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专题05 透镜及其应用
一、单选题
1．小晨在做探究凸透镜成像规律的实验，如图所示，点为一倍焦距处，点为二倍焦距处。下列说法错误的是（　　）
A．为使像成在光屏的中央，应将蜡烛向上移动
B．烛焰位于A点时，成放大的实像
C．烛焰位于B点时，光屏承接不到像
D．烛焰从A点移到B点的过程中时，光屏上始终出现放大的像
2．使用光学仪器时常常需要调节，下列哪项措施是不正确的（　　）
A．用放大镜看地图时，为了放得大些，应将放大镜与地图之间的距离调大些
B．照相机对着某人照相时，底板上恰好呈现清晰的全身像，如果要拍出清晰的半身像，要将照相机向他适当移近一些距离
C．摄影记者先给大会主席台拍了一个特写镜头，为了拍摄主席台全景，他后退了好几步，然后将照相机暗箱长度调短一些
D．如果幻灯机银幕上呈现的清晰画面太小，那么，应将幻灯机往前移动一定距离，同时将幻灯片与镜头之间的距离调短一些
3．小明同学将两个半径合适的圆形空心硬纸筒恰好套在一起，小纸筒可以在大纸筒内自由移动，在一端A蒙上一层半透明纸，在纸筒的另一端B处嵌了一个焦距合适的凸透镜，如图所示，组成了一个简单照相机模型。下列说法正确的是（　　）
A．应把A端朝着明亮的室外，端朝着较暗的室内
B．眼睛应对着端向筒内观察，可以看到A端半透明纸上的像是否清晰
C．如果观察到的像模糊不清，只有调节的距离才可调出清晰的像
D．如果在A端半透明纸上观察到了某物体清晰缩小的像，该物体离端的距离一定比此时的距离大
4．小花用水凸透镜模拟人眼的晶状体，光屏相当于视网膜（如图）。当用注射器向胶膜内注水，水凸透镜的凸起程度增加，光屏上原来清晰的像变模糊了；将蜡烛靠近水凸透镜，光屏上再次得到清晰的像，此过程模拟的眼睛及该眼睛的矫正方法是（　　）
A．近视眼 用凸透镜矫正 B．远视眼 用凸透镜矫正
C．近视眼 用凹透镜矫正 D．远视眼 用凹透镜矫正
二、填空题
5．如图所示，是小明的一架焦距不变的照相机，其镜头对光线有___________（选填“会聚”或“发散”）作用；用这架相机拍照时，若拍完远景再拍近景，镜头需要向___________（选填“靠近”或“远离”）胶片的方向移动；胶片上所成的像与显微镜的目镜所成的像，它们的性质___________（选填“相同”或“不同”）。
6．手机摄像头相当于凸透镜，影像传感器相当于光屏。如图所示，用手机扫描二维码，相当于给二维码拍了一张照片，则手机摄像头离二维码的距离肯定大于______（选填“一倍焦距”或“二倍焦距”）。影像传感器上成的是______（选填“正立”或“倒立”）______（选填“放大”“缩小”或“等大”）的实像。
7．下列四幅图中：
（1）能够说明远视眼的成像原理的是图______，远视眼的缺陷是晶状体的凸度过小或者眼球前后距离过______（选填“长”或“短”）；
（2）能够表示近视眼的矫正方法的图是______，近视眼看不清______（选填“近”或“远”）处的物体。
8．2021年5月15日，中国探测器成功着陆火星、屈原在《天问》诗句中所表达的美好愿望成为现实，如图甲，“祝融号“火星车驶离平台的过程中，其后置照相机对着平台先后拍摄得到乙、丙、丁3张照片，照相机的镜头是一个 ______透镜，拍摄过程中相机镜头逐步 ______（向外伸/向内缩）。观看三张照片感觉平台是运动的，这是以 ______为参照物。
三、作图题
9．（1）如图甲，平面镜前的一个发光点S’所发出的光经过平面镜反射后的光线已经被画出，请在图中画出入射光线，并找到发光点S的位置。
（2）如图乙，凸透镜的焦距为1.50cm，O为透镜的光心．请按照实际尺寸标出凸透镜右侧焦点F的位置，并画出图中入射光线所对应的折射光线。
（3）完成图丙中的光路图。
10．如图，凸透镜的主光轴与平静水面重合，F为凸透镜的焦点，入射光线AB平行主光轴，请画出AB经过凸透镜后的折射光线和进入水中后大致的折射光线。
四、实验题
11．赵虎实验小组在“探究凸透镜成像规律”的实验中。
（1）当烛焰、凸透镜在如图甲所示的位置时，适当移动光屏，在光屏上可以得到一个清晰倒立______（选填“放大”“缩小” 或”等大”）的实像；
（2）保持凸透镜的位置不变，将蜡烛向左移动一段距离，向______（选填“左”或“右”）移动光屏，直到光屏上再次出现清晰的像。将蜡烛继续向左移动，保持凸透镜和光屏的位置不变，在蜡烛和凸透镜之间放置了一个度数合适的眼镜，光屏上也得到了清晰的像，她放置的应该是______视眼镜；
（3）赵虎实验时对图中的装置进行了改进，将蜡烛换成带有“F”形的LED灯、贴上方格纸，如图乙所示。请写出改进后其中的一个优点______；
（4）赵虎把点燃的蜡烛放到光具座的某一位置， 左右移动光屏，发现光屏上出现了一个大小始终不变的圆形光斑（不是像），出现这种情况的原因是______；
（5）另一实验小组更换相关器材后顺利完成实验，根据记录的实验数据得到了如图丙所示的图像，线段MN为凸透镜成像的像距倒数（1/v）和物距倒数（1/u）的对应关系。根据图像信息可知该小组所用凸透镜的焦距为______cm。
12．小林用图甲装置来探究凸透镜成像的规律。
（1）实验前，应调整烛焰和光屏的中心在凸透镜的___________上。
（2）当蜡烛、凸透镜和光屏处于图甲所示位置时，恰好在光屏上成清晰的像，所成的像是___________（填“正立”或“倒立”）的___________（填“实”或“虚”）像。
