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第5节 透镜和视觉
知识框架
重点解析
知识点1 透镜
1. 凸透镜和凹透镜
种类 概念 图示 实例
凸透镜 中间厚、边缘薄的透镜 放大镜
凹透镜 中间薄、边缘厚的透镜 近视眼镜
2. 透镜的科学术语
名称 概念 图示
主光轴 过透镜两球面球心的直线
光心 主光轴上特殊点，光过此处传播方向不变（用 “O” 表示）
焦点、焦距 凸透镜：平行主光轴的光会聚于主光轴上一点焦点 “F”，焦点到光心距离为焦距 “f”；
凹透镜：平行主光轴的光发散，反向延长线会聚于虚焦点（凹透镜两侧各一虚焦点）
3. 粗测凸透镜焦距
让凸透镜正对太阳光（视为平行光），用白纸承接光斑，调整距离至光斑最小、最亮（即焦点），测焦点到光心距离即为焦距。
4. 透镜对光的作用
（1）凸透镜：对光会聚；光路可逆，焦点光源射向凸透镜可产生平行光。
（2）凹透镜：对光发散。
5. 透镜的三条重要光线（凸透镜 + 凹透镜）
凸透镜 凹透镜
过光心：传播方向不变 过光心：传播方向不变
平行主光轴：折射后过焦点 平行主光轴：折射后反向延长线过虚焦点
过焦点：折射后平行主光轴 延长线过虚焦点：折射后平行主光轴
【典例1】如图是德国设计师设计的一个球形透镜太阳能系统，通过透镜聚光之后再发电。此透镜是一个（　　）
A．凸透镜，对光线具有会聚作用
B．凸透镜，对光线具有发散作用
C．凹透镜，对光线具有会聚作用
D．凹透镜，对光线具有发散作用
【答案】A
【解答】解：由题意可知，通过透镜聚光之后再发电。则该透镜对光线有会聚作用，由凸透镜对光线有会聚作用、凹透镜对光线具有发散作用可知，此透镜是一个凸透镜。
故选：A。
【变式1】在图甲、乙所示的虚线方框内各放置一个透镜，发光点S发出的两束光通过透镜前后的方向如图所示，则（　　）
A．甲为凹透镜，乙为凸透镜
B．甲、乙都为凸透镜
C．甲为凸透镜、乙为凹透镜
D．甲、乙都为凹透镜
【答案】B
【解答】解：发光点S发出的两束光通过甲、乙透镜后折射光线变得会聚了，因此两图都应是凸透镜。
故选：B。
【变式2】图中是一个截面为正方形、中空部分为椭圆形的玻璃体，则这个玻璃体（　　）
①可以看作两块凹透镜
②可以看作一块凸透镜
③对图示光束具有发散作用
④对图示光束具有会聚作用
A．①②③ B．①③ C．②④ D．①②③④
【答案】B
【解答】解：玻璃体被中空（中间是空气）分成了两部分，这两部分都是中间薄、边缘厚，都是凹透镜，对光线有发散作用，因此平行光经过玻璃体后，会变得发散，故只有①③正确。
故选：B。
【变式3】把一块薄玻璃板按如图所示方式以球形割面切开，成为2个薄透镜，然后沿主轴分开一定的距离，如果1束平行光沿主轴投射到1个透镜上，则（　　）
A．无论平行光是从哪边入射，经过2个透镜折射后仍是平行光
B．平行光从左边入射，经过2个透镜折射后一定是会聚光束
C．平行光从左边入射，经过2个透镜折射后可能是会聚光束，也可能是发散光束
D．平行光从右边入射，经过2个透镜折射后可能是会聚光束，也可能是发散光束
【答案】C
【解答】解：A、当两个透镜的位置不合适时，平行光不管从哪边入射，经过2个透镜折射后都不能得到平行光，故错误；
B、平行光从左边入射，经过第一个透镜折射后一定是会聚光，当位置合适时，经过第二个凹透镜后，光线也会发散，故错误；
C、平行光从左边入射，由于两个透镜的距离不能确定，所以经过2个透镜折射后可能是会聚光束，也可能是发散光束，故正确；
D、平行光从右边入射，经过2个透镜折射后一定是会聚光束，故错误；
故选：C。
【典例2】如图中，已知入射光线或折射光线，画出对应的折射光线或入射光线。
【答案】
【解答】解：平行于主光轴的光线经凸透镜折射后折射光线通过焦点；过光心的光线其传播方向不变；
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，过光心的光线经凹透镜折射后传播方向不改变，如图所示：
【变式1】在图中，F1为凸透镜焦点，F2为凹透镜焦点。完成光线从左边射向凸透镜经折射后，再由凹透镜射出的完整光路。
【答案】
【解答】解：对于凸透镜，入射光线过焦点，则折射光线与主光轴平行；该折射光线又平行于主光轴射向凹透镜，则折射光线的反向延长线过凹透镜左边的焦点。如图所示：
【变式2】两束光入射到凸透镜上的情况如图，F为凸透镜的焦点，P到凸透镜的距离为2倍焦距，请在图中画出这两束光经过凸透镜后的折射光线。
【答案】见解答图
【解答】解：由凸透镜成像规律可知，物距等于2倍焦距，像距等于2倍焦距，过二倍焦距处的入射光线的折射光线通过凸透镜另一侧二倍焦距处；过焦点的光线经凸透镜折射后折射光线平行于主光轴，如图所示：
【变式3】在如图中的虚线框内画上合适的透镜。
【答案】见解答图
【解答】解：由图知，折射光线与入射光线相比，向远离主光轴偏折，虚线框中透镜对光线有发散作用，所以虚线框中应填入凹透镜，如图所示：
知识点2 凸透镜成像规律
1. 物距（u）与像距（v）
（1）物距：物体到凸透镜的距离（u）；
（2）像距：像到凸透镜的距离（v）。
2. 探究实验（焦距 f=10cm）
（1）步骤：蜡烛、凸透镜、光屏依次放光具座，调 “三心同高”；改变物距，观察像的倒正、大小，记录数据。
（2）实验数据（f=10cm）
物距 u/cm 像距 v/cm 像的性质
40 13.5 倒立、缩小实像（异侧，光屏承接）
30 15 倒立、缩小实像（异侧，光屏承接）
20 20 倒立、等大实像（异侧，光屏承接）
15 30 倒立、放大实像（异侧，光屏承接）
13.5 40 倒立、放大实像（异侧，光屏承接）
10 — 不成像
8 — 正立、放大虚像（同侧，光屏不可承接）
3. 成像规律总结
物距与焦距关系 像距与焦距关系 像的性质
u>2f fu=2f v=2f 倒立、等大实像
f2f 倒立、放大实像
u=f 不成像
u【典例3】在“探究凸透镜成像的规律”的实验中，蜡烛、凸透镜和光屏的位置如图所示，此时烛焰在光屏上成一个清晰的像，则下列判断错误的是（　　）
A．这个清晰的像是倒立、缩小的实像
B．将蜡烛移动到25cm刻度处，应向右移动光屏，才能再次在光屏上得到清晰的像
C．此凸透镜的焦距大于20cm
D．将蜡烛移动到40m刻度处，无论怎样移动光屏，都不会在光屏上成像
【答案】C
【解答】解：A、由图知，像距小于物距，此时成倒立缩小的实像，故A正确；
B、将蜡烛移动到25cm刻度处，物距减小，像距将变大，像也变大，所以应向右移动光屏，故B正确；
C、由于成倒立缩小的实像，所以u=50cm-15cm=35cm,v=70cm-50cm=20cm,可知35cm＞2f,f＜20cm＜2f,解得10cm＜f＜17.5cm；而u+v＞4f,即35cm+20cm＞4f,解得：f＜13.75cm,综上所述，10cm＜f＜13.5cm,故C错误；
D、将蜡烛移动到40cm刻度处，物距等于50cm-40cm=10cm,物距小于一倍焦距，所以成正立放大的虚像，无论怎样移动光屏，都不会在光屏上成像，故D正确。
故选：C。
【变式1】实验室利用光具座研究凸透镜成像的规律，当三个元件移动到图示位置时，光屏上出现了清晰的像。以下说法正确的是（　　）
A．此时在光屏上呈现倒立放大的实像
B．此时物距为50cm,由此可推断出焦距为15cm＜f＜25cm
C．保持蜡烛与凸透镜的位置不变，撤去光屏，像就消失了
D．只移动蜡烛和光屏，当蜡烛处于10cm～20cm某处，光屏上出现了倒立等大的像
【答案】D
【解答】解：A、由图可知，物距大于像距，成倒立缩小实像，故A错误；
B、此时物距为50cm-10cm=40cm,由此可推断出焦距为15cm＜f＜20cm,故B错误；
C、保持蜡烛与凸透镜的位置不变，撤去光屏，像不会消失，故C错误；
D、只移动蜡烛和光屏，当蜡烛处于10cm～20cm某处，u=2f时，成倒立、等大的实像，故D正确。
