熟练掌握控制变量法，牢记“一倍焦距分虚实、二倍焦距分大小”，实际光线画实线、虚像与反向延长线画虚线。 ■ 板块三 知识结构思维导图 ■ 板块四 知识点分类（表格对比 · 重难诠释） 知识点一 透镜 项目 凸透镜 凹透镜 结构特征 中间厚、边缘薄 中间薄、边缘厚 光学作用 对光有会聚作用（会聚透镜） 对光有发散作用（发散透镜） 生活实例 放大镜、照相机/投影仪镜头、远视眼镜 近视眼镜、门镜（猫眼） 凸透镜的三种截面形状（双凸、平凸、凹凸） 凹透镜的三种截面形状（双凹、平凹、凸凹） 名称 定义 要点 / 记忆点 主光轴 通过两个球面球心的直线（CC），简称主轴，画点划线 是为研究透镜建立的参考直线 光心 O 主轴上的特殊点，通过它的光线传播方向不变 薄透镜的光心可看作在透镜中心 焦点 F 平行于主轴的光经透镜后会聚（或反向延长线相交）的点 凸透镜为实焦点，凹透镜为虚焦点；两侧各有一个 焦距 f 焦点到光心的距离 凸透镜表面越凸，焦距越短、会聚能力越强 凸透镜的主光轴与球心 C1、C2 凹透镜的主光轴与球心 C1、C2 凸透镜使平行于主轴的光会聚到实焦点 F 凹透镜使平行于主轴的光发散，反向延长线交于虚焦点 F 粗测凸透镜焦距：正对太阳光，移动白纸直到光斑最小最亮，量出光斑到透镜的距离 三条特殊光线 凸透镜 凹透镜 过光心的光线 传播方向不变 传播方向不变 平行于主轴的光线 折射后过另一侧焦点 折射光发散，反向延长线过同侧虚焦点 过焦点的光线 折射后平行于主轴射出 射向另一侧虚焦点的光，折射后平行于主轴 凸透镜的特殊光线：平行光过焦点（左）、焦点光变平行（右） 凹透镜的特殊光线：折射光的反向延长线过虚焦点 ◆ 重难诠释 “会聚/发散作用”是相对入射光而言：折射光比入射光更靠近主轴即会聚，更远离主轴即发散；会聚作用后的光不一定真的交于一点。 凸透镜的焦点是实际光线会聚的实焦点，凹透镜的焦点是折射光反向延长线相交的虚焦点，不能用光屏承接。 透镜的光路可逆：把点光源放在焦点上，折射光就平行于主轴射出，这正是平行光经透镜会聚于焦点的逆过程。 区分透镜与面镜：透镜靠折射、能透光；凸/凹面镜靠反射、不透光。凸透镜会聚、凹透镜发散，不要与凸/凹面镜混淆。 知识点二 生活中的透镜 仪器 物距条件 成像性质 像的位置 / 调节 照相机 物距大于 2f 倒立、缩小的实像 像在 f 与 2f 之间；拍近景镜头前伸，像变大 投影仪 物距在 f 与 2f 之间 倒立、放大的实像 像在 2f 以外；投影片靠近镜头，像变大 放大镜 物距小于 f 正立、放大的虚像 像与物同侧；适当远离物体，像变大 放大镜：物体在一倍焦距内，成正立放大的虚像 自制照相机：镜头、可滑动纸筒与半透明膜（光屏） 对比项 实像 虚像 成因 实际光线会聚而成 实际光线的反向延长线相交而成 光屏承接 能在光屏上呈现 不能在光屏上呈现 正倒 一般是倒立的 一般是正立的 举例 小孔成像、照相机、投影仪 平面镜成像、放大镜、水中倒影 实像的形成：物体在 f 与 2f 之间，折射光在另一侧会聚成实像 虚像的形成：物体在 f 以内，折射光的反向延长线交于同侧虚像 实像由实际光线会聚，能在光屏上呈现 放大镜的虚像：人眼逆着折射光看，感到光从放大的虚像处发出 用放大镜观察邮票细节 ◆ 重难诠释 照相机、投影仪、放大镜的镜头都是凸透镜，区别只在物距不同，因此成像性质不同；可结合“物远像近像变小”理解调节。 投影仪在屏幕上成倒立像，所以投影片要倒插；屏幕用粗糙白布，是利用漫反射让各方向的人都能看到。 实像和虚像都能被眼睛看到，区别在是否由实际光线会聚、能否用光屏承接，而不是“能不能看见”。 放大镜并非离物体越远越好：物距超过一倍焦距后虚像消失，将变成倒立的实像。 知识点三 凸透镜成像的规律 物距 u（物体到光心）与像距 v（像到光心） 实验装置：蜡烛、凸透镜、光屏依次放在光具座上，三者中心调到同一高度 物距 u 像距 v 像的性质（正倒/大小/虚实） 应用 u＞2f f＜v＜2f 倒立、缩小、实像 照相机、摄像机 u＝2f v＝2f 倒立、等大、实像 测焦距（分界点） f＜u＜2f v＞2f 倒立、放大、实像 投影仪、幻灯机 u＝f — 不成像（折射光平行射出） 获得平行光（分界点） u＜f v＞u（同侧） 正立、放大、虚像 放大镜 u＞2f：倒立、缩小的实像，像在 f 与 2f 之间 u＝2f：倒立、等大的实像，像距等于物距 f＜u＜2f：倒立、放大的实像，像在 2f 以外 u＝f：折射光平行射出，反向延长线也不相交，不能成像 u＜f：正立、放大的虚像，与物体在透镜同侧 两个分界点 分界作用 记忆点 焦点 F（u＝f） 实像与虚像的分界：u＞f 成实像，u＜f 成虚像 “一倍焦距分虚实” 二倍焦距处（u＝2f） 放大与缩小的分界：u＞2f 缩小，u＜2f 放大 “二倍焦距分大小” 动态规律 内容 形象比喻 / 记忆点 成实像时 物距减小，像距增大、像变大 “物近像远像变大”，像儿跟着物体跑 成虚像时 物距减小（更靠近透镜），像变小 虚像时物近像近像变小 整体趋势 物体向哪移动，像也向哪移动 像与物“同方向”移动 ◆ 重难诠释 两个分界点要记牢：焦点分虚实、二倍焦距分大小；实像倒立且物像异侧，虚像正立且物像同侧。 光屏上找不到像的常见原因：三者中心不在同一高度、蜡烛在焦点上或一倍焦距内、光具座太短使像落在光具座外。 遮住透镜一半仍能成完整的像，只是透过的光变少、像变暗；物体上任一点都有光经透镜另一半会聚。 成实像时“物近像远像变大”，蜡烛燃烧变短则像向上移；换用焦距更短的透镜，会聚能力增强、像距变小。 知识点四 眼睛和眼镜 眼睛的构造：角膜、瞳孔、晶状体、玻璃体、视网膜、视神经等 项目 看远处物体 看近处物体 睫状体 放松 收缩 晶状体 变薄，折光能力变弱 变厚，折光能力变强 成像 平行光会聚在视网膜上 光仍会聚在视网膜上（像距不变） 正常眼看远处：睫状体放松、晶状体变薄，平行光会聚在视网膜上 类型 成因 像的位置 矫正镜片 近视眼 晶状体太厚、折光能力太强，或眼球前后径过长 像成在视网膜前方 戴凹透镜（发散，使像后移） 远视眼 晶状体太薄、折光能力太弱，或眼球前后径过短 像成在视网膜后方 戴凸透镜（会聚，使像前移） 近视眼：远处物体的像成在视网膜前方 近视矫正：眼前加凹透镜，使像后移到视网膜上 远视眼：近处物体的像成在视网膜后方 远视矫正：眼前加凸透镜，使像前移到视网膜上 光学仪器 结构 / 原理 作用 显微镜 物镜（投影仪原理）成放大实像，目镜（放大镜原理）再放大 观察微小物体，两次放大 望远镜 物镜（照相机原理）成缩小实像，目镜相当于放大镜 看清远处物体，增大视角 ◆ 重难诠释 正常眼通过睫状体改变晶状体厚薄来调节焦距，使远近不同的物体都能在视网膜上成清晰的像，像距始终不变。 近视戴凹透镜、远视戴凸透镜：凹透镜发散使像后移，凸透镜会聚使像前移，镜片度数与折光程度相匹配。 明视距离约 25 cm；读写姿势端正、不在强光或晃动环境用眼，是预防近视的关键。 显微镜、望远镜都由两组凸透镜组成：物镜先成实像，目镜再像放大镜一样放大，最终形成放大的像。 ■ 板块五 考向分类（例题 · 变式） 考向一 透镜对光的作用 【例题1】 根据入射光线和折射光线，虚线框内的透镜正确的是（　　） A．①② B．①③ C．②③ D．②④ 【答案】C 【解答】解：四个图中，入射光线经透镜后，发散了一些，该透镜对光有发散作用，所以都是凹透镜；故②③正确、①④错误。 故选：C。 【变式1-1】 在虚线框内放置的是透镜，让一（两）束光线通过透镜折射后出射光线分别如图所示，其中虚线框内放置的一定是凸透镜的是（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【解答】解：A．过光心的光线其传播方向不变，所以虚线框内放置的可能是凸透镜，也可能是凹透镜，故A错误； B．图中平行于主光轴的光线经透镜折射后，折射光线通过焦点，所以虚线框内放置的一定是凸透镜，故B正确； C．图中两条光线经过虚线框内透镜折射后，由折射角度可知，两条光线变得发散，由于凹透镜具有发散作用，所以虚线框内放置的一定是凹透镜，故C错误； D．图中两条光线经过虚线框内透镜折射后，折射光线偏离主光轴，说明该透镜对光具有发散作用，所以虚线框内放置的一定是凹透镜，故D错误。 故选：B。 【变式1-2】 下列哪幅图中使用的不是凸透镜？