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【期中专项】专题3 透镜和视觉
考点一、眼球的结构与视觉的形成
1．每年的3月3日和6月6日分别是“国际爱耳日”和“国际爱眼日”，提醒全人类爱护自己的耳朵和眼睛。如图是眼睛结构示意图，对其分析错误的是
A．视觉最终形成的部位是大脑皮层的视觉中枢
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，远处物体所形成的像落到视网膜前方
2．同学在书中看到一段文字：“当水中氧气不足时，鱼儿会把头露出水面呼吸，这种现象通常发生在闷热的夏天，而寒冷的冬季极少出现这样的现象。”下列相关说法正确的是
A．视觉是在眼球的视网膜上形成的
B．视网膜上成倒立缩小的实像
C．氧气在水中的溶解度随温度的升高而升高
D．溶解在水中的氧气属于溶剂
3． 人类有各种不同的感官和感受器，能感受各种刺激，并产生各种不同的感觉。下列选项中，主要利用视觉感受外界刺激的是（　　）
A．欣赏美丽的风景 B．触摸光滑的丝绸
C．品尝美味的菜肴 D．聆听悦耳的音乐
考点二、凸透镜成像的应用
4．用放大镜看报纸，看到的效果如下图所示，其中放大镜凸度最小的是（　　）
A． B．
C．
5．“刷脸支付”的方式已在多家超市和商店投入使用。消费者结账时只要面对摄像头眨眨眼等，摄像头便会自动拍摄、扫描，确认相关信息后，迅速完成交易。下列有关说法正确的是
A．摄像头相当于一个凹透镜
B．摄像头成像利用的是光沿直线传播的原理
C．摄像头成像特点与投影仪相同
D．“刷脸”时，摄像头成的是倒立缩小的实像
6．人眼的晶状体相当于凸透镜，如图所示，下列光学仪器与人眼的晶状体成像原理相同的是
A．放大镜 B．照相机 C．投影仪 D．平面镜
7．如图所示为商场门口的广告投影灯及其内部结构，它主要由光源、广告片和某种透镜组成，下列说法正确的是 （　　）
A．地面的广告图标是虚像
B．这种广告投影灯的镜头为凸透镜
C．为了让地面广告图标变大，可以适当上移广告片
D．为了能从不同角度看见该广告图标，应选择光滑的地面
8．“AI跳绳”是一种基于人工智能技术的训练系统，能通过手机摄像头对用户的跳绳次数、速度等数据进行记录。如图所示为小科跳绳时的手机界面，下列说法中，正确的是 （　　）.
A．手机摄像头的光学核心元件是凹透镜
B．小科通过手机摄像头所成的像是虚像
C．小科通过摄像头所成的像位于摄像头的2倍焦距以内
D．小科到摄像头的距离位于摄像头的1倍焦距以内
9．（2025·杭州模拟）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．
考点三、透镜及其特点
10．如图维修人员维修机械手表时，需要在眼睛前佩戴一个凸透镜，以便于观察仪表内部的微小结构。
（1）凸透镜对光起到　 　的作用。
（2）凸透镜与仪表的距离应　 　（填“小于一倍焦距”，“在一倍焦距到二倍焦距之间”或“大于二倍焦距”）。
（3）通过凸透镜看到的是仪表　 　（填“正立”或“倒立”）的像。
11．小明将凸透镜配在指甲刀上以便于老年人使用(如图1)。剪指甲时，通过凸透镜看到的是指甲正立　 　的虚像；此透镜还可以用来矫正哪种视力缺陷：　 　(选填“甲”或“乙”)。
12．2025年全国“爱眼日”宣传教育活动主题是“关注普遍的眼健康”。
（1）观看比赛时，眼球中能够感受光线的刺激并形成物像的结构是图1中的　 　(填序号)。
（2）图2是两束光分别射向并通过甲和乙两透镜的光路图。有资料说明，对晶状体中央厚度和眼球前后径长度测量的数据，可以作为判断青少年视力问题的重要参考。如表是有关14~16周岁青少年眼球的相关数据，根据数据可知，小塘的视力状况属于　 　(选填“近视”或“远视”)，应该佩戴　 　(选填“甲透镜”或“乙透镜”)来进行纠正。
生物统计值 正常情况 小塘
晶状体中央厚度 3.5~3.9mm 3.8mm
眼球前后径长度 23.0~23.5mm 25.1mm
13．在学习“透镜和视觉”的知识时，小科对眼球的成像原理进行了模拟实验。请回答：
（1）如图所示，将蜡烛放在A处时，光屏上成一个清晰的像，把此时凸透镜模拟成正常人眼球模型，光屏相当于眼球的　 　。
（2）在原位置上，换一个凸透镜后，发现要将蜡烛移动到B处才能在光屏上得到清晰的像，此时凸透镜和光屏相当于模拟　 　(填“近视”或“远视”)眼球。
（3）实验中，为了便于从不同的方向都能观察到光屏上的像，光屏应选用　 　(填“较光滑”或“较粗糙”)的玻璃板。