故选：D。
【变式2】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．照相机成像特点与图乙中所成像的特点相同
C．图乙中烛焰成的是倒立放大的像
D．保持凸透镜、光屏位置不变，将蜡烛远离凸透镜。烛焰仍可在光屏上成清晰的像
【答案】C
【解答】解：A、由图可知此透镜的焦距为30.0cm-20.0cm=10.0cm,故A错误；
BC、图乙中，物距在一倍焦距和二倍焦距之间，由凸透镜成像规律可知，图乙中烛焰成的是倒立、放大的实像，根据这个原理制成了幻灯机或投影仪，故B错误，C正确；
D、将蜡烛远离凸透镜时，物距变大，像距变小，则需要将光屏向左移动才能承接到像，故D错误。
故选：C。
【变式3】如图所示，某兴趣小组利用透明橡皮膜、注射器、乳胶管、止水夹等器材制成凸透镜，并利用液体透镜探究“凸透镜成像规律”。下列分析不正确的是（　　）
A．按照图甲测出水凸透镜的焦距，如果将该水透镜放在图乙所示位置，光屏上恰能成倒立、放大的实像
B．若在图乙中蜡烛和透镜间放一近视眼镜，要再次成清晰的像，需将光屏向左移动
C．若保持图乙中透镜位置不变，将蜡烛向右移动3cm,要在光屏上得到清晰的像，光屏向右移动的距离应大于3cm
D．如图甲所示，在透镜中继续注入少许水，发现焦点位置左移，这一现象说明：凸透镜的凸出程度越大，焦距越小
【答案】B
【解答】解：A、由图甲可知凸透镜的焦距为52.0cm-40.0cm=12.0cm；由图乙可知，物距u=30cm-10cm=20cm,物距在一倍焦距和二倍焦距之间，成倒立、放大的实像，故A正确；
B、把近视眼镜放在蜡烛和凸透镜之间，由于近视眼镜是凹透镜，对光线有发散作用，所以通过凸透镜的光线比以前会聚得要晚了，像距更大了，因此要得到清晰的像，需将光屏远离凸透镜，即将光屏向右移动，故B错误；
C、凸透镜成倒立、放大的实像，像距大于物距，将蜡烛向右移动3cm,物距减小，像距变大，像变大，故光屏应向右移动，且移动距离大于3cm,故C正确；
D、在透镜中继续注入少许水，焦点左移，即焦距减小，说明水透镜的凸出程度越大，焦距越小，故D正确。
故选：B。
知识点3 放大镜、投影仪和照相机
1. 工作原理与调节
项目 放大镜 投影仪 照相机
原理 u2f，倒立、缩小实像
调节 物近→像近且小；物远→像远且大 物近→像远且大；物远→像近且小 物近→像大；物远→像小
2. 实像与虚像
比较项目 实像 虚像
形成 实际光线会聚 实际光线反向延长线会聚
呈现 光屏可承接 光屏不可承接
实例 照相机、投影仪 放大镜
【典例4】某校开展“投影灯的设计和制作”活动，如图甲为投影灯结构，包括光源、透明图标、凸透镜，通过凸透镜将透明图标上的图案呈现在地面上。由于图标本身不发光，需要光源照射到图标上。图乙为图标所成的像，则图标的放置方式为（　　）
A． B． C． D．
【答案】C
【解答】解：投影仪是利用凸透镜成倒立、放大的实像原理工作的，像与物体，上下、左右都相反，观察各图可知，C选项中的图标与乙图中的像符合此特点，故C符合题意、ABD不符合题意。
故选：C。
【变式1】在黄岩二月二的传统灯会上，某商家利用凸透镜在墙面（相当于光屏）上呈现“我 黄岩”清晰的像（如图所示）。若F表示焦点，f表示焦距，则“黄岩”两字的光源应放在区域（　　）
A．① B．② C．③ D．④
【答案】B
【解答】解：由图中可知，v＞2f时，此时2f＞u＞f,成倒立、放大的实像，上下左右都颠倒，“黄岩”两字的光源应放在区域②，故B正确。
故选：B。
【变式2】如图甲所示，小张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．装有水的圆柱形玻璃杯相当于一个凹透镜
C．将漫画靠近水杯一些，透过水杯看到的老鼠始终是掉头的
D．此时漫画中的老鼠到玻璃杯的距离应满足f＜u＜2f,与投影仪成像原理相同
【答案】D
【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．装有水的圆柱形玻璃杯边缘薄，中间厚，相当于凸透镜，故B错误；
C．将漫画靠近水杯一些，物距小于一倍的焦距，可以是放大镜成像，故透过水杯看到的老鼠可以是不掉头的，故C错误；
D．此时漫画中的老鼠是倒立放大的实像，则此时老鼠到玻璃杯的距离应满足f＜u＜2f,与投影仪成像原理相同，故D正确。
故选：D。
【变式3】蝴蝶研究专家章丽晖在茅山首次发现国家二级保护动物-中华虎凤蝶，他先用相机拍摄了蝴蝶休憩的照片甲，为了拍摄照片乙，应（　　）
A．相机适当靠近蝴蝶，镜头略向外伸
B．相机适当靠近蝴蝶，镜头略向内缩
C．相机适当远离蝴蝶，镜头略向外伸
D．相机适当远离蝴蝶，镜头略向内缩
【答案】A
【解答】解：据图能看出，甲图的像较小，即此时的像距较小，故物距较大；所以在拍摄照片甲时，相机镜头到景物的距离大；乙图的像大，故其像距大，物距小，故在拍摄乙图时，镜头到物体的距离变小，但是照相机镜头到底片的距离即像距变大，即相机适当靠近蝴蝶，镜头略向外伸，故A正确。
故选：A。
知识点4 眼睛
1. 眼球结构与功能
结构 功能
巩膜 保护眼球
虹膜 调节瞳孔大小（控制进光量）
角膜 + 晶状体 + 玻璃体 折光系统
睫状肌 调节晶状体曲度（改变焦距）
视网膜 感光细胞接受光刺激，产生兴奋
视神经 传感光信息至大脑
2. 视觉形成：光→眼球折光系统→视网膜（成倒立、缩小实像）→视神经→大脑皮层视觉中枢。
3. 眼睛的调节
（1）看近处：睫状肌收缩→晶状体变厚→焦距变小→会聚能力变强；
（2）看远处：睫状肌放松→晶状体变薄→焦距变大→会聚能力变弱。
【典例5】近几年来近视成为青少年发病率最高的一种疾病，定时远眺是预防近视的有效措施，远处的物体成像的部位及视觉形成的部位分别是（　　）
A．视网膜、角膜 B．视网膜、视觉中枢
C．晶状体、视网膜 D．瞳孔、视网膜
【答案】B
【解答】解：外界物体反射来的光线，经过角膜、房水，由瞳孔进入眼球内部，再经过晶状体和玻璃体的折射作用，在视网膜上能形成清晰的物像，物像刺激了视网膜上的感光细胞，这些感光细胞产生的神经冲动，沿着视神经传到大脑皮层的视觉中枢，就形成视觉。可见，远处的物体成像的部位是视网膜，视觉形成的部位是视觉中枢，B正确，ACD错误。
故选：B。
【典例6】请结合如图所示的眼球结构分析，下列叙述中不正确的是（　　）
A．结构1和2的共同作用相当于一个凸透镜
B．结构2的曲度变小，不易于看清近处物体
C．结构4相当于数码照相机的影像传感器
D．物像经过结构2后，在结构4上成正立、缩小的实像
【答案】D
【解答】解：A.结构1和2的共同作用相当一个可变焦距的凸透镜，使所成的像呈现在视网膜上，故A正确；
B.结构2晶状体的曲度变小，晶状体凸透镜的焦距变大，不易于看清近处物体，故B正确；
C.结构4为视网膜相当于数码照相机的影像传感器，把形成的像就经过视神经传递到大脑皮质视觉区，故C正确；
D.物经过结构2后，在结构4视网膜上成倒立、缩小的实像，故D错误；
故选：D。
【变式1】如图所示，当我们看远处物体时，远处物体的光线正好聚焦在视网膜上。当我们从看远处物体改为看近处物体时（一般不小于10cm），为了使近处物体成像在视网膜上，晶状体凸度和焦距的变化情况分别是（　　）
A．晶状体凸度变小，焦距变短
B．晶状体凸度变小，焦距变长
C．晶状体凸度变大，焦距变短
D．晶状体凸度变大，焦距变长
【答案】C
【解答】解：当我们从看远处物体改为看近处物体时（一般不小于10cm），此时的物距变小，像距会变大，像成在视网膜的后面，为了使近处物体成像在视网膜上，需要增大眼睛晶状体对光的偏折能力，即要增大晶状体的凸度，使得焦距变短，故C正确。
故选：C。
【变式2】如图是眼睛结构示意图，对其分析不正确的是（　　）
A．如果眼睛是心灵的窗户，那么结构①角膜是窗户上那明亮的玻璃
B．在成像过程中，对进入眼球的光线起折射作用的主要结构是②
