第五章《透镜及其应用》
『知识回顾』
知识点1：透镜
认识凸透镜和凹透镜：
（1）外形特征:中间厚边缘薄的为凸透镜；中间薄边缘厚的为凹透镜
（2）对光的作用：凸透镜对光有会聚作用；凹透镜对光有发散作用
（3）三条特殊光线
凸透镜表面越凸，焦距越短，折光能力越强。
知识点2：凸透镜成像规律及其应用
1．探究凸透镜成像规律
（1）实验装置：将蜡烛、凸透镜、光屏依次摆在光具座上，点燃蜡烛后，调整三者高度，使烛焰、凸透镜、光屏的中心在同一高度上（目的是使像成在光屏的中央）。
（2）实验拓展：
①遮住凸透镜一部分，成像性质不变，像变__暗__；
②蜡烛与光屏对调后，物距变像距，像距变物距，像的大小与对调前相__反__，这也说明了光路的可逆性。
当没有给出凸透镜焦距时，可利用太阳光粗略测量凸透镜的焦距。
物距（u）：物体到凸透镜的距离，在光具座上应该是凸透镜和蜡烛对应的刻度之差。
像距（v）：光屏上承接清晰度像时，光屏与凸透镜对应刻度之差。
2．凸透镜成像规律及其应用
（1）u2f时，2fvf，成倒立缩小实像，照相机
（2）u＝2f时，v＝2f，成倒立等大实像，测量凸透镜焦距
（3）2fuf时，v2f，成倒立放大实像，投影仪
（4）u＝f时，不成像
（5）uf时，成正立放大虚像，放大镜
知识点3：眼睛和眼镜
1.人眼球相当于一架照相机。晶状体和角膜共同作用相当于一个凸透镜(镜头),视网膜相当于光屏(底片)。
2.正常眼睛，看远处物体，晶状体变薄，折光能力变弱，使物体成像在视网膜上；看近处物体，晶状体变厚，折光能力变强，使像成在视网膜上。
正常眼睛的远点的无限远，近点大约10cm。
3.近视眼：
（1）视觉特征：能看清近处物体，看不清远处物体。
（2）形成原因：晶状体太厚或者眼球在前后方向上太长。
（3）成像位置：像成在视网膜前。
（4）矫正镜片：配戴凹透镜。
4.远视眼：
（1）视觉特征：能看清远处物体，看不清近处物体。
（2）形成原因：晶状体太薄或者眼球在前后方向上太短。
（3）成像位置：光到达视网膜时还没有会聚成像，相当于像成在视网膜后。
（4）矫正镜片：配戴凸透镜。
知识点4：显微镜和望远镜
1.显微镜:物镜相当于投影仪的原理，成倒立放大实像；目镜相当于放大镜，成正立放大虚像。
2.望远镜：物镜相当于照相机的原理，成倒立缩小实像；目镜相当于放大镜，成正立放大虚像。
3.视角
(1)定义：由物体两端射出的两条光线在眼球内交叉而成的角叫视角。
(2)影响因素：视角与物体本身的大小及物体到人眼之间的距离有关。
『考点分析』
1.考查热点：探究凸透镜的成像规律和凸透镜的应用
2.考查题型：以选择题、填空题、作图题、实验题为主
3.备考重点：凸透镜和凹透镜三条特殊光线的作图，凸透镜成像的探究及近视眼与远视眼的矫正。
『经典例题』
考点1：凸透镜成像规律及其应用
例1如图所示，是利用航空摄影拍摄到的“世界天然大花园”百里杜鹃景观，如果拍摄时所用照相机的镜头焦距是60mm，则胶片到镜头的距离应为( A)
A．大于60mm且小于mm
B．小于60mm
C．大于mm
D．等于60mm
方法点拨：
1．分界点：一倍焦距(焦点)分虚实，内虚外实；二倍焦距分大小，远小近大。
2．实像和虚像：实像能用光屏来承接，且物与像在光屏两侧；虚像不能用光屏承接，且物与像在光屏同侧。
3．动态特征：成实像时，物距减小，像距增大，像变大；成虚像时，物距减小，像距减小，像变小。
考点2：透镜的三条特殊光线作图
例2画出光线ab和Oc通过透镜前后的完整光路。
方法点拨：