14．习近平总书记曾提出：“共同呵护好孩子的眼睛，让他们拥有一个光明的未来”。作为青少年要爱眼护眼，科学用眼。在近期学校的视力筛查中，近视问题再次引发了关注。为了科学地认识和保护我们的眼睛，请完成下列题目：
（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）小明是一个近视患者，他的视力缺陷能用　 　图(填“甲”或“乙”)来解释。
（3）小明妈妈为他配了“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。
考点四、凸透镜成像规律及其探究
15．用“水透镜”探究近视眼的形成原因
【证据】如图1所示，用注射器向“水透镜”的薄膜中级慢注水，使薄膜略微凸起：
（1）将“水透镜”置于图2中光具座的　 　(选填“A”“B”或“C”)滑块上，点燃蜡烛，调节“水透镜”和光屏的高度，使它们的中心跟烛焰的中心大致在同一高度上；移动蜡烛，当物距为30.0cm时，调节光屏的位置，直至呈现烛焰清晰的像并记录像距；
（2）保持　 　不变，继续向“水透镜”中注入适量的水，增加“水透镜”的凸起程度，调节光屏的位置，直至呈现烛焰清晰的像并记录像距；把实验中收集的数据和观察的现象填入如表。
序号 物距/ cm “水透镜”凸起程度 像距/ cm
1 30.0 较小 17.4
2 30.0 较大 9.2
（3）【解释】依据如表，在物距不变的情况下，增加“水透镜”的凸起程度，像距变　 　，并且观察到成像变近。
（4）【交流】本实验中用　 　模拟跟暗的晶状体，用　 　模拟眼睛的视网膜；
（5）经多次实验后，结合所学知识分析，当近视眼观察远处的 物时，由于晶状体的凸起程度较　 　。折光能力变强，远处景物成像会成在视网膜的　 　方，导致看不清楚；为了预防近视，我们应养成良好的学习和生活习惯。
16．小乐利用光具座研究“凸透镜成像的规律”。
（1）当小乐在光具座上将三个元件放置在如图所示位置时，光屏上有清晰的像，这是一个　 　（填“倒立放大”、“倒立缩小”或“正立放大”）的像。该凸透镜的焦距可能为　 　（选填选项字母）；
A.20cm　　B.15cm　　C.12cm
（2）实验中，随着蜡烛燃烧而逐渐变短，则烛焰的像将逐渐向　 　（填“上”或“下”，下同）移动，此时想把蜡烛的像呈在光屏中央，可将凸透镜适当向　 　移动；
（3）如果在图示情景下，再把近视眼镜放在蜡烛和凸透镜之间，则应把光屏向　 　（选填“左”或“右”）移动才能再次得到清晰像。
17．小龙和小山使用相同的器材做“探究凸透镜成像规律”的实验。他们的实验器材摆放位置和间隔如图所示，光具座紧挨着（图中未画出），蜡烛烛焰、凸透镜、光屏三者中心在同一高度上。奇怪的是，他们在光屏上看到了相同性质的像。
（1）小山吹灭蜡烛乙，光屏甲上的像也随即消失（蜡烛甲仍燃烧，且高度几乎不变）。像消失的原因是　 　。
（2）小山根据实验绘制了如图所示的图像（v表示像到凸透镜的距离，u表示物体到凸透镜的距离），根据图像可以判断下列说法正确的是（　　）
A．实验中使用的凸透镜的焦距为10cm
B．A状态下，可在光屏上观察到一个放大的像
C．D状态下，光屏上会成缩小的像
D．从C状态变化到B状态的过程中，所成像逐渐变大
18．某同学利用如图甲装置，探究不同光学元件的成像规律。装置中“插槽”可插入不同光学元件，外筒固定，内筒可横向移动，内筒上的半透明薄膜可作为光屏。他准备了三种光学元件：①钻有小孔的遮光板②薄凸透镜③平面镜。点燃蜡烛，依次进行实验探究。
（1）探究一：插槽中放入光学元件①时，调节内筒，使半透明薄膜上呈现清晰的像，其成像原理是　 　。
（2）探究二：插槽中放入光学元件②时，当蜡烛与内、外筒处于图甲位置时，恰能在半透明薄膜上看到烛焰清晰的像，该像的性质是　 　。实验中发现：半透明薄膜上的像易受外界光干扰，清晰度不足。针对该问题提出一项具体的改进方案：　 　。
（3）探究三：插槽中放入光学元件③时，在A处能观察到蜡烛的像，但无论如何调节内筒始终无法在B处观察到蜡烛的像。请解释原因　 　。
19．如图甲所示，在一个圆环支架上安装一个进出水口，在圆环支架的两侧密封上透明的橡皮膜，用注射器通过软管连接进出水口，并向圆环与橡皮膜所围成的空间内注水，使其呈中间厚、边缘薄的形状，便制成了一个焦距可调节的水透镜，如图乙所示。请回答：