C．眼球的成像原理与凸透镜成像相似，相当于光屏的眼球结构是④
D．近视眼的眼球前后径过短，远处物体所形成的物像落到视网膜的前方
【答案】D
【解答】解：A、如果把眼睛比喻成心灵的窗户，那么窗户上那明亮的玻璃就是角膜；A正确。
B、光线有折射作用的结构是晶状体；B正确。
C、眼球的晶状体相当于照相机的镜头；眼球的瞳孔相当于照相机的光圈；眼球的脉络膜相当于照相机暗室的壁；眼球的视网膜相当于照相机中的底片。C正确。
D、如果眼球的前后径过长或晶状体的曲度过大，远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前方，因此看不清远处的物体，这样的眼叫近视，D错误。
故选：D。
【变式3】如图甲是用凸透镜、蜡烛、光屏等器具模拟人体眼球成像原理的实验装置。图乙是眼球模型，晶状体相当于焦距可以调节的凸透镜，当人从看清近处物体渐渐转为看清远处物体时，晶状体凸度渐渐变小，折光能力渐渐变弱，视网膜相当于光屏。当实验中蜡烛从两倍焦距处逐步靠近凸透镜时，为模拟眼球看清物体的成像原理，此时应该进行的操作是（　　）

A．更换焦距更大的凸透镜
B．更换焦距更小的凸透镜
C．将光屏向右移动一段距离
D．将光屏向左移动一段距离
【答案】B
【解答】解：当实验中蜡烛从两倍焦距外逐步靠近凸透镜，此时物距减小，根据凸透镜成实像时，物近像远像变大，由于人的晶状体到视网膜的距离不变，要使像成在视网膜上，应该缩小像距，故为模拟眼球看清物体的成像原理，此时应该更换焦距更小的凸透镜，凸透镜焦距变小，相当于增大物距，缩小像距，此时光屏上才能成清晰的实像，故ACD错误，B正确。
故选：B。
知识点5 视力缺陷与矫正
1. 近视与远视
项目 近视 远视
特点 近清远不清 远清近不清
成因 眼球前后径过长 / 晶状体过厚→光会聚于视网膜前 眼球前后径过短 / 晶状体过薄→光会聚于视网膜后
矫正 凹透镜（发散光，使像后移至视网膜） 凸透镜（会聚光，使像前移至视网膜）
2. 爱护眼睛建议
读写距离约 33cm，光线适宜；
连续用眼 1h 休息，远眺放松；
电脑屏幕距眼 50-70cm，避免揉眼、躺卧看书等。
【典例7】图甲、乙为两种非正常眼睛成像的示意图。小明确诊为近视眼，则他眼球成像的示意图及矫正方式分别为（　　）
A．图甲，需要配戴凹透镜 B．图甲，需要配戴凸透镜
C．图乙，需要配戴凹透镜 D．图乙，需要配戴凸透镜
【答案】A
【解答】解：图甲中，将光线会聚在视网膜前方，因此甲图表示近视眼，近视眼应该配戴凹透镜进行矫正。乙图将光线会聚在视网膜后方，因此乙图表示远视眼，远视眼应该配戴凸透镜进行矫正。
故选：A。
【变式1】如图是某同学用眼睛看远处的一个光点时（眼睛接受的光线可看成平行光），光进入眼睛的光路图。有关该同学视力情况及矫正选用镜片的说法正确的是（　　）
①视力情况：远视
②视力情况：近视
③矫正选用：凹透镜
④矫正选用：凸透镜
A．①③ B．①④ C．②③ D．②④
【答案】C
【解答】解：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造成的，由图可知，像呈在了视网膜的前方，所以他是近视眼，应佩戴发散透镜，即凹透镜加以矫正，故②③正确。
故选：C。
【变式2】为满足特殊人群的需求，有一种眼镜的镜片可以改变（如图甲），它的改变是通过在透明的薄膜中注入或抽出光学液体来实现。图乙是某人看远处物体时的成像情况，此时该人的视力缺陷和矫正时应选择的镜片是（　　）
A．近视眼，镜片Ⅰ B．近视眼，镜片Ⅱ
C．远视眼，镜片Ⅰ D．远视眼，镜片Ⅱ
【答案】A
【解答】解：由图乙可知，某人看远处物体时，像成在了视网膜的前方，所以是近视眼，需要配戴对光线具有发散作用的凹透镜矫正，由图可知，镜片Ⅰ是凹透镜，镜片Ⅱ是凸透镜，故应佩戴Ⅰ。
故选：A。
【变式3】如图所示，把眼镜片放在烛焰与凸透镜之间，调节光屏得到烛焰清晰的像，撤去眼镜片，像变得模糊，调节光屏适当靠近凸透镜，光屏上重新得到清晰的像。该眼镜片（　　）
A．是凹透镜，属近视眼镜 B．是凹透镜，属远视眼镜
C．是凸透镜，属近视眼镜 D．是凸透镜，属远视眼镜
【答案】A
【解答】解：由题知，撤去眼镜片，像变得模糊，调节光屏适当靠近凸透镜，光屏上重新得到清晰的像，而把眼镜片放在烛焰与凸透镜之间时，光屏要远离凸透镜才能成清晰的像，说明该眼镜片能使光线推迟会聚，即该镜片对光有发散作用，则该眼镜为凹透镜，属于近视眼镜。
故选：A。
方法技巧
1.测凸透镜的焦距
方法1：平行光测焦距
突破口：最小最亮的光斑即焦点所在位置
方法2：二倍焦距法测焦距
突破口：图像特殊点u=v=2f
2.透镜遮挡问题
结论：透镜被遮挡一部分后，成像特点是：仍成完整的像，但像会变暗。
原因：遮住透镜只是减小了凸透镜的透光面积，并没有改变它的结构和球面性质，它的成像功能没有受到影响，所以仍可成完整的像。但因到达像点的光线变少了，所以像会变暗。
3.何为“倒立”
倒立的像，是指上下倒立、左右倒立。
4.根据u、v判断成像
突破口：u>v时，成倒立、缩小的实像；u5.动态成像分析
突破口：成实像时，物近像远像变大（反之亦成立）；成虚像时，物近像近像变小（不常考）；物距小于焦距时，光屏上没有像。
6．光屏上无像的原因
（1）烛焰、凸透镜和光屏的中心不在同一高度上。
（2）蜡烛在一倍焦距处，此时u=f，不成像。
（3）蜡烛在一倍焦距内，此时u（4）蜡烛到凸透镜的距离稍大于一倍焦距，成像太远，光具座长度不够，光屏无法移到成像位置。
7.透镜焦距变化问题
（1）透镜越厚（凸），焦距越小，聚光越强，成像越近。
（2）透镜越薄，焦距越大，聚光越弱，成像越远。
8.物像移动快慢问题
记忆口诀：像缩小时像速慢，像放大时像速快。
达标检测
1.每年的6月6日是“全国爱眼日”。下列有关健康用眼的叙述，错误的是（　　）
A．尽量不用手机看视频 B．看书1小时后要远眺
C．在床上躺卧看书学习 D．每天坚持做眼保健操
【答案】C
【解答】解：A、“尽量不用手机看视频”是减少电子设备过度使用的合理建议，A正确。
B、“看书 1 小时后要远眺”符合连续用眼后休息的健康标准，B正确。
C、在床上躺卧看书学习属于不良用眼行为，这种姿势会导致眼睛与书本距离不稳定，且光线往往不均匀，容易加重眼睛调节负担，导致眼疲劳，甚至引发近视等视力问题，C错误。
D、“每天坚持做眼保健操”能促进眼部血液循环，缓解疲劳，为正确的健康用眼做法，D正确。
故选：C。
2.如图中，丙对应的结构名称是（　　）
A．虹膜 B．瞳孔 C．角膜 D．晶状体
【答案】D
【解答】解：根据眼球结构图，丙对应的是晶状体，因此 D正确。
故选：D。
3.佩戴雾视镜会使进入眼睛的光线聚焦在视网膜前方，形成轻微模糊的成像。这种状态会刺激睫状肌松弛，减少近距离用眼时睫状肌的持续收缩，有助于假性近视的治疗和恢复。制作雾视镜的光学元件可能是下列中的（　　）
A．凸透镜 B．凹透镜 C．凸面镜 D．平面镜
【答案】A
【解答】解：A、凸透镜对光线有会聚作用，当光线通过凸透镜后，折射光线会向主光轴偏折，使得光线提前会聚。当配戴凸透镜制成的眼镜时，进入眼睛的光线经过凸透镜的会聚作用，可能会使光线聚焦在视网膜前方，形成轻微模糊的成像，这与雾视镜的作用特点相符，故A正确。
B、凹透镜对光线有发散作用，光线通过凹透镜后，折射光线会远离主光轴，使得光线延迟会聚。配戴凹透镜制成的眼镜（如近视眼镜）是为了使原本聚焦在视网膜前方的光线后移到视网膜上，从而看清物体，而不是使光线聚焦在视网膜前方，所以凹透镜不符合雾视镜的要求，故B错误。
C、凸面镜对光线有发散作用，但它主要用于反射光线，一般不用于制作眼镜来改变光线的折射路径，不能使进入眼睛的光线聚焦在视网膜前方，所以凸面镜不适合制作雾视镜，C错误。
D、平面镜对光线的作用是反射，它只能改变光线的传播方向，而不能对光线进行会聚或发散，无法使进入眼睛的光线聚焦在视网膜前方，因此平面镜也不能用于制作雾视镜，D错误。
