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1、专题03 透镜及其应用考点1 透镜1(2023四川成都)如图甲所示是博物馆内“刘充国印”的展台,上方是凸透镜,透过它能看到放大的印章;下方是平面镜,通过它能看到印章底部的字。图乙是其示意图,F为凸透镜的焦点,O为凸透镜的光心,光线a平行于凸透镜的主光轴(图中虚线)。请在图乙中画出:光线a经过凸透镜折射后的光线;光线b经过平面镜反射后的光线。【答案】【解析】凸透镜能将平行光会聚到焦点,所以平行于主光轴的光线a经过凸透镜后,会聚于焦点;先过入射点做法线垂直于平面镜,由光的反射定律可得,反射角等于入射角,做出反射光线2(2023重庆)在如图中画出入射光线经凹透镜折射后的光线。【答案】【解析】凹透镜对
2、光有发散作用,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3(2023重庆)请根据画出的光线,在答图中虚线框内画出一个适当的透镜。【答案】【解析】平行的光线经透镜折射后变得发散,因此该透镜起发散作用,为凹透镜4(2023四川南充)如图所示,一束光射向凸透镜,请画出该光经过凸透镜、凹透镜的折射光路。【答案】【解析】过凸透镜焦点的光线经凸透镜折射后折射光线平行于主光轴,平行于主光轴的光线经过凹透镜折射后,折射光线的反向延长线过凹透镜的虚焦点考点2 生活中的透镜5(2023湖北随州)细心观察的小明发现身边处处有物理。下列他观察到的现象或事例可以用“光的直线传播”解释的是()A课堂上老师用
3、投影仪将同学们的忧秀作品展示投影B太阳高照时校园长廊下斑驳的树影C午后阳光通过课桌上透明水杯形成的彩色光带D晚自习时教室窗户玻璃里出现的另一个“自己”【答案】B【解析】A课堂上老师用投影仪将同学们的忧秀作品展示投影,利用的是凸透镜成倒立放大的实像的规律,凸透镜成像利用的是光的折射现象,故A不符合题意;B太阳高照时校园长廊下斑驳的树影,影子的形成是光的直线传播现象,故B符合题意;C午后阳光通过课桌上透明水杯形成的彩色光带是光的色散现象,光的色散属于光的折射现象,故C不符合题意;D晚自习时教室窗户玻璃里出现的另一个“自己”,利用的是平面镜成像的特点,平面镜成像是光的反射现象,故D不符合题意。故选B
4、。6(2023山东临沂)4月20日,天空上演了2023年的首次日食,本次日食出现了日全环食现象,给人们带来难得一见的天文盛宴。下列光现象,与该现象成因相同的是()A小孔成像 B水中倒影C镜中文字 D空中彩虹【答案】A【解析】日食是光的直线传播形成的。A小孔成像是由于光的直线传播形成的,故A符合题意;B水中倒影是由于光的反射形成的,故B不符合题意;C镜中的文字是凸透镜成像,属于光的折射,故C不符合题意;D空中彩虹是光的色散现象,属于光的折射现象,故D不符合题意。故选A。7(2023重庆)诗人李白根据光的反射现象写下美妙诗句“峨眉山月半轮秋,影入平羌江水流”,图中也属于光的反射现象的是()A水球成
5、像B晷针留影C江面倒影D铅笔“折断”【答案】C【解析】A水球成像属于凸透镜成像,是光的折射现象,故A不符合题意;B晷针留影是光沿直线传播的结果,故B不符合题意;C江面倒影是平面镜成像现象,利用光的反射,故C符合题意;D铅笔“折断”是光经过不同介质发生的折射现象,故D不符合题意。故选C。8.(2023山东枣庄)用冰取火,似乎不可思议,但这绝非传。据晋代张华的博物志记载,我国古代就把冰块制成透镜,利用透镜对光的_作用将物体点燃,如图所示。此类透镜应用非常广泛,用它制作的眼镜片可以用来矫正_眼;照相机的镜头也相当于这类透镜,用照相机拍照时,胶片上形成_(填像的性质)。【答案】会聚 远视 倒立缩小的实