（3）保持凸透镜位置不变，将图甲中蜡烛和光屏的位置互换，此时光屏上所成像的特点与___________ （填“照相机”“放大镜”或“投影仪”）相同。
（4）小林进行了进一步探究：如图乙所示，凸透镜的焦距为10cm，保持光屏位置不变，让蜡烛和凸透镜分别以2cm/s和1cm/s的速度，从图示位置同时匀速向左运动，经过___________s，光屏上成清晰___________（填“放大”“等大”或“缩小”）的像。专题05 透镜及其应用
一、单选题
1．小晨在做探究凸透镜成像规律的实验，如图所示，点为一倍焦距处，点为二倍焦距处。下列说法错误的是（　　）
A．为使像成在光屏的中央，应将蜡烛向上移动
B．烛焰位于A点时，成放大的实像
C．烛焰位于B点时，光屏承接不到像
D．烛焰从A点移到B点的过程中时，光屏上始终出现放大的像
【答案】D
【解析】
A．由图可知，像在光屏的上方，为使像成在光屏的中央，即像要向下移动，根据过光心的光线不改变传播方向可知，应将蜡烛向上移动，故A正确，不符合题意；
B．烛焰放在A点上
2f＞u＞f
成倒立、放大的实像，故B正确，不符合题意；
C．由图可知，把烛焰放在B点上
u＜f
成正立、放大的虚像，光屏承接不到像，故C正确，不符合题意；
D．烛焰从A点移到B点的过程中，在F点左侧，根据“物近像远像变大”，在光屏上所成的像变大；但过F点后，因物距小于一倍焦距，成正立、放大的虚像，光屏承接不到像，故D错误，符合题意。
故选D。
2．使用光学仪器时常常需要调节，下列哪项措施是不正确的（　　）
A．用放大镜看地图时，为了放得大些，应将放大镜与地图之间的距离调大些
B．照相机对着某人照相时，底板上恰好呈现清晰的全身像，如果要拍出清晰的半身像，要将照相机向他适当移近一些距离
C．摄影记者先给大会主席台拍了一个特写镜头，为了拍摄主席台全景，他后退了好几步，然后将照相机暗箱长度调短一些
D．如果幻灯机银幕上呈现的清晰画面太小，那么，应将幻灯机往前移动一定距离，同时将幻灯片与镜头之间的距离调短一些
【答案】D
【解析】
A．用放大镜看地图时，是利用凸透镜成正立、放大的虚像，凸透镜成虚像时，物距越大，像越大，即需要增大放大镜和地图之间的距离，故A正确，不符合题意；
B．照相机利用凸透镜成倒立、缩小的实像工作的，照完全身像再照半身像，像变大，像距变大，物距要变小，所以照相机离被拍摄的人要近一些，同时将暗箱长度调长一些，故 B正确，不符合题意；
C．照相机利用凸透镜成倒立、缩小的实像工作的，从特写到全景，像变小，像距变小，物距变大，所以照相机离主席台要远一些，同时缩短暗箱。故C正确，不符合题意；
D．幻灯机是利用凸透镜成倒立、放大的实像工作的，从小画面到大画面，像要增大，像距变大，物距变小，所以幻灯片要靠近镜头，同时幻灯机要远离屏幕后退一些，故D不正确，符合题意。
故选D。
3．小明同学将两个半径合适的圆形空心硬纸筒恰好套在一起，小纸筒可以在大纸筒内自由移动，在一端A蒙上一层半透明纸，在纸筒的另一端B
处嵌了一个焦距合适的凸透镜，如图所示，组成了一个简单照相机模型。下列说法正确的是（　　）
A．应把A端朝着明亮的室外，端朝着较暗的室内
B．眼睛应对着端向筒内观察，可以看到A端半透明纸上的像是否清晰
C．如果观察到的像模糊不清，只有调节的距离才可调出清晰的像
D．如果在A端半透明纸上观察到了某物体清晰缩小的像，该物体离端的距离一定比此时的距离大
【答案】D
【解析】
AB．由凸透镜的成像规律可知，图示中的半透明纸相当于光屏，为了更好的观察物体通过凸透镜所成的像的情况，应A端在较暗的室内，为了让物体所成的像更清晰，应让更多的光线通过凸透镜，所以应让B端朝着明亮的室外，那么应让眼睛对着A端向筒内观察，才能看到B端的物体在A端所成的像是否清楚，故AB错误；
C．观察到的像模糊不清，可能是物距过大或过小也有可能是物距过大或过小，所以可以调节AB的距离，也可以调节物体到B的距离，故C错误；
D．在A端观察到的像是缩小的，物距与像距的关系：物距大于像距，所以物体与B的距离一定大于AB的距离，故D正确。
故选D。
4．小花用水凸透镜模拟人眼的晶状体，光屏相当于视网膜（如图）。当用注射器向胶膜内注水，水凸透镜的凸起程度增加，光屏上原来清晰的像变模糊了；将蜡烛靠近水凸透镜，光屏上再次得到清晰的像，此过程模拟的眼睛及该眼睛的矫正方法是（　　）
A．近视眼 用凸透镜矫正 B．远视眼 用凸透镜矫正
C．近视眼 用凹透镜矫正 D．远视眼 用凹透镜矫正
【答案】C
【解析】
当用注射器向胶膜内注水，水凸透镜的凸起程度增加，折光能力越强，水凸透镜的焦距越短，像成在光屏的前方，将蜡烛靠近水凸透镜，物距减小，像距变大，光屏上再次得到清晰的像，近视眼的成因是晶状体变厚，折光能力变强，使得远处物体的像成在视网膜的前方造成的，所以此过程模拟的近视眼，凹透镜对光有发散作用，用凹透镜矫正。
故选C。
二、填空题
5．如图所示，是小明的一架焦距不变的照相机，其镜头对光线有___________（选填“会聚”或“发散”）作用；用这架相机拍照时，若拍完远景再拍近景，镜头需要向___________（选填“靠近”或“远离”）胶片的方向移动；胶片上所成的像与显微镜的目镜所成的像，它们的性质___________（选填“相同”或“不同”）。
【答案】 会聚 远离 不同
【解析】
[1]照相机的镜头为凸透镜，其镜头对光线有会聚作用。