故选：A。
4.现代人的生活越来越离不开手机、电脑等电子产品，而这些产品不仅会造成近视眼的高发，且存在着大量的蓝光，蓝光射入眼睛会使眼睛内的黄斑区毒素量增高，严重威胁青少年的眼睛健康。如图是一款有一种镀膜的防蓝光眼镜，蓝光射到膜的表面能够返回，佩戴这种眼镜能够保护眼睛。下列说法不正确的是（　　）
A．图中眼镜片是凸透镜
B．近视眼形成原因是由于晶状体太厚，折光能力太强
C．蓝光照射到眼镜表面时发生反射现象，能够防止蓝光进入眼睛
D．光的传播不需要介质，所以光能够在真空中传播
【答案】A
【解答】解：A．护目镜采用厚度均匀的平光玻璃镜片制作，眼镜片不是凸透镜，故A错误；
B．眼睛看物体时成的像在视网膜上，且晶状体和角膜的共同作用相当于一个凸透镜，当晶状体太厚，或折光能力太强，导致远处物体的像落在视网膜的前面；导致近视眼只能看清近处的物体，看不清远处的物体，故B正确；
C．由题意知，镀膜的防蓝光眼镜能反射蓝光，蓝光照射到眼镜表面时发生反射现象，能够防止蓝光进入眼睛，故C正确；
D．光可以在真空中传播，光的传播不需要介质，所以光能够在真空中传播，故D正确。
故选：A。
5.小明在光具座上从左向右依次放蜡烛、凸透镜、光屏，探究凸透镜成像的规律，实验数据如表所示，下列说法正确的是（　　）
实验次数 1 2 3 4 5
物距u/cm 60 30 20 15 12
像距v/cm 12 15 20 30 60
A．该凸透镜的焦距为20cm
B．从第1次实验到第5次实验，光屏上所成清晰的像越来越大
C．当物距u=45cm时，移动光屏，可在光屏上成倒立、放大的清晰的像
D．第5次实验后，在透镜和光屏间放一近视眼镜镜片，光屏要向左移才能成清晰的像
【答案】B
【解答】解：A．根据凸透镜成像的规律和表中数据可知，当u=v=2f=20cm时，成倒立、等大的实像，则该凸透镜的焦距f=10cm,故A错误；
B．从第1次实验到第5次实验，物距逐渐变小，而像距逐渐变大，由凸透镜成像的规律可知像将变大，故B正确；
C．当物距u=45cm时，物距大于二倍焦距，由凸透镜成像规律可知，可在光屏上成倒立、缩小的实像，故C错误；
D．第5次实验后，在透镜和光屏间放一近视眼镜镜片，因近视眼镜片为凹透镜，且凹透镜对光有发散作用，能使光线推迟会聚，所以光屏要向右移才能成清晰的像，故D错误。
故选：B。
6.如图是某款智能镜启动系统模型，人的面部可通过摄像头成像在感光组件上，进行识别后启动使用该镜。下列有关启动系统说法正确的是（　　）
A．感光组件上所成的像是倒立的虚像
B．感光组件上所成的像是放大的实像
C．该系统成像原理和放大镜相同
D．该系统成像原理和照相机相同
【答案】D
【解答】解：摄像头的镜头相当于一个凸透镜，是利用了“u＞2f时，在感光组件上所成的像是倒立、缩小的实像，与照相机成像原理相同，故D正确；
故选：D。
7.把一个透明的圆柱形的小玻璃瓶装上水，但不要装满，使得塞上瓶塞后瓶内留有一个空气泡，这就形成了一个既能放大又能缩小的两用透镜，如图所示。如果把它放在书上，则（　　）
A．当眼睛对着空气泡看下去时，看到的字是缩小的，当眼睛从其他位置看下去时，看到的字是放大的
B．当眼睛对着空气泡看下去时，看到的字是放大的，当眼睛从其他位置看下去时，看到的字是缩小的
C．不管从哪个位置看都是放大的
D．不管从哪个位置看都是缩小的
【答案】A
【解答】解：因气泡的存在，水面变得向下凹，在此位置相当于一个凹透镜，所以从气泡看下面的字，看到的是变小的字。其他位置则相当于一个不规则的凸透镜，据前题的分析知，放在书上，此时物距小于焦距，故成为放大镜；当看到的是在垂直于小瓶轴线方向上变大的文字。
故选：A。
8.小科用家里长为30厘米的纸盒自制手机投影仪（如图所示），调整投影仪到墙面距离可在墙上看到手机画面清晰放大的像。下列说法正确的是（　　）
A．应选择焦距小于15厘米的凸透镜
B．该自制投影仪所成像的性质与放大镜成像性质相同
C．当用手遮挡住凸透镜一部分时，墙上的像会变暗但依然完整
D．若要使白墙上投影得到的清晰物像稍小一些，只需将投影仪靠近墙壁即可
【答案】C
【解答】解：AB、由凸透镜成像规律可知，通过手机投影仪在墙面上可以看到手机画面清晰放大的像，说明成的是倒立放大的实像，满足的条件是物距大于一倍焦距小于二倍焦距，与投影仪的原理相同。长为30cm的纸盒是物距，则f＜u＜2f,f＜30cm＜2f,凸透镜的焦距为15cm＜f＜30cm,故AB错误；
C、挡住了透镜一部分，光能通过其他部分会聚成像，只是光线变少了，能成一个变暗的完整的像，故C正确；
D、想使墙上的投影变小即像变小，需要增大物距，同时减小像距，不只需将投影仪靠近墙壁，故D错误。
故选：C。
9.无人机航拍的最大特色在于其能够突破地平线的束缚，提供前所未有的高空视角。航拍实际就是利用凸透镜成像规律，如图所示某实验小组采用航拍镜头进行凸透镜成像的规律探究时描绘的图线，下列说法正确的是（　　）
A．若要扩大拍摄范围，可让无人机飞得更高，景物类似从C到D的过程
B．若航拍镜头焦距为50毫米，底片和镜头距离略小于50毫米
C．若航拍环境较暗，可调小镜头光圈减少进光量使照片更清晰
D．若用无人机拍摄，所成的像为倒立缩小的实像，景物类似处于AB间某一位置
【答案】A
【解答】解：A、若要扩大拍摄范围，即所成的像变小，根据凸透镜成实像时，物远像近像变小可知，应让无人机飞得更高，景物类似从C到D的过程，故A正确；
B、照相机的底片是像的位置，底片应该在镜头的一倍焦距和二倍焦距之间，并且物距很大，像距很小，底片放在略大于50mm的位置上，故B错误；
C、若航拍环境较暗时，需要增大光圈，即可调大镜头光圈增加进光量使照片更清晰，故C错误；
D、由图可知，u=v=10cm,根据u=v=2f,成倒立、等大的实像，即2f=10cm,故该凸透镜的焦距f=5cm；若用无人机拍摄，所成的像为倒立缩小的实像，此时物距应大于二倍焦距，即u＞10cm,景物类似处于BD间某一位置，故D错误。
故选：A。
10.如图a,蜡烛在光屏上能成一清晰的像。如果沿直径对称地切除透镜很小的一部分，如图所示，再把上半截透镜A和下半截透镜B向原主光轴位置合拢，则下列说法中正确的是（　　）
A．在a图中，如果一只小飞虫恰好落在透镜上的P点，不会在光屏上留下小飞虫的影子
B．在a图中，如果蜡烛向透镜不断靠近，则所成的像一直变大
C．在b图中，A、B合拢后，所成像情况与a图相同，只是亮度变低
D．在b图中，A、B合拢后，无论怎样移动光屏，在光屏上都不能成像
【答案】A
【解答】解：
由上图可知，切除部分透镜，合拢后，凸透镜的焦距变小，对光线仍起会聚作用；
A、一只小飞虫恰好落在透镜上的P点上，位于透镜的一倍焦距之内，不会成像在光屏上，故A正确；
B、原来蜡烛在二倍焦距以外，靠近透镜过程中会经过焦点，而物体在凸透镜焦点上时，不成像，故B错误；
CD、在b图中，A、B合拢后，因通过凸透镜的光线减少，则所成像的亮度变低；因凸透镜的焦距变小，则相当于“物距”增大了，根据“凸透镜成实像时物远像近像变小”的规律可知，需要将光屏适当靠近凸透镜，则在光屏上能成像，但成的像会变小，所成像情况与a图不相同，故CD错误；
故选：A。
11.在光具座上自左向右依次竖直放置一个凹透镜、凸透镜和平面镜，两个透镜的主光轴重合，凸透镜的焦距为f,此时两个透镜之间的距离为L．在凹透镜的左侧有一水平平行光束通过两个透镜后入射到平面镜上，经平面镜反射后，反射光恰能沿原来的光路返回，据此可判断凹透镜的焦距为（　　）
A．f B．L C．f+L D．f-L
【答案】D
【解答】解：
当凸透镜的焦点位于凸透镜与凹透镜之间时，因为从凹透镜出来的光线为发散光线，所以不可能经过凸透镜焦点；
当凸透镜焦点位于凹透镜左边时，则可能从凹透镜出来的光线的反向延长线经过凸透镜的焦点；而射入凹透镜的光线为平行光线，故从凹透镜出来的光线的反向延长线也经过凹透镜的焦点，因而凹透镜的焦点与凸透镜的焦点重合，如图，所以凹透镜的焦距f′=f-L。