掌握透镜的三条特殊光线的作图方法，作图时，要注意实际光线画实线，非实际光线(光线的反向延长线)画虚线，光线要带箭头表示光的传播方向。
考点3：眼睛和眼镜
例3 如果一束来自远处某点的光经角膜和晶状体折射后所形成的像落在视网膜的前方，矫正的方法是戴一副由__凹__(选填“凸”或“凹”)透镜做的眼镜。矫正前像离视网膜越远，所戴眼镜的“度数”越__大__(选填“大”或“小”)。
方法点拨：
记住近视眼是因为晶状体的折光能力太强，使远处物体的像成在视网膜的前方；远视眼是因为晶状体的折光能力太弱，使近处物体的像成在视网膜的后方。
实验：探究凸透镜成像的规律
命题点
1．实验原理：光的折射。
2．实验器材：光具座、蜡烛、凸透镜、白色硬纸板(光屏)、直尺、火柴等。
3．实验步骤：
(1)将蜡烛、凸透镜和光屏依次安装在同一直线上，并调节蜡烛、凸透镜和光屏的高度，使它们的中心大致在同一高度上(如图)。
(2)将蜡烛分别放置在凸透镜的二倍焦距外、一倍焦距与二倍焦距之间、焦点上及焦距以内，然后移动另一侧的光屏，直到光屏上出现一个清晰的像为止，再分别读出物距(u)与像距(v)的大小，观察所成像的性质，填入相关表格中。
(3)实验完成后熄灭蜡烛并整理仪器。
4．实验结论：
凸透镜成像规律可简要归纳成下面几句话：一倍焦距分虚实，二倍焦距定大小。实像总是异侧倒，虚像总是同侧正。物近像远像变大，物远像近像变小。像的大小像距定，像儿跟着物体跑。
(1)组装实验器材时应在光具座上自左向右分别放置蜡烛、凸透镜和光屏。
(2)蜡烛焰心、凸透镜光心和光屏中心应大致在同一高度，目的是让像能成在光屏的中央。
(3)要在像最清晰时进行观察。
(4)要注意物距适当，否则像距太大，光屏接收不到像。
(5)成虚像时，眼睛应从光屏蜡烛同一侧透过透镜观察烛焰的像。
(6)用纸遮住凸透镜一部分，光屏上的像只变暗些，像还是一个完整的像，因为物体各个部位发出或反射出来的光总有一部分透过凸透镜到另一侧，成像在光屏上。
(7)换焦距较大或较小的透镜后像的变化：焦距越小，会聚能力越强，物距变大、像距变小、像变小；焦距越大，会聚能力越弱，物距变小、像距变大、像变大。
例4 某兴趣小组利用图示装置来研究凸透镜成像的规律。
(1)为使像成在光屏中央，应调整元件，使LED灯的中心、光屏的中心在__凸透镜的主光轴上__。小明将各元件调整到如图位置时，小组成员在光屏上都能观察到清晰的像，这个像一定是__缩小__(选填“放大”“等大”或“缩小”)的，此时光屏上发生了__漫__反射。
(2)当LED灯向左移动时，要在光屏上再次获得清晰的像，只需将光屏向__左__(选填“左”或“右”)方向适当移动，或者在凸透镜前放置一个合适的__近视__眼镜。
(3)小华在用同样的器材进行实验时，发现光屏上出现的像只有中间清晰，两侧却较模糊，小明只对凸透镜进行了调整，就在光屏上得到了清晰的像，他的调整是( C )
A．左右适当移动凸透镜
B．上下适当移动凸透镜
C．适当扭转凸透镜
D．更换焦距合适的凸透镜
『中考链接』
1.（北京）小军做凸透镜成像规律的实验时，将焦距为10cm的凸透镜固定在光具座上50cm刻度线处，光屏和点燃的蜡烛分别位于凸透镜两侧，蜡烛放置在35cm刻度线处，如图4所示。移动光屏，直到在光屏上呈现烛焰清晰的像。下列说法中正确的是（C）
A.光屏上呈现的是烛焰的虚像
B.光屏上呈现的是烛焰正立的像
C.光屏上呈现的是烛焰放大的像
D.该实验现象能说明照相机的成像特点
2.（湖北咸宁）一凸透镜的焦距为15cm，将点燃的蜡烛从离凸透镜40cm处沿主光轴移到20cm处的过程中，像的大小和像距的变化情况是（A）