[2]根据凸透镜成实像时，物近（物距变小）像远（像距变大）像变大。用这架相机拍照时，若拍完远景再拍近景，即物距变小，则像距要变大，故镜头需要向远离胶片的方向移动。
[3]胶片上所成的像是倒立、缩小的实像，而显微镜的目镜成正立、放大的虚像，故胶片上所成的像与显微镜的目镜所成的像，它们的性质不同。
6．手机摄像头相当于凸透镜，影像传感器相当于光屏。如图所示，用手机扫描二维码，相当于给二维码拍了一张照片，则手机摄像头离二维码的距离肯定大于______（选填“一倍焦距”或“二倍焦距”）。影像传感器上成的是______（选填“正立”或“倒立”）______（选填“放大”“缩小”或“等大”）的实像。
【答案】 二倍焦距 倒立 缩小
【解析】
[1][2][3]手机摄像头相当于凸透镜，是利用物体在2倍焦距以外，成倒立、缩小实像的原理工作的，所以，扫码时二维码要位于摄像头的两倍焦距以外。
7．下列四幅图中：
（1）能够说明远视眼的成像原理的是图______，远视眼的缺陷是晶状体的凸度过小或者眼球前后距离过______（选填“长”或“短”）；
（2）能够表示近视眼的矫正方法的图是______，近视眼看不清______（选填“近”或“远”）处的物体。
【答案】 ① 短 ④ 远
【解析】
（1）[1][2]远视眼的成因是眼球前后径过短，或晶状体曲度过小，使得物体反射的光线通过晶状体折射后形成的物像落在视网膜的后方造成的，如图①。
（2）[3][4]近视眼的成因是眼球前后径过长，或晶状体曲度变大，使得物体反射的光线通过晶状体折射后形成的物像落在视网膜的前方造成的，故近视眼看不清远处的物体，需要佩戴使光线发散的凹透镜进行矫正，图④能够表示近视眼的矫正方法。
8．2021年5月15日，中国探测器成功着陆火星、屈原在《天问》诗句中所表达的美好愿望成为现实，如图甲，“祝融号“火星车驶离平台的过程中，其后置照相机对着平台先后拍摄得到乙、丙、丁3张照片，照相机的镜头是一个 ______透镜，拍摄过程中相机镜头逐步 ______（向外伸/向内缩）。观看三张照片感觉平台是运动的，这是以 ______为参照物。
【答案】 凸 向内缩 相机镜头
【解析】
[1][2]照相机镜头是凸透镜，利用凸透镜成像，由图可知，像变小，物距增大，像距减小，所以相机镜头逐步向内缩。
[3]以相机镜头为参照物，平台位置改变，是运动的。
三、作图题
9．（1）如图甲，平面镜前的一个发光点S’所发出的光经过平面镜反射后的光线已经被画出，请在图中画出入射光线，并找到发光点S的位置。
（2）如图乙，凸透镜的焦距为1.50cm，O为透镜的光心．请按照实际尺寸标出凸透镜右侧焦点F的位置，并画出图中入射光线所对应的折射光线。
（3）完成图丙中的光路图。
【答案】（1）（2） （3）
【解析】
（1）先将两条反射光线反向延长交于一点S′，再作出S′关于平面镜的对称点S，即为发光点的位置，从反光点S到反射点画出两条入射光线；如下图所示：
（2）在主光轴上距凸透镜光心O
为1.5cm处的点是凸透镜的焦点。平行于主光轴的光线经凸透镜折射后，折射光线过透镜的焦点；如下图所示：
（3）平行于主光轴的光线经凹透镜折射后的光线的反向延长线过焦点；射向焦点的光线经凹透镜折射后，将平行于主光轴。如下图所示：
10．如图，凸透镜的主光轴与平静水面重合，F为凸透镜的焦点，入射光线AB平行主光轴，请画出AB经过凸透镜后的折射光线和进入水中后大致的折射光线。
【答案】
【解析】
入射光线AB平行主光轴，必然过凸透镜的右侧焦点，故将B点和右侧焦点相连，并标上向下的箭头，过右侧焦点做水面的垂线，即为法线，过折射点画折射角，由于空气中的角大，故折射光线与入射光线相比更靠近法线，故如下图所示：
四、实验题
11．赵虎实验小组在“探究凸透镜成像规律”的实验中。
（1）当烛焰、凸透镜在如图甲所示的位置时，适当移动光屏，在光屏上可以得到一个清晰倒立______（选填“放大”“缩小” 或”等大”）的实像；
（2）保持凸透镜的位置不变，将蜡烛向左移动一段距离，向______（选填“左”或“右”）移动光屏，直到光屏上再次出现清晰的像。将蜡烛继续向左移动，保持凸透镜和光屏的位置不变，在蜡烛和凸透镜之间放置了一个度数合适的眼镜，光屏上也得到了清晰的像，她放置的应该是______视眼镜；
（3）赵虎实验时对图中的装置进行了改进，将蜡烛换成带有“F”形的LED灯、贴上方格纸，如图乙所示。请写出改进后其中的一个优点______；
（4）赵虎把点燃的蜡烛放到光具座的某一位置， 左右移动光屏，发现光屏上出现了一个大小始终不变的圆形光斑（不是像），出现这种情况的原因是______；
（5）另一实验小组更换相关器材后顺利完成实验，根据记录的实验数据得到了如图丙所示的图像，线段MN为凸透镜成像的像距倒数（1/v）和物距倒数（1/u）的对应关系。根据图像信息可知该小组所用凸透镜的焦距为______cm。
【答案】 缩小 左 近 实验现象更明显（或便于观察、或减少污染等） 蜡烛在焦点上 12.5
【解析】
（1）[1]如图所示烛焰、透镜和光屏位置关系，此时物距大于像距，故成倒立、缩小的实像，像距大于一倍焦距小于二倍焦距。
（2）[2][3]保持凸透镜的位置不变，将蜡烛向左移动一段距离，物距变大，则像距变小，故应向左移动光屏。将蜡烛继续向左移动，则像距会变得更小，即像更靠近凸透镜。此时保持凸透镜和光屏的位置不变，在蜡烛和凸透镜之间放置了一个度数合适的眼镜，光屏上也得到了清晰的像，说明这个镜片对光起到了发散的作用，因此，他放置的应该是矫正近视眼的凹透镜片。
