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第5章 透镜及其应用
一、单选题
1．小华得和“冰墩墩”一起完成了几个光学实验，下列描述与实验情景不相符的是（　　）
A．图甲中，平面镜中的像由光的反射形成
B．图乙中，通过放大镜看到的像是实像
C．图丙中，小孔成像是因为光沿直线传播
D．图丁中，岸上看到水中的虚像比物体位置高
2．5月13日安庆上空出现了“日晕”现象，引起不少市民驻足拍照。庆庆查阅资料发现日晕也叫圆虹，当日光通过卷层云时，受到冰晶的折射或反射而形成的。下列关于日晕现象说法正确的是（　　）

A．我们能看到日晕，是日晕在人眼中成正立放大的虚像
B．光在照射到冰晶上，入射角一定大于折射角
C．日晕周围形成一圈彩色光圈，是因为不同颜色的光在冰晶表面反射形成的
D．光在冰晶表面发生反射时，入射光线和反射光线一定共面
3．投影灯可在荧幕或墙面上投射出想要的图案，具有广告宣传、装饰、警示等作用，其原理与投影仪类似，下图中能正确反映其成像原理的示意图是（　　）
A． B．
C． D．
4．如图所示，这是爱动脑筋的小明用手机和焦距为5cm的凸透镜自制的简易投影仪，能将手机上的画面放大投射到白墙上。则手机与凸透镜的距离为（　　）

A．2.5cm B．5 cm C．7.5cm D．15cm
5．如图所示，F为凸透镜的两个焦点，A′B'为物体AB的像，则下列说法正确的是（　　）

A．物体AB在图中Ⅱ区域，比A′B'大，箭头方向向下
B．物体AB在图中Ⅲ区域，比A′B'小，箭头方向向上
C．生活中的投影仪是根据这一原理工作的
D．若要使像A′B'变大，则物体AB应向靠近透镜的方向移动
6．某小组进行“探究凸透镜成像规律”实验时，将蜡烛、凸透镜及光屏放在图示位置，光屏上呈现清晰的实像（像未画出），则其成像原理与下列仪器工作原理相同的是（　　）

A．照相机 B．投影仪 C．放大镜 D．显微镜
7．下列成像的原理，和眼睛成像相同的是（　　）
A．小孔成像 B．照相机成像
C．凸面镜成像 D．放大镜成像
8．如图所示，某同学在“探究凸透镜成像规律”实验时，烛焰在光屏上成了一个清晰的像，下列说法正确的是（　　）
A．利用这一成像规律可制成照相机
B．光屏上成像的原理和小孔成像原理相同
C．蜡烛适当向右移动，移动光屏可以在光屏再次得到清晰的像，像将会变小
D．该透镜的焦距可能是10cm
9．小明同学在做凸透镜成像规律实验时，当把蜡烛、透镜、光屏置于如图所示位置时，光屏上得到烛焰清晰的像，保持蜡烛、光屏位置不变、只移动凸透镜，还可以再成一次像，设此时的物距为u，像距为v，则（　　）

A．凸透镜向右移动距离v，成倒立缩小实像
B．凸透镜向左移动距离v，成倒立放大实像
C．凸透镜向右移动距离u-v，成倒立缩小实像
D．凸透镜向左移动距离u-v，成倒立放大实像
10．《综合防控儿童青少年近视实施方案》已经试行四年，我国儿童青少年总体近视率显著下降。小明利用如图所示的装置探究近视眼的成因和矫正，图中刚好能在光屏上看到烛焰清晰的像，实验过程中光屏与注水胶膜的位置不变，下列说法正确的是（　　）

A．注水的胶膜相当于一个凹透镜
B．图中成像原理与投影仪的成像原理相同
C．注水的胶膜再次注水，它的会聚能力增强，将光屏适当左移可再次看到烛焰清晰的像
D．注水的胶膜再次注水，它的会聚能力增强，在蜡烛和注水胶膜间加个放大镜，在光屏上可再次看到烛焰清晰的像
11．成年人随着年龄的增长，眼睛的晶状体和睫状体会发生微小的变化，视力正常的眼睛，也会变成“老花眼”，如图所示，关于“老花眼”及其矫正的原理图正确的是（　　）

