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第五章 透镜及其应用
基础卷
一、单选题
1．如图，《淮南万毕术》关于冰透镜记载：“削冰令圆，举以向日，以艾承其影，则火生”。此现象中取火原理应用了（　　）
A．凸透镜对光线的发散作用
B．凸透镜对光线的会聚作用
C．凹透镜对光线的会聚作用
D．凹透镜对光线的发散作用
2．将平行光射向某一个光学元件，光路如图所示。该元件是（　　）
A．平面镜 B．凸透镜 C．凹透镜 D．球面镜
3．微雕是中国传统工艺美术中的袖珍艺术品。小明利用焦距为20cm的放大镜在铅笔芯上进行雕刻练习，如图所示。小明用这个放大镜雕刻时（　　）
A．笔芯与放大镜之间的距离应小于20cm
B．笔芯与放大镜之间的距离应等于20cm
C．通过放大镜看到的是倒立、放大的虚像
D．通过放大镜看到的是正立、放大的实像
4．下列现象中，所成的像是实像的是（　　）
A．湖面小桥的倒影 B．透过窗户玻璃看外面的大楼
C．放大镜观察书上的字 D．放映电影时银幕上的画面
5．小欣在做“探究凸透镜成像的规律"实验，当物距u=15cm时，像距v=25cm，在光屏上得到清晰的像；保持蜡烛和光屏的位置不动，将凸透镜向靠近光屏的方向移动适当距离，在光屏上再次得到清晰的像，此时她看到的是（　　）
A．倒立、放大的像 B．倒立、缩小的像 C．正立、放大的像 D．正立、缩小的像
6．在“探究凸透镜成像规律”的实验中，当蜡烛凸透镜和光屏的位置如图所示时，烛焰在光屏上恰好成一清晰等大的像。下列说法正确的是（　　）
A．该凸透镜的焦距是20cm
B．随着蜡烛燃烧变短，光屏上的像将向上移动
C．将蜡烛移动到21cm刻度处，调节光屏位置可在光屏上得到倒立、缩小的实像，现实中的应用是投影仪
D．在蜡烛和凸透镜之间放一个老花镜，可通过向右移动光屏再次承接清晰的像
7．关于光现象，下列说法正确的是（ ）
A．影子的形成是光的反射
B．玻璃墙壁“晃”眼是发生了漫反射
C．人远离穿衣镜时像变小了
D．人的眼球相当于一架照相机
8．在“探究凸透镜成像规律”的实验中，某同学记录并绘制了如图所示的图像，下列判断合理的是（　　）
A．透镜焦距为20cm
B．物体由A向B移动过程中，所成的像会逐渐变小
C．物体在A点时原理与照相机相同
D．物体在B点时原理与投影仪相同
二、多选题
9．保护视力、科学用眼已成社会共识。下列有关近视眼的成因和矫正的说法正确的是（　　）
A．看远处的物体时，成像在视网膜的后方
B．像离视网膜越近，人眼的近视程度越小
C．物体在视网膜上成倒立缩小虚像
D．配戴合适度数的凹透镜进行矫正
10．下列关于显微镜的说法正确的是（　　）
A．电子显微镜要比光学显微镜的放大倍数高
B．当室内光线较暗时，要用反光镜的凹面
C．显微镜的放大倍数等于物镜和目镜的放大倍数之和
D．显微镜的物镜和目镜都成放大的虚像
11．如图所示是显微镜的结构，下列说法正确的是（　　）
A．它的物镜相当于投影仪，成放大实像 B．它的目镜相当于放大镜，成放大虚像
C．它的目镜焦距比物镜的焦距小 D．用凹面镜会聚光线可以照亮被观察的物体
12．下列关于放大镜、幻灯机、照相机的说法正确的是（　　）
A．它们都是利用凸透镜成像的
B．用照相机拍照时，景物在2倍焦距以外
C．幻灯片必须放在2倍焦距以外
D．用放大镜看书，书与透镜的距离应小于1倍焦距
13．显微镜能对微小物体进行高倍数放大，它利用两个焦距不同的凸透镜分别作为目镜和物镜，则物镜和目镜所成的像是（　　）