（3）[4]“F”形的LED灯比烛焰成像更稳定，便于观察，贴上方格纸能够更好的比较像与物的大小关系，并且无污染。
（4）[5]把点燃的蜡烛放到光具座的某一位置，左右移动光屏，发现光屏上出现了一个大小始终不变的圆形光斑（不是像），出现这种情况的原因是物体在一倍焦点处，即蜡烛在焦点上。
（5）[6]图丙中
时
此时
v=u=0.25m
像距等于物距，说明物体处于二倍焦距处，即
2f=0.25m
所以
f=0.125m=12.5cm
12．小林用图甲装置来探究凸透镜成像的规律。
（1）实验前，应调整烛焰和光屏的中心在凸透镜的___________上。
（2）当蜡烛、凸透镜和光屏处于图甲所示位置时，恰好在光屏上成清晰的像，所成的像是___________（填“正立”或“倒立”）的___________（填“实”或“虚”）像。
（3）保持凸透镜位置不变，将图甲中蜡烛和光屏的位置互换，此时光屏上所成像的特点与___________ （填“照相机”“放大镜”或“投影仪”）相同。
（4）小林进行了进一步探究：如图乙所示，凸透镜的焦距为10cm，保持光屏位置不变，让蜡烛和凸透镜分别以2cm/s和1cm/s的速度，从图示位置同时匀速向左运动，经过___________s，光屏上成清晰___________（填“放大”“等大”或“缩小”）的像。
【答案】 主光轴 倒立 实 照相机 5 等大
【解析】
（1）[1]实验前，应调整烛焰和光屏的中心在凸透镜的主光轴上，这样像才能成在光屏的中央。
（2）[2][3]如题图甲所示，当凸透镜位于甲所示位置时，恰好在光屏上成清晰的像，由图可知此时物距小于像距，即物距在一倍焦距和二倍焦距之间，成倒立、放大的实像。
（3）[4]保持凸透镜位置不变，将图甲中蜡烛和光屏的位置互换，则像距在一倍焦距和二倍焦距之间，物距大于二倍焦距，根据光在折射时光路的可逆性可知，此时成倒立、缩小的实像，照相机就是利用这个原理制成的。
（4）[5][6]由图乙知此时物距等于像距等于15cm，且蜡烛向左移动的速度是凸透镜向左移动速度的2倍，设它们移动时间t后物距和像距相等，都等于2倍焦距，即20cm，则可得
2cm/s×t+15cm - 1cm/s ×t=20cm
解得
t=5s
此时光屏上成清晰等大的实像。专题05 透镜及其应用
一．如何理解透镜的“会聚”与“发散”作用？
【方法技巧】判断透镜的“会聚”、“发散”作用的最简单方法就是将原入射光线延长，比较入射光束和折射光束的辐射范围，若辐射范围变小则为会聚（图甲），反之则为发散（图乙）。不要误认为会聚等于相交，发散等于不相交。
　　　　
图甲 　　　　　　　　　　　图乙
【典例剖析】下列关于凸透镜对光的会聚作用的理解不正确的是
A．凸透镜能使平行于主光轴的光线会聚于焦点
B．凸透镜使能够会聚的光线提前会聚
C．任何一束光线通过凸透镜后都将会聚于一点
D．凸透镜能使发散的光线减小发散
【方法指导】
凸透镜对光线有会聚作用，能使光线的夹角变小。
二．如何测凸透镜焦距？
【方法技巧】方法一：太阳光聚焦法：
a．让凸透镜正对着太阳光，拿一张白纸在它的另一侧来回移动，直到纸上的光斑最小为止。
b．用刻度尺测出光斑到凸透镜的距离D；
c．凸透镜的焦距f=D。
方法二：物像等大法：
a．在光具座上从左至右依次放蜡烛、凸透镜、光屏，点燃蜡烛，调整蜡烛、凸透镜、光屏，使它们的中心在同一高度，移动凸透镜和光屏，直到光屏上出现倒立等大的实像为止。
b．测出蜡烛到凸透镜的距离D；凸透镜的焦距f=D/2。
【典例剖析】
1．小华有三只大小、形状完全相同的凸透镜，分别是由玻璃、水晶、塑料制成，现在小华想要探究凸透镜的焦距和材料是否有关．现在可以在晴朗的天气里完成这个实验，请问：
（1）除了以上的三个透镜外还需要的测量工具_____；
（2）如何测量凸透镜的焦距？简述其探究过程_____；
（3）设计记录数据的表格_______。
2．在探究“凸透镜成像规律”的实验中。
（1）如图甲，一束平行光正对凸透镜照射，光屏上出现一个最小最亮的光斑，从图中刻度尺可读出凸透镜的焦距f=______cm；这一实验表明，凸透镜对光线有______作用；
（2）假如将凸透镜、点燃的蜡烛、光屏固定在光具座上如乙图所示位置，恰好在屏上接收到清晰的像。则像距是______cm，像是______（选填“放大”“等大”或“缩小”）、______（选填“正”或“倒”）立的。照相机、投影仪、放大镜这三种光学仪器正常使用时，与这种成像情况一致的是______。若发现像成在光屏的上半部分，为使像成在光屏中央，应将透镜向______（选填“上”或“下”）调节。
三、如何正确作透镜光路图及填透镜类型？
【方法技巧】1．透镜光路图画法：记住透镜的“三条特殊光线”的光路图是解决问题的关键。注意：光线的反向延长线用虚线表示。
2．透镜类型判断：解决此题的方法可简记为“口诀法”：
①入线延长看折线——把入射光线延长，看折射光线的位置；
②窄凸宽凹把镜填——如果折射光线在入射光线的内侧，既变窄则是凸透镜，反之折射光线在入射光线的外侧，既变宽则是凹透镜。
【典例剖析】
1．根据图中的光路图在长方形框中填上适当类型的透镜。
2．现有A、B、C、D四枚透镜，A和B的透镜类型未知，C和D都是凸透镜，焦距分别为fC=10cm和fD=20cm。
（1）图甲所示是不同方向的入射光束分别穿过A、B透镜时的光路图。属于凸透镜的是______（选填“A”“B”或“A和B”）。