（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【解答】解：凸透镜能成正立放大虚像、倒立放大实像、倒立等大实像、倒立缩小实像，而凹透镜只能成正立缩小虚像，故ABC错误、D正确。 故选：D。 【例题2】 炎炎夏日，汽车停在露天车场，若把装满水的矿泉水瓶留在车内易引起火灾如图所示，关于这个现象，下列说法正确的是（　　） A．矿泉水瓶对光有发散作用 B．矿泉水瓶的作用相当于一个凸透镜 C．发生该现象的原理是光的反射 D．矿泉水瓶压扁后焦距不会改变 【答案】B 【解答】解：ABC、盛满水的矿泉水瓶符合中间厚、边缘薄的特点，因此盛满水的矿泉水瓶相当于凸透镜，对光线有会聚作用，这是光的折射现象，可以将射来的太阳光会聚在一点上，会聚点的温度比较高，可能会引起火灾，故B正确、AC错误； D、盛满水的矿泉水相当于凸透镜，矿泉水瓶压扁后，凸透镜的焦点到光心的距离变小，即焦距将变小，故D错误； 故选：B。 【变式2-1】 公元前2世纪，西汉淮南王刘安的《淮南万毕术》记载：“削冰令圆，举以向日，以艾承其影，则火生”，其描述的现象如图所示，下列说法错误的是（　　） A．“削冰令圆”指的是把冰削成凸透镜 B．“举以向日”指的是冰透镜正对太阳光 C．“以艾承其影”中的“影”指冰透镜的影子 D．“则火生”是因为冰透镜能会聚光线 【答案】C 【解答】解：A．“削冰令圆”指的是把冰削成凸透镜，凸透镜中间厚、边缘薄，能会聚光线，故A正确； B．“举以向日”指的是冰透镜正对太阳光，使太阳光平行于主光轴入射，便于会聚光线，故B正确； C．凸透镜能将平行光会聚在焦点处，所以“以艾承其影”中的“影”指冰透镜的焦点，故C错误； D．“则火生”是因为冰透镜是凸透镜，能会聚光线，从而将太阳光的能量集中，产生高温，引燃艾草，故D正确。 故选：C。 【变式2-2】 如图所示，虚线方框内放置一个焦距为f的凸透镜，光心为O，两束光通过透镜前后的方向、路径如图所示，若OA的长度为15cm，OB的长度为50cm，则该凸透镜的焦距可能是（　　） A．f＝5cm B．f＝10cm C．f＝15cm D．f＝20cm 【答案】B 【解答】解：如图所示，虚线方框内放置一个焦距为f的凸透镜，光心为O，两束光通过透镜前后的方向、路径如图所示，若OA的长度为15cm，OB的长度为50cm。由图可知，A点为发光点，B点为像点，OA为物距u＝15cm， OB为像距v＝50cm， 因为凸透镜成实像时，物距u、像距v与焦距f满足：当u＜v时，f＜u＜2f，v＞2f， 已知u＝15cm， 故f＜15cm＜2f， 解得7.5cm＜f＜15cm， 又因为v＝50cm，50cm＞2f，解得f＜25cm， 故焦距f的范围为7.5cm＜f＜15cm，故B正确，ACD错误。 故选：B。 【例题3】 如图，F为凸透镜的焦点，请画出对应的折射光线。 【答案】 【解答】解：过焦点的光线经凸透镜折射后折射光线平行于主光轴；过光心的光线其传播方向不变；如图所示： 【变式3-1】 请作出图中与凸透镜折射光线对应的入射光线。 【答案】 【解答】解：过光心的光线传播方向不改变，折射光线平行于主光轴，则入射光线通过焦点，如图所示： 【变式3-2】 如图所示，请作出凸透镜的入射光线和进入水中的折射光线。 【答案】见试题解答内容 【解答】解：（1）平行于主光轴的入射光线经过凸透镜折射后，折射光线过焦点，由此可以确定该条折射光线对应的入射光线。 （2）过入射点垂直界面作出法线，根据折射角小于入射角，在水中法线的另一侧作出折射光线，如图所示： 考向二 生活中的透镜 【例题1】 如图“插槽”可插入不同光学元件，“内筒”固定，“外筒”可左右横向移动，外筒上的“半透明薄膜”可作光屏。图乙中元件分别是①凸透镜、②平面镜、③钻有小孔的遮光板。点燃蜡烛进行实验，以下说法不正确的是（　　） A．图甲插槽中插入某光学元件后，同学们在A处观察，左右移动外筒，像的大小不变，说明插入的是② B．图甲插槽插入光学元件①，恰能在薄膜上看到烛焰清晰的像，该像是放大的像 C．当插入某光学元件后，在薄膜上看到了清晰的倒立的像，向左移动外筒，像始终清晰，则插入的光学元件是③，此过程中像的亮度将变暗 D．如图丙所示，若切除凸透镜中间部分，再将剩余部分靠拢合在一起，蜡烛在P点时将成2个像 【答案】C 【解答】解：A．插槽插入②平面镜，在A处观察平面镜成的虚像。平面镜成像特点：像与物大小相等，移动外筒（改变光屏位置）不会改变像的大小，平面镜虚像和光屏无关，故A正确； B．插入①凸透镜后，由图可知，物距u小于像距v，根据凸透镜成像规律：当f＜u＜2f时，成倒立放大的实像，因此这个像是放大的，故B正确； C．插入③小孔板，是小孔成像，小孔成像的原理是光的直线传播，小孔成像时，任意像距都能成清晰的像，因此插入的是钻有小孔的遮光板，但向左移动外筒时，光屏靠近小孔，像距减小，像变小；小孔的大小不变，通过小孔的总光线量不变，像变小后光线更集中，亮度会变亮，不是变暗，故C错误； D．切除凸透镜中间部分后，剩余上下两部分靠拢时，两部分的光心分别移动到原光心的上方和下方，相当于两个位置不同的凸透镜，因此会成2个像，故D正确。 故选：C。 【变式1-1】 物理课上，同学们用凸透镜观察周围的物体，透过凸透镜不能看到的像是（　　） A．正立放大的像 B．正立缩小的像 C．倒立放大的像 D．倒立缩小的像 【答案】B 【解答】解：AB．当u＜f，成正立放大的虚像，故A不正确，B正确； C．f＜u＜2f，成倒立放大的实像，应用于幻灯机，故C不正确； D．当u＞2f，成倒立缩小的实像，应用于照相机，故D不正确； 故选：B。 【变式1-2】 如图，修表师傅可通过“寸镜”看清手表微小结构。“寸镜”内部有一个凸透镜，使用时手表到凸透镜的距离应（　　） A．等于1倍焦距 B．小于1倍焦距 C．大于2倍焦距 D．在2倍焦距与1倍焦距之间 【答案】B 【解答】解：“寸镜”内部有一个凸透镜，在修表时，做放大镜使用，所以此时手表到凸透镜的距离应小于1倍焦距，故B正确、ACD错误。 故选：B。 【例题2】 小东自制了一个简易投影仪，它主要由手电筒、内筒（一端开口，另一端可以放置胶片）、外筒（一端开口，另一端固定凸透镜）组成，内筒可嵌于外筒且能左右推动。将印有“冰墩墩”的透明胶片贴于内筒一端，打开手电筒，调整胶片、凸透镜到白墙的位置，在墙上得到清晰放大的像，如图所示。已知凸透镜的焦距是10cm。下列说法正确的是（　　） A．自制投影仪能成放大的像，是因为凸透镜对光线有发散作用 B．白墙到凸透镜的距离应大于20cm C．胶片与凸透镜的距离应小于10cm，且胶片应倒立放置 D．若要白墙上清晰的像变得更大一些，只将内筒往外拉动一些即可 【答案】B 【解答】解：A、自制投影仪能成放大的像，是因为凸透镜对光线有会聚作用，故A错误； B、结合凸透镜成像的规律，此时的物距小于像距，成倒立的放大的实像，成像原理与投影仪相同，此时的物距应该在一倍焦距和二倍焦距之间，所以胶片与透镜的距离小于20cm，凸透镜与白墙的距离大于20cm，故B正确； C、因为凸透镜的焦距f＝10cm，当10m＜u＜20cm，才能成倒立放大的实像，并且胶片应倒立在凸透镜前，才能看到正立的像，这个实验的原理与投影仪的原理相同，故C错误； D、若要白墙上清晰的像变得更大一些，根据凸透镜成实像时，物距减小，像距增大，像变大可知，将胶片靠近凸透镜，故D错误。 故选：B。 【变式2-1】 如图甲所示是公共场所的宣传投影灯，装在高处的投影灯照在地面上出现图案，其内部结构如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A．地面上看到的是放大的虚像 B．调小镜头与图片的距离图案变小 C．该投影灯的成像原理与照相机相同 D．不同方向都能看到图案是光在地面发生了漫反射 【答案】D 【解答】解：AC．该投影灯的成像原理是物体位于凸透镜的一倍焦距和二倍焦距之间，成放大的实像，这与投影仪的成像原理相同，故AC错误； B．调小镜头与图片（即物体）的距离，物距减小。根据凸透镜成实像时“物近像远像变大”的规律，像会变大，故B错误； D．不同方向都能看到图案，是因为光在地面发生了漫反射。漫反射是光在粗糙不平的表面上发生反射时反射光线能够向各个方向传播，人们可以从不同方向看到图案，故D正确。 故选：D。 