6、像【解析】由于凸透镜对光有会聚作用,可以把冰块削成凸透镜形状,把太阳光会聚在焦点上,就可以点燃物体;远处物体通过人眼所成的像成在视网膜的后方,为远视眼。为了使像成在视网膜上,需要佩戴对光线具有会聚作用的凸透镜;照相机的镜头相当于一个凸透镜,其原理是物体在凸透镜的2倍焦距以外,像成在另一侧的1倍焦距和2倍焦距之间,成一个倒立、缩小的实像。考点3 凸透镜成像的规律9(2023山东泰安)小芳利用如图所示的装置“探究凸透镜成像的规律”。将蜡烛放在凸透镜左侧适当位置,调整光屏到凸透镜的距离,使烛焰在光屏上成清晰的像,分别测出物距u和像距v,实验数据如表所示。下列说法中()实验次数12345物距u/cm6
7、030201512像距v/cm1215203060该凸透镜的焦距为20cm第1次实验的成像规律与照相机成像原理相同从第1次实验到第5次实验,成在光屏上的像越来越大当时,移动光屏,可在光屏上成倒立、缩小的清晰实像A只有正确B只有正确C只有正确D只有正确【答案】B【解析】凸透镜成像中,物距等于像距时,物与像为2f位置,由表格中数据得,则,故不符合题意;第1次实验中物距大于像距,此时成的像是倒立缩小的实像,成像规律与照相机成像原理相同,故符合题意;从第1次实验到第5次实验,像距越来远大,成在光屏上的像越来越大,故符合题意;当时,在移动光屏,可在光屏上成倒立、放大的清晰实像,故不符合题意,故B符合题意
8、,ACD不符合题意。故选B。10(2023四川广元)某物理兴趣小组在“探究凸透镜成像规律”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,实验前调整好实验器材。如图所示,将蜡烛移至25cm刻度线处,移动光屏,呈现在光屏上清晰的像的特点是()A倒立、缩小的实像B正立、放大的虚像C倒立、放大的实像D与投影仪的成像特点相同【答案】A【解析】凸透镜的焦距是10cm,由题可知,此时的物距是25cm,物距大于2倍焦距,移动光屏,就会得到倒立、缩小的实像;此时的成像特点与照相机的成像特点相同。故A符合题意,BCD不符合题意。故选A。11(2023山东临沂)在探
9、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,光屏上恰能承接到烛焰清晰的像,下列判断正确的是()A实验用凸透镜的焦距为15.0cmB光屏上的像是烛焰放大的实像C仅将凸透镜左移不能再次成像D仅将光屏右移可模拟近视眼成像【答案】D【解析】AB由图可知,此时的物距为,像距为,即,根据凸透镜成像规律可知此时:,则,由上述式子可知,焦距范围为,成的是倒立缩小的实像,故AB错误;C仅将凸透镜左移,此时物距减小,像距增大,由凸透镜成像规律可知,成实像时,物距减小,像距增大,所以仅将凸透镜左移能再次成像,故C错误;D近视眼成像是光提前会聚,在视网膜前方会聚成像,仅将光屏右移,此时像距减小,相
10、当于光提前会聚,故D正确。故选D。12(多选)(2023河北)在“探究凸透镜成像的规律”实验中,蜡烛、焦距为10cm的凸透镜、光屏位置如图所示时,光屏上恰好呈现烛焰清晰的像。下列说法正确的是()A投影仪就是利用这一规律成像的B将蜡烛放置在35cm刻度处,仅向右移动光屏,能得到清晰、倒立、放大的实像C若飞来一只小虫落在凸透镜上,遮住凸透镜的部分区域,则光屏上烛焰的像不再完整D蜡烛、凸透镜、光屏位置不动,用焦距8cm凸透镜替换该透镜,光屏上不再成清晰的像【答案】BD【解析】A如图,物距大于像距,此时成倒立、缩小的实像,照相机就是利用这一规律成像的,故A错误;B将蜡烛放置在35cm刻度处,物距在一倍