（2）在C、D透镜中选取其中一个安装在光具座35cm刻线处，将点燃的蜡烛放置在光具座上5cm刻线处，不断移动光屏，当在移动到95cm刻线处时，恰好能使烛焰在光屏上成清晰的像，如图乙所示。由此现象可以判断出安装的透镜是______（选填“C”或“D”）。
四．照相机、投影仪、放大镜成像的大小如何调节？
【方法技巧】成像大小的调节：牢记像的大小由像距决定，即像随着像距的增大（减小）而增大（减小）。而像距的变化由物距决定。
①当成实像时，物距和像距的变化具有反向性，即物距增大，像距变小，则像随着变小。
②当成虚像时，物距和像距的变化具有同向性，即物距增大，像距增大，则像随着变大。
【典例剖析】
1．小俊和小远利用如图所示的装置做“探究凸透镜成像规律”的实验：
（1）为了粗略测量凸透镜的焦距，小俊在上午第二节课后（9：30左右），将凸透镜与水平地面平行放置，调节凸透镜到地面的距离，直至地面上出现一个最小的亮点，小俊认为此点就是凸透镜焦点的位置。小远却告诉他，这个亮点不是凸透镜的焦点位置，其理由是______；
（2）实验前，必须将烛焰和______的中心位于凸透镜的______上，才能使像呈现在光屏中央；当烛焰正好在光屏上成倒立、等大的清晰的像时，发现蜡烛和光屏之间的距离是40cm，则该凸透镜的焦距是______cm；
（3）实验中固定好透镜和蜡烛后，发现无论如何移动光屏，光屏只有一个与透镜大小几乎相同的光斑，其原因可能是______；
（4）在实验过程中，蜡烛由于燃烧会逐渐变短，则蜡烛成的像在光屏上的位置将会______；（选填：“操持不变”、“逐渐上移”、“逐渐下移”）
（5）小俊和小远在实验过程中突发奇想：“假如用手将凸透镜遮挡一半，还会成完整像吗？”
小俊：“不能成完整的像，因为透镜被手挡住了一半。”小远：“能成完整的像，但是像的亮度将变暗一些。”请你仔细分析一下，你支持______的观点，理由是______；
（6）按要求进行观察和测量，并将观测情况记录在如下表格中。表中实验序号4中像的性质为______（像的性质需要写完整），像距为______cm。
实验序号 物距u/cm 像距v/cm 像的性质
1 30 15 倒立、缩小的实像
2 25 16.7 倒立、缩小的实像
3 20 20 倒立、等大的实像
4 15
5 5 正立、放大的虚像
（7）当蜡烛、凸透镜和光屏处于图中的位置时，光屏上呈现的像是模糊的；
①将光屏向靠近凸透镜的方向移动适当距离后，光屏上出现清晰的像，此时的像是倒立、______的实像，这个像的成像原理与______（选填“放大镜”、“投影仪”或“照相机”）相同；
②李老师取下自己戴的眼镜放于蜡烛和凸透镜之间、光屏上的像又变得模糊，小俊同学发现当蜡烛向靠近透镜的方向动适当距离后像又清晰。由此可知，李老师所戴的眼镜是______透镜，李老师的眼睛属于______（选填“近视镜”、“远视眼”、或“正常眼”）。
2．如图是研究“凸透镜成像规律”的实验的器材。
（1）为了使烛焰的像成在光屏的中央，应该调节烛焰、凸透镜、光屏三者中心在______；
（2）蜡烛位于图中的B处时，移动光屏到D处，观察到光屏上呈现清晰的像，此时烛焰像与烛焰大小相等，则该凸透镜焦距为______；
（3）若把蜡烛向右移动到刻度为35cm处，屏上的像变得模糊。要使像变清晰，光屏应向______（选填“左”或“右”）适当移动，此时光屏上的像是倒立、______（选填“放大”“等大”或“缩小”）的实像，利用此原理可以制成______（选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”）；
（4）若蜡烛位于图中的B处时，保持蜡烛与凸透镜的位置不变，换用一个不同焦距的凸透镜，将光屏从D点向右移动才能重新得到清晰的像，此时相对烛焰大小，所成的像是______（选填“放大”“等大”或“缩小”）的实像，换用的凸透镜的焦距可能为______。（选填下列选项）
A．8cm B．10cm C．15cm D．20cm
五．如何正确理解远视眼、近视眼的矫正方法？
【疑难诠释】近视眼成像在视网膜前，佩戴发散透镜，使光线推迟会聚； 远视眼成像在视网膜后，佩戴会聚透镜，使光线提前会聚。注意：晶状体变厚或变薄导致晶状体曲度变大或变小，从而使折光能力增强或减弱，从而使像点不能成在视网膜上。
【典例剖析】下列图中，能够说明远视眼的成像原理的是图______。近视眼看不清______处（选填“近”或“远”）的物体。能够表示近视眼的矫正方法的原理的是图______。
六．如何理解显微镜和望远镜的原理？
【疑难诠释】显微镜和天文望远镜的目镜都是起到放大镜的作用，因此都成虚像。 二者的物镜都需要将实像成在目镜的一倍焦距以内 ，以便对实像进行放大。因此物镜成实像（显微镜成放大的实像，望远镜成缩小的实像），目镜成虚像。
远处的物体经过望远镜的物镜和目镜后，所成的像还是比物体本身小，但是视角变得很大；另外，望远镜的物镜直径大，可以会聚足够多的光，使成的像更加明亮。
【典例剖析】如图所示，眼睛、显微镜、望远镜和投影仪用到了我们所学的很多光学知识，里面有眼睛的晶状体，显微镜和望远镜的目镜和物镜、投影仪的平面镜和镜头。
　　
（1）其工作原理与照相机相同的有：_________，其工作原理与放大镜相同的有：_________，利用光的反射的有：________。（以上3个空格均选填图中序号）
（2）图甲中是______眼，要戴上______透镜来矫正。