【变式2-2】 2025年10月4号，VAR（视频助理裁判技术）首次亮相“苏超”淘汰赛，VAR主要依靠遍布足球场上的多个摄像机镜头，多机位，多角度捕捉场上球员的每一个细小动作，从而做到“火眼金睛”。苏超联赛以世界杯级判罚标准护航，用技术打破争议，用细节赢得信任，为中国草根足球树立新标杆。下列说法正确的是（　　） A．摄像头利用光的反射原理工作 B．摄像机镜头是凹透镜 C．运动员通过摄像机镜头成一个倒立放大的像 D．运动员射门时，足球向球门框上的镜头靠近的过程中，摄像机中足球的像将变大 【答案】D 【解答】解：摄像机与照相机的成像原理相同，利用了光的折射原理，其镜头相当于凸透镜；当物距大于二倍焦距时，镜头所成的像是倒立、缩小的实像；足球向球门框上的镜头靠近的过程中，物距变小，根据凸透镜成实像时，物近像远像变大，可知，摄像机中足球的像将变大，故ABC错误，D正确。 故选：D。 【例题3】 如图所示为实验室用显微镜和天文望远镜，关于图中两种仪器，下列说法正确的是（　　） A．显微镜的目镜相当于投影仪，物镜相当于放大镜 B．天文望远镜的目镜相当于投影仪，物镜相当于照相机 C．用显微镜观察物体，看到的像是正立的 D．天文望远镜的目镜和物镜都是凸透镜，但成像特点不同 【答案】D 【解答】解：AC、显微镜的物镜都是凸透镜，物镜相当于投影仪，成倒立、放大的实像； 目镜也是凸透镜，目镜相当于放大镜，成正立、放大的虚像，所以用显微镜观察物体，看到的像是倒立的，故AC错误； BD、天文望远镜的目镜和物镜都是由凸透镜组成，目镜相当于放大镜，成正立、放大的虚像，物镜相当于照相机，成倒立、缩小的实像，故B错误，D正确。 故选：D。 【变式3-1】 2025年“苏超”足球半决赛，迎来了足球转播史上首位“机器人摄像师”，关于该镜头的光学原理，下列说法正确的是（　　） A．镜头对光线有发散作用 B．拍摄时，足球通过镜头成的是正立、放大的虚像 C．足球离镜头越近，屏幕上成的像越大 D．为了拍摄到更广阔的赛场画面，应将镜头靠近赛场 【答案】C 【解答】A、照相机镜头是凸透镜，凸透镜的基本光学性质是对光线有会聚作用，对光线起发散作用的是凹透镜（如近视眼镜镜片），故A错误。 B、照相机的成像性质是固定的：凸透镜成倒立、缩小的实像（“倒立”指像与物体的上下、左右相反，相机后期会通过技术转正画面，但成像本质是倒立的）。“正立的像”是虚像（如平面镜、放大镜成的像），无法被相机的感光元件记录，故B错误。 C、凸透镜成实像时，物近像远像变大，因此拍摄时，镜头离物体越近，拍摄到的像越大，故C正确； D、根据凸透镜成实像时，物远像近像变小可知，为了拍摄到更小的像（更广阔的画面），应将镜头远离赛场，故D错误； 故选：C。 【变式3-2】 跨学科实践：制作望远镜 黄昏系数是望远镜的常见参数之一，反映了不同口径和放大倍率的望远镜在暗光条件下的观察效能，黄昏系数越大的望远镜效能越好。黄昏系数的计算方法是望远镜的倍率和物镜的直径（单位：mm）的乘积再求算术平方根。放大倍率为物镜的焦距与目镜的焦距之比。观测表明，恒星或星系远离我们的速度与它跟我们之间的距离成正比，根据恒星或星系远离我们的速度可以知道这个恒星或星系距离我们有多远。 思考：小组成员通过阅读材料总结了如下两个结论，其中正确的是（　B　 ）； A.黄昏系数可以反映出望远镜在高亮背景条件下的观察效能。 B.若某恒星远离我们的速度为v，它跟我们之间的距离为s，则v与s的比值是不变的。 （1）望远镜有多种类型，其中一种望远镜的物镜和目镜都是凸透镜。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，而目镜的作用则与生活中　放大镜　 （选填“投影仪”或“放大镜”）的原理相同，用来把这个像放大； （2）项目小组自制的望远镜放大倍率为2倍；选择一对焦距适当的凸透镜分别作为物镜和目镜。如果物镜的直径是50mm，则该望远镜的黄昏系数为　10　 （忽略单位）；按照如图所示组装成一只望远镜； （3）①用望远镜观察远处的物体后，再观察较近的物体，观察时需对镜筒的长度进行调节，应适当　增大　 （选填“增大”或“减小”）物镜和目镜之间的距离。 ②通过寻星装置更容易找到目标，是利用　光沿直线传播　 的原理。 ③用望远镜观察物体时，会感到物体被放大了，主要是由于（　A　 ） A.像到观察者的距离变小了，视角变大 B.通过望远镜成的像比物体大 （4）小组成员用该望远镜看远处物体时，发现看到像与实际物体相比较，上下、左右都颠倒了。同学们又设计了如图所示的望远镜。该望远镜的物镜与目镜不共轴。在中部空腔内安装了两片小平面镜，利用光的　反射　 改变了光路，这样人们就可以通过目镜看到远处物体正立的像。 【答案】B；（1）实；放大镜；（2）10；（3）增大；光沿直线传播；A；（4）反射。 【解答】解：A．根据资料，黄昏系数反映了不同口径和放大倍率的望远镜在暗光条件下的观察效能，故A错误； B．根据资料，恒星或星系远离我们的速度与它跟我们之间的距离成正比，因此v与s的比值是不变的，故B正确。 故选B。 （1）望远镜的物镜与照相机原理相同，成倒立、缩小的实像。 目镜成正立、放大的虚像，成像原理与放大镜相同。 （2）根据资料黄昏系数是望远镜的倍率和物镜的直径的乘积再求开平方，物镜的直径是50mm，则该望远镜的黄昏系数为。 （3）用望远镜观察远处的物体后，再观察较近的物体，相当于物距变小，根据凸透镜成实像规律“物近像远，像变大”可知，物距减小，像距会增大，即应增大物镜和目镜之间的距离。 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。 我们能不能看清一个物体，它对我们的眼睛所成“视角”的大小十分重要，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，视角越大，对物体观察越清楚。因此，用望远镜观察物体时，会感到物体被放大了，主要是由于像到观察者的距离变小，视角变大，故A符合题意，B不符合题意。 故选A。 （4）平面镜对光的作用是反射，因此利用光的反射改变了光路。 故答案为：B；（1）实；放大镜；（2）10；（3）增大；光沿直线传播；A；（4）反射。 考向三 凸透镜成像规律 【例题1】 在“探究凸透镜成像的规律”实验中，蜡烛、凸透镜、光屏在光具座上的位置如图所示，这时烛焰在光屏上成清晰的像。下列说法中（　　） ①图中凸透镜的焦距可能是14cm ②图中成像特点与投影仪成像特点相同 ③把蜡烛适当左移，透镜保持不动，向左适当移动光屏，会再次在光屏上得到清晰的像 ④把蜡烛移至45cm处，透镜保持不动，向右适当移动光屏，会再次在光屏上得到清晰的像 A．只有①②正确 B．只有①③正确 C．只有②④正确 D．只有③④正确 【答案】B 【解答】解：①由图可知，此时的物距为u＝30.0cm，像距为v＝20.0cm，则30.0cm＞2f、f＜20.0cm＜2f，解得：10.0cm＜f＜15.0cm，则焦距可能为14cm，故①正确； ②物距大于像距，成的是倒立、缩小的实像，其应用是照相机，故②错误； ③透镜保持不动，把蜡烛适当左移时，物距变大，根据凸透镜成像的动态规律可知，此时像距变小，所以要再次在光屏上得到清晰的像，应向左适当移动光屏，故③正确； ④将蜡烛移动到45cm的刻度线处，物距u＝5cm，小于一倍焦距，成正立放大虚像，虚像不能用光屏承接，故④错误。 所以①③正确。 故选：B。 【变式1-1】 同学们用图甲所示的装置测出凸透镜的焦距，并“探究凸透镜成像规律”，当蜡烛、透镜、光屏位置如图乙时，在光屏上可成清晰的像。下列说法正确的是（　　） A．凸透镜的焦距是30cm B．图乙中烛焰成的是倒立放大的像 C．照相机成像特点与图乙中所成像相同 D．保持蜡烛、光屏位置不变，将凸透镜往左移，也可在光屏上成清晰的像 【答案】B 【解答】解：A．由图甲可知，凸透镜在20cm刻度处，焦点在30cm刻度处，所以该凸透镜的焦距 f＝30cm﹣20cm＝10cm，故A错误； B．由图乙可知，蜡烛在50cm刻度处，凸透镜在65cm刻度处，光屏在95cm刻度处。物距 u＝65cm﹣50cm＝15cm， 因为焦距f＝10cm，此时物距满足10cm＜15cm＜20cm，即f＜u＜2f，根据凸透镜成像规律，此时成倒立、放大的实像，故B正确； C．照相机是利用物距u＞2f时，成倒立、缩小的实像的原理制成的，图乙中成的是倒立、放大的实像，与照相机的成像特点不同，故C错误； D．