故选：D。
12.如图所示，有一焦距为10cm的凸透镜，其光心为0（位于15cm刻度线处），在透镜左侧有一垂直放置于主光轴上的柱形发光体SL（可看作线段SL），S'是S点经过凸透镜所成的像，光线a、b、c是S点发出的三束经过凸透镜后的折射光线，其中光线c平行于主光轴。下列说法正确的是（　　）
A．.发光体SL在主光轴0cm刻度线处
B．发光体SL经过凸透镜所成的像是倒立等大的像
C．若在40cm刻度处放置一块垂直于主光轴的光屏，为使光屏处成清晰的像，发光体SL应向左移动
D．若在凸透镜右侧10cm处放置一块比凸透镜更大的木板，则S仍能在原位置成像
【答案】B
【解答】解：A、已知光线c平行于主光轴，已知焦距f=10cm,v=20cm=u,则入射光线过左侧焦点（在10左边第一个格），过光心的光线其传播方向不变，两条入射光线的交点即为发光点S，如下图所示：
，发光体SL在主光轴0cm刻度线左侧，故A错误；
B、发光点S经过凸透镜所成的像正好在二倍焦距处，是实际光线会聚而成的，像是倒立、等大的实像，发光点S在二倍焦距处，故B正确；
C、若在40cm处放置一块垂直于主光轴的光屏，此时像距变大，根据凸透镜成实像时，物近像远像变大可知，要在光屏处成清晰的像，则物体应向右移动，故C错误；
D、在凸透镜右侧10cm处放置一块比凸透镜更大的木板，光线不能通过木板，没有光线会聚在原位置，则S仍能在原位置不成像，故D错误。
故选：B。
13.如图为某一光学系统的平面示意图，其中L为凸透镜，A为垂直于透镜中心轴线的物平面，M为与透镜中心轴线垂直的平面镜，B为用毛玻璃做成的垂直于透镜中心轴线的屏幕，由于屏幕为半透明，所以无论在屏幕的左侧还是右侧都可以看到A经透镜在屏幕上所成的实像。如果物是A面上的一个发光的“上”字，则在位于B、M之间的观察者看来屏幕B上和平面镜M中的像的形状分别为（　　）
A． B． C． D．
【答案】C
【解答】解：当凸透镜在光屏上成像时，成的是上下左右都颠倒的实像，当从BL之间看B上的像时，像的形状为
当从BM之间 看B上的像时，像的形状为 平面镜M中成的像是透过B的光线打到M上反射所成的像，故M中的像与B上的像关于镜面对称，因此像的形状为，故C正确，ABD错误。
故选：C。
14.将如图甲所示的黑白卡片放在一只未装满水的薄高脚玻璃杯后面，在高脚玻璃杯前方观察到如图乙所示装水部分“黑白颠倒”的现象，装水部分的高脚杯和杯内水的组合相当于一个 透镜，此时所成的像为 （填“实像”或“虚像”）。小科拿起这张黑白卡片，教室内每个方向的同学都可以清晰看到，这是因为光在该卡片上发生了 （填反射类型）。
【答案】凸；实像；漫反射。
【解答】解：高脚杯的装水部分中间厚、边缘薄，所以装水部分的高脚杯和杯内水的组合相当于一个凸透镜；
在高脚玻璃杯前方观察到如图乙所示装水部分“黑白颠倒”的现象，即该凸透镜成倒立的像，由凸透镜成像的规律可知，所成倒立的像为实像；
小科拿起这张黑白卡片，教室内每个方向的同学都可以清晰看到，说明卡片对光发生了漫反射。
故答案为：凸；实像；漫反射。
15.2025年6月6日是我国第30个“爱眼日”，青少年要珍视眼睛，守护健康视力。
（1）正常人能看清远近不同的物体，是因为眼球中 （填结构名称）的凸度会变化。
（2）小宁是一个近视患者，他的视力缺陷能用图 （填“甲”或“乙”）来解释。
（3）小宁妈妈为他配了“角膜塑形镜”（俗称“OK镜”），它能通过改变原本厚度均匀的角膜弧度，实现视力的矫正。那么，矫正后的眼角膜应是图丙中的 （填字母）形态。
【答案】（1）晶状体；（2）乙；（3）B。
【解答】解：（1）当看近处物体时，晶状体变凸一些，折射光线的能力变强；看远处物体时，晶状体变扁平一些，折射光线的能力变弱，因此正常人能看清远近不同的物体，是因为眼球中晶状体的凸度会变化。
（2）近视眼是由于晶状体对光线的会聚作用太强，使远处物体射来的光线会聚在视网膜的前方，如图乙所示；
（3）小宁妈妈为他配了“角膜塑形镜”它能通过改变原本厚度均匀的角膜弧度，实现视力的矫正，则经过一段时间的矫正，小宁的眼角膜应变薄，相当于一个凹透镜，使其对光的偏折能力变弱，使成的像后移，直到移到视网膜上，而图B的角膜中间薄、边缘厚，符合凹透镜的特点。
故选：B。
故答案为：（1）晶状体；（2）乙；（3）B。
16.随着科技的进步，技术的改革后，手机的摄像功能越来越强大，某品牌手机摄像头的基本构成如图所示。
（1）该手机摄像头镜头组由3片透镜组合而成，其综合效果是一个 （选填“凸透镜”或“凹透镜”）。
（2）在拍摄远距离物体时，对焦马达需调节镜头组使其 （选填“远离”或“靠近”）影像传感器一侧，以拍出清晰的物像。
【答案】（1）凸透镜；（2）靠近。
【解答】解：（1）摄像机和照相机的工作原理相同，都是利用凸透镜成倒立、缩小实像工作的；
（2）凸透镜成实像时，物距增大，像距减小，像变小，故在拍摄远距离物体时，对焦马达需调节镜头组使其靠近影像传感器一侧，以拍出清晰的物像。
故答案为：（1）凸透镜；（2）靠近。
17.在如图中，画出光线射出水面的折射光线以及经过透镜的折射光线。
【答案】见试题解答内容
【解答】解：光从水中斜射入空气时，折射角大于入射角，据此在法线右侧的空气中画出折射光线，然后根据通过焦点的光线经凸透镜折射后将平行于主光轴画出通过凸透镜的折射光线。如图所示：
18.小科用凸透镜做“探究凸透镜成像规律”的实验。
（1）如图甲，将凸透镜正对着太阳光，下方平行放置白纸，测出透镜与白纸间距s与对应白纸被烤焦的时间t,绘出图像如图乙，则可判断该透镜的焦距f为 cm。
（2）调整器材高度时，应 （填“点燃”或“不点燃”）蜡烛。
（3）小科在实验中固定透镜位置，不断调整蜡烛和光屏位置，观察到3个清晰的烛焰的像（如图丁），请按蜡烛到凸透镜距离由近到远所得到的3个像进行排序，正确顺序为 （填序号）。
（4）实验中，燃烧的蜡烛在不断缩短，导致光屏上的像向 （填“上”或“下”）移动。
（5）小科想利用LED发光字母来探究凸透镜成像上下左右位置关系，如图戊，图中的3个字母中适合做光源的有 个。
【答案】（1）12；（2）点燃；（3）③②①；（4）上；（5）1。
【解答】解：（1）由图乙可知，当透镜与白纸间距s=12cm时，白纸被烤焦的时间t=4min,所用的时间最短，说明太阳光经过凸透镜会聚后该点的温度最高，这个点就是凸透镜的焦点，则测出透镜与白纸距离即为焦距f=12cm；
（2）根据凸透镜成像规律中实验的要求，必须让三者中心放在同一高度上，使其成像在光屏的中心；只有先将蜡烛点燃，才可以确定烛焰的中心，所以点燃蜡烛应在调整高度之前；
（3）根据凸透镜成成倒立的实像，物近像远像变大，凸透镜成正立的虚像时，物距小于1倍焦距，物距离凸透镜最近可知，正确顺序为③②①；
（4）实验过程中，蜡烛燃烧变短，根据过光心的光线传播方向不变可知，像会向光屏的上方移动；
（5）探究凸透镜成像上下左右位置关系时，首先考虑应该让发光体本身上下左右是不同的，即上下和左右是不对称的，则适合做LED光源可能是“F”和“Z”；然后再分析“Z”，因Z上下左右同时颠倒后仍然是Z，所以Z不适合作光源，故只有“F”适合作光源，图中的3个字母中适合做光源的有1个。
故答案为：（1）12；（2）点燃；（3）③②①；（4）上；（5）1。
19.在学习“凸透镜成像的规律”后，某校科学兴趣小组的同学针对“手机视频app投屏需要收费”开展“自制手机投影仪”的项目化学习活动。
【投影原理】凸透镜成像规律
【实验材料】凸透镜、内部涂黑的硬纸盒（规格：28cm×20cm×12cm）、纸板、胶水、剪刀等。
【透镜选择】
（1）实验需要选择焦距合适的凸透镜，如图所示是利用太阳光测量凸透镜焦距的方法，其中最合理的是 。
根据合理的方法，小组同学测出了实验材料所提供的凸透镜的焦距为30cm。