A．物镜成倒立放大的实像 B．物镜和目镜都成实像
C．物镜和目镜都成虚像 D．目镜成正立放大的虚像
14．关于凸透镜和凹透镜，下列说法中正确的是（　　）
A．凸透镜对光有会聚作用，焦距越小，对光的折光本领就越强
B．凹透镜对光有发散作用，焦距越小，对光的发散作用就越小
C．凸透镜和凹透镜都有两个焦点，且都是实焦点
D．经过凸透镜和凹透镜光心的光线，其传播方向不会发生改变
15．在做“探究凸透镜成像规律”的实验中，所用凸透镜的焦距为10cm，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（像未在图中画出来），下列说法正确的是（ ）

A．光屏上成的是烛焰倒立、放大的实像
B．当光屏上成清晰的像时，拿开光屏，眼睛在一定范围内仍能看到像
C．当光屏成清晰的像时，在贴近凸透镜左侧的位置放一个远视镜片，向右移动光屏，光屏上仍能得到清晰的像
D．将蜡烛移到光具座35cm刻度线处，保持凸透镜位置不动，向右移动光屏到合适位置，可以得到烛焰倒立、放大的清晰实像
三、填空题
16．凹透镜、中间 、边缘 的透镜，如：近视镜片，门上的猫眼；
17．12月6日，2020抚仙湖高原帆船赛在云南玉溪圆满收官。到现场观看比赛的小勇，戴上眼镜前和后观察湖面上远处的帆船的情形如图甲所示。则小勇的眼睛成像示意图是图中的 图，他佩戴的眼镜是 透镜镜片制成的。
18．某同学在“探究凸透镜成像规律”的实验中，记录并绘制了物体到凸透镜的距离u跟像到凸透镜的距离v之间关系的图像，如图所示。该凸透镜的焦距是 cm；把物体从距凸透镜20cm处移动到30cm处的过程中，像的大小将 。
19．若有一个物体从距离凸透镜1.5倍焦距处，沿主光轴移到距离透镜3倍焦距处，则像距 （选填“增大”、“不变”或“减小”），像 （选填“变大”、“不变”或“变小”），最后的像比物 （选填“大”成“小”）。
20．幻灯机与投影仪的不同是它直接把像水平投到屏幕上，不需平面镜反射光。为了看到正立的像，应把幻灯片 （选填“倒”或“正”）放。要使屏幕上的像大一些，应将幻灯机 （选填“靠近”或“远离”）屏幕，并将镜头与幻灯片的距离 （选填“增大”或“减小”）。
21．如图所示，电子蜡烛的“烛焰”通过凸透镜在光屏上成一个清晰 立的实像。利用这一成像规律可制成 （选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”），若保持蜡烛和光屏的位置不变，仅将凸透镜更换成另一个焦距相同、尺寸更大的凸透镜，此时光屏上像的大小与原来的像对比应 （选填“变大”“变小”或“不变”）。
22．物理课上，小花透过装有水的圆柱形矿泉水瓶看到同学的“眼睛”，如图所示，此时的矿泉水瓶相当于凸透镜，对光线有 （选填“会聚”或“发散”）作用，小花看到的“眼睛”是 （选填“实”或“虚”）像。
23．长沙市某中学在3月份举行了科技节，有位学生自制模型照相机如图所示，引起同学们的围观。若该照相机的镜头使用的是焦距为5cm的凸透镜，那么镜头与半透明薄膜的距离x满足的条件是 ，该照相机所成的像是倒立、 的实像。
四、实验题
24．小明同学在探究凸透镜成像”的实验中

（l）将凸透镜正对太阳光，在透镜的另一侧移动光屏，在距透镜10cm处，屏上呈现出最小最亮的光斑，则此凸透镜焦距约是 cm；
（2）在“探究凸透镜成像规律”的实验时：蜡烛、 、光屏应该在 ，目的是 ；