A．像变大，像距变大
B．像变小，像距变小
C．像变大，像距变小
D．像变小，像距变大
3.（山东枣庄）近年来流行一种“自拍神器”给旅行者自拍带来方便，如图所示，与直接拿手机自拍相比，利用“自拍神器”可以（D）
A．增大像距
B．增大像的大小
C．缩短景物到镜头距离
D．增大取景范围
4.（山东省威海市）下列关于光学实验的说法，错误的是（C）
A.探究光的反射定律时，硬纸板可以显示光的传播路径
B.探究平面镜成像特点时，使用两支相同的蜡烛是为了比较像与物的大小关系
C.探究光的折射特点时，光从空气射入水中，传播方向一定会发生改变
D.探究凸透镜成像规律时，当蜡烛燃烧变短，光屏上的像会向上移动
5.（山东泰安）在“探究凸透镜成像的规律”时，将点燃的蜡烛放在距凸透镜30cm处，在透镜另一侧距离透镜16cm处的光屏上得到烛焰清晰的像。则下列相关说法正确的是（C）
①光屏上成倒立、放大的实像
②照相机是利用这一成像原理工作的
③该透镜的焦距f一定满足8cm＜f＜15cm
④将近视镜片放在蜡烛和凸透镜之间，要使光屏上出现清晰的像，光屏应靠近透镜
A．只有①和③B．只有②和④
C．只有②和③D．只有①和④
6.（云南省昆明市）如图所示，若想在位于凸透镜右边的光屏上（图中光屏未画出）得到一个烛焰清晰放大的像，那么点燃的蜡烛应置于图中的（C）
A．a点B．b点C．c点D．d点
7.（湖北咸宁）由我国成功发射的世界首颗量子科学实验卫星被命名为“墨子号”。墨子第一次用科学方法解释了光沿直线传播，启发了量子通信。如图所示各选项中光现象的原理与墨子的这一解释相符的是（A）
8.（北京）小杨做凸透镜成像规律的实验。将焦距为10cm的凸透镜固定在光具座上50cm刻度线处，光屏和点燃的蜡烛位于凸透镜两侧，实验前调整烛焰中心、透镜中心和光屏中心在同一水平高度，如图10所示。则下列四个选项中，判断正确的是（C）
A．若蜡烛放置在10cm刻度线处，移动光屏，在光屏上不能呈现烛焰清晰的像
B．若蜡烛放置在20cm刻度线处，移动光屏，可在光屏上呈现烛焰清晰放大的实像
C．若蜡烛放置在35cm刻度线处，移动光屏，可在光屏上呈现烛焰清晰放大的实像
D．若蜡烛放置在45cm刻度线处，移动光屏，可在光屏上呈现烛焰清晰缩小的实像
9.（广西北部湾）如图所示，使用手机摄像头扫描維码时，成缩小的实像。下列仪器成像特点与共相同的是（B）
A．放大镜B．照相机
C．投影仪D．显微镜
10.（江苏常州）蝴蝶研究专家章丽晖在茅山首次发现国家二级保护动物——中华虎风蝶，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）
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
11．(菏泽)已知凸透镜的焦距为15cm，下列说法正确的是(B)
A．当物体距凸透镜10cm时，成正立、放大的实像
B．当物体距凸透镜20cm时，成倒立、放大的实像
C．当物体距凸透镜35cm时，成倒立、放大的实像
D．当物体从距凸透镜20cm处远离凸透镜时，在凸透镜另一侧所成的像逐渐变大
12.（安徽）下列光路图错误的是（C）
13.（长沙）现代生活，智能手机给人们带来了许多便利，但长时间盯着手机屏幕，容易导致视力下降。下列关于近视眼及其矫正的原理图正确的是（A）
A．甲乙B．甲丁C．丙乙D．丙丁
14.（陕西省）年5月1日晚，在大雁塔北广场上演了一场水舞光影秀.巨型灯柱阵、多台超高清投影机和音乐喷泉交错配合，使大雁塔隐在光幕之中，美仑美奂，这是中华文化和现代科技的一次完美结合.下列关于这场光影秀的说法不正确的是（D）