A．①③ B．②④ C．①④ D．②③
二、填空题
12．如图根据光通过透镜前后的方向，判断 （选填“甲”或“乙”）为凸透镜。

13．如图所示，考古家用放大镜观察出土的青铜器件，他看到的是正立、放大的 （选填“虚”或“实”）像。

14．小聪用焦距为10cm的凸透镜观察邮票，成像情况如图所示，则邮票与凸透镜之间的距离u为 （选填“”“”或“”）。
15．购物支付已进入“刷脸”时代，结账时只需面对摄像头，经系统自动拍照、扫描等，确认相关信息后，即可迅速完成交易。“刷脸”支付过程中，面部经摄像头成倒立、 的实像（选填“缩小”、“等大”或“放大”）。
三、作图题
16．完成如图甲乙所示光线通过甲、乙两透镜的光路图。

17．如图所示，OO′是凸透镜的主光轴，A′B′是蜡烛AB通过凸透镜成的像，试在图中画出入射光线经过凸透镜后的折射光线，并用作图的方法找出左侧焦点的位置。

18．凸透镜对光线有会聚作用。某同学在图甲中练习作光路图，将折射光线b画成平行于主光轴，经检查发现这种画法错误。若入射光线位置不变，b的位置应该向上或向下偏一点，请在图乙中大致画出折射光路。
19．如图，L表示凸透镜，O为光心，F为焦点。实验发现：物体AB位于焦点处不能通过凸透镜成像。从A点发出两条光线，AO经过光心，AC为不平行于主光轴的任意光线，请在图中画出它们经凸透镜后的出射光线。

20．凸透镜成像情况如图所示，AC是从物点A发出的一束射到凸透镜上的光，A′B′是AB的像，请作出AC经凸透镜折射后的光线。

21．在图中，A'是物体A经过凸透镜所成的像，试用作图法确定凸透镜右侧焦点的位置。

22．如图，A′B′是AB关于凸透镜成的虚像，AC是物体AB射向凸透镜的一束光线，请做出其经凸透镜折射后的光线。

23．如图所示，A'B'是物体AB经过凸透镜在光屏上所成的像，F是凸透镜的焦点，请通过作图找出物体AB的位置。

24．如图所示，L表示凸透镜，MN为主光轴，O点为光心，F为焦点，像点为S′，请运用凸透镜的特殊光路画出物点S。

25．如图所示，凸透镜和凹透镜的一个焦点重合，请根据图中出射光线，画出光经过凸透镜前后的光路。

26．如图是一光源发出的一条经平面镜反射后的反射光线，再经过了凸透镜折射后的光线，请在图中补充完整光源发出的入射光线和经平面镜反射的反射光线。

27．如图所示，将凸透镜倾斜放置在水平放置的平面镜的左侧，其主光轴与水平面成45°角，F是其焦点。一条经过凸透镜焦点的光线射到B点，请画出其折射光线和通过平面镜反射后的光线，并标出反射角的度数。

28．如图，L表示凸透镜，MN为主光轴，O为光心，F为焦点。从光源S点发出三条光线，经凸透镜折射后相交于S′，请在图中做出光源S点的位置，以及这三条光线的入射光线。
四、实验题
29．在探究凸透镜成像特点的实验中：
（1）实验时，在光屏上得到了一个清晰的像，但像的位置偏高，如图所示（P点是2倍焦距处）。可以将凸透镜 （选填“向上”或“向下”）移；
（2）调整后，在光屏上成的是倒立、 的实像；
（3）再把蜡烛移到B点处，也可以成像，这个像和我们学习过的 （选填“小孔成像”或“平面镜成像”）一样，都不可以成在光屏上。
30．如图是某同学利用光具座研究凸透镜成像的规律。

（1）如图所示，分别放置蜡烛、凸透镜和光屏，下列说法正确的是 （填字母）；
A．将三者中心调至同一直线
B．将三者中心调至同一高度
（2）在图中位置所示，光屏上恰好成倒立、缩小的蜡烛清晰的像，记录此时物距和像距的大小，保持光屏和蜡烛不动，接下来的操作是 比较两次物距和像距的大小关系可知，凸透镜成实像时，光路是可逆的。
31．在“探究凸透镜成像规律”的实验中，某同学进行了如下两个探究：