（1）将制好的水透镜、蜡烛和光屏安装在水平光具座上，点燃蜡烛并调节烛焰中心、水透镜中心和光屏中心保持在　 　上，之后将水透镜的位置固定，调节蜡烛和光屏的位置，在光屏上观察到与烛焰等大的清晰的像，如图丙所示。
（2）当光具座上将三个原件放置在如图丙所示位置时，光屏上有清晰的像，该水透镜的焦距为　 　cm。
（3）从水透镜中抽水时，水透镜的焦距变大，若不改变蜡烛和水透镜的位置，光屏应向　 　(选填“左”或“右”)移动，光屏上仍能呈现出烛焰清晰的像。当向水透镜中注水时，若不改变蜡烛光屏和水透镜的位置，则在蜡烛和水透镜之间放　 　(选填“凸透镜”或“凹透镜”)，光屏仍呈现出烛焰清晰的像。
20．如图是小科探究“凸透镜成像规律”的实验。
（1）如图甲所示，平行光正对着凸透镜照射，光屏上出现一个最小最亮的光斑，则凸透镜的焦距是　 　 cm。
（2）当蜡烛、凸透镜、光屏的位置如图乙所示时，光屏上得到了一个清晰的像，这个像是右图中的　 　。
（3）如图乙所示，保持凸透镜位置不动，将蜡烛向左移动，为了在光屏上呈现清晰的像，应将光屏向　 　移动。
（4）随着实验的进行，蜡烛逐渐变短，出现了如图丙所示现象，为了把像调整到光屏中央，应进行的操作是　 　。
考点五、凸透镜成像作图
21．根据要求在答题卷相应位置完成作图：
如图1，发光点S发出的三条光线：①是平行主光轴射入；②是经过光心O射入；③是任意射入；④是光线①经凸透镜折射后的折射光线。请在图中标出该透镜的焦点F的同时画出②和③经凸透镜折射折射光线。
22．将入射光线或折射光线补画完整。
23．如图所示，一束光线经凸透镜折射到水中，请你作出折射光路图。
24．如图所示，光线经平面镜反射后射向凹透镜，请画出射向平面镜的入射光线和经过凹、凸透镜后的折射光线，并在图中标出平面镜中入射角的度数。
25．如图所示，画出发光点 S 发出的入射光线经凸透镜后的折射光线，并确定发光点 S 的像点S'。
26．如图，一束平行光入射到凸透镜，请完成光路图．
27．请在图中画出光经过透镜后的光路图。
答案解析部分
1．【答案】D
【知识点】眼球的结构与视觉的形成
【解析】【分析】我们需要明确图中标注的数字对应的眼睛结构，1是角膜，2是晶状体，3是玻璃体，4是视网膜；
【解答】A.人体所有的感觉都是在大脑皮层中产生，故A正确；
B.晶状体类似于凸透镜，是对光线起到折射作用的主要结构，故B正确；
C.人眼看到的光线在视网膜上成像，相当于光屏，故C正确；
D.远处物体的像落在视网膜前方是近视眼的表现，近视眼的成因是眼球前后径过长导致折射能力过强，而非过短，故D错误；
故答案为：D；
2．【答案】B
【知识点】眼球的结构与视觉的形成；溶液的组成及特点；溶解度的影响因素
【解析】【分析】AB.根据眼睛的成像特点和视觉形成的知识判断；
C.根据气体的溶解度随温度的变化规律判断；
D.溶液由溶质和溶剂组成。
【解答】AB. 眼睛的晶状体相当于一个凸透镜，视网膜相当于光屏，则物体在视网膜上形成的是倒立、缩小的实像，而视觉是在大脑皮层的视觉中枢形成的， 故B正确，而A错误；
C. 对于大多数气体（如氧气、二氧化碳等），溶解度随温度升高而降低，故C错误；
D. 溶解在水中的氧气是溶质，水才是溶剂，故D错误。
故选B。
3．【答案】A
【知识点】眼球的结构与视觉的形成
【解析】【分析】（1）感觉的形成：人体通过不同的感受器感受外界各种刺激，感受器将刺激信号转化为神经冲动，通过传入神经传导到大脑皮层的相应神经中枢，从而产生各种感觉。不同的感受器对应不同的感觉类型，分别感受不同的外界刺激。
（2）视觉的形成依赖于眼内的视网膜（视觉感受器），主要感受外界的光刺激；触觉的形成依赖于皮肤中的触觉感受器，感受外界的压力、接触等机械刺激；味觉的形成依赖于舌头上的味蕾（味觉感受器），感受食物中的化学物质刺激；听觉的形成依赖于耳内的耳蜗（听觉感受器），感受外界的声波振动刺激。
【解答】A、欣赏美丽的风景时，风景的光线进入眼睛，刺激视网膜上的视觉感受器，进而产生视觉，是利用视觉感受外界刺激，故该选项正确。
B、触摸光滑的丝绸时，丝绸对皮肤的接触刺激皮肤中的触觉感受器，产生触觉，并非利用视觉，故该选项错误。
C、品尝美味的菜肴时，菜肴中的化学物质刺激舌头上的味蕾，产生味觉，并非利用视觉，故该选项错误。
D、聆听悦耳的音乐时，声波振动刺激耳蜗内的听觉感受器，产生听觉，并非利用视觉，故该选项错误。
故答案为：A。
4．【答案】A
【知识点】凸透镜成像规律及其探究实验；凸透镜成像的应用