A.发光的灯柱是光源
B.光的三原色是红、绿、蓝
C.音乐喷泉形成的水幕对光只有反射作用
D.演出过程中高清投影机可成逼真的实像
15.（山东临沂）为加强交通管理和社会治安，临沂市安装了“海燕系统”，该系统具有跟踪、抓拍及人脸识别功能。如图所示，系统摄像机的镜头是透镜，拍摄时车辆和行人离镜头的距离应满足的条件是。
凸；u＞2f
16.（浙江宁波）为了研究眼的成像原理，小科自主研制了如图所示的实验装置。用水透镜模拟眼的晶状体，通过注水或抽水可改变水透镜凸度大小。光屏和水透镜固定在光具座如图所示的位置。点燃蜡烛后，调节水透镜凸度，直至光屏上成一个清晰倒立、（填“放大”、“等大”或“缩小”）的实像。若将点燃的蜡烛向左移动一小段距离，要使光屏上重新得到清晰的像，应对水透镜（填“注水”或“抽水”）。
缩小；抽水
17.（广西玉林）为了公民的安全，公安部门在很多路口安装监控摄像头，如图所示，它可以拍下作案嫌疑人的现场照片，拍照时，摄像头的镜头相当于一个（选填“凸”或“凹”）透镜，所成的像是缩小的（选填“实”或“虚”）像。
凸；实
18.（呼和浩特）在玻璃板下放置一个用眼睛看不清楚的小物体，把一滴水滴在小物体正上方的玻璃板上，水滴就是一个放大镜，如果还看不清小物体，再拿一个凸透镜位于水滴正上方，调节镜与水滴间的距离，就能看清玻璃板下的小物体。此时看到的是小物体的的（选填“正立”或“倒立”），的（选填“放大”或“缩小”）像（选填“实”或“虚”）。这个组合与（选填“望远镜”或“显微镜”）的原理相同。
正立；放大虚；显微镜
19.（海南）每年6月6日是全国爱眼日。如果不爱护眼睛容易患上近视眼，矫正近视眼应佩戴透镜（填“凸”或“凹”）。视力正常的眼睛，远近景物都能在视网膜上成倒立、缩小的像（填“实”或“虚”）。
凹；实
20.（四川遂宁）勤于动手的小聪在探究凸透镜成像规律过程中，将蜡烛、凸透镜和光屏按如图所示放置时，蜡烛通过凸透镜在光屏上形成一个倒立、(选填“放大”、“缩小”或“等大”)的清晰的像，利用凸透镜这一成像规律制成的是(选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”);若保持透镜和光屏的位置不变，将蜡烛移到“15cm”刻度线位置，他将自己佩戴的眼镜放在蜡烛和透镜间适当位置时，光屏上又出现了清晰的像，则小聪所患的眼疾是.(选填“近视眼”或“远视眼”)
缩小；照相机；近视眼
21.（山东东营）东营市开展了“红色电影进社区”活动，受到居民好评。电影放映机的镜头相当于一个（选填“凸透镜”、“凹透镜”），电影放映时在银幕上形成的是立、放大的实像。
凸透镜；倒
22.（四川巴中）某同学有一个焦距为10cm的凸透镜，他用该透镜制作了一个模型照相机照相，则景物到镜头的距离应该20cm（选填“大于”、“等于”或“小于”），利用该透镜（选填“能”或“不能”）矫正近视眼。
大于；不能
23.（四川达州市）某同学在“探究凸透镜成像规律”的实验中，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），用该凸透镜作放大镜使用时，被观察的物体到透镜的距离在_________m以内；把物体从距凸透镜5cm处移动到距凸透镜20cm处的过程中，像的大小将________（选填“变大”、“变小”“先变小再变大”、“先变大再变小”）．
0.05；变小