（1）为研究像距与焦距的关系，他选用焦距不同的三个凸透镜进行实验，实验数据记录如表（n为实验序号），分析表中数据可知，保持物距不变时，焦距越大，则所成实像的像距越 （选填“大”或“小”）；
（2）该同学用若干个发光二极管组成形状如“E”的发光物体，如图甲所示，将发光物体、凸透镜和光屏依次组装到光具座上并调整好，且物距调节为6cm时，在光屏上成的像如图乙所示，则他选用的是三个透镜中焦距为 cm的凸透镜。
32．在“探究凸透镜成像规律”的实验中：

（1）实验时，小明在光屏上接收到一个清晰的像，但像的位置成在光屏的偏上方，若保持凸透镜和光屏的位置不动，他应该向 （选填“上”或“下”）调节蜡烛，直至像成在光屏的中央；
（2）用此实验可以模拟人眼的调节功能：人的眼睛是通过改变晶状体的厚度来看清远近不同物体的，现将如图中虚线圆圈部分看做是人的“眼睛”，当蜡烛靠近“眼睛”时，“眼睛”需调节凸透镜的厚度使其 （选填“变薄”或“变厚”），改变其对光线的偏折能力，从而在“视网膜”上成清晰的像。
参考答案：
1．B
【详解】A．甲图中，是平面镜成像现象，平面镜成像应用了光的反射，故A不符合题意；
B．根据平面镜成像原理可知，图乙中，通过放大镜看到的像是正立的虚像，故B符合题意；
C．由于光在同种均匀介质中沿直线传播，所以图丙中，小孔会成倒立的实像，故B不符合题意；
D．图丁中，水的光射向水面时发生折射，人逆着折射光看去，看到的虚像比实际位置偏高，故D不符合题意。
故选B。
2．D
【详解】A．我们能看到日晕，是日晕在人眼中成倒立、缩小的实像，故A错误；
B．当光从冰晶射出时，折射角大于入射角，故B错误；
C．日晕周围形成一圈彩色光圈，是因为不同颜色的光在冰晶发生折射形成的，故C错误；
D．根据光的反射定律可知，光在冰晶表面发生反射时，入射光线和反射光线一定共面，故D正确。
故选D。
3．B
【详解】投影灯可在荧幕或墙面上投射出想要的图案，其原理与投影仪类似，投影仪是利用物体在凸透镜的一倍焦距和二倍焦距之间，像在二倍焦距以外，成倒立放大的实像的原理，故B符合题意，ACD不符合题意。
故选B。
4．C
【详解】根据投影仪成像的原理可知，手机屏幕到透镜的距离物距应大于焦距，小于二倍焦距，即
白色墙上呈现的是倒立、放大的实像，故C符合题意，ABD不符合题意。
故选C。
5．D
【详解】ABC．由题意知，像在一倍焦距和二倍焦距之间，根据凸透镜成像的特点，此时物体应在二倍焦距以外，且成的像是倒立缩小的实像，所以物体在图中Ⅲ区域，箭头向上，照相机是根据这一原理工作的，故ABC错误；
D．凸透镜成实像时，物距变小，像距变大，像变大，要使像A′B'变大，则物体AB应向靠近透镜的方向移动，故D正确。
故选D。
6．A
【详解】由图可知，光屏上呈现清晰的实像，此时物距大于像距，即
成倒立、缩小的实像，与照相机的成像原理相同，故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
7．B
【详解】人眼的晶状体和角膜相当于凸透镜，视网膜相当于光屏，外界物体在视网膜上成倒立缩小的实像；
A．小孔成像成倒立、放大的实像，故A错误；
B．照相机成倒立、缩小的实像，故B正确；
C．凸面镜成像属于光的反射，故C错误；
D．放大镜成正立、放大的虚像，故D错误。
故选B。
8．A
【详解】A．由题图可知，物距大于像距，即，所以光屏上得到倒立、缩小的实像，照相机就是利用这一原理制成的，故A正确；
B．凸透镜的成像原理是由于光的折射，小孔成像是由于光的直线传播，故B错误；
C．蜡烛适当向右移动，物距变小，像距变大，所成的像变大，故C错误；
D．由图可知，像距为
因为
所以有
凸透镜的焦距不可能为10cm，故D错误。
故选A。
9．D
【详解】由图可知，此时物距大于像距，即u＞v，在光屏上能成清晰的像，则根据凸透镜成像规律可知，此时成的是倒立缩小的实像，由于光的折射中光路可逆，因此若此时的像距变为物距，则物距变为像距，可再次成清晰的像，因此应将凸透镜向左移动到距离蜡烛为v的距离，则应移动的距离为u-v，此时物距小于像距，成倒立放大的实像，故D符合题意，ABC不符合题意。
故选D。
10．C
【详解】A．注水的胶膜中间厚、边缘薄，所以注水的胶膜相当于一个凸透镜，故A错误；
B．由图可知，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，照相机就是利用此原理制成的，故B错误；
C．注水的胶膜再次注水，注水胶膜凸度变大，对光线的会聚能力增强，像距变短，将光屏适当左移可再次看到烛焰清晰的像，故C正确；
D．注水的胶膜再次注水，它的会聚能力增强，此时像成在光屏的左侧；在蜡烛和注水胶膜间加个放大镜，放大镜是凸透镜，凸透镜对光线具有会聚作用，会将光线提前会聚成像，此时像距变得更短，在光屏上不能再次看到烛焰清晰的像，故D错误。
故选C。
11．A
【详解】①图眼睛看近处的物体，像成在视网膜的后方，是远视眼的成因。
②图眼睛看远处的物体，像成在视网膜的前方，是近视眼的成因。
③图凸透镜对光线有会聚作用，能使像提前会聚在视网膜上，说明配戴凸透镜能矫正远视眼。
④图凹透镜对光线有发散作用，能使像推迟会聚在视网膜上，说明配戴凹透镜能矫正近视眼。
故选A。
12．甲
【详解】左图中，光线经过透镜后变会聚了，甲透镜为凸透镜；右图中，光线经过透镜后变发散了，乙透镜为凹透镜。
13．虚
【详解】用放大镜观察出土的青铜器件，凸透镜成像时，当物距小于一倍焦距时，成正立、放大的虚像。
14．
【详解】图中成正立、放大的像，说明是放大镜的应用，根据凸透镜成像规律可知，此时物距小于焦距，即u<10cm。
15．缩小
【详解】摄像头相当于一个凸透镜，当物体位于其二倍焦距以外时，物体在凸透镜中成倒立缩小的实像。
16．
【详解】根据平行于主光轴的光线经凸透镜折射后将过焦点，过光心的光线经凸透镜折射后传播方向不改变画出对应的折射光线；根据延长线过另一侧焦点的光线经凹透镜折射后将平行于主光轴，平行于主光轴的光线经凹透镜折射后，其折射光线的反向延长线过焦点，画出对应的入射光线，如图所示：