（3）投影仪屏幕上的像是______立、放大的实像；要使屏幕上的像更大一些，应该将镜头向_____调节，同时投影仪应适当_________屏幕。专题05 透镜及其应用
一．如何理解透镜的“会聚”与“发散”作用？
【方法技巧】判断透镜的“会聚”、“发散”作用的最简单方法就是将原入射光线延长，比较入射光束和折射光束的辐射范围，若辐射范围变小则为会聚（图甲），反之则为发散（图乙）。不要误认为会聚等于相交，发散等于不相交。
　　　　
图甲 　　　　　　　　　　　图乙
【典例剖析】下列关于凸透镜对光的会聚作用的理解不正确的是
A．凸透镜能使平行于主光轴的光线会聚于焦点
B．凸透镜使能够会聚的光线提前会聚
C．任何一束光线通过凸透镜后都将会聚于一点
D．凸透镜能使发散的光线减小发散
【答案】C
【方法指导】
凸透镜对光线有会聚作用，能使光线的夹角变小。
【解析】
A．跟主光轴平行的光线通过凸透镜折射后光线会聚在焦点上，故A正确，A不符合题意；
BC．凸透镜使能够会聚的光线提前会聚，但原来发散的光线不一定能会聚于一点，故B正确，B不符合题意，C错误，C符合题意；
D．凸透镜对光线有会聚作用，凸透镜能使发散的光线减小发散，故D正确，D不符合题意。
故选C。
二．如何测凸透镜焦距？
【方法技巧】方法一：太阳光聚焦法：
a．让凸透镜正对着太阳光，拿一张白纸在它的另一侧来回移动，直到纸上的光斑最小为止。
b．用刻度尺测出光斑到凸透镜的距离D；
c．凸透镜的焦距f=D。
方法二：物像等大法：
a．在光具座上从左至右依次放蜡烛、凸透镜、光屏，点燃蜡烛，调整蜡烛、凸透镜、光屏，使它们的中心在同一高度，移动凸透镜和光屏，直到光屏上出现倒立等大的实像为止。
b．测出蜡烛到凸透镜的距离D；凸透镜的焦距f=D/2。
【典例剖析】
1．小华有三只大小、形状完全相同的凸透镜，分别是由玻璃、水晶、塑料制成，现在小华想要探究凸透镜的焦距和材料是否有关．现在可以在晴朗的天气里完成这个实验，请问：
（1）除了以上的三个透镜外还需要的测量工具_____；
（2）如何测量凸透镜的焦距？简述其探究过程_____；
（3）设计记录数据的表格_______。
【答案】 刻度尺 探究过程：
①用玻璃透镜会聚太阳光，通过调整它到地面的距离，使地面上出现最小的光斑，用刻度尺量出透镜到光斑的距离即是焦距；②用水晶透镜进行上述实验；③用塑料透镜进行上述实验；④比较三种透镜的焦距得出结论。
凸透镜种类 焦距f/cm
玻璃透镜
水晶透镜
塑料透镜
【解析】
（1）根据题意知道，探究凸透镜的焦距和材料是否有关，所以，除了以上的三个透镜外还需要的测量工具是刻度尺；
（2）根据实验要求，探究过程如下：
①用玻璃透镜会聚太阳光，通过调整它到地面的距离，使地面上出现最小的光斑，用刻度尺量出透镜到光斑的距离即是焦距；
②用水晶透镜进行上述实验；
③用塑料透镜进行上述实验；
④比较三种透镜的焦距得出结论
（3）根据实验过程测量数据，记录表格如下：
凸透镜种类 焦距f/cm
玻璃透镜
水晶透镜
塑料透镜
2．在探究“凸透镜成像规律”的实验中。
（1）如图甲，一束平行光正对凸透镜照射，光屏上出现一个最小最亮的光斑，从图中刻度尺可读出凸透镜的焦距f=______cm；这一实验表明，凸透镜对光线有______作用；
（2）假如将凸透镜、点燃的蜡烛、光屏固定在光具座上如乙图所示位置，恰好在屏上接收到清晰的像。则像距是______cm，像是______（选填“放大”“等大”或“缩小”）、______（选填“正”或“倒”）立的。照相机、投影仪、放大镜这三种光学仪器正常使用时，与这种成像情况一致的是______。若发现像成在光屏的上半部分，为使像成在光屏中央，应将透镜向______（选填“上”或“下”）调节。
【答案】 10.0 会聚 15.0 缩小 倒 照相机 下
【解析】
（1）[1][2]图甲一束平行光正对凸透镜照射，光屏上出现一个最小最亮的光斑，即为焦点，此现象说明凸透镜对光线具有会聚作用，焦点到凸透镜的距离为焦距，则凸透镜的焦距为
f=20.0cm-10.0cm=10.0cm
（2）[3][4][5]将凸透镜固定在光具座50.0cm刻度线处，恰好在屏上接收到清晰的像，光屏到凸透镜的距离为像距，则此时像距为15.0cm，蜡烛到凸透镜的距离为物距，物距为32.0cm，凸透镜的焦距是10.0cm，物距大于二倍焦距，凸透镜成倒立、缩小的实像。
[6]照相机的成像原理是物距大于二倍焦距，成倒立、缩小的实像，投影仪的成像原理是物距位于一倍焦距与二倍焦距之间，凸透镜成倒立、放大的实像，放大镜的成像原理是物距位于一倍焦距以内，凸透镜成正立、放大的虚像，所以此时的成像原理与照相机相同。
[7]因为过凸透镜光心的光线传播方向不变，所以当像成在光屏的上半部分时，应将蜡烛上移，或将光屏上移，或将透镜下移。
三、如何正确作透镜光路图及填透镜类型？
【方法技巧】1．透镜光路图画法：记住透镜的“三条特殊光线”的光路图是解决问题的关键。注意：光线的反向延长线用虚线表示。
2．透镜类型判断：解决此题的方法可简记为“口诀法”：
①入线延长看折线——把入射光线延长，看折射光线的位置；
②窄凸宽凹把镜填——如果折射光线在入射光线的内侧，既变窄则是凸透镜，反之折射光线在入射光线的外侧，既变宽则是凹透镜。
【典例剖析】
1．根据图中的光路图在长方形框中填上适当类型的透镜。
【答案】
【解析】
由图可以看出折射光线比起入射光线更加远离主光轴，所以该透镜对光线有发散作用，因此填凹透镜；然后根据平行于主光轴的光线经凸透镜折射后过焦点，作图如下：
