第五章透镜及其应用单元测试（含答案）2023-2024学年人教版物理八年级上册

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知识点梳理

一、透镜的简介

1.定义：

至少有一个面是球面的一部分的透明玻璃元件。

2.分类

2.1凸透镜：厚、边缘薄的透镜，如：远视镜片，照相机的镜头、投影仪的镜头、放大镜等等;

2.2凹透镜：薄、边缘厚的透镜，如：近视镜片;

2.3薄透镜：透镜的厚度远小于球面的半径。

3.相关概念

3.1主光轴：通过两个球面球心的直线。

3.2光心(O)：即薄透镜的中心。性质：通过光心的光线传播方向不改变。

3.3焦点(F)：凸透镜能使跟主光轴平行的光线会聚在主光轴上的一点，这个点叫焦点。

3.4焦距(f)：焦点到凸透镜光心的距离。

3.5主光轴：通过两个球面球心的直线。

二、凸透镜成像原理

1.测量凸透镜焦距的方法

1.1使凸透镜正对太阳光，太阳光是平行光，使太阳光平行于凸透镜的主光轴；

1.2下面放一张白纸，调节凸透镜到白纸的距离，直到白纸上光斑最小、最亮为止；

1.3用刻度尺量出凸透镜到白纸上光斑中心的距离就是凸透镜的焦距。

2.三条特殊的光线

2.1过光心的光线经透镜后传播方向不改变；

2.2平行于主光轴的光线，经凸透镜后经过焦点;经凹透镜后向外发散，但其反向延长线必过焦点，所以凸透镜对光线有会聚作用，凹透镜对光有发散作用；

2.3经过凸透镜焦点的光线经凸透镜后平行于主光轴;射向异侧焦点的光线经凹透镜后平行于主光轴。

3.放大镜：

3.1放大镜是凸透镜;

3.2放大镜到物体的距离(物距)小于一倍焦距，成的是放大、正立的虚像;注：要让物体更大，应该让放大镜远离物体;

4.正确区分实像和虚像

物体通过透镜可能成实像，也可能成虚像。而实像和虚像的区别是什么呢

4.1成像原理不同，物体发出的光线经光学器件会聚而成的像为实像，经光学器件后光线发散，反向延长相交形成的像叫虚像。

4.2成像性质上的区别，实像是倒立的，虚像是正立的。

4.3接收方法上的区别：实像既能被眼睛看到，又能被光屏接收到，虚像只能被眼睛看到，不能被光屏接收到。

三、透镜总结

1.透镜

透镜：透明物质制成(一般是玻璃)，至少有一个表面是球面的一部分，对光起折射作用的光学元件。

2.分类：

2.1凸透镜：边缘薄，上都厚。

2.2凹透镜：边缘厚，上都薄。

3.主光轴：

通过两个球心的直线。

4.光心：

主光轴上有个特殊的点，通过它的光线传播方向不变。(透镜中心可认为是光心)

5.焦点：

凸透镜能使跟主轴平行的光线会聚在主光轴上的一点，这点叫透镜的焦点，用"F"表示

6.虚焦点：

跟主光轴平行的光线经凹透镜后变得发散，发散光线的反向延长线相交在主光轴上一点，这一点不是实际光线的会聚点，所以叫虚焦点。

7.焦距：

焦点到光心的距离叫焦距，用"f"表示。

每个透镜都有两个焦点、焦距和一个光心。

8.透镜对光的作用：

凸透镜：对光起会聚作用。

凹透镜：对光起发散作用。

四、生活中的透镜

1.照相机

镜头相当于凸透镜，来自物体的光经过照相机镜头后会聚在胶片上，成倒立、缩小的实像。

2.投影仪

镜头相当于凸透镜，来自投影片的光通过凸透镜后成像，再经过平面镜改变光的传播方向，使屏幕上成倒立、放大的实像。

3.放大镜

成正立、放大的虚像。

五、探究凸透镜成像规律

1.实验：从左向右依次放置蜡烛、：凸透镜、光屏。

1.1调整它们的位置，使三者在同一直线(光具座不用);