11、焦距与二倍焦距之间,像应成在二倍焦距以外,仅向右移动光屏,能得到清晰、倒立、放大的实像,故B正确;C若飞来一只小虫落在凸透镜上,遮住凸透镜的部分区域,则透镜的其它部位能使光线透过,光屏上烛焰的像扔完整,由于透过的光线减少,像比以前变暗,故C错误;D蜡烛、凸透镜位置不动,用焦距8cm凸透镜替换该透镜,相当于增大了物距,要想在光屏上成清晰的像,要减小像距,即光屏向左移动,所以光屏若不移动,就不再成清晰的像。故D正确。故选BD。13(多选)(2023天津)在探究凸透镜成像规律时,蜡烛和凸透镜的位置如图所示,移动光屏可承接到烛焰清晰等大的像(图中未画出光屏)。若保持透镜位置不交,将蜡烛调至20cm刻度
12、处时,下列判断正确的是()A该透镜的焦距是10cmB移动光屏可承接到烛焰清晰放大的像C像的位置在60cm70cm刻度之间D照相机应用了该次实验的成像规律【答案】ACD【解析】A由图可知,移动光屏可承接到烛焰清晰等大的像,此时的物距等于像距,物距为20.0cm,成的是倒立、等大的实像,则u=2f,故f=l0.0cm,故A正确;BCD将蜡烛调至20cm刻度处时,物距u=50cm-20cm=30cm,u2f,光屏上可成倒立、缩小的实像,此时像距为fv2f,所以像的位置在60cm70cm刻度之间,应用为照相机。故B错误,CD正确。故选ACD。14(2023四川泸州)小明在探究凸透镜成像规律时,安装好器
13、材,调节蜡烛、凸透镜与光屏在如图所示的位置,在光屏上得到清晰的像,则凸透镜的焦距为 _cm。固定凸透镜位置,他将蜡烛移到15cm刻度处,为了在光屏上得到清晰的像,接下来小明应该进行的操作是 _;生活中应用这一规律的光学器材是 _。【答案】 10.0 将光屏向左移动适当距离 照相机【解析】由图可知,此时物距和像距的关系是u=v=20.0cm,根据u=v=2f,成倒立等大的实像,所以,该凸透镜的焦距为f=10.0cm将蜡烛移到15cm刻度处,此时u=50cm-15cm=35cm2f,根据u2f,2fvf,成倒立缩小的实像,所以,为了在光屏上得到清晰的像,接下来小明应该进行的操作是将光屏向左移动适当
14、距离,照相机就是利用此原理制成的。15(2023重庆)小刚用焦距为10cm的凸透镜探究凸透镜成像的规律,当蜡烛、凸透镜、光屏三者高度如图所示时,适当调节_的高度后便可开始实验;当蜡烛距凸透镜25cm时,移动光屏,在光屏上承接到一个清晰缩小的像,生活中的_就是根据该成像规律制成的;把蜡烛适当靠近凸透镜,应将光屏_(选填“靠近”或“远离”)凸透镜,才能再次承接到清晰的像。【答案】 蜡烛 照相机 远离【解析】探究凸透镜成像的规律时,要调节蜡烛、凸透镜、光屏三者同一高度,由图可知,蜡烛偏高,则要适当将蜡烛向下调节。当蜡烛距凸透镜25cm,即物距大于两倍焦距时,移动光屏,在光屏上承接到一个清晰缩小的像,
15、照相机就是根据该成像规律制成的。把蜡烛适当靠近凸透镜,即物距变小,则像距变大,则应将光屏远离凸透镜,才能再次承接到清晰的像。16(2023湖南怀化)智能手机扫码功能可快速获取信息,手机摄像头相当于_(选填“凸透镜”或“凹透镜”);二维码通过摄像头在手机中所成的是_(选填“实”或“虚”)像。图乙,蜡烛恰好在光屏上成清晰的像,此时光屏上可观察到倒立_(选填“放大”或“缩小”)的_(选填“实”或“虚”)像,生活中的应用是_(选填“投影仪”或“照相机”)。【答案】 凸透镜 实 放大 实 投影仪【解析】手机上的摄像头相当于是照相机的镜头,是凸透镜,手机拍照符合凸透镜成像原理。手机扫二维码时,二维码到手机