【解析】【分析】根据放大镜（凸透镜）的凸度和放大倍数的关系进行分析：凸透镜的凸度越大，焦距越短，放大倍数越大，看到的字越大，同时视野范围越小；反之，凸度越小，放大倍数越小，看到的字越小，相同视野范围内能容纳的字越多。
【解答】放大镜是凸透镜，凸度越小，放大倍数越小，看到的字越小，相同视野范围内能容纳的字越多，A中字放大倍数最小，视野中字数最多，可知放大镜的凸度最小。
故答案为：A。
5．【答案】D
【知识点】凸面镜和凹面镜；光的折射规律；凸透镜成像规律及其探究实验；凸透镜成像的应用
【解析】【分析】（1）摄像头是利用凸透镜成像原理，当物距时，凸透镜成倒立、缩小的实像；
（2）光在一种均匀的介质中沿直线传播；光的折射是指光从一种均匀的介质斜射向另一种均匀介质的表面时，方向发生改变，光线进入这种均匀介质的现象；
（3）根据凸透镜成像规律，当物距时，成倒立放大的实像，是投影仪的原理；
（4）摄像头是凸透镜成像原理，物距时，凸透镜成倒立、缩小的实像。
【解答】A、摄像头光学元件和照相机成像原理一致，是凸透镜，凹透镜对光有发散作用，无法成实像，故A选项错误，不符合题意。
B、摄像头是凸透镜，凸透镜成像的本质是光的折射原理，不是光的直线传播，故B选项错误，不符合题意。
C、摄像头成倒立缩小的实像，和照相机成像特点一致；投影仪成的是倒立、放大的实像，二者成像特点不同，故C选项错误，不符合题意。
D、刷脸时，人脸（物体）到摄像头的距离大于二倍焦距，根据凸透镜成像规律，此时摄像头成倒立、缩小的实像，故D选项正确，符合题意。
故答案为：D。
6．【答案】B
【知识点】透镜及其特点与分类；凸透镜成像的应用
【解析】【分析】（1）人眼的晶状体相当于凸透镜，视网膜相当于光屏，物体在两倍焦距以外时，成倒立、缩小的实像，这与人眼的成像原理一致。
（2）不同光学仪器利用凸透镜成像的不同规律：放大镜利用物距小于一倍焦距成正立、放大的虚像；照相机利用物距大于两倍焦距成倒立、缩小的实像；投影仪利用物距在一倍到两倍焦距之间成倒立、放大的实像；平面镜成等大的虚像，不属于凸透镜成像原理。
【解答】A、放大镜利用凸透镜成正立、放大的虚像，与人眼成像原理不同，A 不符合题意；
B、照相机利用凸透镜成倒立、缩小的实像，与人眼晶状体成像原理相同，B 符合题意；
C、投影仪利用凸透镜成倒立、放大的实像，与人眼成像原理不同，C 不符合题意；
D、平面镜成等大的虚像，不利用凸透镜成像原理，D 不符合题意；
故答案为：B。
7．【答案】B
【知识点】凸透镜成像规律及其探究实验；凸透镜成像的应用
【解析】【分析】 当2f＞u＞f时，凸透镜成放大、倒立实像，此时像在二倍焦距之外，此原理与投影仪成像原理相同；光的反射分为镜面反射和漫反射。发生镜面反射后，反射光线向一方向传播；发生漫反射后，反射光线向各个方向传播。
【解答】A.根据凸透镜成像规律，当物距在一倍焦距和二倍焦距之间时，成倒立、放大的实像，地面的广告图标是实像，并非虚像，故A错误；
B.广告投影灯是利用凸透镜成倒立、放大实像的原理工作的，所以这种广告投影灯的镜头为凸透镜，故B正确；
C.依据凸透镜成实像时“物近像远像变大”的规律，为了让地面广告图标变大，应适当下移广告片（减小物距），而不是上移，故C错误；
D.为了能从不同角度看见该广告图标，需要让光发生漫反射，所以应选择粗糙的地面，而不是光滑的地面（光滑地面会发生镜面反射，只能在特定角度看到），故D错误。
故选：B。
8．【答案】C
【知识点】透镜及其特点与分类；凸透镜成像规律及其探究实验；凸透镜成像的应用
【解析】【分析】照相机的特点：使物体离照相机镜头的距离（物距）大于底片离照相机镜头的距离（像距）；物体离照相机镜头越远，物体在胶卷上所成的像越小，像的位置（底片或胶卷到镜头的距离）越近，暗箱越短；像和物体在镜头（凸透镜）两侧；物体在胶卷上成的是倒立、缩小的实像。
【解答】选项A：手机摄像头的核心元件是凸透镜，凹透镜主要用于发散光线，无法用于成像。故A错误，不符合题意。
选项B：手机摄像头成的是实像，因为光线实际会聚在传感器上。虚像无法被传感器记录。故B错误，不符合题意。
选项C：根据凸透镜成像规律，当物距u > 2f时，f <像距v < 2f，即像位于1倍焦距和2倍焦距之间。 故C正确，符合题意。
选项D：如果物距u < f，会成正立放大的虚像，应用于放大镜，但手机摄像头无法记录虚像。实际拍摄时物距远大于焦距。故D错误，不符合题意。
故正确答案是 C。
9．【答案】D
【知识点】凸透镜成像规律及其探究实验；凸透镜成像的应用