【产品制作】将凸透镜固定在硬纸盒的一侧，并在纸盒中卡入纸板便于放置手机，纸板可在纸盒内前后移动。产品实物图及原理图如图所示。
【产品调试】
（2）调试①：为了使投影仪使用过程中具有良好的观影效果，手机应该选择 （填“甲”或“乙”）的放置方式。
（3）调试②：小东同学建议选择光滑的白板作为屏幕，而小阳同学建议选择白墙作为屏幕。你赞成谁的建议？并说明理由 。
【产品评价】以下表格为该小组同学制定的部分评价量表。
“自制手机投影仪设计”评价量表
评价指标 优秀 合将 待改进
指标一 设计合理，结构完整 结构较完整 结构不完整，有缺失
指标二 能模拟投影仪成像，成像清晰 能模拟投影仪成像，但成像效果一般 无法模拟投影仪成像
（4）兴趣小组的同学根据评价量表对某同学自制的投影仪进行评价，“指标一”评为优秀，“指标二”评为待改进。请结合凸透镜成像规律的相关知识，你认为该同学自制的投影仪还需要进行的改进是： 。
【答案】（1）B；（2）乙；（3）赞成小阳的观点，因为光照在白墙上会发生漫反射，人在各个方向都能清晰观影；（4）增大纸盒的长度或换用焦距较短的凸透镜。
【解答】解：（1）利用太阳光测量凸透镜焦距，应让凸透镜正对太阳光，白纸应与凸透镜平行，来回移动透镜，找到最小最亮的光斑，光斑到透镜中心的距离即为焦距，应选择B；
（2）凸透镜成实像时，像与物上下颠倒；为了使投影仪使用过程中具有良好的观影效果，手机应该应该倒着放，故应选择乙的放置方式；
（3）若用光滑的白板作为屏幕，反射光线将射向同一方向，其它方向的人无法清晰观影，而选择白墙作为屏幕，白墙表面粗糙，发生的是漫反射，各个方向的人都能清晰观影，故成小阳的观点；
（4）由于无法模拟投影仪成像，说明u≤f,造成此现象的原因可能是纸盒的长度太短或提供的凸透镜焦距太大，故还需要进行的改进是：增大纸盒的长度或换用焦距较短的凸透镜。
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第5节 透镜和视觉
知识框架
重点解析
知识点1 透镜
1. 凸透镜和凹透镜
种类 概念 图示 实例
凸透镜 中间厚、边缘薄的透镜 放大镜
凹透镜 中间薄、边缘厚的透镜 近视眼镜
2. 透镜的科学术语
名称 概念 图示
主光轴 过透镜两球面球心的直线
光心 主光轴上特殊点，光过此处传播方向不变（用 “O” 表示）
焦点、焦距 凸透镜：平行主光轴的光会聚于主光轴上一点焦点 “F”，焦点到光心距离为焦距 “f”；
凹透镜：平行主光轴的光发散，反向延长线会聚于虚焦点（凹透镜两侧各一虚焦点）
3. 粗测凸透镜焦距
让凸透镜正对太阳光（视为平行光），用白纸承接光斑，调整距离至光斑最小、最亮（即焦点），测焦点到光心距离即为焦距。
4. 透镜对光的作用
（1）凸透镜：对光会聚；光路可逆，焦点光源射向凸透镜可产生平行光。
（2）凹透镜：对光发散。
5. 透镜的三条重要光线（凸透镜 + 凹透镜）
凸透镜 凹透镜
过光心：传播方向不变 过光心：传播方向不变
平行主光轴：折射后过焦点 平行主光轴：折射后反向延长线过虚焦点
过焦点：折射后平行主光轴 延长线过虚焦点：折射后平行主光轴
【典例1】如图是德国设计师设计的一个球形透镜太阳能系统，通过透镜聚光之后再发电。此透镜是一个（　　）
A．凸透镜，对光线具有会聚作用
B．凸透镜，对光线具有发散作用
C．凹透镜，对光线具有会聚作用
D．凹透镜，对光线具有发散作用
【变式1】在图甲、乙所示的虚线方框内各放置一个透镜，发光点S发出的两束光通过透镜前后的方向如图所示，则（　　）
A．甲为凹透镜，乙为凸透镜
B．甲、乙都为凸透镜
C．甲为凸透镜、乙为凹透镜
D．甲、乙都为凹透镜
【变式2】图中是一个截面为正方形、中空部分为椭圆形的玻璃体，则这个玻璃体（　　）
①可以看作两块凹透镜
②可以看作一块凸透镜
③对图示光束具有发散作用
④对图示光束具有会聚作用
A．①②③ B．①③ C．②④ D．①②③④
【变式3】把一块薄玻璃板按如图所示方式以球形割面切开，成为2个薄透镜，然后沿主轴分开一定的距离，如果1束平行光沿主轴投射到1个透镜上，则（　　）
A．无论平行光是从哪边入射，经过2个透镜折射后仍是平行光
B．平行光从左边入射，经过2个透镜折射后一定是会聚光束
C．平行光从左边入射，经过2个透镜折射后可能是会聚光束，也可能是发散光束
D．平行光从右边入射，经过2个透镜折射后可能是会聚光束，也可能是发散光束
【典例2】如图中，已知入射光线或折射光线，画出对应的折射光线或入射光线。
【变式1】在图中，F1为凸透镜焦点，F2为凹透镜焦点。完成光线从左边射向凸透镜经折射后，再由凹透镜射出的完整光路。
【变式2】两束光入射到凸透镜上的情况如图，F为凸透镜的焦点，P到凸透镜的距离为2倍焦距，请在图中画出这两束光经过凸透镜后的折射光线。
【变式3】在如图中的虚线框内画上合适的透镜。
知识点2 凸透镜成像规律
1. 物距（u）与像距（v）
（1）物距：物体到凸透镜的距离（u）；
（2）像距：像到凸透镜的距离（v）。
2. 探究实验（焦距 f=10cm）
（1）步骤：蜡烛、凸透镜、光屏依次放光具座，调 “三心同高”；改变物距，观察像的倒正、大小，记录数据。
（2）实验数据（f=10cm）
物距 u/cm 像距 v/cm 像的性质
40 13.5 倒立、缩小实像（异侧，光屏承接）
30 15 倒立、缩小实像（异侧，光屏承接）
20 20 倒立、等大实像（异侧，光屏承接）
15 30 倒立、放大实像（异侧，光屏承接）
13.5 40 倒立、放大实像（异侧，光屏承接）
10 — 不成像
8 — 正立、放大虚像（同侧，光屏不可承接）
3. 成像规律总结
物距与焦距关系 像距与焦距关系 像的性质
u>2f fu=2f v=2f 倒立、等大实像
f2f 倒立、放大实像
u=f 不成像
u【典例3】在“探究凸透镜成像的规律”的实验中，蜡烛、凸透镜和光屏的位置如图所示，此时烛焰在光屏上成一个清晰的像，则下列判断错误的是（　　）
A．这个清晰的像是倒立、缩小的实像
B．将蜡烛移动到25cm刻度处，应向右移动光屏，才能再次在光屏上得到清晰的像
C．此凸透镜的焦距大于20cm
D．将蜡烛移动到40m刻度处，无论怎样移动光屏，都不会在光屏上成像
【变式1】实验室利用光具座研究凸透镜成像的规律，当三个元件移动到图示位置时，光屏上出现了清晰的像。以下说法正确的是（　　）
A．此时在光屏上呈现倒立放大的实像
B．此时物距为50cm,由此可推断出焦距为15cm＜f＜25cm
C．保持蜡烛与凸透镜的位置不变，撤去光屏，像就消失了
D．只移动蜡烛和光屏，当蜡烛处于10cm～20cm某处，光屏上出现了倒立等大的像
【变式2】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．照相机成像特点与图乙中所成像的特点相同
C．图乙中烛焰成的是倒立放大的像
D．保持凸透镜、光屏位置不变，将蜡烛远离凸透镜。烛焰仍可在光屏上成清晰的像
【变式3】如图所示，某兴趣小组利用透明橡皮膜、注射器、乳胶管、止水夹等器材制成凸透镜，并利用液体透镜探究“凸透镜成像规律”。下列分析不正确的是（　　）
A．按照图甲测出水凸透镜的焦距，如果将该水透镜放在图乙所示位置，光屏上恰能成倒立、放大的实像
B．若在图乙中蜡烛和透镜间放一近视眼镜，要再次成清晰的像，需将光屏向左移动
C．若保持图乙中透镜位置不变，将蜡烛向右移动3cm,要在光屏上得到清晰的像，光屏向右移动的距离应大于3cm
D．如图甲所示，在透镜中继续注入少许水，发现焦点位置左移，这一现象说明：凸透镜的凸出程度越大，焦距越小
知识点3 放大镜、投影仪和照相机
1. 工作原理与调节
项目 放大镜 投影仪 照相机
原理 u2f，倒立、缩小实像
调节 物近→像近且小；物远→像远且大 物近→像远且大；物远→像近且小 物近→像大；物远→像小
2. 实像与虚像
比较项目 实像 虚像
形成 实际光线会聚 实际光线反向延长线会聚
呈现 光屏可承接 光屏不可承接