（3）小明继续将点燃的蜡烛靠近凸透镜，当烛焰移至25cm 处，移动光屏，在屏上得到清晰的倒立、 的实像， （选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”）应用这一原理制成；
（4）当烛焰通过凸透镜在光屏上成一实像时，小明用不透明的纸挡住透镜上半部分，则光屏上所成的像 （选填“完整”或“不完整”），像的明暗将 （填变暗或变亮）。
25．如图所示，为某“护眼小分队”用一个水凸透镜来展示近视眼、远视眼的成因和矫正方法的实验装置。
此时光屏上恰好得到了烛焰清晰的像。接着他拉动活塞使水凸透镜变薄，发现光屏上的像变模糊了，为了使像再次清晰，他应将蜡烛适当 （选填“靠近”或“远离”）透镜；若不移动蜡烛，要让光屏上的像变清晰，可在蜡烛与水透镜之间适当的位置安装一个 （选填“凸”或“凹”）透镜，此过程模拟的是 （选填“近视眼”或“远视眼”）的成因及矫正方法。
五、作图题
26．作出经透镜折射后的光线。
27．光通过透镜会发生折射，请将图中的入射光线或折射光线补画完整。

28．如图，AO是入射光线，OB是其经某一光学元件后的出射光线。请你分别选用凸透镜和凹透镜，在图中画出透镜的位置，并标出焦点（或虚焦点）（强调：保留作图痕迹）。
29．按要求完成作图。
(1)请在图中画出一束射向水面的光线AO的反射光线OB和折射光线OC.
(2)请在图中将光路补充完整.
六、综合题
30．放大镜是利用了凸透镜成像规律的光学仪器，它的成像原理是：当物体到凸透镜的距离小于一倍焦距时，凸透镜所成的像是 的虚像。当人通过放大镜观察地图上的A点时，看到了它的像为A′，请你在图中画出光路图。
31．如图所示是十字路口安装的监控摄像头，它可以拍下违章行驶汽车的照片，图甲、乙是同一辆汽车经过十字路口时拍下的两张照片。
（1）摄像头的镜头相当于一个 透镜，从甲、乙两图可以看出摄像头拍图 时汽车离摄像头更近；
（2）观察照片发现，车的外表很清晰，但几乎看不清车内的人，是因为车内的人反射的光较 ，摄像头几乎无法成像；
（3）夜晚，为了不影响司机开车，车内的灯应该关闭，原因是 。
参考答案
1．B
【详解】古人将冰磨成一种冰透镜，该透镜中间厚、边缘薄，属于凸透镜，能使太阳光会聚焦点，从而能点燃艾草取火，故B符合题意，ACD不符合题意。
故选B。
2．B
【详解】由图知，入射光线是平行光，经过元件后光线会聚了，因此是凸透镜，故B符合题意，C不符合题意；平面镜、球面镜的入射光线和反射光线在镜面的同侧，故AD不符合题意。
故选B。
3．A
【详解】由凸透镜成像原理可知，放大镜成的是正立、放大的虚像，物距小于一倍焦距，即笔芯与放大镜之间的距离应小于20cm。
故选A。
4．D
【详解】A．平静的水面相当于平面镜，平面镜成正立、等大的虚像，故A不符合题意；
B．透过窗户玻璃看外面的大楼是由于光从玻璃中通过空气进入人的眼睛时，属于光的折射现象，光的折射成的是虚像，故B不符合题意；
C．放大镜成的是一个正立、放大的虚像，故C不符合题意；
D．放映电影时是利用幻灯机使像成在银幕上，幻灯机是利用物体在凸透镜的一倍和二倍焦距之间，成倒立、放大的实像，故D符合题意。
故选D。
5．B
【详解】当物距u=15cm时，像距v=25cm，在光屏上得到清晰的像，此时物距小于像距，根据凸透镜成像规律，此时物体应在一倍焦距和二倍焦距之间，成像在二倍焦距以外，成倒立放大的实像；将凸透镜向靠近光屏的方向移动适当距离，此时物距增大，当v=15cm，u=25cm时，根据光路可逆，此时成倒立缩小的实像。故ACD不符合题意，B符合题意。