根据光的折射中光路是可逆的，保持蜡烛、光屏位置不变，当物距和像距交换位置时，仍可以在光屏上成清晰的像。图乙中物距u＝15cm，像距v＝95cm﹣65cm＝30cm，交换后，新的物距u'＝30cm，新的像距v'＝15cm，此时凸透镜应放置在距离蜡烛30cm的位置，50cm+30cm＝80cm，故应放在80cm刻度处，由于原来的位置是65cm，所以应该将凸透镜向右移动，而不是向左移动，故D错误。 故选：B。 【变式1-2】 在做“探究凸透镜成像规律”的实验中，小明利用图甲测出了透镜的焦距后，正确安装并调节实验装置如图乙所示，在光屏上得到一个清晰的像。下列说法正确的是（　　） A．由甲图可知该透镜焦距为20.0cm B．乙图中光屏上成倒立放大的像，符合投影仪的成像原理 C．在乙图中保持透镜位置不变，将蜡烛与光屏均适当向右移动，可在光屏上成放大的像 D．若实验中有只虫子落在了凸透镜上，光屏上不能呈现完整的像 【答案】C 【解答】解：A．由图可知，凸透镜在刻度尺的50.0cm处，焦点在60.0cm处，所以该凸透镜的焦距f＝60.0cm﹣50.0cm＝10.0cm，故A错误； B．图乙中，蜡烛在20.0cm刻度处，物距u＝50.0cm﹣20.0cm＝30.0cm，物距u＞2f，根据凸透镜成像规律，当u＞2f时，成倒立、缩小的实像，而投影仪的成像是利用f＜u＜2f 的原理，成倒立、放大的实像，故B错误； C．要在光屏上成放大的实像，物距需要满足f＜u＜2f，即蜡烛需要位于1倍焦距和2倍焦距之间，当前物距u＝30.0cm，大于2倍焦距，成的是缩小的实像，根据凸透镜成实像时“物近像远像变大”的规律，应将蜡烛向右移动，减小物距，同时将光屏向右移动，增大像距，这样才能在光屏上得到一个放大的实像，故C正确； D．凸透镜的每个部分都能对来自物体的光线进行折射并参与成像。若有虫子落在凸透镜上，只是遮挡了部分光线，物体上每一点发出的其他光线仍能通过凸透镜的未被遮挡部分折射后会聚成像，因此，光屏上仍能呈现完整的像，但像的亮度会变暗，故D错误。 故选：C。 【例题2】 在“探究凸透镜成像的规律”实验时，某小组测量出物距和像距的数据，并绘制成如图所示的图象，根据图象可知（　　） A．该凸透镜的焦距f＝20cm B．当物距u＝30cm时，成倒立、缩小的实像 C．当物距u＝8cm时，所成的像能用光屏承接 D．若把物体从距凸透镜30cm处向距凸透镜15cm处移动过程中，所成的像会逐渐变小 【答案】B 【解答】解：A、由图可知，u＝v＝20cm，根据u＝v＝2f，成倒立等大的实像，所以该凸透镜的焦距为f＝10cm，故A错误； B、当物距u＝30cm时，此时u＞2f，根据u＞2f，成倒立缩小的实像，故B正确； C、当物距u＝8cm，此时物距小于焦距，成正立、放大的虚像，虚像不能用光屏承接，故C错误； D、若把物体从距凸透镜30cm处向距凸透镜15cm处移动过程中，物距减小，根据凸透镜成实像时，物近像远像变大可知，所成的像会逐渐变大，故D错误。 故选：B。 【变式2-1】 某同学用如图甲所示的装置探究“凸透镜成像规律”的实验中，记录并绘制了像距v和物距u之间的关系图像（如图乙所示）。 （1）按照图甲安装实验器材，将光源、凸透镜和光屏依次放在光具座上，调整三者中心大致在同一高度使像成在光屏中央；由图乙可得出该实验所用凸透镜的焦距是　8　 cm； （2）当各元件位置如图甲所示时，可在光屏上得到一个清晰倒立、　缩小　 （选填“放大”或“缩小”）的实像；生活中的　照相机　 （选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”）就是利用这一成像原理制成的； （3）若要使 （2）中光屏上的像变大，应将蜡烛向　右　 移动；同时将光屏向　右　 移动（均选填“左”或“右”）； （4）如图丙所示，将烛焰置于凸透镜焦距以内，在透镜另一侧可以观察到放大的虚像，若将一不透明的光屏置于如图丙中的虚线处，则烛焰的像　C　 （填选项）。 A.会消失 B.亮度变暗 C.没有变化 D.成在光屏上 【答案】（1）8；（2）缩小；照相机；（3）右；右；（4）C。 【解答】解：（1）由图像可知，u＝v＝16cm＝2f，故凸透镜的焦距为f＝8cm； （2）由图甲可知，物距为u′＝50.0cm﹣20.0cm＝30.0cm，此时物距大于二倍焦距，由凸透镜成像特点可知，凸透镜成倒立、缩小的实像，照相机就是利用这一成像原理工作的； （3）要使此时光屏上的像变大，由凸透镜成实像时“物近像远像变大”可知，应将蜡烛靠近凸透镜，同时将光屏远离凸透镜，故蜡烛和光屏都向右移动； （4）由于凸透镜所成的虚像不是蜡烛实际光线会聚而成的，而是折射光线的反向延长线会聚而成，故在图丙的虚线处放置一个不透明的光屏，对所成的虚像不会产生影响，故烛焰的像不会发生变化。故C符合题意，ABD不符合题意。 故选：C。 故答案为：（1）8；（2）缩小；照相机；（3）右；右；（4）C。 【变式2-2】 光具座上有凸透镜、光屏及发光源各一个。当光屏和凸透镜的距离为10cm时，此时在光屏上成缩小的像。把光屏沿着光具座移动5cm后，再次移动光源的位置使成清晰的像。对于该像的情况，下列选项正确的是（　　） A．一定成放大的像 B．可能成缩小的像 C．成像可能比原来小 D．成像一定比原来小 【答案】B 【解答】解：当光屏和凸透镜的距离为10cm时，此时在光屏上成缩小的像，则f＜10cm＜2f，解得5cm＜f＜10cm； 把光屏沿着光具座移动5cm后，再次移动光源的位置使成清晰的像，如果是将光屏靠近凸透镜，则此时像距是5cm，小于焦距，是不可能成实像的，故不成立； 则光屏必定是远离凸透镜，此时像距变大，根据凸透镜成实像时，物近像远像变大，此时的像一定比原来大，但此时像距15cm不一定大于2倍焦距，故可能是缩小，也可能是放大的实像，故B正确，ACD错误。 故选：B。 【例题3】 如图甲所示，小明将一个装有水的圆柱形玻璃杯放在漫画前，惊奇地发现透过水杯看到漫画中的老鼠变“胖”了，还掉头奔向猫，如图乙所示。关于此现象下列说法正确的是（　　） A．透过水杯看到变“胖”的老鼠是虚像 B．将漫画远离水杯一些，透过水杯看到老鼠的像会继续变“胖” C．将漫画靠近水杯一些，透过水杯看到的老鼠可能没有掉头 D．调整漫画和水杯的距离，可能会看到变“高”的老鼠 【答案】C 【解答】解：A．透过水杯看到变“胖”的老鼠是实像，因为它是倒立的，倒立的像都是实像，故A错误； B、若将漫画离水杯再远一些，物距变大，像距变小，像变小，透过水杯看到的老鼠会变“瘦”一些，故B错误； C、将漫画逐渐靠近水杯，当物距小于焦距时，成正立、放大的虚像，透过水杯看到的老鼠还是向右跑的，没有掉头，故C正确； D、这种玻璃杯不会在竖直方向上变大，所以不会变高，故D错误。 故选：C。 【变式3-1】 小明在学习了探究凸透镜成像规律的实验后，打算在家独立完成探究过程，由于没有凸透镜，于是他用弹性膜注水制作了一个水凸透镜，通过注射器注水或抽水改变透镜的厚度，固定透镜，将蜡烛放在合适位置后，调节光屏的位置得到清晰的像，如图甲所示，下列说法正确的是（　　） A．图甲可以模拟正常人眼球观察物体时的成像情况，光屏上成倒立放大的实像 B．图甲所示水透镜的焦距范围是：7.5cm＜f＜15cm C．若将远视眼镜靠近甲图透镜左侧放置，要将光屏远离透镜才能承接到清晰的像 D．模拟图乙近视眼的成因时需要从水透镜向外抽水 【答案】B 【解答】解：A．图甲中物距大于像距，故物距大于二倍焦距，此时光屏上成清晰的像，眼睛相当于照相机，在视网膜成倒立缩小的实像，故图甲模拟正常人眼球观察物体时的成像情况，但光屏上成倒立缩小的实像，故A错误； B．据甲图可知，此时物距为u＝40.0cm﹣10.0cm＝30.0cm 像距为v＝55.0cm﹣40.0cm＝15.0cm 由于此时成倒立、缩小的实像，物距应满足大于二倍焦距，像距应满足大于一倍焦距小于二倍焦距，则30.0cm＞2f﹣﹣﹣﹣① f＜15.0cm＜2f﹣﹣﹣﹣② 联立①②解得7.5cm＜f＜15cm，故B正确； C．远视眼镜是凸透镜，对光具有会聚作用，会将像提前会聚，因此将光屏靠近透镜才能承接到清晰的像，故C错误； D．图乙成像在视网膜前面是近视眼，近视眼是因为晶状体太厚，对光线会聚能力太强导致的，因此模拟近视眼的成因时需要向透镜里注水，故D错误。 