24.（四川省攀枝花市）眼球的结构类似于（选填“照相机”、“幻灯机”或“放大镜”），把来自外界物体的光会聚在视网膜上形成物体（选填“倒立”或“正立”）的像，小明同学由于不注意用眼卫生，形成了近视眼，应当戴镜进行矫正。
照相机；倒立；凹。
25．(盐城)用如图所示装置探究凸透镜成像规律，图中凸透镜的焦距为____cm。实验中，小明移动蜡烛，观察到光屏上呈现清晰缩小的像，此像是____(选填“实”或“虚”)像。继续移动蜡烛发现，在光屏上可以成放大的像，说明物体通过凸透镜成像的性质与____有关。
12实物距
26．(绵阳)将点燃的蜡烛和光屏放置在光具座上，再将焦距为30cm的凸透镜甲放置在蜡烛和光屏之间适当位置，在光屏上得到清晰的缩小实像；在透镜甲位置上换上焦距为20cm的凸透镜乙，不改变蜡烛位置，将光屏____(选填“靠近”或“远离”)透镜适当距离，就可以在光屏上得到清晰的____(选填“放大”“缩小”或“等大”)实像。
靠近缩小
27.（湖北省荆州市）在探究凸透镜成像规律时，如图甲所示，将A凸透镜固定在光具座上35cm刻线处，将点燃的蜡烛放置在光具座上5cm刻线处，移动光屏，使烛焰在光屏上成清晰的像，由A凸透镜成像中物距和像距的变化关系画出图像如图乙所示；接着他保持蜡烛的位置不变，将凸透镜A换为凸透镜B并保持位置不变，移动光屏，使烛焰在光屏上成清晰的像，如图丙所示.
请根据上述实验现象和凸透镜成像规律判断：凸透镜A的焦距是cm，凸透镜A的焦距凸透镜B的焦距（选填“大于”、“小于”或“等于”）.
在甲图中，保持凸透镜不动，把蜡烛向右移动5cm，要想在光屏上再次得到清晰的像，应该把光屏向______（选填“左”、“右”）移动一段距离，像将______（选填“变大”、“变小”或“不变”）.
（3）图丙所示的实验现象可以说明_______的成像特点（选填“照相机”、“幻灯机”或“放大镜”）；若将远视眼镜放在蜡烛与凸透镜之间，光屏上原来清晰的像变模糊了，若保持凸透镜和光屏的位置不动，应使蜡烛________（选填“靠近”、“远离”）凸透镜，则又能在光屏上看到蜡烛清晰的像.
（1）10；小于；（2）右；变大；（3）靠近。
28.（山东德州）小莉同学用焦距为10cm的凸透镜做“探究凸透镜成像的规律”实验：
（1）实验过程中，当蜡烛与凸透镜的距离如图甲所示时，在光屏上可得到一个清晰的倒立、的实像，若保持蜡烛和光屏位置不变，移动透镜至cm刻度线处，光屏上能再次呈现清晰的像。
（2）如图乙所示，保持蜡烛位置不变，移动透镜至16cm刻度线处，则人眼在（选填“A、B、C”）处能观察到蜡烛的像，像是图丙中的（选填“1、2、3、4”）
（3）实验完成之后，小莉把自己的近视眼镜放在蜡烛与凸透镜之间，如图丁所示，光屏上原来清晰的像变得模糊了，若想在光屏上重新得到清晰的像，在不改变蜡烛和凸透镜位置的情况下，应将光屏凸透镜。（选填“靠近”或“远离”）
（1）放大；40；（2）B；4；（3）远离。
29.（湖北省宜昌市）五一期间小红随父亲到宜昌市磨基山公园游玩，小红父亲用照相机拍摄了夷陵长江大析的清晰照片，小红发现相机中桥的像有点小，提议能否把桥的像拍得更大一些，她父亲便更换相机镜头后在原地又拍摄了一张夷陵长江大桥的清晰照片，如图12甲所示，两次成像的大小不同是什么原因造成的呢？她猜想可能是两个镜头的焦距不同造成的。为了验证这一想法，返校后，她在学校实验室找来了一只蜡烛、焦距分别为5cm和10cm的两个凸透镜、光具座、光屏等器材进行了以下探究：
（1)如图乙所示，她先将f=5cm的凸透镜固定在光具座50cm刻度处，再将蜡烛放在光具座10cm刻度处，移动光屏，使光屏上出现清晰的像，此时的像是一个倒立、_____的实像。