16、镜头的距离即物距大于二倍焦距,成缩小、倒立的实像。则二维码通过摄像头在手机中所成的是实像。如图乙所示,物距小于像距时成清晰的像,符合物距大于一倍焦距小于二倍焦距,像距大于二倍焦距的情况,此时光屏上成放大、倒立的实像;生活中的投影仪就是利用这个原理成的放大的像。17(2023湖北随州)在“探究凸透镜成像规律”实验中,当蜡烛、凸透镜和光屏处于如图所示的位置时,在光屏上恰好得到一个清晰的像。(1)此凸透镜的焦距f=_cm;(2)保持凸透镜位置不变,若将蜡烛放置在42cm刻度线处,生活中的_(选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”)就是利用这一成像原理工作的;(3)保持凸透镜位置不变,蜡烛从30cm处
17、移动到10cm刻度线处,光屏应向_(选填“左”或“右”)移动才能得到清晰的像。【答案】(1)10.0 (2)放大镜 (3)左【解析】(1)如图所示,此时物距为u=50.0cm-30.0cm=20.0cm,像距为v=70.0cm-50.ocm=20.0cm,物距等于像距,则此时物距等于二倍焦距,成倒立、等大的实像,即u=v=2f=20.0cm,焦距f=10.0cm。(2)保持凸透镜位置不变,若将蜡烛放置在42cm刻度线处,物距为u1=50.0cm-42.0cm=8.0cm,物距小于焦距,成正立、放大的虚像,生活中的放大镜就是利用这一成像原理工作的。(3)保持凸透镜位置不变,蜡烛从30cm处移动到
18、10cm刻度线处,根据凸透镜成实像的规律,物体远离凸透镜,则像靠近凸透镜,应该光屏应向左移动才能得到清晰的像。18(2023湖南岳阳)在探究性学习活动中,小聪做了如下两个光学实验。(1)图甲是探究平面镜成像特点的实验,改变蜡烛A的位置,发现外形相同的蜡烛B总能与蜡烛A的像重合,表明像与物的大小_;蜡烛A的像不能用光屏承接,说明平面镜所成的像是_像;(2)图乙是探究凸透镜成像规律的实验,凸透镜的焦距是10cm,图中光屏上恰好成一清晰的像,这个像是_(选填“正立”或“倒立”)缩小的实像。【答案】(1)相等 虚 (2)倒立【解析】(1)该实验中,蜡烛B与蜡烛A是等大的,改变蜡烛A的位置,发现外形相同
19、的蜡烛B总能与蜡烛A的像重合,表明像与物的大小相等。蜡烛A的像不能用光屏承接,说明平面镜所成的像不是由实际光线会聚而成的像,是虚像。(2)由图可知,蜡烛到凸透镜的距离大于2倍焦距,这是照相机的成像原理,说明这个像是倒立、缩小的实像。19(2023江苏苏州)在“探究凸透镜成像规律”的实验中。(1)如图甲,把蜡烛、凸透镜、光屏依次摆放在光具座上,并将蜡烛烛焰和光屏的中心调到凸透镜的主光轴上,目的是使像成在_;(2)按要求进行观察和测量,并将部分观测情况记录在下列表中:实验序号物距u/cm像距v/cm像的性质16020倒立、缩小、实像23030倒立、等大、实像320410凸透镜焦距f_cm;当物距u
20、=20cm时,像距v_cm;当物距u=10cm时,像的性质是_;(3)如图乙是航天员王亚平太空授课制作水球时呈现的情景,假设她稍向后远离水球,则她在球中所成的像将_(“变大”、“变小”或“不变”)。【答案】(1)光屏中央 (2)15 60 正立、放大、虚像 (3)变小【解析】(1)将蜡烛烛焰、凸透镜中心和光屏中央调到同一高度,目的是使像成在光屏中央。(2)观察表格中数据,当物距为30cm时,像距也为30cm,可知,此时蜡烛在2倍焦距处,因此该凸透镜额焦距f=15cm 观察表格数据,当物距为60cm时,像距为20cm,根据光的折射中光路可逆可知,当物距为20cm时,像距为60cm。当物距为10c