故选：B。 【变式3-2】 某同学用自制的水透镜做凸透镜成像实验，在光屏上得到了清晰的像，如图所示。将蜡烛向右移动，如果要保证光屏上还是成清晰的像，我们应该（　　） A．向水透镜中注水，此时水透镜的焦距变大 B．向水透镜中注水，此时水透镜的焦距变小 C．从水透镜中排水，此时水透镜的焦距变大 D．从水透镜中排水，此时水透镜的焦距变小 【答案】B 【解答】解：将蜡烛向右移动，如果要保证光屏上还是成清晰的像，此时的物距变小了，像距不变，为了使像成在光屏上，应减小凸透镜的焦距，所以应该向水透镜中注水，所以ACD错误，B正确。 故选：B。 考向四 眼睛和眼镜 【例题1】 图甲是眼睛的一种视力缺陷，图乙是小明用弹性膜注水制作了一个水凸透镜来进行模拟，可以通过注射器注水或抽水改变透镜的厚度。固定透镜，将一个蜡烛放在合适位置后，调节光屏得到清晰的像。下列说法正确的是（　　） A．图乙所示水透镜的焦距范围在7.5cm﹣15cm之间 B．模拟图甲的成因时需要从水透镜向外抽水 C．图乙模拟正常人眼球观察物体时的成像情况，光屏上成倒立放大的实像 D．若将远视眼镜靠近图乙透镜左侧放置，要将光屏远离透镜才能承接到清晰的像 【答案】A 【解答】解：A．由图乙可知，此时物距大于像距，根据凸透镜成像规律可知，此成倒立、缩小的实像，物体在两倍焦距之外，即u＝40.0cm﹣10.0cm＝30.0cm＞2f，像在一倍焦距和两倍焦距之间，即f＜v＝55.0cm﹣40.0cm＝15.0cm＜2f，凸透镜的焦距范围为7.5cm＜f＜15cm，故A正确； B．图甲是近视眼的形成原因，模拟近视眼成因时应向水透镜注水，使水透镜变厚，故B错误； C．由图乙可知，此时物距大于像距，根据凸透镜成像规律可知，凸透镜成倒立缩小的实像，故C错误； D．若将远视眼镜靠近图乙透镜左侧放置，远视眼镜片是凸透镜，对光线有会聚作用，放在图乙中凸透镜左侧时，光线会提前会聚相交成像，即像会向光屏左边移动，光屏想要承接到像，光屏应向左移动靠近凸透镜，故D错误。 故选：A。 【变式1-1】 小明需要佩戴隐形眼镜进行视力矫正。如图所示是他眼睛的成像示意图，所配制的眼镜中心厚度为0.5mm。据此判断，小明患有的视力缺陷及该镜片边缘的厚度是（　　） A．近视眼 大于0.5mm B．近视眼 小于0.5mm C．远视眼 大于0.5mm D．远视眼 小于0.5mm 【答案】A 【解答】解：由题干中的图可知：像成在视网膜的前方，所以该人患的是近视眼； 近视眼是晶状体曲度变小，会聚能力增强，即折光能力变强，应配戴凹透镜，使光线延迟会聚； 凹透镜的特点是中间薄边缘厚，所以眼镜镜片的边缘厚度大于0.5mm。 故选：A。 【变式1-2】 如图所示，香港科技大学科学家团队开发出世界上首款3D人工眼，首次复制了人眼的曲面结构，为视觉类人形机器人和视力障碍患者带来了新希望。关于3D人工眼球，下列说法正确的是（　　） A．该人工眼对光具有发散作用 B．物体通过该人工眼成正立、缩小的实像 C．利用该人工眼看物体时，物体应在其二倍焦距以内 D．当物体远离人工眼时，所成的像会变小 【答案】D 【解答】解：A．人工眼复制人眼结构，相当于凸透镜，凸透镜对光有会聚作用，不是发散，故A错误； B．物体通过该人工眼在感光元件上成的是倒立、缩小的实像，故B错误； C．根据凸透镜成像规律，要成倒立、缩小的实像，物体应在其二倍焦距以外，故C错误； D．根据凸透镜成实像时“物远像近像变小”的规律，当物体远离人工眼时，物距增大，所成的像会变小，故D正确； 故选：D。 【例题2】 VR眼镜是一种可以虚拟现实的头戴式显示设备，利用计算机生成模拟系统，用户通过看眼镜内的电子屏幕，结合封闭性的音效，给用户产生一种身在虚拟环境中的感觉。 （1）VR眼镜内的电子屏经过晶状体在视网膜上成　倒　 （正/倒）立的　实　 （虚/实）像； （2）因为电子屏距离眼睛很近，为了让用户可以看清图像，需在眼睛和电子屏之间配置一块透镜。为了弄清VR眼镜内置透镜的作用，小聪同学做了以下实验： ①用“F”形LED灯模拟VR眼镜的电子屏，用透镜模拟晶状体，用光屏模拟视网膜（如图乙），在实验前，需要调节LED灯中心、光屏中心在　凸透镜主光轴上　 ； ②经过实验小聪发现，若保持光屏和凸透镜位置不变，LED灯向右移动时，要重新在光屏上得到清晰的像，需换用焦距更小的凸透镜，这说明：物体靠近眼睛时，为看清物体，晶状体要变　厚　 （厚/薄），以　增强　 （增强/减弱）它的折光能力； ③如果物体离眼睛太近，就会超出晶状体的调节范围，使人眼无法看清。小聪发现，只要在原有凸透镜和“F”形LED灯之间放一块合适的透镜，便可以进一步缩小物距，让光屏上重新出现清晰的像（如图丙），从而推断出VR眼镜内置的是　凸　 透镜。 【答案】（1）倒；实；（2）①凸透镜主光轴上；②厚；增强；③凸。 【解答】解：（1）人的眼睛像一架神奇的照相机，晶状体相当于凸透镜，外界物体在视网膜上成倒立、缩小的实像。 （2）实验前，为了使像成在光屏的中央，需要调节LED灯中心、光屏中心在凸透镜主光轴上。 实验中，若保持光屏和凸透镜位置不变，LED灯向右移动时，物距减小，则像距变大，要重新在光屏上得到清晰的像，则需换用焦距更小的凸透镜，这说明：物体靠近眼睛时，为看清物体，晶状体要变厚，以增强它的折光能力。 由题意可知，如果物体离眼睛太近，就会超出晶状体的调节范围，使人眼无法看清，这与远视眼的成像情况相同，所以应该用凸透镜来矫正。即在原有凸透镜和“F”形LED灯之间放一块合适的凸透镜，便可以进一步缩小物距，让光屏上重新出现清晰的像，因此VR眼镜内置的是凸透镜。 故答案为：（1）倒；实；（2）①凸透镜主光轴上；②厚；增强；③凸。 【变式2-1】 关于照片中眼镜的镜片，下列说法正确的是（　　） A．左右两侧的镜片均为凹透镜 B．左右两侧的镜片均为凸透镜 C．左侧为凹透镜，右侧为凸透镜 D．左侧为凸透镜，右侧为凹透镜 【答案】A 【解答】解：根据图示可知，此时的像为正立、缩小的像，所以左右两侧的镜片均为凹透镜。 故选：A。 【变式2-2】 小文同学参观大运河博物馆时，看到一个置于玻璃罩内的展品A（允许拍照）。他想用相机拍摄展品带回家研究，但展馆内灯光较暗：拍摄时　需要　 （选填“需要”或“不需要”）开启闪光灯；图中两种拍摄方式里，方式　②　 （选填“①”或“②”）的拍摄效果更清晰。 【答案】需要；②。 【解答】解：他想用相机拍摄展品带回家研究，但展馆内灯光较暗，因此展品反射的光线很少，要想拍摄出清晰的展品图片，需要用闪光灯； 玻璃罩上表面很平，当从①位置用闪光灯拍摄时，光线因发生镜面反射而沿竖直方向反射回去，照相机由于逆光无法得到清晰的图片，故应从②处斜向下拍。 故答案为：需要；②。 ■ 板块六 提优训练 本板块共 18 题，精选综合性强、难度较高的题目，建议限时独立完成，完成后对照解析，重点突破透镜光路、成像规律与实验探究。 1．将蜡烛、凸透镜、光屏放置于光具座上，光屏上呈现一个清晰的像，如图所示。改变蜡烛的位置，移动光屏，直到光屏上再次呈现清晰的像，此时的物距u、像距v可能是（　　） A．u＝16厘米 v＝32厘米 B．u＝14厘米 v＝28厘米 C．u＝48厘米 v＝6厘米 D．u＝13厘米 v＝43厘米 【答案】D 【解答】解：ABD、蜡烛烛焰到凸透镜光心的距离为物距，光屏到凸透镜光心的距离为像距；根据图示可知，此时的物距为15.0cm，像距为30.0cm；凸透镜成实像时，物近像远像变大、物远像近像变小，若物距变大，则像距变小，物距变小，则像距变大，故AB错误、D正确； C、图示中u在一倍焦距和二倍焦距之间，像距大于二倍焦距，则焦距在7.5cm和15cm之间，v＝6cm时，不成像，故C错误。 故选：D。 2．小明整理了如图所示的光学知识结构图，序号处应补充的知识是（　　） A．①光的反射②凸透镜③虚像 B．①光的反射②凸面镜③虚像 C．①光的直射②凸面镜③实像 D．①光的色散②凸透镜③实像 【答案】A 【解答】解：由光学知识结构图可知，平面镜成像是由光的反射形成的，所成的像是等大的虚像，则①应为：光的反射；③应为：虚像； 光的折射的应用是凸透镜和凹透镜，根据光学知识结构图和选项②应为：凸透镜。 故选：A。 3．在探究凸透镜成像规律时，小明将蜡烛沿主光轴由距透镜90cm移至120cm的过程中，发现烛焰在图示位置光屏上的像一直比较清晰。