【解析】【分析】投影灯的工作原理是利用物距小于像距时，凸透镜成倒立、放大的实像，将透明图标上的图案投射到地面（或屏幕）上。当凸透镜成实像时（如投影灯、投影仪），所成的像是倒立的，即上下颠倒，同时左右相反。
【解答】投影灯通过凸透镜将透明图标成像在地面，图乙是最终的像。根据凸透镜成实像“倒立（上下颠倒+左右相反）”的规律，我们需要将图乙的像进行上下颠倒+左右相反的还原，即鱼的头部应朝左，气泡应在鱼的左下方。
故正确答案为D。
10．【答案】（1）会聚
（2）小于一倍焦距
（3）正立
【知识点】透镜及其特点与分类；凸透镜成像规律及其探究实验
【解析】【分析】（1）根据凸透镜对光线的作用解答；
（2）（3）当物体位于一倍焦距以内时，成正立放大的虚像，应用为放大镜。
【解答】（1） 凸透镜是一种中间厚、边缘薄的透镜，其光学特性是对光线具有会聚作用。 故填： 会聚 。
（2） 维修人员需要通过凸透镜观察手表内部的微小结构，此时需要形成一个放大的虚像。根据凸透镜成像规律，此时物体位于凸透镜的一倍焦距以内，形成一个正立、放大的虚像。
故填：小于一倍焦距。
（3） 当物距小于一倍焦距时，凸透镜成的是正立、放大的虚像。 故填： 正立 。
11．【答案】放大；乙
【知识点】透镜及其特点与分类；凸透镜成像规律及其探究实验
【解析】【分析】当物距小于一倍焦距时，凸透镜此时所成的是正立放大的虚像。
【解答】凸透镜在物体位于焦距以内（u < f）时，会形成正立、放大的虚像。这是放大镜的工作原理；凸透镜对光有会聚作用，可用于矫正远视（老花眼）。远视眼的眼球折光能力不足，像成在视网膜后，凸透镜可帮助光线会聚，使像前移至视网膜上。
故答案为：放大；乙。
12．【答案】（1）④
（2）近视；乙透镜
【知识点】眼球的结构与视觉的形成；透镜及其特点与分类；透镜的光路图；近视眼的成因与矫正办法
【解析】【分析】（1）像成在视网膜上， 视网膜上的感光细胞（视锥细胞和视杆细胞）将光信号转化为神经冲动，传递到大脑形成视觉。
（2）根据晶状体过厚或眼球前后径过长会导致近视进行分析。
（3）分析甲乙透镜种类时，可以利用光路可逆进行分析。
【解答】（1）眼球中能够感受光线刺激并形成物像的结构是视网膜，即图1中的④。
（2）小塘的晶状体中央厚度为3.8mm，在正常范围（3.5~3.9mm）内，但眼球前后径长度为25.1mm，明显长于正常值（23.0~23.5mm）。眼球前后径过长会导致光线焦点落在视网膜前方，形成近视。
近视眼像成在视网膜前，应佩戴具有发散光线能力的凹透镜进行矫正。由图2可知，甲透镜可以会聚光线，是凹透镜，乙透镜可以发散光线，是凹透镜，则小塘应佩戴乙透镜进行矫正。
13．【答案】（1）视网膜
（2）近视
（3）较粗糙
【知识点】透镜及其特点与分类；近视眼的成因与矫正办法
【解析】【分析】（1）眼球的成像原理：正常眼球的成像过程中，晶状体相当于凸透镜，能将光线会聚，而视网膜相当于光屏，承接晶状体所成的像。实验中凸透镜模拟晶状体，光屏则对应眼球中承接像的视网膜。
（2）近视的成因：近视是由于晶状体的折光能力过强，导致近处物体的像成在视网膜前方，表现为能看清近处物体、看不清远处物体。换凸透镜后，需将蜡烛（物体）移到近处（B 处）才能成像，说明该凸透镜折光能力强，模拟的是近视眼球。
（3）漫反射的应用：较粗糙的玻璃板表面会发生漫反射，反射光线向各个方向传播，因此能从不同方向观察到光屏上的像；而较光滑的玻璃板发生镜面反射，只能在特定方向看到像。
【解答】（1）正常眼球中，晶状体（对应实验中的凸透镜）会聚光线，像成在视网膜上。实验中光屏承接凸透镜所成的像，因此光屏相当于眼球的视网膜。
（2）换凸透镜后，需将蜡烛移到近处（B 处）才能在光屏成像，说明该凸透镜折光能力过强，只能看清近处物体，符合近视眼球的特点，因此模拟的是近视眼球。
（3）较粗糙的玻璃板表面会发生漫反射，反射光线向各个方向散射，便于从不同方向观察到像；较光滑的玻璃板仅发生镜面反射，观察角度受限，因此光屏应选用较粗糙的玻璃板。
14．【答案】（1）晶状体
（2）乙
（3）B
【知识点】眼球的结构与视觉的形成；透镜及其特点与分类；近视眼的成因与矫正办法
【解析】【分析】（1）晶状体凸度越大，聚光能力越强。
（2）近视眼像成在视网膜前面，据此进行判断。
（3）凸透镜中间厚两边薄，具有会聚光线的能力；凹透镜中间薄两边后，具有发散光线的能力。
【解答】（1） 正常人能看清远近不同的物体，是因为眼球中的晶状体的凸度会变化。晶状体通过睫状肌的收缩和放松来调节凸度，从而改变焦距，使远近不同的物体都能在视网膜上形成清晰的像。