21、m,物距小于一倍焦距,根据凸透镜成像规律可知,此时成正立、放大的虚像。(3)图中成倒立的像,说明此时成实像。当王亚平稍向后远离水球,则物距变大,根据凸透镜成实像时的规律(物远像近像变小)可知,她在球中所成的像变小。20(2023湖南衡阳)小明同学利用光具座、凸透镜、蜡烛、光屏等实验器材探究凸透镜成像的规律:(1)如图甲所示,小明将一束平行光正对凸透镜,移动光屏,直到光屏上形成一个最小最亮的光斑,该凸透镜的焦距为_cm;(2)实验时,把凸透镜固定在光具座50cm刻度线处,为使像成在光屏中央,应将烛焰、凸透镜和光屏三者中心调到_;(3)小明将蜡烛移至光具座20cm刻度线处,如图乙所示,移动光屏,直
22、到烛焰在光屏上成清晰的像,则该像是倒立、_的实像。生活中的_(选填“放大镜”、“投影仪”或“照相机”)就是利用这种成像规律工作的;(4)接着,小明保持凸透镜在光具座上的位置不动,如果仅将图乙中蜡烛和光屏的位置互换,发现光屏上仍能观察到烛焰清晰的像。这是因为在光的折射现象中,光路是_的;(5)在如图乙所示实验情形下,如果保持凸透镜和光屏的位置不变,将蜡烛适当远离凸透镜,发现光屏上烛焰的像变得模糊不清,此现象可以体现_(选填“近视眼”或“远视眼”)的成像情况。【答案】(1)10.0 (2)同一水平高度上 (3)缩小 照相机 (4)可逆 (5)近视眼【解析】(1)根据凸透镜焦距的定义可知,此时光屏到
23、凸透镜的距离为焦距,即f=30.0cm-20.0cm=10.0cm(2)在光具座上将点燃的蜡烛、光屏放在凸透镜的两侧,调节它们的高度,使烛焰、凸透镜和光屏的中心在同一水平高度上,这样做的目的是使像呈现在光屏中央。(3)将蜡烛移至光具座20cm刻度线处时,此时的物距为,即物距大于两倍焦距,成的是倒立缩小的实像,生活中照相机就是利用这个原理工作的。(4)在(3)的基础上,保持凸透镜在光具座上的位置不动,将蜡烛和光屏的位置互换,互换后物距应是大于一倍焦距而小于两倍焦距,成的是倒立放大的实像,在光屏上像是清晰的,由此可知,在光的折射现象中,光路是可逆的。(5)如果保持凸透镜和光屏的位置不变,将蜡烛适当
24、远离凸透镜,发现光屏上烛焰的像变得模糊不清。根据凸透镜成像规律,物远像近像变小,像成在光屏的前方,此现象可以体现近视眼的成像情况。21(2023四川自贡)小明同学将点燃的蜡烛、凸透镜和光屏放在如图所示的位置时,在光屏上观察到了清晰的像。(1)由图可以判断出实验所用透镜的焦距为_cm;(2)小明把蜡烛移到光具座的10cm刻度线处,需要把光屏向_适当移动(选填“左”或“右”),才能在光屏上得到一个清晰的像,此时的像将_(选填“变大”、“变小”或“不变”)。【答案】(1)15.0 (2)左 变小【解析】(1)由图可知,此时u=v=2f=30.0cm,烛焰成倒立、等大的实像,所以(2)把蜡烛移到光具座
25、的10cm刻度线处,此时物距u=40.0cm2f,根据凸透镜成像特点可知,像距fv2f,需要把光屏向左移动,才能在光屏上得到一个倒立、缩小的实像,即像将变小。22(2023重庆)在“探究凸透镜成像的规律”实验中:(1)小宇先将蜡烛、光屏安装在凸透镜两侧,然后点燃蜡烛,并调节烛焰、凸透镜、光屏的中心在_;(2)实验所用凸透镜焦距,移动蜡烛、凸透镜及光屏位置到如图所示时,恰能在光屏上得到一个清晰、倒立、_的实像,生活中的_是利用该成像规律制成的。【答案】(1)同一高度 (2)缩小 照相机【解析】(1)探究凸透镜成像的实验时,要调节烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在同一高度,像才能呈在光屏的中央位置。(