17．
【详解】从A点发出的光线经凸透镜折射后要过像点，连接CA′，可得入射光线经凸透镜后的折射光线。由于从A点发出的、过焦点的光线经过凸透镜折射后平行于主光轴射出，过像点A′画出平行于凸透镜主光轴的折射光线DA′，与凸透镜交于D；连接AD，交主光轴于F点，则点F就是凸透镜的左焦点，如图所示：

18．
【详解】从焦点发出的光线经过凸透镜后会平行于主光轴，根据图示可知，从焦点左侧发出的光线经过凸透镜后会向主光轴靠拢，如图所示：
19．
【详解】通过光心的光线经凸透镜折射后方向不变，AC为不平行于主光轴的任意光线，因为物体AB位于焦点处，所以光线AC经凸透镜折射后平行经过光心的AO的折射光线，如图所示：

20．
【详解】根据凸透镜成像规律可知，连接CA′，就是入射光线AC经凸透镜后的折射光线；如图所示：

21．
【详解】过做平行于主光轴的光线，交凸透镜于一点，连接该点和，与主光轴的交点即为右侧的焦点，如图所示：

22．
【详解】由题知，物体AB通过凸透镜成虚像，而虚像是由折射光线的延长线会聚而成，连接A′与入射点，并延长至在凸透镜的另一侧即为AC的折射光线，如图所示：

23．
【详解】根据凸透镜三条特殊光线、光路的可逆性：过凸透镜光心的光线传播方向不变，平行于主光轴的光线经折射后过焦点，过A'点画出平行于主光轴的光线的折射光线，则入射光线过左边的焦点，画出过光心的光线的传播方向不变，两条入射光线的交点即为物体上端A点所在位置，根据凸透镜成像规律，B点应在主光轴上，物体AB垂直于主光轴，如图所示：