2．现有A、B、C、D四枚透镜，A和B的透镜类型未知，C和D都是凸透镜，焦距分别为fC=10cm和fD=20cm。
（1）图甲所示是不同方向的入射光束分别穿过A、B透镜时的光路图。属于凸透镜的是______（选填“A”“B”或“A和B”）。
（2）在C、D透镜中选取其中一个安装在光具座35cm刻线处，将点燃的蜡烛放置在光具座上5cm刻线处，不断移动光屏，当在移动到95cm刻线处时，恰好能使烛焰在光屏上成清晰的像，如图乙所示。由此现象可以判断出安装的透镜是______（选填“C”或“D”）。
【答案】 A D
【解析】
（1）[1]根据甲图可知，当光通过A透镜时，光会聚，所以A是凸透镜，当光通过B透镜时光发散，所以B透镜是凹透镜，故属于凸透镜的是A。
（2）[2]由题意可知，物距等于30cm，像距等于60cm，根据凸透镜成像规律，要想得到清晰的像，物距、像距和焦距满足关系式，所以焦距的倒数为
所以焦距是20cm，故选择的凸透镜是D。
四．照相机、投影仪、放大镜成像的大小如何调节？
【方法技巧】成像大小的调节：牢记像的大小由像距决定，即像随着像距的增大（减小）而增大（减小）。而像距的变化由物距决定。
①当成实像时，物距和像距的变化具有反向性，即物距增大，像距变小，则像随着变小。
②当成虚像时，物距和像距的变化具有同向性，即物距增大，像距增大，则像随着变大。
【典例剖析】
1．小俊和小远利用如图所示的装置做“探究凸透镜成像规律”的实验：
（1）为了粗略测量凸透镜的焦距，小俊在上午第二节课后（9：30左右），将凸透镜与水平地面平行放置，调节凸透镜到地面的距离，直至地面上出现一个最小的亮点，小俊认为此点就是凸透镜焦点的位置。小远却告诉他，这个亮点不是凸透镜的焦点位置，其理由是______；
（2）实验前，必须将烛焰和______的中心位于凸透镜的______上，才能使像呈现在光屏中央；当烛焰正好在光屏上成倒立、等大的清晰的像时，发现蜡烛和光屏之间的距离是40cm，则该凸透镜的焦距是______cm；
（3）实验中固定好透镜和蜡烛后，发现无论如何移动光屏，光屏只有一个与透镜大小几乎相同的光斑，其原因可能是______；
（4）在实验过程中，蜡烛由于燃烧会逐渐变短，则蜡烛成的像在光屏上的位置将会______；（选填：“操持不变”、“逐渐上移”、“逐渐下移”）
（5）小俊和小远在实验过程中突发奇想：“假如用手将凸透镜遮挡一半，还会成完整像吗？”
小俊：“不能成完整的像，因为透镜被手挡住了一半。”小远：“能成完整的像，但是像的亮度将变暗一些。”请你仔细分析一下，你支持______的观点，理由是______；
（6）按要求进行观察和测量，并将观测情况记录在如下表格中。表中实验序号4中像的性质为______（像的性质需要写完整），像距为______cm。
实验序号 物距u/cm 像距v/cm 像的性质
1 30 15 倒立、缩小的实像
2 25 16.7 倒立、缩小的实像
3 20 20 倒立、等大的实像
4 15
5 5 正立、放大的虚像
（7）当蜡烛、凸透镜和光屏处于图中的位置时，光屏上呈现的像是模糊的；
①将光屏向靠近凸透镜的方向移动适当距离后，光屏上出现清晰的像，此时的像是倒立、______的实像，这个像的成像原理与______（选填“放大镜”、“投影仪”或“照相机”）相同；
②李老师取下自己戴的眼镜放于蜡烛和凸透镜之间、光屏上的像又变得模糊，小俊同学发现当蜡烛向靠近透镜的方向动适当距离后像又清晰。由此可知，李老师所戴的眼镜是______透镜，李老师的眼睛属于______（选填“近视镜”、“远视眼”、或“正常眼”）。
【答案】 凸透镜没有正对太阳光 光屏 主光轴 10 蜡烛放置在了焦点上 逐渐上移 小远 挡住一半后剩余部分凸透镜仍能成像，但由于通过的光变少，成像变暗 倒立放大的实像 30 缩小 照相机 凸 远视眼
【解析】
（1）[1]由于凸透镜没有正对太阳光，光线未与主光轴平行，而是将凸透镜与水平地面平行放置，调节凸透镜到地面的距离，地面上出现一个最小的亮点，只有平行于主光轴的光线才能会聚到焦点上，所以这个亮点不是凸透镜的焦点位置。
（2）[2][3][4]通过光心的光线传播方向不变，实验前，必须将烛焰和光屏的中心位于凸透镜的主光轴上，才能使像呈现在光屏中央；当烛焰正好在光屏上成倒立、等大的清晰的像时，发现蜡烛和光屏之间的距离是40cm，此时物距等于像距，根据当物距等于2倍焦距时，则像距也在2倍焦距，成倒立、等大的实像，则该凸透镜的焦距是10cm。
（3）[5]实验中固定好透镜和蜡烛后，发现无论如何移动光屏，光屏只有一个与透镜大小几乎相同的光斑，其原因可能是蜡烛放置在了焦点上，经折射后平行于主光轴射出。
（4）[6]在实验过程中，蜡烛由于燃烧会逐渐变短，由于通过光心的光线传播方向不变，则蜡烛成的像在光屏上的位置将会逐渐上移。
（5）[7][8]挡住一半后剩余部分凸透镜焦距不变，仍能成像，但由于通过的光变少，成像变暗，所以小远的观点正确。
（6）[9][10]表中实验序号4中像的性质满足当物距小于2倍焦距、大于1倍焦距时，则像距大于2倍焦距，成倒立、放大的实像，且根据光的可逆性及实验序号1中的数据可知像距为30cm。
（7）[11][12]当蜡烛、凸透镜和光屏处于图中的位置时，光屏上呈现的像是模糊的，此时物距为40cm，满足当物距大于2倍焦距时，则像距在1倍焦距和2倍焦距之间，成倒立、缩小的实像，这个像的成像原理与照相机、摄像机相同。