（2）接下来她换用f=10cm的凸透镜，仍然固定在光具座50cm刻度处，为了再次得到清晰的像，她应该保持___________不变，移动___________，直到出现清晰的像为止。
（3）对比两次实验中像的大小，发现第二次成的像比第一次稍大，据此小红得出的结论是：_______________________。
（4）用照相机拍照时，要想成的像更大，除了更换相机镜头外，还可以______________。
（1）缩小；（2）蜡烛位置（或物距）；光屏；（3）在物距相同时，焦距越大，像越大；（4）靠近物体（或减小物距）。
30.（吉林）小明同学在实验室利用光具座“探究凸透镜成像”的实验中：
（1）元件摆放位置如图11所示，在光屏中心呈现出清晰的蜡烛的像，由此可知透镜焦距为cm；
（2）保持透镜和光屏的位置不动。把蜡烛放在刻度尺的15cm处，可在蜡烛和凸透镜间合适位置添加一个焦距适当的透镜，仍能在光屏上承接到蜡烛清晰的像；如不添加透镜，若适当移动光屏可承接到一个倒立的，的实像；
（3）在实验中，小明更换了一个凸透镜，使三者还处于如图所示的位置，并使三者中心在同一高度，在透镜右侧无论怎样移动光屏都无法承接到蜡烛的像（光具座足够长）出现这种现象的原因可能是（写出一种原因即可）
（1）10.0；（2）凸；放大；（3）物距小于焦距。
31.（湖南省邵阳市）某物理学习小组在研究“凸透镜成像规律”时，使用的器材如下图所示，凸透镜的焦距是l0cm。（刻度尺上标记的点，相邻两点间的距离为10cm）
（1）实验前，将烛焰、凸透镜、光屏的中心调整到同一高度，其中凸透镜对光有的作用。（选填“会聚”或“发散”）
（2）当凸透镜放在D点，蜡烛放在A点左侧，移动光屏直到光屏上得到一个清晰的、倒立的、缩小的实像。生活中的就是利用这一原理制成的。
（3）当蜡烛与凸透镜距离小于cm时，无论怎么移动光屏，屏上都得不到蜡烛的像。
（1）凸透镜对光线的作用，凹透镜对光线的作用，因此凸透镜也叫会聚透镜（2）照相机（3）10
32.（辽宁葫芦岛）年中考实验操作考试前，小雪和同学们去实验室做凸透镜成像的实验。
（1）将点燃的蜡烛、凸透镜、光屏调节到如图所示位置，光屏上出现清晰的______（填“放大”或“缩小”）的像（像未画出）；保持蜡烛和光屏的位置不动，将凸透镜向左移动到某一位置，光屏上再次出现清晰的______（填“放大”或“缩小”）的像。此凸透镜的焦距范围是______cmf15cm。
（2）一位同学把近视眼镜放在凸透镜和蜡烛之间的某一位置，光屏上的像变模糊，如果保持蜡烛和凸透镜位置不动，向______（填“左”或“右”）适当移动光屏，光屏上再次出现清晰的像；此时把眼镜和凸透镜取走，保持蜡烛和光屏位置不动，在原凸透镜位置换一个焦距更______（填“大”或“小”）的凸透镜，也可以在光屏上出现清晰的像。
缩小放大7.5右大
33.（湖南娄底）将图中的光路图补充完整。
34.（云南省昆明市）完成图中经过凸透镜后的两条光线。
35.（广西玉林）在图中画出与入射光线对应的折射光线。
36.（湖北襄阳）根据如图中经透镜折射后的光线画出入射光线。
37.（白银市）如图所示，F为凸透镜的焦点，OO′为凸透镜的主光轴，AB为射向凸透镜且过焦点的光线，在凸透镜的右侧有一平面镜MN和主光轴OO成45°,请画出经凸透镜折射后和经平面镜反射后的完整光路图．
38．画出如图所示的折射光线或入射光线。
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