1.2调整它们，使烛焰的中心、凸透镜的中心、光屏的中心在同一高度。

2.凸透镜成像规律：

规律1：当物距大于2倍焦距时，则像距在1倍焦距和2倍焦距之间，成倒立、缩小的实像。此时像距小于物距，像比物小，物像异侧。应用：照相机、摄像机。

u>2f，倒立缩小的实像fu>f倒立放大的实像v>2f放映机，幻灯机，投影机

简记为：中外倒大实（或物近像远像变大）

规律4：当物距等于1倍焦距时，则不成像，成平行光射出。

u=f不成像平行光源：探照灯

简记为：点上不成像（或物等焦距不成像）

规律5：当物距小于1倍焦距时，则成正立、放大的虚像。此时像距大于物距，像比物大，物像同侧。应用：放大镜。

u<f正立放大的虚像无虚像在物体同侧放大镜

简记为：点内正大虚（或物小焦距像大虚）

六、眼睛和眼镜

1.眼睛：

眼睛中晶状体和角膜的共同作用相当于凸透镜，它把来自物体的光会聚在视网膜上，形成物体的像。视网膜上的视神经细胞受到光的刺激，把信号传输给大脑。看远处物体时，睫状肌放松，晶状体比较薄(焦距长，偏折弱)。看近处物体时，睫状肌收缩，晶状体比较厚(焦距短，偏折强)。

2近视的表现：

能看清近处的物体，看不清远处的物体。

2.1近视的原因：晶状体太厚，折光能力太强，或眼球前后方向太长，致使远处物体的像成在视网膜前。

2.2近视的矫治：佩戴凹透镜。

3远视的表现：

能看清远处的物体，看不清近处的物体。

3.1远视的原因：晶状体太薄，折光能力太弱，或眼球前后方向太短，致使远处物体的像成在视网膜后。

3.2远视的矫治：佩戴凸透镜。

4.眼镜的度数：

100×焦距的倒数。

七、显微镜和望远镜

1.显微镜：

物镜焦距较短，物体通过它成倒立、放大的实像(像投影仪的镜头);目镜焦距较长，物镜成的像经过它成放大的虚像(像放大镜)。

2.望远镜：

(开普勒望远镜)物镜的作用是使远处的物体在焦点附近成实像，目镜的作用相当于一个放大镜，用来把这个像放大。

3.注意：

伽利略望远镜目镜为凹透镜，天文望远镜常用凹面镜作物镜。

4.视角：

物体的边缘跟眼睛所夹的角。视角越大，成的像越大。

综合提升练习

一、单选题

1．当物体距凸透镜8cm时，在凸透镜另一侧的光屏上成一个清晰放大的实像；若保持物体与光屏的位置不变，把凸透镜向光屏方向移动2cm，则在光屏上成一清晰的缩小的像。则凸透镜的焦距f是（）