若他移动蜡烛后，再将光屏移至距透镜12cm处，光屏上能呈现清晰的像，则屏上得到的像一定是（　　） A．放大的像 B．等大的像 C．缩小的像 D．正立的像 【答案】A 【解答】解：在探究凸透镜成像规律时，小明将蜡烛沿主光轴由距透镜90cm移至120cm的过程中，发现烛焰在图示位置光屏上的像一直比较清晰，可知像的位置几乎不变，说明物距远大于2倍焦距，成像在焦点附近，由此可推断焦距大约为5cm左右。当光屏移至距透镜12cm处时，此时像距v＝12cm，因为v＞2f（f≈5cm），根据凸透镜成像规律，当v＞2f时，f＜u＜2f，成倒立、放大的实像，故A正确，BCD错误。 故选：A。 4．如图甲所示是“探究凸透镜成像的规律”实验装置，小伊用LED光源代替蜡烛进行了实验探究，LED光源的高度h＝10cm。小伊经过认真测量，记录了像高h′和物距u的数据，在坐标上描出了像高h′和物距u的图像，如图乙所示。则下列说法正确的是（　　） A．该凸透镜的焦距为20cm B．当u＝20cm时，光屏上成倒立等大的实像 C．当u＝40cm时所成像的原理与投影仪相同 D．要使光屏上的像变小，可以将LED光源适当靠近凸透镜，并移动光屏 【答案】B 【解答】解：AB、LED光源的大小h＝10cm，根据乙图可知，当h'的高度为10cm时，像、物大小相等，此时u＝v＝2f＝20cm，可得所用透镜的焦距为10cm，故A错误、B正确； C、当u＝40cm时，物距大于二倍焦距，成倒立缩小的实像，所成像的原理与照相机相同，故C错误； D、要使光屏上的像变小，需要减小像距、增大物距，可以将LED光源适当远离凸透镜，并移动光屏，故D错误。 故选：B。 5．在“探究凸透镜成像规律”的实验中，凸透镜的焦距为10cm。 （1）为了使像能成在光屏的中央，应将三个器件　聚拢　 （聚拢/分散）在光具座上进行调整，同时保证透镜平面与光具座的刻度尺　垂直　 。 （2）把点燃的蜡烛由图示位置移至光具座的14cm刻度处时，需将光屏向　左　 适当移动才能在光屏上成清晰、倒立、　缩小　 的实像；　照相机　 就是利用这一成像规律工作的。 （3）完成实验后，继续模拟远视眼的缺陷：给透镜戴上远视眼镜，调节光屏的位置，使烛焰在光屏上成一个清晰的像；取下远视眼镜，保持蜡烛和凸透镜的位置不变，为使光屏上再次得到清晰的像，应将光屏向　远离　 适当移动。 【答案】（1）聚拢；垂直；（2）左；缩小；照相机；（3）远离。 【解答】解：（1）为了使像能成在光屏的中央，应将三个器件聚拢在光具座上进行调整，同时保证透镜平面与光具座的刻度尺垂直； （2）点燃的蜡烛由图示位置移至光具座的14cm刻度处时，u＞2f，成倒立、缩小的实像。 像距应大于1倍焦距小于2倍焦距，故需将光屏向左移动才能在光屏上成清晰、倒立、缩小的实像；照相机就是利用这一成像规律工作的； （3）远视镜是凸透镜，对光线有会聚作用，成像位置向透镜方向偏移，当取下远视眼镜后，成像位置向远离透镜的方向移动，所以应使光屏远离凸透镜。 故答案为：（1）聚拢；垂直；（2）左；缩小；照相机；（3）远离。 6．实验小组利用水透镜“探究凸透镜成像的规律”。 （1）如图甲所示，平行于主光轴的平行光经过水透镜后，在光屏上得到了一个最小最亮的光斑，则此时水透镜的焦距是 　8.0　 cm。 （2）将蜡烛、水透镜和光屏调整至图乙所示位置时，光屏上出现清晰的像，此时成像原理与 　照相机　 （选填“投影仪”或“照相机”）相同；若只移动水透镜，光屏上 　能　 （选填“能”或“不能”）再次成清晰的像。 （3）保持蜡烛位置不动，向水透镜内继续注水，将光屏向靠近水透镜的方向移动，又得到烛焰清晰的像，这一过程模拟了 　近视眼　 的形成；若不移动光屏可在水透镜左侧放置合适的 　凹　 透镜，可使光屏上成清晰的像。 （4）如图丙，该同学想利用两个水透镜模拟开普勒望远镜，需要调节 　物镜a　 （选填“物镜a”或“目镜b”）的焦距较长。 【答案】（1）8.0；（2）照相机；能；（3）近视眼；凹；（4）物镜a。 【解答】解：（1）平行于主光轴的光线经凸透镜折射后，会聚在主光轴上一点，这点是凸透镜的焦点，焦点到光心的距离是凸透镜的焦距，所以凸透镜的焦距是：f＝18.0cm﹣10.0cm＝8.0cm； （2）由图乙可知，此时物距大于像距，根据凸透镜成实像时，物距大于像距，成倒立、缩小的实像，应用于照相机； 若只移动水透镜，根据在光的折射中，光路是可逆的可知，光屏上能再次成清晰的像； （3）保持蜡烛位置不动，向水透镜内继续注水，水透镜的凸度变大，对光的会聚能力变强，会将光线提前会聚成像，与近视眼成像情况相同； 若不移动光屏可在水透镜左侧放置合适的凹透镜，凹透镜对光线具有发散作用，会将光线推迟会聚成像； （4）开普勒望远镜物镜焦距通常较长，目镜焦距较短，故需要调节物镜a的焦距较长。 故答案为：（1）8.0；（2）照相机；能；（3）近视眼；凹；（4）物镜a。 7．小亮同学利用如图甲所示的实验装置探究凸透镜成像的规律，实验记录见下表。 （1）实验中，不改变凸透镜位置，移动蜡烛使物距u＝13.0cm，然后调节光屏的位置，能在光屏上得到一个倒立　放大　 的实像，　投影仪　 就是利用该成像原理制成的； （2）该实验装置可以用来模拟探究视力的矫正，将凸透镜看作眼球的　晶状体　 ，光屏看作视网膜。保持凸透镜的位置不变，先移动光屏至其与凸透镜相距18.0cm，然后移动蜡烛使物距u＝23.0cm，此时不能在光屏上观察到清晰的像。若要在光屏上观察到清晰的像，可以在凸透镜和蜡烛之间放置一个焦距合适的　凹透镜　 眼镜； 物距u/cm 像的性质 像距v/cm 大小 正倒 虚实 16.0 放大 倒立 实像 26.6 18.0 放大 倒立 实像 22.3 20.0 等大 倒立 实像 20.0 22.0 缩小 倒立 实像 18.4 24.0 缩小 倒立 实像 17.2 （3）如图乙所示，凸透镜位置不变，移动蜡烛，光屏先后在凸透镜同侧的甲、乙两处得到烛焰清晰的像，且甲处的像比乙处大，此过程中蜡烛水平向　右　 移动。 【答案】（1）放大；投影仪；（2）晶状体；凹透镜；（3）右。 【解答】解：（1）由表中数据可知，u＝v＝20.0cm，根据u＝v＝2f，成倒立、等大的实像，即2f＝20.0cm，故该凸透镜的焦距f＝10.0cm； 当物距调整为u＝13.0cm，此时物距在一倍焦距到二倍焦距之间，根据凸透镜成像规律，此时会在光屏上成一个倒立、放大的实像，应用于投影仪； （2）在探究视力缺陷及矫正的模拟实验中，凸透镜由于其良好的会聚与折射特性，被用来等效替代人眼结构中的晶状体； 由表中数据可知，当物距u＝18cm时，像距v＝22.3cm，根据光路可逆性，当物距u'＝22.3cm时，像距v'＝18cm，而此时物距u''＝23.0cm，根据凸透镜成实像时，物远像近像变小，可知，此时像距应小于18cm，即清晰的像成在了光屏的前方，这正是近视眼的成像特征；为了让像向后移动至光屏上，需要在凸透镜前添加一个对光线有发散作用的凹透镜进行矫正； （3）根据凸透镜成实像时“物远像近像变小”的规律，由于光屏在乙处得到的像比甲处小，说明像距减小了，对应的物距必然增大，因此凸透镜在光屏的右侧，蜡烛在透镜的右侧，且蜡烛向远离凸透镜的右侧水平移动。 故答案为：（1）放大；投影仪；（2）晶状体；凹透镜；（3）右。 8．同学们自制了一个研究不同光学元件成像情况的组合件，如图甲。“插槽”可插入不同光学元件，“内筒”固定，“外筒”可左右横向移动，外筒上的“半透明薄膜”可作光屏。图乙中的光学元件分别是①凸透镜②茶色玻璃板③钻有小孔的遮光板，点燃蜡烛进行实验。 （1）如图甲，在插槽中插入某光学元件后，同学们在A处观察，左右移动外筒，像的大小不变，说明插入的是图乙光学元件中的　②　 （选填①/②/③，下同）； （2）当插入某光学元件后，同学们就在薄膜上看到了清晰的像，该像是　倒立　 （正立/倒立）的，若向左移动外筒，像始终清晰，则该同学插入的是图乙光学元件中的　③　 ；此过程中像将　变小　 （变大/变小/不变），像的亮度将　变亮　 （变亮/变暗/不变）。 （3）如图甲，在插槽位置插入光学元件①，恰能在半透明薄膜上看到烛焰清晰的像，该像是　放大　 （放大/缩小）的像，该成像原理在生活中的应用有　投影仪或幻灯机　 ，若只将元件①替换成元件③则所成像　不变　 （变大/变小/不变）。 【答案】（1）②； （2）倒立；③；变小；变亮； （3）放大；投影仪（或幻灯机）；不变。 