故选B。
6．B
【详解】A．当
u=v=2f
时，凸透镜成倒立、等大的实像，如图
u=v=2f=20cm
时
f=10cm
故A错误；
B．由于过光心的入射光线经凸透镜折射后传播方向不变，所以随着蜡烛燃烧变短，光屏上的像将向上移动，故B正确；
C．将蜡烛移动到21cm刻度处，此时
u=50cm-21cm=29cmu>2f，成倒立、缩小的实像，应用于照相机和摄像机，故C错误；
D．在蜡烛和凸透镜之间放一个老花镜，老花镜是凸透镜，凸透镜对光线具有会聚作用，可以使光线提前会聚，所以需要将光屏靠近凸透镜，即左移，故D错误。
故选B。
7．D
【详解】A．影子是由光的直线传播形成的，故A错误；
B．玻璃墙反射的光会“晃”着人的眼睛，是由于光发生了镜面反射，故B错误；
C．平面镜成正立等大的虚像，逐渐远离穿衣镜时，人在镜中的像大小不变，故C错误；
D．人类和某些动物的眼睛很像一架照相机，眼球内的晶状体相当于一个凸透镜，视网膜相当于光屏，故D正确。
故选D。
8．B
【详解】A．凸透镜成倒立、等大的实像时有
u=v=2f
由图像可知
u=v=2f=20cm
所以
f=10cm
故A不符合题意；
B．凸透镜成实像时，物距变大，像距变小，像变小，则物体由A向B移动的过程中，所成的像在逐渐变小，故B符合题意；
C．物体在A点时由图像可得
u=15cm
故
2f>u>f
故成倒立、放大的实像，与投影仪原理相同，故C不符合题意；
D．物体在B点时由图像可得
u=30cm
故
u>2f
故成倒立、缩小的实像与照相机原理相同，故D不符合题意。
故选B。
9．BD
【详解】A．看远处的物体时，成像在视网膜的后方是远视眼，故A错误；
B．像离视网膜越近，说明近视程度越小，配戴眼镜的度数越低，故B正确；
C．近视眼是物体在视网膜上成倒立、缩小的实像，故C错误；
D．近视眼成像在视网膜前面，配戴合适度数的具有发散作用的凹透镜进行矫正，故D正确。
故选BD。
10．AB
【详解】A．光学显微镜的放大倍数一般在几百倍到几千倍之间，电子显微镜的放大倍数要大得多，隧道扫描显微镜能帮助我们看到分子和原子的轮廓，故A正确；
B．反光镜有两个反射面，一个是平面镜，一个是凹面镜，它们都是为了反射一部分光透过载物片增大物体的亮度，凹面镜对光有会聚作用，使透过载物片的光更强，因此，当室内光线较暗时，要用反光镜的凹面，故B正确；
C．显微镜的放大倍数等于物镜和目镜的放大倍数之积，故C错误；
D．显微镜的物镜成放大的实像，目镜成放大的虚像，故D错误。
故选AB。
11．ABD
【详解】A．显微镜的物镜相当于投影仪，物体放在物镜的一倍焦距和二倍焦距之间，成倒立、放大的实像，故A正确；
B．显微镜的目镜相当于放大镜，成的是正立、放大的虚像，故B正确；
C．由于显微镜的放大率与物镜和目镜的焦距均成反比，所以物镜和目镜的焦距都很小，但是为了保证显微镜具有一定的视野，目镜的焦距要长一些，故C错误；
D．凹面镜能够聚光，可以使视野变亮，故D正确。
故选ABD。
12．ABD
【详解】A．放大镜、幻灯机、照相机的镜头都是凸透镜，利用了凸透镜成像规律，故A正确；
B．照相机成倒立、缩小的实像，物距大于2倍焦距，此时像距位于1倍焦距和2倍焦距之间，故B正确；
C．幻灯机成倒立、放大的实像，物距位于1倍焦距与2倍焦距之间，像距大于2倍焦距，故C错误；
D．用放大镜看书，物距小于焦距，即书与透镜的距离应小于1倍焦距，成正立、放大的虚像，故D正确。
故选ABD。
13．AD