（2） 近视是由于眼球前后径过长或晶状体凸度过大，导致远处物体的像落在视网膜前方（如图乙）。因此，小明的视力缺陷能用乙图来解释。
（3）B中间薄、两边厚，具有发散光线的能力，使像延后会聚，成在视网膜上。
15．【答案】（1）B
（2）物距
（3）小
（4）水透镜；光屏
（5）大；前
【知识点】凸透镜成像规律及其探究实验；近视眼的成因与矫正办法
【解析】【分析】（1）安装实验器材时，应该让透镜位于中间位置，蜡烛和光屏位于两侧；
（2）根据控制变量思想，保持物距不变；
（3）本实验中水透镜相当于眼睛的晶状体，光屏相当于视网膜；
（4）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。用“水透镜”探究近视眼的形成原因。
【解答】（1）水透镜应置于光具座的B滑块上。因为在探究凸透镜成像规律实验中，凸透镜应放在蜡烛和光屏之间，这样才能使蜡烛的像成在光屏上，所以水透镜应放在中间的滑块B上。
（2）保持物距（或蜡烛到水透镜的距离）不变，继续向“水透镜”中注入适量的水，增加“水透镜”的凸起程度，调节光屏的位置，直至呈现烛焰清晰的像并记录像距；
（3）应保持物距不变，因为要探究水透镜凸起程度对成像的影响，需要控制物距这个变量不变，只改变水透镜的凸起程度，来观察像距和成像位置的变化。在物距不变的情况下，增加“水透镜”的凸起程度，像距变小。
（4）本实验中用水透镜模拟眼睛的晶状体，用光屏模拟眼睛的视网膜。
（5）当近视眼观察远处的景物时，由于晶状体的凸起程度较大，折光能力变强，远处景物成像会成在视网膜的前方，导致看不清楚。
16．【答案】（1）倒立缩小；B
（2）上；下
（3）右
【知识点】凸透镜成像规律及其探究实验；凸透镜成像的应用；近视眼的成因与矫正办法
【解析】【分析】（1）凸透镜成像规律：物距在一倍焦距以内，成正立、放大的虚像，应用--放大镜；物距在一倍和两倍焦距之间，像距大于两倍焦距时，成倒立、放大的实像，应用--投影仪、幻灯机；物距等于像距等于两倍焦距时，成倒立、等大的实像；物距大于两倍焦距，像距在一倍和两倍焦距之间时，成倒立、缩小的实像，应用--照相机。
（2）根据经过光心的光线不发生偏折进行分析，可知蜡烛向下移动，像会向上移动。要使像回到光屏中央，可以将蜡烛或光屏向上移动，或将凸透镜向下移动。
（3）根据近视是因为像成在视网膜前，佩戴的是具有发散光线能力的凹透镜进行分析，可知像会向后移动，所以应将光屏向右移动。
【解答】（1）由图可得，物距
像距
物距大于像距，根据凸透镜成像规律，成倒立、缩小的实像。
故答案为：倒立缩小。
此时满足 ，，即，，解得，所以该凸透镜的焦距可能为15cm。
故答案为：B。
（2）蜡烛燃烧变短，烛焰向下移动，根据“过凸透镜光心的光线传播方向不变”，烛焰的像会逐渐向上移动。
故答案为：上。
要让像重新回到光屏中央，可将凸透镜适当向下移动。
故答案为：下。
（3）近视眼镜是凹透镜，对光线有发散作用，会使清晰的像向光屏后方偏移，因此需要将光屏向右移动，才能再次得到清晰的像。
（1）[1][2]由图可得，物距
像距
物距大于像距，根据凸透镜成像规律，成倒立、缩小的实像；此时满足 ，，即，，解得，所以该凸透镜的焦距可能为15cm，故选B。
（2）[1][2]蜡烛燃烧变短，烛焰向下移动，根据“过凸透镜光心的光线传播方向不变”，烛焰的像会逐渐向上移动；要让像重新回到光屏中央，可将凸透镜适当向下移动。
（3）近视眼镜是凹透镜，对光线有发散作用，会使清晰的像向光屏后方偏移，因此需要将光屏向右移动，才能再次得到清晰的像。
17．【答案】（1）像由蜡烛乙形成，蜡烛甲位于凸透镜甲一倍焦距之内
（2）A；C；D
【知识点】凸透镜成像规律及其探究实验
【解析】【分析】（1）物距在一倍焦距以内，成正立、放大的虚像，虚像由光线的反向延长线会聚而成，不能呈现在光屏上。
（2）凸透镜成像规律：物距在一倍焦距以内，成正立、放大的虚像，应用--放大镜；物距在一倍和两倍焦距之间，像距大于两倍焦距时，成倒立、放大的实像，应用--投影仪、幻灯机；物距等于像距等于两倍焦距时，成倒立、等大的实像；物距大于两倍焦距，像距在一倍和两倍焦距之间时，成倒立、缩小的实像，应用--照相机。
【解答】（1）吹灭乙，甲光屏上的像消失，原因是刚才的像是由乙经过凸透镜甲形成的，甲位于凸透镜甲一倍焦距之内，成的是虚像，不能呈现在光屏上。
（2）A、由图可知，C点物距等于像距，由凸透镜成像规律可知，此时物距等于两倍焦距，则焦距为，故A正确；