【解答】解：（1）在A处进行观察，并且左右移动外筒时像的大小没有发生改变，这表明观察到的是平面镜所成的虚像，因为平面镜所成的虚像大小始终与物体相等，且虚像无法呈现在光屏上，其大小和位置与光屏的移动无关，由此可推断插入的是起到平面镜作用的茶色玻璃板②。 （2）半透明薄膜起到了光屏的作用，能够被光屏承接的像必定是实像，而所有的实像都是倒立的。当向左移动外筒从而减小像距时，像依然保持清晰状态，这说明该成像过程不受透镜成像中特定物距和像距关系的制约，符合小孔成像的特点，因此插入的光学元件是钻有小孔的遮光板③。在小孔成像现象中，像的大小由像距决定，向左移动外筒导致像距变小，依据光的直线传播和几何相似原理，所成的像会随之变小。由于穿过小孔的光线总数不变，像变小意味着相同的光能量集中在更小的面积上，单位面积上的光照强度增大，所以像的亮度会变亮。 （3）在插槽中插入凸透镜①并在薄膜上得到清晰的像，观察图甲装置可知，此时光屏到透镜的距离即像距大于蜡烛到透镜的距离即物距，根据凸透镜成像规律，当像距大于物距时，成的是倒立、放大的实像。生活中利用凸透镜成倒立放大实像这一原理制成的常见光学仪器是投影仪或幻灯机。如果仅将凸透镜①替换为钻有小孔的遮光板③，由于蜡烛和光屏的位置都没有移动，即物距和像距的数值保持不变，而小孔成像的放大倍数同样等于像距与物距的比值，因此最终所成像的大小不会发生变化。 故答案为： （1）②； （2）倒立；③；变小；变亮； （3）放大；投影仪（或幻灯机）；不变。 9．在“探究凸透镜成像的规律”的实验中： （1）小明将该凸透镜正对太阳并前后移动光屏，当光屏上的光斑最小最亮时，测量凸透镜光心到光斑的距离如图1所示，则该透镜的焦距f＝ 　10.0　 cm。 （2）如图2所示，安装实验装置时需将烛焰、光屏中心位于凸透镜的主光轴上，目的是 　使烛焰的像成在光屏中央　 ；在如图2所示的实验情景中，光屏上呈现烛焰清晰的像，则该像是 　缩小　 倒立的实像，生活中与此成像原理相同的光学设备有 　照相机　 。 （3）将蜡烛向右移动，为了能使光屏上得到清晰的像，应将光屏向 　右　 移动，此过程中光屏上的像将变 　大　 。将蜡烛移至39.0cm的刻度处，在光具座上移动光屏，始终无法在光屏上接收到像，此时可以在凸透镜左侧加一个 　远视　 眼镜，从而在光屏上接收到像。 【答案】（1）10.0； （2）使烛焰的像成在光屏中央；缩小；照相机； （3）右；大；远视。 【解答】解：（1）平行于主光轴的光线经凸透镜折射后，会聚在主光轴上一点，这点是凸透镜的焦点，焦点到光心的距离是凸透镜的焦距，所以凸透镜的焦距是：f＝40.0cm﹣30.0cm＝10.0cm； （2）为了使像成在光屏中央，将蜡烛烛焰、凸透镜和光屏的中心大致调整在同一高度；由图丙可知，此时u＝30.0cm，v＝15.0cm，此时物距大于二倍焦距，成倒立缩小的实像，应用为照相机； （3）烛焰在光屏上成清晰的像后，将蜡烛向右移动，此时物距减小，根据凸透镜成实像时，物近像远像变大可知，为了在光屏上仍成清晰的像，应将光屏向右移动；当把蜡烛移到39.0cm刻度线处时，此时的物距为11.0cm，物距接近焦距，像距会远远大于二倍焦距，像成在了光具座以外，所以无论怎样移动光屏，光屏上也都找不到清晰的像；此时应该在凸透镜左侧加一个可以将光线提前会聚的透镜，应该加远视眼镜。 故答案为：（1）10.0； （2）使烛焰的像成在光屏中央；缩小；照相机； （3）右；大；远视。 声明：试题解析著作权属所有，未经书面同意，不得复制发布日期：2026/11/9 22:30:22；用户：李陆敏；邮箱：orFmNtzVrcH7gw1f524IhJ2j63fs@weixin.jyeoo.com；学号：50207874 10．如图甲所示，在探究光的折射现象时，将一束入射角为50°的光斜射入杯内水中，在杯底形成光斑。兴趣小组对实验中光偏折程度产生了兴趣，为了定量反映这种偏折程度，小组成员将“折射角与入射角的比值”定义为“偏折比”。根据所学物理知识和生活经验，他们对影响“偏折比”大小的因素提出以下猜想。 猜想1：“偏折比”大小可能与液体的深度有关； 猜想2：“偏折比”大小可能与液体的种类有关； 猜想3：“偏折比”大小可能与入射光的颜色有关。 （1）图甲实验中，测得折射角为35°，则此时的“偏折比”为 　0.7　 ，向杯中缓慢加水过程中，杯底光斑将向 　右　 （选填“左”或“右”）移动； （2）小组成员认为猜想1是错误的，因为 　水面上升或下降时，入射角和折射角都不变　 ； （3）为了验证猜想2，小组在乙杯中加油，如图乙，当油的深度小于水的深度，此时杯底光斑的位置恰与图甲中光斑的位置重合，对比可知：在相同条件下，油对光的“偏折比”　小于　 （选填“大于”、“等于”或“小于”）水对光的“偏折比”； （4）对于猜想3，小组准备用图甲装置先后入射红、紫色光束进行探究；请你结合光的色散实验，推测红光的光斑应位于图丁中的 　A　 （选填“A”或“B”）点； （5）让一束光斜穿过如图戊所示的玻璃砖，若光在其上表面折射入玻璃砖时的“偏折比”为0.8，则光在其下表面折射出玻璃砖时的“偏折比”为 　1.25　 。 【答案】（1）0.7；右；（2）水面上升或下降时，入射角和折射角都不变；（3）小于；（4）A；（5）1.25。 【解答】解：（1）图甲实验中，测得折射角为35°，已知入射角为50°，则偏折比0.7，即偏折比为0.7； 当容器内逐渐加水时，光的折射程度不变，但入射点逐渐抬高且向右移动，由光的折射规律作出的折射光线照射在容器底的光斑会逐渐向右移动； （2）由图可知，水面上升或下降时，入射角和折射角都不变，则折射角与入射角的比值不变，即偏折比也不变，由此说明偏折比与液体深度无关，故猜想1不正确； （3）为了验证猜想2，小组在乙杯中加油，如图乙，当油的深度小于水的深度，此时杯底光斑的位置恰与图甲中光斑的位置重合，如图1， 由图1可知：油中的折射角小于水中的折射角，因入射角相同，则在相同条件下，油对光的“偏折比”比水对光的“偏折比”小； （4）光线的入射角和入射点不变，红、紫色激光的折射光线，如图2，由图2可知，红色激光的折射角大于紫色激光的折射角，由于入射角相同，则根据“偏折比”的定义可知：红光的“偏折比”大，红光的光斑应位于图中的A点； （5）将一束激光穿过如图戊所示的玻璃砖，若光在玻璃砖上表面折射时入射角为i′，折射角为γ′，如图3，此时“偏折比”为0.8，即， 当光在下表面折射时，如图3所示，则此时入射角为i''，折射角为γ''，根据几何知识可知∠i′＝∠γ“、∠γ′＝∠i''， 所以光在下表面折射时的“偏折比”为： ， 光在其下表面折射出玻璃砖时的“偏折比”为1.25。 故答案为：（1）0.7；右；（2）水面上升或下降时，入射角和折射角都不变；（3）小于；（4）A；（5）1.25。 11．如图甲所示，小明在探究光折射现象时，将一束入射角为50°的光线斜射入杯中，在杯底形成光斑，然后逐渐往杯中加水，观察杯底光斑的位置变化．他对实验中光偏折程度的差异产生了兴趣．为了定量反映这种差异，他将“折射角与入射角的比值”定义为“偏折比”．根据所学知识和生活经验，小明对影响“偏折比”大小的因素提出如下猜想： 猜想1：与液体深度有关 猜想2：与液体种类有关 猜想3：与入射光的颜色有关 （1）图甲实验中，测得折射角为35°，则此时的“偏折比”为　0.7　 ．加水过程中，杯底光斑将向　右　 （填“左”或“右”）移动． （2）你认为猜想1　不正确　 （选填“正确”或“不正确”），理由是：　水面上升或下降时，入射角和折射角都不变　 ． （3）为了探究猜想2，小明只将图甲中的水换成油，当油的深度小于水的深度（如图乙所示），杯底光斑位置恰与图甲实验时光斑位置重合．对比可知：在相同条件下，油对光的“偏折比”比水对光的“偏折比”　小　 （选填“大”或“小”）． （4）为了探究猜想3，小明用图甲装置先后入射红、蓝色激光，杯底光斑位置如图丙所示，则　红　 光的“偏折比”大． （5）将一束激光穿过如图丁所示的玻璃砖，若光在玻璃砖上表面折射时的“偏折比”为0.8，则光在下表面折射时的“偏折比”为　1.25　 ． 