实例 照相机、投影仪 放大镜
【典例4】某校开展“投影灯的设计和制作”活动，如图甲为投影灯结构，包括光源、透明图标、凸透镜，通过凸透镜将透明图标上的图案呈现在地面上。由于图标本身不发光，需要光源照射到图标上。图乙为图标所成的像，则图标的放置方式为（　　）
A． B． C． D．
【变式1】在黄岩二月二的传统灯会上，某商家利用凸透镜在墙面（相当于光屏）上呈现“我 黄岩”清晰的像（如图所示）。若F表示焦点，f表示焦距，则“黄岩”两字的光源应放在区域（　　）
A．① B．② C．③ D．④
【变式2】如图甲所示，小张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．装有水的圆柱形玻璃杯相当于一个凹透镜
C．将漫画靠近水杯一些，透过水杯看到的老鼠始终是掉头的
D．此时漫画中的老鼠到玻璃杯的距离应满足f＜u＜2f,与投影仪成像原理相同
【变式3】蝴蝶研究专家章丽晖在茅山首次发现国家二级保护动物-中华虎凤蝶，他先用相机拍摄了蝴蝶休憩的照片甲，为了拍摄照片乙，应（　　）
A．相机适当靠近蝴蝶，镜头略向外伸
B．相机适当靠近蝴蝶，镜头略向内缩
C．相机适当远离蝴蝶，镜头略向外伸
D．相机适当远离蝴蝶，镜头略向内缩
知识点4 眼睛
1. 眼球结构与功能
结构 功能
巩膜 保护眼球
虹膜 调节瞳孔大小（控制进光量）
角膜 + 晶状体 + 玻璃体 折光系统
睫状肌 调节晶状体曲度（改变焦距）
视网膜 感光细胞接受光刺激，产生兴奋
视神经 传感光信息至大脑
2. 视觉形成：光→眼球折光系统→视网膜（成倒立、缩小实像）→视神经→大脑皮层视觉中枢。
3. 眼睛的调节
（1）看近处：睫状肌收缩→晶状体变厚→焦距变小→会聚能力变强；
（2）看远处：睫状肌放松→晶状体变薄→焦距变大→会聚能力变弱。
【典例5】近几年来近视成为青少年发病率最高的一种疾病，定时远眺是预防近视的有效措施，远处的物体成像的部位及视觉形成的部位分别是（　　）
A．视网膜、角膜 B．视网膜、视觉中枢
C．晶状体、视网膜 D．瞳孔、视网膜
【典例6】请结合如图所示的眼球结构分析，下列叙述中不正确的是（　　）
A．结构1和2的共同作用相当于一个凸透镜
B．结构2的曲度变小，不易于看清近处物体
C．结构4相当于数码照相机的影像传感器
D．物像经过结构2后，在结构4上成正立、缩小的实像
【变式1】如图所示，当我们看远处物体时，远处物体的光线正好聚焦在视网膜上。当我们从看远处物体改为看近处物体时（一般不小于10cm），为了使近处物体成像在视网膜上，晶状体凸度和焦距的变化情况分别是（　　）
A．晶状体凸度变小，焦距变短
B．晶状体凸度变小，焦距变长
C．晶状体凸度变大，焦距变短
D．晶状体凸度变大，焦距变长
【变式2】如图是眼睛结构示意图，对其分析不正确的是（　　）
A．如果眼睛是心灵的窗户，那么结构①角膜是窗户上那明亮的玻璃
B．在成像过程中，对进入眼球的光线起折射作用的主要结构是②
C．眼球的成像原理与凸透镜成像相似，相当于光屏的眼球结构是④
D．近视眼的眼球前后径过短，远处物体所形成的物像落到视网膜的前方
【变式3】如图甲是用凸透镜、蜡烛、光屏等器具模拟人体眼球成像原理的实验装置。图乙是眼球模型，晶状体相当于焦距可以调节的凸透镜，当人从看清近处物体渐渐转为看清远处物体时，晶状体凸度渐渐变小，折光能力渐渐变弱，视网膜相当于光屏。当实验中蜡烛从两倍焦距处逐步靠近凸透镜时，为模拟眼球看清物体的成像原理，此时应该进行的操作是（　　）

A．更换焦距更大的凸透镜
B．更换焦距更小的凸透镜
C．将光屏向右移动一段距离
D．将光屏向左移动一段距离
知识点5 视力缺陷与矫正
1. 近视与远视
项目 近视 远视
特点 近清远不清 远清近不清
成因 眼球前后径过长 / 晶状体过厚→光会聚于视网膜前 眼球前后径过短 / 晶状体过薄→光会聚于视网膜后
矫正 凹透镜（发散光，使像后移至视网膜） 凸透镜（会聚光，使像前移至视网膜）
2. 爱护眼睛建议
读写距离约 33cm，光线适宜；
连续用眼 1h 休息，远眺放松；
电脑屏幕距眼 50-70cm，避免揉眼、躺卧看书等。
【典例7】图甲、乙为两种非正常眼睛成像的示意图。小明确诊为近视眼，则他眼球成像的示意图及矫正方式分别为（　　）
A．图甲，需要配戴凹透镜 B．图甲，需要配戴凸透镜
C．图乙，需要配戴凹透镜 D．图乙，需要配戴凸透镜
【变式1】如图是某同学用眼睛看远处的一个光点时（眼睛接受的光线可看成平行光），光进入眼睛的光路图。有关该同学视力情况及矫正选用镜片的说法正确的是（　　）
①视力情况：远视
②视力情况：近视
③矫正选用：凹透镜
④矫正选用：凸透镜
A．①③ B．①④ C．②③ D．②④
【变式2】为满足特殊人群的需求，有一种眼镜的镜片可以改变（如图甲），它的改变是通过在透明的薄膜中注入或抽出光学液体来实现。图乙是某人看远处物体时的成像情况，此时该人的视力缺陷和矫正时应选择的镜片是（　　）
A．近视眼，镜片Ⅰ B．近视眼，镜片Ⅱ
C．远视眼，镜片Ⅰ D．远视眼，镜片Ⅱ
【变式3】如图所示，把眼镜片放在烛焰与凸透镜之间，调节光屏得到烛焰清晰的像，撤去眼镜片，像变得模糊，调节光屏适当靠近凸透镜，光屏上重新得到清晰的像。该眼镜片（　　）
A．是凹透镜，属近视眼镜 B．是凹透镜，属远视眼镜
C．是凸透镜，属近视眼镜 是凸透镜，属远视眼镜
方法技巧
1.测凸透镜的焦距
方法1：平行光测焦距
突破口：最小最亮的光斑即焦点所在位置
方法2：二倍焦距法测焦距
突破口：图像特殊点u=v=2f
2.透镜遮挡问题
结论：透镜被遮挡一部分后，成像特点是：仍成完整的像，但像会变暗。
原因：遮住透镜只是减小了凸透镜的透光面积，并没有改变它的结构和球面性质，它的成像功能没有受到影响，所以仍可成完整的像。但因到达像点的光线变少了，所以像会变暗。
3.何为“倒立”
倒立的像，是指上下倒立、左右倒立。
4.根据u、v判断成像
突破口：u>v时，成倒立、缩小的实像；u5.动态成像分析
突破口：成实像时，物近像远像变大（反之亦成立）；成虚像时，物近像近像变小（不常考）；物距小于焦距时，光屏上没有像。
6．光屏上无像的原因
（1）烛焰、凸透镜和光屏的中心不在同一高度上。
（2）蜡烛在一倍焦距处，此时u=f，不成像。
（3）蜡烛在一倍焦距内，此时u（4）蜡烛到凸透镜的距离稍大于一倍焦距，成像太远，光具座长度不够，光屏无法移到成像位置。
7.透镜焦距变化问题
（1）透镜越厚（凸），焦距越小，聚光越强，成像越近。
（2）透镜越薄，焦距越大，聚光越弱，成像越远。
8.物像移动快慢问题
记忆口诀：像缩小时像速慢，像放大时像速快。
达标检测
1.每年的6月6日是“全国爱眼日”。下列有关健康用眼的叙述，错误的是（　　）
A．尽量不用手机看视频 B．看书1小时后要远眺
C．在床上躺卧看书学习 D．每天坚持做眼保健操
2.如图中，丙对应的结构名称是（　　）
A．虹膜 B．瞳孔 C．角膜 D．晶状体
3.佩戴雾视镜会使进入眼睛的光线聚焦在视网膜前方，形成轻微模糊的成像。这种状态会刺激睫状肌松弛，减少近距离用眼时睫状肌的持续收缩，有助于假性近视的治疗和恢复。制作雾视镜的光学元件可能是下列中的（　　）
A．凸透镜 B．凹透镜 C．凸面镜 D．平面镜
4.现代人的生活越来越离不开手机、电脑等电子产品，而这些产品不仅会造成近视眼的高发，且存在着大量的蓝光，蓝光射入眼睛会使眼睛内的黄斑区毒素量增高，严重威胁青少年的眼睛健康。如图是一款有一种镀膜的防蓝光眼镜，蓝光射到膜的表面能够返回，佩戴这种眼镜能够保护眼睛。下列说法不正确的是（　　）
A．图中眼镜片是凸透镜
B．近视眼形成原因是由于晶状体太厚，折光能力太强
C．蓝光照射到眼镜表面时发生反射现象，能够防止蓝光进入眼睛
D．光的传播不需要介质，所以光能够在真空中传播
5.小明在光具座上从左向右依次放蜡烛、凸透镜、光屏，探究凸透镜成像的规律，实验数据如表所示，下列说法正确的是（　　）