【详解】显微镜的成像原理是：被观察的微小物体在物镜的1倍焦距和2倍焦距之间，成倒立放大的实像，该像位于目镜的焦点以内，成正立放大的虚像。故AD正确,BC错误。
故选AD。
14．AD
【详解】A．凸透镜对光有会聚作用，焦距是指凸透镜使平行于主光轴的光会聚于一点，这个点到光心的距离。焦距越小，说明凸透镜对光线的偏折能力越强，也就是对光的折光本领就越强，故A正确；
B．凹透镜对光有发散作用，焦距越小，对光的发散作用应该越大，而不是越小，故B错误；
C．凸透镜有两个实焦点，凹透镜有两个虚焦点，并非都是实焦点，故C错误；
D．经过凸透镜和凹透镜光心的光线，不发生折射，其传播方向不会发生改变，故D正确。
故选AD。
15．BD
【详解】A．如图，物距大于像距，物体在二倍焦距以外，像成在一倍焦距与二倍焦距之间，成倒立、缩小的实像，故A错误；
B．当光屏上成清晰的像时，此时的像是实像，是实际光线会聚而成的，拿开光屏，眼睛在一定范围内仍能看到像，故B正确；
C．当光屏成清晰的像时，在贴近凸透镜左侧的位置放一个远视镜片，远视镜是凸透镜对光线有会聚作用，使光线提前会聚成像，应向左移动光屏，光屏上仍能得到清晰的像，故C错误；
D．将蜡烛移到光具座35cm刻度线处，此时物距处干f和2f之间，像距与物距对调，透镜发生折射是光路可逆，因此凸透镜成倒立放大的实像，故D正确。
故选BD。
16． 薄 厚
【解析】略
17． 丙 凹
【详解】[1][2]根据图可知，该眼睛看远处的物体不清晰，所以是近视眼，像成在了视网膜的前方，应该配戴凹透镜矫正，故丙是小勇的眼睛成像示意图。
18． 5 变小
【详解】[1][2]根据凸透镜成像规律当物距等于像距时，物体、像到凸透镜的距离都等于二倍焦距可得当物距和像距都等于10cm时可求得凸透镜的焦距为
把物体从距凸透镜20cm处移动到30cm处的过程中，即物距从大于二倍焦距以外远离凸透镜，根据“物远像近像变小”可得所成的像将变小。
19． 减小 变小 小
【详解】[1][2]物体从距离凸透镜1.5倍焦距处，沿主光轴移到距离透镜3倍焦距处时，在此过程中，物距增大，像距减小，像变小。
[3]因为物距大于二倍焦距时，成倒立、缩小的实像，所以最后像比物小。
20． 倒 远离 减小
【详解】[1]放映时，幻灯片位于凸透镜一倍焦距和二倍焦距之间，此时凸透镜成的是一个倒立、放大的实像，所以为看到正立的像，幻灯片要倒放。
[2][3]根据凸透镜成实像时“物近（物距变小）像远（像距变大）像变大”的特点，要使银幕上的像更大一些，应使幻灯机远离银幕，并将幻灯片与镜头的距离减小。
【点睛】本题中幻灯机与银幕的距离为像距，幻灯片与镜头的距离为物距，切记搞反。
21． 倒 照相机 不变
【详解】[1][2]由图可知，物距大于像距，即电子蜡烛位于凸透镜的二倍焦距之外，凸透镜成倒立、缩小的实像，照相机的成像原理与之相同。
[3]凸透镜成像性质是由物距所决定的，实验中保持蜡烛和光屏的位置不变，仅更换焦距相同、尺寸更大的凸透镜，相当于物距大小不变，此时光屏上所成像的大小不变。
22． 会聚 虚
【详解】[1]因为瓶中进入水之后，瓶中的水形状是中间厚、边缘薄，因此装水的矿泉水瓶相当于一个凸透镜，对光线有会聚作用。
[2]小花透过装有水的圆柱形矿泉水瓶看到同学的“眼睛”，此时眼睛到透镜的距离小于焦距，则小花看到的“眼睛”是正立、放大的虚像。
23． 5cm 【详解】[1]当物距大于2倍焦距时，凸透镜成倒立、缩小的实像，应用是照相机，此时像距满足
f镜头与半透明薄膜的距离x即为像距，故有