【答案】见试题解答内容 【解答】解：（1）图甲实验中，测得折射角为35°，已知入射角为50°，则偏折比0.7； 当容器内逐渐加水时，光的折射程度不变，但入射点逐渐抬高且向右移动，由光的折射规律作出的折射光线照射在容器底的光斑会逐渐向右移动； （2）由图可知，水面上升或下降时，入射角和折射角都不变，则折射角与入射角的比值即偏折比也不变，由此说明偏折比与液体深度无关，故猜想1不正确； （3）将图甲中的水换成油，当油的深度小于水的深度，杯底光斑位置恰与图甲实验时光斑位置重合，如图1（为便于比较，在同一幅图中进行对比）， 由图1可知：在油中折射光线更靠近法线，即油中的折射角小于水中的折射角，由于入射角相同，且偏折比是折射角与入射角的比值，所以在相同条件下，油对光的“偏折比”比水对光的“偏折比”小； （4）光线的入射角和入射点不变，红、蓝色激光的折光线，如图2， 由图2可知：红色激光的折射角大于蓝色激光的折射角，由于入射角相同，则根据“偏折比”的定义可知：红光的“偏折比”大； （5）将一束激光穿过如图丁所示的玻璃砖，若光在玻璃砖上表面折射时入射角为r，折射角为i，如图3， 此时“偏折比”为0.8，即：0.8； 当光在下表面折射时如图3中，则此时入射角为r′，折射角为i′，根据几何知识可知：∠r′＝∠i，∠i′＝∠r， 所以，光在下表面折射时的“偏折比”为：1.25。 故答案为：（1）0.7；右；（2）不正确；水面上升或下降时，入射角和折射角都不变；（3）小；（4）红；（5）1.25。 12．如图1所示，将透明的薄壁（厚度可忽略不计）方形水槽水平放置；固定在水槽底部的激光笔沿图示方向发出一细光束，小彬通过缓慢改变水槽中的水量来探究光的传播现象。 （1）图1水槽中未注水时可在侧壁上A处得到一个光点，注入一定量的水后，光点移至B处。为使B处的光点移至C处，则应使水槽中的水量　增加　 ，若BC间距离为2cm，则水面高度的变化量Δh　＞　 2cm（填“＞”、“＝”或“＜”） （2）如图2所示，小彬将激光笔移至虚线框内向水槽底部照射，为使光束第一次从水面射出后沿DE方向传播，则激光笔照射的方向应满足的条件是　平行于DE　 ，且激光笔照射在水槽底部的位置必须在区　②　 （填“①”、“②”或“③”）内 【答案】（1）增加；＞；（2）平行于DE；②。 【解答】解：（1）如下面图1所示，水槽中未加水时，由于光的直线传播，激光射到侧壁上的A点，当水槽中加水时，光点下移到B点位置，这是由于光的折射现象引起的，当光从水中射入空气中时，折射角大于入射角，此时入射角小于角θ。因水面方向、入射角和折射角都不变，要使B处的光点向上移到C处，则应使水槽中的水量增加。若BC间距离为2cm，因两次折射光线是平行的，则水面高度的变化量大于2cm； （2）将激光笔移至虚线框内向水槽底部（厚度可忽略不计）照射，因光从空气斜射进入水中和从水斜射进入空气中时，两次发生折射，一次折射角减小，另一次折射角增大，则最终的折射光线与最初的入射光线是平行的，所以激光笔应该与DE平行入射到区域②的位置，才能实现，如下面图2所示，则激光笔照射的方向应满足的条件是平行于DE，且激光笔照射在水槽底部的位置必须在区域②。 故答案为：（1）增加；＞；（2）平行于DE；②。 13．在光学实验课上，小科对以下几个实验做了改进。 【光的反射定律实验】 （1）实验过程中为了便于读出反射角和入射角的度数，把硬纸板做成量角器的形状并标上刻度。以下四种标注方式，最合理的是 　C　 。 （2）小科选用了白色且粗糙的硬纸板，可使实验现象更明显，因为它发生了 　漫反射　 （选填“漫反射”或“镜面反射”），让坐在不同方向的同学都能看到光的传播路径。 【平面镜成像实验】 （3）小科利用如图1所示的房间A、B，验证平面镜成像规律。两个房间被玻璃门隔开，其底部地砖的拼接纹路完全对应。房间A中标记物成的像，应在房间B的 　D　 （选填“D”、“E”或“F”）点。 【光的折射规律实验】 （4）如图2，利用激光笔在“探究光从空气斜射入水中的折射规律”时，为了便于观察光路和测量角度，下列方法中可行的是 　BC　 。 A．用眼睛直接迎着折射光线的方向观察 B．用烟雾发生器在空气中产生少量烟雾，显示入射光线 C．在玻璃容器的侧壁贴上坐标纸，便于比较折射角和入射角的大小关系 【答案】（1）C；（2）漫反射；（3）D；（4）BC。 【解答】解：（1）由图可知，法线与镜面是垂直的，法线在竖直方向上，根据反射角、入射角的定义可知，反射角和入射角指的是光线与法线之间的夹角，为了便于测量反射角、入射角的大小，应采用C图； （2）纸板表面应尽可能粗糙，使光能够在其表面发生漫反射，这样能从各个角度都能看到纸板上的光路； （3）根据平面镜成像特点：像与物关于镜面对称，房间A中标记物成的像，应在房间B的D点； （4）A．用眼睛直接迎着折射光线的方向观察，由于眼睛和折射光线处于不同介质中，不能准确记录实验数据，故A不可行； B．用烟雾发生器在空气中产生少量烟雾，烟是固体颗粒，光遇到空气中小的固体颗粒发生漫反射，反射的光进入人的眼睛，人能看到光的传播路线，从而显示入射光线，故B可行； C．在玻璃容器的侧壁贴上坐标纸，通过坐标纸来显示光的传播路线，从而便于比较折射角和入射角的大小关系，故C可行； 故选BC。 故答案为：（1）C；（2）漫反射；（3）D；（4）BC。 14．图中，OB为反射光线，请画出它的入射光线和折射光线的大致方向。 【答案】。 【解答】解：如图所示，当一束光线从空气斜射到水面时发生反射与折射；先垂直于界面作出法线，然后据反射角等于入射角，作出入射光线；而后根据折射角小于入射角，作出折射光线，如下图： 。 15．把玻璃杯放在有字的卡片上，往杯内注水近满，如图所示，由上向下观察，你看到的杯内的“物”比杯外的“理”位置　浅　 （选填“深”或“浅”），产生这一现象的原因是光发生了　折射　 现象，将杯中水倒去一半，看到的“物”将向　下　 移动（选填“上”或“下”）。 【答案】浅；折射；下 【解答】解：我们从上方往下看时，卡片上的“物”字发出的光线，要先穿过杯里的水，再从水面射入空气，才能进入我们的眼睛。 这个过程里，光从水（光密介质）斜射入空气（光疏介质），传播方向会发生偏折， 光从水斜射入空气时，折射角会大于入射角，我们的眼睛会认为光线是沿直线传播的，所以会逆着折射光线的反向延长线去判断物体位置，看到的其实是“物”字的虚像，这个虚像的位置比它的实际位置要高（浅），这就是光的折射现象，如下图所示： 当水被倒去一半，水面高度下降，我们来分析光线的变化：原来的水面高，光线从“物”字出发，要穿过更深的水，在较高的水面处发生折射，折射光线的反向延长线形成的虚像位置偏高；水面下降后，光线从“物”字出发，在更低的水面处发生折射，折射光线的反向延长线的交点会比原来更低。因此，我们看到的虚像（也就是“物”字）会向下移动。 故答案为：浅；折射；下。 16．如图所示，把注水玻璃杯放在课本的封面上，观察到杯中有文字“物”，能说明这一现象产生原因的光路图是（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【解答】解：把注水玻璃杯放在课本的封面上，观察到杯中有文字“物”，是课本反射的光由水中斜射入空气，C、D图中光是由空气斜射入水中，故CD错误； 光由水中斜射入空气中时，折射角大于入射角，故A图正确，B错误。 故选：A。 17．下列光的现象中，由光的折射形成的是（　　） A．水中倒影 B．地上“树影” C．透镜观“花” D．日晷计时 【答案】C 【解答】解：A．水中倒影属于平面镜成像，是由于光的反射形成的，故A不合题意； B．地上“树影”是光的直线传播现象，故B不合题意； C．透镜观“花”是花通过凸透镜成像，是光的折射现象，故C符合题意； D．日晷计时利用的是光在同种均匀介质中沿直线传播，故D不合题意。 故选：C。 18．能正确反映水中的筷子（如图所示）看起来向上偏折的光路是图中的（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【解答】解： （1）水中的筷子看起来向上偏折，是光线从水中射入空气时发生折射造成的，而BD图都是光从空气射向水里，故BD错误； （2）当光从水中射入空气时，在水与空气的交界面上发生折射，进入空气中的折射光线远离法线，折射角大于入射角，而我们认为光是沿直线传播的，我们看到的筷子位置在折射光线的反向延长线上，从而位置比实际位置偏高，看起来筷子向上弯折，而A图折射角小于入射角。故C正确。 故选：C。 1 学科网（北京）股份有限公司 $