B、A物距小于10cm，即物距小于一倍焦距，成的是虚像，不能呈现在光屏上，故B错误；
C、D点物距为40cm，大于两倍焦距，成的是倒立缩小的实像，故C正确；
D、C物距等于两倍焦距，成的是等大的像，B点物距在一倍和两倍焦距之间，成的是放大的像，由C到B，像变大，故D正确。
故答案为：ACD。
18．【答案】（1）光在同一均匀介质中沿直线传播
（2）倒立、放大的实像；将半透明膜安装在内筒前端/在光线较暗的环境中进行实验/换用更亮的光源/在半透明膜外侧加装一个遮光罩（合理即可）
（3）平面镜所成的像是虚像，无法在半透明膜上呈现
【知识点】凸透镜成像规律及其探究实验
【解析】【分析】（1）小孔成像的原理：光在同一均匀介质中沿直线传播，蜡烛发出的光通过小孔后，在光屏上形成倒立的实像，这是小孔成像的核心原理。
（2）凸透镜成像规律：当物距f2f，成倒立、放大的实像；半透明薄膜作为光屏，易受外界光线干扰导致成像不清晰，因此可通过减弱外界光线影响来改进实验。
（3）平面镜成像的特点：平面镜成的是虚像，虚像不是由实际光线会聚而成的，无法用光屏承接，因此不能在半透明薄膜上呈现。
【解答】（1）当插槽中放入钻有小孔的遮光板（光学元件①）时，蜡烛发出的光通过小孔后，在半透明薄膜上形成倒立的实像，这是小孔成像现象，其成像原理是光在同一均匀介质中沿直线传播。
（2）当插槽中放入薄凸透镜（光学元件②）时，蜡烛与外筒的位置关系满足f2f
，因此在半透明薄膜上成的是倒立、放大的实像；针对半透明薄膜上的像易受外界光干扰、清晰度不足的问题，可通过以下方式改进：将半透明膜安装在内筒前端，减少外界光线的影响；或在光线较暗的环境中进行实验；也可换用更亮的光源，或在半透明膜外侧加装一个遮光罩（合理即可）。
（3）当插槽中放入平面镜（光学元件③）时，平面镜对蜡烛发出的光发生反射，所成的像是虚像。虚像不是由实际光线会聚形成的，无法在半透明薄膜（光屏）上呈现，因此在 A 处能观察到蜡烛的像，但无论如何调节内筒，始终无法在 B 处观察到蜡烛的像，原因是平面镜所成的像是虚像，无法在半透明膜上呈现。
故答案为：（1）光在同一均匀介质中沿直线传播；
（2）倒立、放大的实像；将半透明膜安装在内筒前端（或在光线较暗的环境中进行实验、换用更亮的光源、在半透明膜外侧加装一个遮光罩，合理即可）；
（3）平面镜所成的像是虚像，无法在半透明膜上呈现。
19.【答案】（1）同一高度
（2）10.0
（3）右；凹透镜
【知识点】透镜及其特点与分类；凸透镜成像规律及其探究实验
【解析】【分析】（1）中间厚、边缘薄的水透镜为凸透镜，实验前必须确保“三点一线”，即烛焰中心、透镜中心、光屏中心在同一高度，否则像可能无法呈现在光屏中央。
（2）凸透镜成像时，当u=2f，v=2f，成等大、倒立的实像；
（3）凸透镜成像规律：①u>2f，f②u=2f，v=2f，成等大、倒立的实像；③f2f，成放大、倒立的实像，应用投影仪；④u=f，不成像；⑤uf，成放大、正立的虚像，应用放大镜。
【解答】（1）题目要求在光屏上观察到与烛焰等大的清晰的像，需要将烛焰中心、水透镜中心和光屏中心调整到同一高度。这是光学实验中的基本要求，确保光线沿光轴传播，避免像的偏移或变形。
（2）题目中描述在光屏上观察到与烛焰等大的清晰的像，这意味着物距等于像距，且都等于两倍的焦距，即 u = v = 2f 。根据图丙，蜡烛到水透镜的距离等于光屏到水透镜的距离为，且 u = v=20cm，则焦距f =10cm。
（3）抽水时水透镜的焦距变大，相当于透镜的折光能力减弱，即焦距 f 增大时，像距v会增大，因此光屏需向右移动以接收清晰的像。
注水时水透镜的焦距变小，折光能力增强，即焦距 f 减小时，像距v会减小，需在蜡烛和水透镜之间加一个凹透镜，使光线发散，抵消水透镜的过度会聚作用，使像仍能成在光屏上。
故正确答案为：（1）同一高度；（2）10.0；（3）右；凹透镜。
20．【答案】（1）10
（2）B
（3）左
（4）蜡烛向上移(或“凸透镜向下移”“光屏向上移”)
【知识点】凸透镜成像规律及其探究实验
【解析】【分析】（1）凸透镜的焦距是从焦点到光心的距离；
（2）比较像距和物距大小，从而确定成像特点；
（3）根据凸透镜成像规律“物远像近小”的规律分析解答；
（4）通过凸透镜光心的光线传播方向不变，据此分析解答。
【解答】（1） 平行光正对凸透镜照射，光屏上出现最小最亮的光斑，这个光斑的位置即为凸透镜的焦点，则光屏到透镜的距离就是焦距，即此凸透镜的焦距为f=60cm-50cm=10.0cm，故填：10。