A．f＜2cmB．2cm＜f＜4cmC．4cm＜f＜5cmD．5cm＜f＜8cm

2．如图所示，是照相机拍摄的抗击新冠肺炎的“最美逆行者”照镜子整理护目镜时的照片，下列说法正确的是（）

A．镜子中的“人”是光的反射所成的实像

B．护目镜很容易“起雾”是水蒸气发生了液化现象

C．照相机拍摄的是正立缩小的实像

D．当人远离平面镜时，镜子中的“人”会变小

3．如图所示是近视眼和远视眼的成因示意图．下列说法正确的是（）

A．甲是远视眼，应佩戴凹透镜矫正

B．甲是远视眼，晶状体折光能力较弱

C．乙是近视眼，应佩戴凸透镜矫正

D．乙是近视眼，晶状体折光能力较弱

4．如图所示是光线通过透镜的光路图，正确的是

A．B．

C．D．

5．探究烛焰通过焦距10cm的凸透镜成像规律时，蜡烛、透镜、光屏位置如图所示。此时（）

A．a为物距

B．b为焦距

C．若向右移动蜡烛，该凸透镜的焦距变大

D．若蜡烛、透镜不动，仅移动光屏，烛焰始终不可能在光屏上成清晰的像

6．下列说法中，正确的是（）

A．近视眼的矫正方法是戴由凹透镜片做的眼镜，这是利用凹透镜对光有会聚作用

B．近视眼的矫正方法是戴由凸透镜片做的眼镜，这是利用凸透镜对光有会聚作用

C．远视眼的矫正方法是戴由凸透镜片做的眼镜，这是利用凸透镜对光有会聚作用

D．远视眼的矫正方法是戴由凹透镜片做的眼镜，这是利用凹透镜对光有发散作用

7．一个焦距为10cm的凸透镜，当物体从离透镜30cm处逐渐移到离透镜20cm处的过程中，像与像距的变化为（）

A．像逐渐变小，像距逐渐变小B．像逐渐增大，像距逐渐增大

C．像先小后大，像距逐渐增大D．像逐渐增大，像距逐渐变小

8．如图的光学现象中，下列描述或解释不正确的是（）

A．图（a）中，小孔成的是倒立的虚像

B．图（b）中，凹透镜对光线有发散作用

C．图（c）中，白光通过三棱镜可以分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七色光

D．图（d）中，漫反射的光线尽管杂乱无章，但每条光线仍然遵循光的反射定件

二、多选题

9．用手机的摄像头对着“微信”或“支付宝”的二维码扫一扫，就可以快捷方便地完成收付款交易。下列说法正确的是（）

A．手机的摄像头相当于一个凸透镜

B．手机这种摄像头可用来矫正近视眼

C．手机拍摄物体成缩小的实像时与显微镜物镜成像的原理是一样的

D．当手机的摄像头靠近二维码时，看到二维码所成的像将变大

10．在用一凸透镜研究其成像的规律时，某同学得到的部分实验信息如下表所示。根据表中信息判定下列说法正确的是（）

A．该凸透镜的焦距是15cm

B．当u=25cm时，凸透镜成放大的像，放大镜就是根据这一原理制成的

C．当v=24cm时，凸透镜成缩小的像，照相相机就是根据这一原理制成

D．若把物体从距凸透镜22cm处向距凸透镜32cm处滑动，像会逐渐变小

三、填空题

11．人的眼球好像照相机，晶状体和角膜共同作用相当于一个；小丽的眼睛成像情况如图所示为视眼，为矫正视力应当佩戴眼镜片为的眼镜（选填“凸透镜”或“凹透镜”）

12．在水边拍摄的照片上，建筑物在水中的“倒影”看起来比建筑物本身“暗”一些，主要是因为建筑物反射的光射到水面时，有一部分发生了进入水中；拍摄该照片的照相机镜头相当于透镜，这种透镜对光线具有作用，可用来矫正（填“近”或“远”）视眼

13．如图所示是简易天文望远镜的内部结构，远处的物体经过物镜成一个的实像，落在目镜的位置；这个实像经过目镜成一个正立、像，如果你想制作简易天文望远镜，没有现成的透镜，可以选用合适的（选填“近视”或“远视”）镜片来代替.

14．2023年12月9日，神舟十三号乘组航天员翟志刚、王亚平、叶光富在空间站进行太空授课。在水球光学实验中，如图所示，通过水球可以观察到王亚平倒立（选填“放大”或“缩小”）的头像，这个像是由光的（选填“反射”或“折射”）形成的，它的原理和（选填“照相机”或“投影仪”）相同。

15．假期到了，公园里游人如织．其中四位游客在同一地点，分别用不同型号的甲、乙、丙、丁相机（焦距不同），对着同一景物一亭子各拍了一张照片，如图A、B、C、D所示．我们可以判定：照片是用甲拍摄的，照片是用丙拍摄的，照片是用丁拍摄的，照片是用乙拍摄的．

四、作图题

16．如图所示，一条光线经平面镜反射后射向凹透镜，反射光线恰好与凹透镜的主光轴平行。请在图中画出：

⑴射向平面镜的入射光线；

⑵经过凹透镜的折射光线。

17．（1）一束光线射到某平面镜上，使其沿水平方向传播，如图甲所示，请在图中画出所需平面镜的位置（要求保留必要的作图痕迹）．

（2）根据凸透镜的成像规律，请在图乙中作出物体AB通过凸透镜所成的像．

18．如图所示，一个凸透镜的主光轴与平静水面重合，F为凸透镜的焦点．请画出图中光线在凸透镜左侧的入射光线以及图中光线进入水中的折射光线．

19．如图所示，是探究凸透镜成像规律实验时，光屏上所得到的像.请你在图上大致画出其所对应的物体.