实验次数 1 2 3 4 5
物距u/cm 60 30 20 15 12
像距v/cm 12 15 20 30 60
A．该凸透镜的焦距为20cm
B．从第1次实验到第5次实验，光屏上所成清晰的像越来越大
C．当物距u=45cm时，移动光屏，可在光屏上成倒立、放大的清晰的像
D．第5次实验后，在透镜和光屏间放一近视眼镜镜片，光屏要向左移才能成清晰的像
6.如图是某款智能镜启动系统模型，人的面部可通过摄像头成像在感光组件上，进行识别后启动使用该镜。下列有关启动系统说法正确的是（　　）
A．感光组件上所成的像是倒立的虚像
B．感光组件上所成的像是放大的实像
C．该系统成像原理和放大镜相同
D．该系统成像原理和照相机相同
7.把一个透明的圆柱形的小玻璃瓶装上水，但不要装满，使得塞上瓶塞后瓶内留有一个空气泡，这就形成了一个既能放大又能缩小的两用透镜，如图所示。如果把它放在书上，则（　　）
A．当眼睛对着空气泡看下去时，看到的字是缩小的，当眼睛从其他位置看下去时，看到的字是放大的
B．当眼睛对着空气泡看下去时，看到的字是放大的，当眼睛从其他位置看下去时，看到的字是缩小的
C．不管从哪个位置看都是放大的
D．不管从哪个位置看都是缩小的
8.小科用家里长为30厘米的纸盒自制手机投影仪（如图所示），调整投影仪到墙面距离可在墙上看到手机画面清晰放大的像。下列说法正确的是（　　）
A．应选择焦距小于15厘米的凸透镜
B．该自制投影仪所成像的性质与放大镜成像性质相同
C．当用手遮挡住凸透镜一部分时，墙上的像会变暗但依然完整
D．若要使白墙上投影得到的清晰物像稍小一些，只需将投影仪靠近墙壁即可
9.无人机航拍的最大特色在于其能够突破地平线的束缚，提供前所未有的高空视角。航拍实际就是利用凸透镜成像规律，如图所示某实验小组采用航拍镜头进行凸透镜成像的规律探究时描绘的图线，下列说法正确的是（　　）
A．若要扩大拍摄范围，可让无人机飞得更高，景物类似从C到D的过程
B．若航拍镜头焦距为50毫米，底片和镜头距离略小于50毫米
C．若航拍环境较暗，可调小镜头光圈减少进光量使照片更清晰
D．若用无人机拍摄，所成的像为倒立缩小的实像，景物类似处于AB间某一位置
10.如图a,蜡烛在光屏上能成一清晰的像。如果沿直径对称地切除透镜很小的一部分，如图所示，再把上半截透镜A和下半截透镜B向原主光轴位置合拢，则下列说法中正确的是（　　）
A．在a图中，如果一只小飞虫恰好落在透镜上的P点，不会在光屏上留下小飞虫的影子
B．在a图中，如果蜡烛向透镜不断靠近，则所成的像一直变大
C．在b图中，A、B合拢后，所成像情况与a图相同，只是亮度变低
D．在b图中，A、B合拢后，无论怎样移动光屏，在光屏上都不能成像
11.在光具座上自左向右依次竖直放置一个凹透镜、凸透镜和平面镜，两个透镜的主光轴重合，凸透镜的焦距为f,此时两个透镜之间的距离为L．在凹透镜的左侧有一水平平行光束通过两个透镜后入射到平面镜上，经平面镜反射后，反射光恰能沿原来的光路返回，据此可判断凹透镜的焦距为（　　）
A．f B．L C．f+L D．f-L
12.如图所示，有一焦距为10cm的凸透镜，其光心为0（位于15cm刻度线处），在透镜左侧有一垂直放置于主光轴上的柱形发光体SL（可看作线段SL），S'是S点经过凸透镜所成的像，光线a、b、c是S点发出的三束经过凸透镜后的折射光线，其中光线c平行于主光轴。下列说法正确的是（　　）
A．.发光体SL在主光轴0cm刻度线处
B．发光体SL经过凸透镜所成的像是倒立等大的像
C．若在40cm刻度处放置一块垂直于主光轴的光屏，为使光屏处成清晰的像，发光体SL应向左移动
D．若在凸透镜右侧10cm处放置一块比凸透镜更大的木板，则S仍能在原位置成像
13.如图为某一光学系统的平面示意图，其中L为凸透镜，A为垂直于透镜中心轴线的物平面，M为与透镜中心轴线垂直的平面镜，B为用毛玻璃做成的垂直于透镜中心轴线的屏幕，由于屏幕为半透明，所以无论在屏幕的左侧还是右侧都可以看到A经透镜在屏幕上所成的实像。如果物是A面上的一个发光的“上”字，则在位于B、M之间的观察者看来屏幕B上和平面镜M中的像的形状分别为（　　）
A． B． C． D．
14.将如图甲所示的黑白卡片放在一只未装满水的薄高脚玻璃杯后面，在高脚玻璃杯前方观察到如图乙所示装水部分“黑白颠倒”的现象，装水部分的高脚杯和杯内水的组合相当于一个 透镜，此时所成的像为 （填“实像”或“虚像”）。小科拿起这张黑白卡片，教室内每个方向的同学都可以清晰看到，这是因为光在该卡片上发生了 （填反射类型）。
15.2025年6月6日是我国第30个“爱眼日”，青少年要珍视眼睛，守护健康视力。
（1）正常人能看清远近不同的物体，是因为眼球中 （填结构名称）的凸度会变化。
（2）小宁是一个近视患者，他的视力缺陷能用图 （填“甲”或“乙”）来解释。
（3）小宁妈妈为他配了“角膜塑形镜”（俗称“OK镜”），它能通过改变原本厚度均匀的角膜弧度，实现视力的矫正。那么，矫正后的眼角膜应是图丙中的 （填字母）形态。
16.随着科技的进步，技术的改革后，手机的摄像功能越来越强大，某品牌手机摄像头的基本构成如图所示。
（1）该手机摄像头镜头组由3片透镜组合而成，其综合效果是一个 （选填“凸透镜”或“凹透镜”）。
（2）在拍摄远距离物体时，对焦马达需调节镜头组使其 （选填“远离”或“靠近”）影像传感器一侧，以拍出清晰的物像。
17.在如图中，画出光线射出水面的折射光线以及经过透镜的折射光线。
18.小科用凸透镜做“探究凸透镜成像规律”的实验。
（1）如图甲，将凸透镜正对着太阳光，下方平行放置白纸，测出透镜与白纸间距s与对应白纸被烤焦的时间t,绘出图像如图乙，则可判断该透镜的焦距f为 cm。
（2）调整器材高度时，应 （填“点燃”或“不点燃”）蜡烛。
（3）小科在实验中固定透镜位置，不断调整蜡烛和光屏位置，观察到3个清晰的烛焰的像（如图丁），请按蜡烛到凸透镜距离由近到远所得到的3个像进行排序，正确顺序为 （填序号）。
（4）实验中，燃烧的蜡烛在不断缩短，导致光屏上的像向 （填“上”或“下”）移动。
（5）小科想利用LED发光字母来探究凸透镜成像上下左右位置关系，如图戊，图中的3个字母中适合做光源的有 个。
19.在学习“凸透镜成像的规律”后，某校科学兴趣小组的同学针对“手机视频app投屏需要收费”开展“自制手机投影仪”的项目化学习活动。
【投影原理】凸透镜成像规律
【实验材料】凸透镜、内部涂黑的硬纸盒（规格：28cm×20cm×12cm）、纸板、胶水、剪刀等。
【透镜选择】
（1）实验需要选择焦距合适的凸透镜，如图所示是利用太阳光测量凸透镜焦距的方法，其中最合理的是 。
根据合理的方法，小组同学测出了实验材料所提供的凸透镜的焦距为30cm。
【产品制作】将凸透镜固定在硬纸盒的一侧，并在纸盒中卡入纸板便于放置手机，纸板可在纸盒内前后移动。产品实物图及原理图如图所示。
【产品调试】
（2）调试①：为了使投影仪使用过程中具有良好的观影效果，手机应该选择 （填“甲”或“乙”）的放置方式。
（3）调试②：小东同学建议选择光滑的白板作为屏幕，而小阳同学建议选择白墙作为屏幕。你赞成谁的建议？并说明理由 。
【产品评价】以下表格为该小组同学制定的部分评价量表。
“自制手机投影仪设计”评价量表
评价指标 优秀 合将 待改进
指标一 设计合理，结构完整 结构较完整 结构不完整，有缺失
指标二 能模拟投影仪成像，成像清晰 能模拟投影仪成像，但成像效果一般 无法模拟投影仪成像
（4）兴趣小组的同学根据评价量表对某同学自制的投影仪进行评价，“指标一”评为优秀，“指标二”评为待改进。请结合凸透镜成像规律的相关知识，你认为该同学自制的投影仪还需要进行的改进是： 。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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