（2）根据乙图可知，此时像距大于物距，则光屏上成倒立、放大的实像，故选B；
（3） 当蜡烛向左移动时，物距增大，根据凸透镜成像规律“物远像近小”的规律可知，此时像距减小，因此光屏应向左移动，故填：左。
（4） 图丙中蜡烛燃烧变短，导致像的位置偏上。为了使像重新回到光屏中央，可以通过调整蜡烛、凸透镜或光屏的高度。实际操作中，通常选择将光屏向上移动，或者将蜡烛向上移动，或者将凸透镜向下移动，以使像回到光屏中央，故填：蜡烛向上移(或“凸透镜向下移”“光屏向上移”)。
21．【答案】
【知识点】透镜及其特点与分类；透镜的光路图；重力及其方向；重力的大小
【解析】【分析】（1）凸透镜的三条特殊光线：①通过焦点的光线经凸透镜折射后将平行于主光轴；
②平行于主光轴的光线经凸透镜折射后将过焦点；
③过凸透镜光心的光线传播方向不改变。
22．【答案】
通过焦点的光线经凸透镜折射后将平行于主光轴；过凸透镜光心的光线传播方向不改变。如图所示：
23．【答案】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；再过焦点作法线，并根据折射角小于入射角画出从空气到水中的折射光线，如图所示：
【知识点】透镜及其特点与分类；透镜的光路图
【解析】【分析】 由图示可知，入射光线平行于主光轴，根据入射光线的特点，可以画出对应的折射光线。
光由空中斜射入水中时，发生折射，折射光线和入射光线分居法线两侧，分居在两种介质中，折射角小于入射角。
【解答】 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；再过焦点作法线，并根据折射角小于入射角画出从空气到水中的折射光线，如图所示：
24．【答案】
【知识点】透镜及其特点与分类；透镜的光路图
【解析】【分析】（1）光的反射定律：反射光线、入射光线和法线在同一平面内，反射光线和入射光线分居法线两侧，反射角等于入射角 。法线与平面镜垂直，可先根据反射光线与平面镜的夹角算出反射角，进而得到入射角，确定入射光线。
（2）凹透镜和凸透镜的特殊光线：
凹透镜：射向凹透镜另一侧焦点的光线，经凹透镜折射后平行于主光轴射出 。
凸透镜：平行于主光轴的光线，经凸透镜折射后过焦点 。
【解答】由题图知，反射光线与镜面的夹角为60°，则反射角为 ，则入射角也为30°，由此在法线上方作出入射光线，并标出入射角的度数；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射出，由此画出经过凹透镜的折射光线；平行于主光轴的光线经凸透镜折射后过焦点，由此画出经过凸透镜的折射光线。
如图：
25．【答案】
【知识点】透镜及其特点与分类；透镜的光路图；凸透镜成像规律及其探究实验
【解析】【分析】（1） 凸透镜的三条特殊光线：①通过光心的光线，经凸透镜后传播方向不变；②平行于主光轴的光线，经凸透镜折射后过焦点；③过焦点的光线，经凸透镜折射后平行于主光轴 。这些特殊光线可用于确定发光点通过凸透镜成像的位置。
（2） 发光点发出的光线经凸透镜折射后，折射光线（或其反向延长线）的交点就是发光点的像点 。通过画出特殊光线的折射情况，就能确定像点位置 。
【解答】对于过光心O的光线：根据 “通过光心的光线，经凸透镜后传播方向不变”，这条光线直接沿原方向画出折射光线。
对于过焦点F的光线：依据 “过焦点的光线，经凸透镜折射后平行于主光轴”，画出该光线经凸透镜折射后平行于主光轴的折射光线。
两条折射光线（或其反向延长线）的交点就是发光点S的像点S ' ，从而确定像点位置。
按照上述特殊光线的规律，完成光线绘制和像点确定，得到符合凸透镜成像规律的折射光线和像点。
26．【答案】
【知识点】透镜的光路图；凸透镜成像的应用
【解析】【分析】由图示可知，一条入射光线过焦点，另一条过光心轴，结合凸透镜的三条特殊光线作图。
【解答】通过焦点的光线经凸透镜折射后将平行于主光轴，过光心的光线经凸透镜折射后传播方向不改变，如图所示：
27．【答案】
【知识点】透镜及其特点与分类；透镜的光路图
【解析】【分析】在作凹透镜的光路图时，先确定所给的光线的特点再根据透镜的光学特点（三条特殊光线）来作图。
【解答】凹透镜中，平行于主光轴的光线经过凹透镜后折射光线的反向延长线过平行光线同侧的虚焦点；过光心的光线传播方向不变，作图如下所示：
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