5cm [2]该照相机所成的像是倒立、缩小的实像。
24． 10 凸透镜 同一高度 使像成在光屏的中央 缩小 照相机 完整 变暗
【详解】（1）[1]焦距指的是焦点到凸透镜光心的距离，屏上呈现出最小最亮的光斑，该光斑即为焦点；最小最亮的光斑处到凸透镜的距离即为焦距f=10cm。
（2）[2][3][4]根据实验的要求，让像成在光屏的中央，必须使烛焰、凸透镜和光屏三者的中心放在同一高度上。
（3）[5][6]若将烛焰移至距凸透镜25cm处，物距大于二倍焦距，成倒立、缩小的实像，照相机就是根据这一原理制成的。
（4）[7][8]遮住凸透镜的上半部，物体上任一点射向凸透镜的下半部，经凸透镜折射后，照样能会聚成完整像，像的大小不发生变化，折射光线减少，会聚成的像变暗。
25． 远离 凸 远
【详解】[1]透镜变薄时，透镜的焦距增大，会聚能力减弱，此时像成在光屏后面，根据凸透镜成像原理可知，物远像近像变小，为了使像再次清晰，应将蜡烛适当远离凸透镜。
[2][3]因为此时凸透镜会聚能力减弱，若不移动蜡烛，可在蜡烛与水透镜之间适当位置安装一个对光线有会聚作用的凸透镜，这是远视眼的成像原理和矫正方法，远视眼是像成在视网膜后面，需要戴凸透镜，需要将光线提前会聚一下，才能使清晰的像成在视网膜上。
26．
【详解】过焦点的入射光线，经过凸透镜折射后，平行于主光轴；过凸透镜光心的入射光线经过凸透镜折射后传播方向不变；平行于主光轴的光线经凹透镜折射后，折射光线的反向延长线过焦点。如下图所示：
27．
【详解】图中透镜是凸透镜，凸透镜有三条特殊光线：过焦点的光线经凸透镜折射后平行于主光轴；穿过光心的光线传播方向不变；与主光轴平行的光线折射后穿过凸透镜的焦点，光路图如图所示：

28．
【详解】凸透镜的过焦点的光线和折射光线、平行于主光轴的光线和折射光线；凹透镜通过另一侧焦点的光线和折射光线、平行于主光轴的光线和折射光线，分别选用凸透镜和凹透镜，光路如图所示：
29．(1)
(2)
【详解】（1）过O点垂直于水面作出法线，根据光的反射定律，反射角等于折射角，做出反射光线OB；光从空气中射向水面时，会发生折射，折射角小于入射角，据此作出折射光线OC，如下图所示：
（2）图示透镜为凹透镜，对光线有发散作用，根据透镜的三条特殊光线可知，平行于主光轴射入凹透镜的光线，其反向延长线会过凹透镜的虚焦点，平行于主光轴射出的光线其延长线会过凹透镜虚的虚焦点，如下图所示：
30． 正立、放大
【详解】[1]由凸透镜的成像规律知道，物距小于焦距时，凸透镜成正立、放大的虚像，其应用是放大镜。
[2]从A作平行于主光轴的光线，经过凸透镜后过焦点；从A点作经过光心的光线，传播方向不变，两条折射光线的反向延长线的交点为A的像A′，如下图
。
31． 凸 乙 弱 车内开灯，在司机的前方会出现车内的像，影响司机观察路况
【详解】（1）[1]摄像头的镜头相当于一个凸透镜，成倒立、缩小的实像；
[2]同一辆汽车经过十字路口时，先后拍下的两张照片甲、乙，比较可知汽车的像变大了，根据凸透镜成实像的规律（物近像远像变大）可知，乙图汽车更靠近摄像头。
（2）[3]观察照片可以发现，几乎看不见车内的人，是因为车内的人的反射光较弱，能进入摄像头的光线较少，摄像头几乎无法成像。
（3）[4]夜晚，如果车内开灯，车内物体会通过前挡风玻璃成像，影响司机的视线，易发生交通事故；所以，为了安全，夜晚司机开车，车内的灯应该熄灭。

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