20．如图所示，光源S发出的一条光线经平面镜反射后射向凹透镜右侧的焦点F．请画出这条入射光线、反射光线和被凹透镜折射的光线。

五、综合题

21．飞机和热气球都是常见的飞行器。飞机升空时，如图甲，机翼上方的空气流速（选填“大于”、“等于”或“小于”）下方的空气流速，从而产生压强差，使飞机获得升力。下列应用中与此工作原理相同的是（选填相应选项字母）：

A．抽水机B．吸饮料C．自制喷雾器

如图乙所示的某型号热气球，是由一个充满氢气巨大气囊和装载物品的吊篮组成，若充气后的气囊体积为1450m3、重5000N，当热气球在空中某一高度悬停时，气囊对吊篮的拉力为N。热气球上升时，重力势能（选填“变大”、“不变”或“变小”），为了让热气球加速上升，可以剪断吊篮外面悬挂沙袋的绳子，若不计空气阻力，沙袋将（选填“持续上升”、“先上升后下降”或“立即下降”）。（ρ空气=1.29kg/m3，g取10N/kg），我们乘坐热气球过程中，可使用放大镜观察地图，放大镜还可用于矫正（选填“近视眼”或“远视眼”）。

22．某同学利用图示装置来研究凸透镜成像．

（1）实验前，应调整烛焰、凸透镜和光屏三者的中心在；

（2）如图1所示，当凸透镜位于光具座上A处时，恰好在光屏上成清晰的像，成的是（选填“正立”或“倒立”）的像．蜡烛燃烧一段时间后，烛焰的像将位于光屏中心的方；

（3）在保持（2）中蜡烛和光屏位置不变的情况下，将凸透镜向右移到B处（图中未标出），光屏上再次成清晰的像，成的是（选填“放大”、“缩小”或“等大”）的像；

（4）在上述探究活动中，若已知蜡烛与光屏间的距离为L0，与凸透镜第一次所在位置A间的距离为L，如图2所示，则该透镜焦距fL（选填“＞”、“＜”或“=”），透镜先后两次所在位置A、B之间的距离S=（用L0、L表示）

23．现如今的大街小巷，不管是商店里还是公交车上，不管你在等车还是在用餐，就连走路的人群里，都能看到这样的人：他们齐刷刷低头盯着屏幕，手里拿着手机、iPad玩游戏、看视频、刷微博、发微信…这就是“手机依赖症的表现，他们被称为“低头族”。

（1）如图甲所示，用相机拍照时，在芯片上所成的像是倒立的、缩小的像（选填“实”或“虚”）。镜头靠近人时，像的大小将变，此时像会透镜（选填“靠近”或“远离“）。用相机拍摄远近不同的物体时，通过伸缩镜头，使像清晰地成在芯片上，这个操作过程便是“调焦”，如图乙所示。

（2）小敏同学发现手机不能“调焦”，但成像也基本清晰，她将手机拿到哥哥工作的大学实验室去探究，实验数据如下表，根据表中数据，判断手机镜头的焦距大约为。

次数物理量1234567

物距/m10.005.002.001.000.500.100.05

像距/cm0.5000.5010.5020.5030.5050.5260.556

A．5mB．0.5mC．0.05mD．0.005m

（3）手机拍摄远近不同的物体不需要“调焦”的原因是因为手机镜头焦距较，拍摄时物距都远大于2倍焦距，像距变化的范围比较，所以不需要“调焦”。（均选填“大或“小”）

24．阅读短文，回答问题：

眼睛

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，我们看物体时，是通过睫状体的伸缩来调节晶状体的弯曲程度，改变晶状体的焦距，使不同远近的物体都能在像距相同的视网膜上生成清晰的倒立实像．

眼睛与照相机的不同处是：人的眼睛是通过调节焦距来获得清晰的像，普通照相机是通过改变像距使像变得清晰的．由眼睛的调节作用所能看清的最远点，叫远点，正常眼的远点在极远处．眼睛所能看清的最近的点，叫近点，正常眼的近点约距眼10cm．看物体时间较长也不易感到疲劳的距离叫明视距离，正常眼的明视距离为25cm．从眼的光心向物体两端所引的两条直线的夹角叫视角．视角越大，对物体的观察就越清楚．