[13][14]李老师取下自己戴的眼镜放于蜡烛和凸透镜之间、光屏上的像又变得模糊，小俊同学发现当蜡烛向靠近透镜的方向动适当距离后像又清晰，说明眼镜放入后相当于增强了光的会聚能力，由此可知，李老师所戴的眼镜是对光有会聚作用的凸透镜，李老师的眼睛属于远视眼。
2．如图是研究“凸透镜成像规律”的实验的器材。
（1）为了使烛焰的像成在光屏的中央，应该调节烛焰、凸透镜、光屏三者中心在______；
（2）蜡烛位于图中的B处时，移动光屏到D处，观察到光屏上呈现清晰的像，此时烛焰像与烛焰大小相等，则该凸透镜焦距为______；
（3）若把蜡烛向右移动到刻度为35cm处，屏上的像变得模糊。要使像变清晰，光屏应向______（选填“左”或“右”）适当移动，此时光屏上的像是倒立、______（选填“放大”“等大”或“缩小”）的实像，利用此原理可以制成______（选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”）；
（4）若蜡烛位于图中的B处时，保持蜡烛与凸透镜的位置不变，换用一个不同焦距的凸透镜，将光屏从D点向右移动才能重新得到清晰的像，此时相对烛焰大小，所成的像是______（选填“放大”“等大”或“缩小”）的实像，换用的凸透镜的焦距可能为______。（选填下列选项）
A．8cm B．10cm C．15cm D．20cm
【答案】 同一高度 10.0cm 右 放大 投影仪 放大 C
【解析】
（1）[1]调节凸透镜和光屏的高度，使它们的中心与烛焰中心大致在同一高度，像才能成在光屏中央。
（2）[2]由图可知，此时物距等于像距且位于凸透镜的二倍焦距处，即u=v=20.0cm，则凸透镜成倒立、等大的实像，则可知凸透镜的焦距
20.0cm=2f
解得f=10.0cm。
（3）[3][4][5]若把蜡烛向右移动到刻度为35cm处，即蜡烛向右移动5cm，物距变小，像距变大，所以应将光屏远离透镜，向右移动；此时物距大于f小于2f，所以在光屏上成倒立、放大的实像，投影仪就是利用这一原理制成的。
（4）[6][7]保持蜡烛与凸透镜位置不变，换用不同焦距的凸透镜，将光屏从D点向右移动才能重新得到清晰的像，这时像距大于物距，根据凸透镜成像规律可知，此时成倒立、放大的实像，物距和焦距的关系为
f则10cm故选C。
五．如何正确理解远视眼、近视眼的矫正方法？
【疑难诠释】近视眼成像在视网膜前，佩戴发散透镜，使光线推迟会聚； 远视眼成像在视网膜后，佩戴会聚透镜，使光线提前会聚。注意：晶状体变厚或变薄导致晶状体曲度变大或变小，从而使折光能力增强或减弱，从而使像点不能成在视网膜上。
【典例剖析】下列图中，能够说明远视眼的成像原理的是图______。近视眼看不清______处（选填“近”或“远”）的物体。能够表示近视眼的矫正方法的原理的是图______。
【答案】 甲 远 丁
【解析】
[1]远视眼的眼球前后径过短，或晶状体曲度过小，近处物体反射来的光线通过晶状体折射后形成的物像，就会落在视网膜的后方，应戴凸透镜进行矫正。所以图甲是远视眼的成像原理，图丙是远视眼的矫正方法。
[2][3]近视眼是晶状体曲度变大，会聚能力增强，即折光能力增强，像呈在视网膜的前方，因此不能看清远处的物体，形成近视眼，需要佩戴使光线发散的凹透镜进行矫正，则图乙能够说明近视眼的成像原理，图丁能够表示近视眼的矫正方法。
六．如何理解显微镜和望远镜的原理？
【疑难诠释】显微镜和天文望远镜的目镜都是起到放大镜的作用，因此都成虚像。 二者的物镜都需要将实像成在目镜的一倍焦距以内 ，以便对实像进行放大。因此物镜成实像（显微镜成放大的实像，望远镜成缩小的实像），目镜成虚像。
远处的物体经过望远镜的物镜和目镜后，所成的像还是比物体本身小，但是视角变得很大；另外，望远镜的物镜直径大，可以会聚足够多的光，使成的像更加明亮。
【典例剖析】如图所示，眼睛、显微镜、望远镜和投影仪用到了我们所学的很多光学知识，里面有眼睛的晶状体，显微镜和望远镜的目镜和物镜、投影仪的平面镜和镜头。
　　
（1）其工作原理与照相机相同的有：_________，其工作原理与放大镜相同的有：_________，利用光的反射的有：________。（以上3个空格均选填图中序号）
（2）图甲中是______眼，要戴上______透镜来矫正。
（3）投影仪屏幕上的像是______立、放大的实像；要使屏幕上的像更大一些，应该将镜头向_____调节，同时投影仪应适当_________屏幕。
【答案】 ①⑤ ②⑥ ④⑦ 近视 凹 倒 物体 远离
【解析】
（1）[1]眼睛晶状体是将远处的物体经过晶状体折射后在视网膜成倒立缩小的实像，与望远镜的物镜、照相机成像原理相同。
[2]显微镜中的目镜与望远镜的目镜与物镜所成的实像距离较近，距离小于一倍焦距，作用所将实像再次放大，所以它们相当于放大镜。
[3]显微镜中的反光镜是将光线反射到载物台上，增加载玻片亮度；投影仪中的平面镜将光线反射到屏幕上，它们都利用光的反射。
（2）[4][5]图甲中，眼睛成像在视网膜之前，说明是晶状体变厚了，是近视眼，要戴上凹透镜来矫正。
（3）[6][7][8]投影仪的物距在1到2倍焦距之间，成的是倒立放大的实像，根据凸透镜成像特点，此时物距变小，像就变大，所以要使屏幕上的像更大一些，应该将镜头向物体调节；为了在屏幕上成清晰的像，根据物距变小时像距变大，所以投影仪应适当远离屏幕；投影仪要倒插幻灯片，所以在屏幕上的像是正立的。

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