26、2)凸透镜的焦距是10cm,由图可知物距为50.0cm-20.0cm=30.0cm,此时物距大于2倍焦距,成倒立缩小的实像,照相机应用此原理制成的。考点4 眼睛和眼镜23(2023湖北潜江、天门、仙桃、汉江)如图是近视眼及其矫正的光路图,下列说法不正确的是()A近视眼的成像原理和小孔成像的原理相同B近视眼看远处的物体,像成于视网膜前C近视眼用凹透镜矫正D为预防近视,读写时眼睛与书本的距离应保持在25cm左右【答案】A【解析】A晶状体和角膜的共同作用相当于一个凸透镜,眼睛成像利用了凸透镜的成像原理,而小孔成像利用光的直线传播,二者原理不同,故A错误,符合题意;B近视眼晶状体折光能力强或眼球前后径
27、过长,看不清远处的物体,远处物体的像成于视网膜前,故B正确,不符合题意;C凹透镜对光线有发散作用,可以使光线延后成像,正好成在视网膜上,近视眼用凹透镜矫正,故C正确,不符合题意;D为预防近视,应养成良好的用眼习惯,读写时眼睛与书本的距离应保持在25cm左右,故D正确,不符合题意。故选A。24(2023山东泰安)智能手机等电子产品给人们带来了许多便利,但长时间盯着屏幕,容易导致视力受损。某人看远处物体时,成像示意图如图所示,则他需要佩戴_(选填“凸”或“凹”)透镜进行矫正。【答案】凹【解析】由图可知,成像在视网膜的前面,属于近视眼,近视眼是晶状体的曲度变大,会聚能力增强,应佩戴发散透镜,即凹透镜
28、,使光线推迟会聚。25(2023四川成都)今年6月6日是全国第28个爱眼日。正常眼睛观察物体最清晰而又不易疲劳的距离,约为25cm,叫做明视距离。近视眼的明视距离_正常眼的明视距离(选填“大于”“等于”或“小于”)。与近视眼不同,远视眼需要佩戴_透镜矫正。【答案】小于 凸【解析】正常眼睛的明视距离为25cm,近视眼的明视距离相对正常眼要(短),即近视眼的明视距离比正常眼的明视距离小。远视眼的晶状体凸度过小或眼球前后径过短,外界物体的像成在视网膜后方,故应佩戴凸透镜,使进入眼睛的光线会聚一些后再通过晶状体,使像成在视网膜上。26(2023四川内江)如图是近视眼矫正的示意图,请大致画出图中两条平行
29、光线经过晶状体后的折射光线。【答案】【解析】近视眼看不清楚远处的物体,若不佩戴眼镜,远处射来的平行光经过晶状体后会聚于视网膜前方,所以近视眼需要佩戴凹透镜制成的眼镜,先对光线进行发散,使远处射来的平行光经过晶状体后正好汇聚于视网膜上考点5 显微镜和望远镜27(2023四川成都)“因为有了光,自然界才绚丽多彩,世界才生机勃勃”,下列对光现象描述正确的是()A太阳发出的光沿直线传播到达学校操场B太阳光照在人身上的反射不遵循光的反射定律C通过天文望远镜看到月球环形山,此时像与物等大D白光经三棱镜分解成的彩色光,可通过凸透镜合成白光【答案】D【解析】A光从太阳处发出,经过的不是同种均匀介质,则不是沿直线传播到达学校操场,故A错误;B无论是镜面反射还是漫反射,都遵循光的反射定律,故B错误;C由于天文望远镜看到的像是放大的,可知看到月球环形山,此时像比物大,故C错误;D白光被三棱镜分解成七种颜色的色光,由于凸透镜对光有会聚作用,七种颜色的色光经过凸透镜会复合成白光,故D正确。故选D。(北京)股份有限公司