阅读上文后，请你回答下列问题：

（1）人眼所看到的像是的像，眼睛与照相机不同之处是．

（2）正常眼睛观察物体的最佳距离为．

（3）某人视力正常，当他用平面镜仔细观察自己的脸部时，应当把镜子拿到离眼睛处最为合适．

25．阅读短文，回答问题：

一般手电筒都有一个俗称灯窝的东西，灯窝相当于一面凹面镜，它有聚光焦点．当光源在焦点上时，光就会被强烈地反射出来，近似地形成平行光，这样手电筒的光就能照亮较远的地方，避免发散的光照到远处时就很快地变暗．然而，钢笔型电筒、打火机电筒等微型电筒并没有灯窝，它们发出来的光也能近似平行射出，这是什么原因呢？

这要从微型电筒的电珠分析入手，微型电筒使用的电珠和普通的电珠不同，它顶端玻璃很厚，呈半圆形，恰好是一个凸透镜，能起聚光作用，所以不用灯窝也能使电珠发出的光近似于平行地射出．

（1）一般手电筒得到近似的平行光，是把光源放在凹面镜的焦点上，利用凹面镜的“从焦点射向凹面镜的光经凹面镜后平行射出”这一性质制成的．

（2）微型手电筒得到近似的平行光，是把光源放在凸透镜的上，利用凸透镜的“从射向凸透镜的光经凸透镜后平行射出”这一性质制成的．

（3）请你列举出一种与一般手电筒或微型手电筒非常相似的应用．

（4）通过阅读以上的一段文章，你还可以知道：同样的一束光线照射到物体的表面，光照面的明亮程度与光照面的面积、光源距光照面的距离有关，光照面的面积越，光照面上亮度就越小．

六、实验探究题

26．在探究“凸透镜成像规律”的实验中，凸透镜的焦距为10cm。

（1）将蜡烛、凸透镜和光屏依次放在光具座上，点燃蜡烛后，调整烛焰、凸透镜和光屏三者的中心大致在；

（2）蜡烛、凸透镜和光屏在光具座上的位置如图所示，观察到光屏上有烛焰清晰的像（像未画出），该像是（填”正立”或“倒立”）、（填“放大”、“缩小”或“等大”）的实像，生活中的（填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”）就是利用这个原理制成的；

（3）实验过程中由于蜡烛燃烧变短，烛焰在光屏上的像将向移动，为了使烛焰的像再次成在光屏上都，应将凸透镜向移动；（两空均填“上”或“下”）

（4）在烛焰和凸透镜之间放一眼镜的镜片，发现光屏上的像由清晰变模糊了。将光屏向靠近凸透镜的方向移动适当距离后，光屏上再次呈现清晰的像，则该眼镜的镜片是（填“凸透镜”或“凹透镜”），可用于矫正（填“近视眼”或“远视眼”）

27．实验课上，同学们自制了一个研究不同光学元件成像情况的组合件，如图甲所示。“插槽”可插入不同光学元件，“内筒”固定，“外筒”可左右横向移动，外筒上的“半透明薄膜”可作光屏。图乙中的光学元件分别是①凸透镜②茶色玻璃板③钻有小孔的遮光板，点燃蜡烛进行实验。

（1）如图甲所示，在插槽中插入某光学元件后，同学们在A处观察，左右移动外筒，像的大小不变，说明插入的是；

（2）如图甲所示，在插槽位置插入光学元件①，恰能在半透明薄膜上看到烛焰清晰的像，该像是（选填“放大”或“缩小”）的像，该成像原理在生活中的应用有；

（3）当插入某光学元件后，同学们在薄膜上即看到了清晰的像，该像是（选填“正立”或“倒立”）的，该同学插入的可能是图乙所示光学元件中的；若向左移动外筒，像始终清晰，则插入的光学元件是，此过程中像的亮度将（选填“变亮”、“变暗”或“不变”）。

28．小明在学习了凸透镜后，想探究凸透镜的焦距大小与什么因素有关，于是他让平行光通过如图（a）的四个透镜（其中甲、乙和丙、丁是两组形状相同的凸透镜，它们分别用玻璃、塑料和水晶制成）。

（1）当与主光轴平行的光经过甲、丙两凸透镜