24．
【详解】知道像点S′，画物点S，根据光路是可逆的，可以把像点S′当做“物点”，做出“物点”的“像点”，该“像点”就是物点S。过S′画平行于主光轴的光线，该光线经凸透镜折射后过焦点；画通过光心的光线，过光心的光线经凸透镜折射后传播方向不改变，两条折射光线的交点就是物点S，如图所示：

25．
【详解】凸透镜左右两侧各有一个焦点，且这两个焦点关于光心对称，同理凹透镜也是如此；已知凸透镜与凹透镜的一个焦点重合，则由图可知是凸透镜的右焦点和凹透镜的左焦点重合。过凸透镜焦点的光线，经过凸透镜折射后，折射光线平行于主光轴；平行于凹透镜主光轴的光线，经过凹透镜折射后，折射光线的反向延长线要过凹透镜的虚焦点，据此作图如下：

26．
【详解】过凸透镜焦点的光线经凸透镜折射后平行于主光轴，所以连接左侧焦点F和入射点A，向下延长交平面镜于点O，则OA就是经平面镜反射的反射光线；过点O作法线，用量角器测量出反射角，根据光的反射规律：反射角等于入射角，作出入射光线，如图所示：

27．
【详解】由题意可知，有一条光线经过凸透镜的焦点射到B点，根据凸透镜的三条特殊光线作法，过凸透镜焦点的光线，经过凸透镜后，其折射光线平行于主光轴，由此，在B点作一条平行于主光轴的直线，为折射光线，交于平面镜的O点。由于凸透镜的主光轴与水平面成45°角，折射光线平行于主光轴，则折射光线与平面镜成45°角，过O点的法线垂直平面镜，则入射角为45°，根据光的反射规律，反射角大小等于入射角大小，则反射角的大小为45°，由此作出反射光线。如下图所示：

28．
【详解】经过光心O的光线不改变方向；平行于主光轴光线折射经过右焦点，据此作出两条入射光线，其交点为光源S，连接SE可得另外一条入射光线，如图所示：
29． 向下 缩小 平面镜成像
【详解】（1）[1]在光屏上得到了一个清晰的像，但像的位置偏高，说明蜡烛、凸透镜、光屏三者中心没在同一个高度。蜡烛低，或凸透镜、光屏偏高。要使像成在光屏的中心，可以将蜡烛上调，或凸透镜下调，或上调光屏。
（2）[2]由图可知，此时u>2f，根据凸透镜成像规律可知，凸透镜成倒立、缩小的实像。
（3）[3]把蜡烛移到B点处，u30． B 将凸透镜移到35cm刻度线处
【详解】（1）[1] AB．为了使像成在光屏中央，应调节烛焰、凸透镜和光屏三者的中心在同一高度；若将三者中心调至同一直线，物距和像距将无法从光具座上直接读出，故A不符合题意，B符合题意。
故选B。
（2）[2]要探究凸透镜成实像时，光路是可逆的，保持光屏和蜡烛不动，接下来的操作是：将凸透镜移到刻度线处，此时物距等于原来的像距，像距等于原来的物距，比较两次物距和像距的大小关系可知，凸透镜成实像时，光路是可逆的。
31． 大 5
【详解】（1）[1] 分析表中数据可知，保持物距不变时，焦距越大，则所成实像的像距越大。
（2）[2]由乙图可知成的是倒立放大的实像，根据凸透镜成像规律可知，此时物距在一倍焦距和二倍焦距之间，即
<<
解得
3cm<<6cm
所以选用的是三个透镜中焦距为5cm的凸透镜。
32． 上 变厚
【详解】（1）[1]小明在光屏上接收到一个清晰的像，但像的位置成在光屏的偏上方，若保持凸透镜和光屏的位置不动，根据经过光心的光线的传播方向不变可知，他应该向上调节蜡烛，直至像成在光屏的中央。
（2）[2]当蜡烛靠近“眼睛”时，物距变小，像距变大，像会向右移动，为了使像仍然能成在光屏上，需要减小眼睛的焦距，所以“眼睛”需调节凸透镜的厚度使其变厚，改变其对光线的偏折能力，在不移动光屏的情况下在光屏上成清晰的像。

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