专题3 透镜及成像规律 （解析版）

试卷第=page1212页，总=sectionpages1313页专题3透镜及成像规律【考点预览】考点1透镜及三条特殊光线考点2凸透镜的成像规律及应用考点3眼睛和眼镜 考点4显微镜和望远镜考点1透镜及三条特殊光线【经典真题】关于凸透镜，下列说法中正确的是（）A．凸透镜只对平行光线有会聚作用B．凸透镜焦距越短对光线的偏折作用越强C．平行光线通过凸透镜后，折射光线会聚于一点，这一点就是凸透镜的焦点D．凸透镜对光线有会聚作用，所以通过凸透镜的光线一定相交于一点（2022·江苏扬州）如图，请完成光线通过凸透镜的光路图。（F是凸透镜的焦点）【解析】平行于主光轴的光线经凸透镜折射后过焦点，过焦点的光线经过凸透镜折射后光线与主光轴平行，光路图如下图所示：【常用结论】凸透镜对光线有会聚作用，但并不是光线经凸透镜后一定会相交，只是相对于原来的方向向主光轴靠拢。【易错点】只有与主光轴平行的光线经凸透镜折射后才能会聚于焦点。【经典变式练】如图所示，凸透镜正对着太阳光，来回移动另一侧的纸片，得到最小、最亮的光斑时，纸片距离凸透镜中心10cm，则此凸透镜的焦距是cm；接着将纸片远离凸透镜移动，纸片上的光斑（选填“变大”、“变小”或“不变”），纸片上光斑与凸透镜的镜面大小相同时，纸片距离凸透镜的中心是cm。【答案】10cm、变大、20cm如图所示，通过透镜的光路图正确的是（）【答案】C如图小枫同学练习透镜作图法时面的图，其中错误的是（）【答案】B光线经过甲乙两透镜后的折射光线如图所示，则甲是，乙是（填“凸透镜”或“凹透镜”）【答案】凸透镜、凹透镜（2022·贵州黔东南）如图所示，请分别画出AB的入射光线和CO的折射光线。【解析】根据凹透镜的三条特殊光线可知，延长线过凹透镜另一侧焦点的光线经凹透镜折射后，将平行于主光轴；过凹透镜光心的光线经凹透镜折射后，传播方向不变，据此完成AB的入射光线和CO的折射光线，如图所示：（2022·青海省）请你将如图所示的光路图补充完整。【解析】由图可知，这是凹透镜，凹透镜有三条特殊光线：其一是过光心的光线传播方向不变；其二是射向另一侧焦点的光线折射后与主光轴平行射出，如图，过光心的光线，沿光线方向延长；另一个光线，先用虚线连接入射点和右侧焦点F，然后用实线延长做出入射光线。完成下列光路图考点2凸透镜的成像规律及应用【经典真题】（2022·湖南衡阳）凸透镜是照相机，放大镜等光学仪器的重要元件，下列说法正确的是（）A.凸透镜对光线有发散作用；B.投影仪的物距在2倍焦距之外；C.照相机成的是倒立缩小的实像；D.放大镜成的是正立放大的实像【答案】C。【解析】A．凸透镜对光有会聚作用，凹透镜对光有发散作用，故A错误；B．投影仪的物距是大于1倍焦距，小于2倍焦距；C．照相机是根据物距大于2倍焦距，成倒立缩小的实像的原理制成的，故C正确；D．由凸透镜成像规律可知，放大镜成正立、放大的虚像，不是实像，故D错误。故选C【常用结论】（1）一焦分虚实，二焦分大小；（2）物在外，像在间，物在间，像在外；（3）当物距大于像距，成缩小的像，当物距小于像距，成放大的像。（4）成实像时：物近像远像变大；物远像近像变小。【易错点】（1）当凸透镜成清晰非等大的实像时，保持物体和光屏的位置不变，只移动凸透镜，只能得到另一个清晰的像，且像的大小与原来的像相反。（2）当u＞2f，物体比像移动得快；当f＜u＜2f，物体比像移动得慢。（3）不管实像还是虚像，物体越靠近一倍焦距处，像越大。【经典变式练】（2022·安徽省）把凸透镜正对着太阳，在距凸透镜10cm的光屏上得到一个最小、最亮的光斑。若将一支点燃的蜡烛放在此凸透镜前30cm处，在凸透镜的另一侧调节光屏的位置，可得到烛焰清晰的（）A.倒立、缩小的实像 B.倒立、放大的实像C.倒立、等大的实像 D.正立、放大的虚像【答案】A。【解析】把凸透镜正对着太阳，太阳光是平行光，且平行于主光轴，在距凸透镜10cm的光屏上得到一个最小、最亮的光斑，这个光斑就是凸透镜的焦点，所以该凸透镜的焦距是f=10cm。将一支点燃的蜡烛放在此凸透镜前30cm处，此时物距u>2f，根据凸透镜成像规律可知，可以在另一侧的光屏上得到烛焰倒立、缩小的实像，故A符合题意，BCD不符合题意。故选A。（2022·山西省）如图所示，是创新小组的同学们自制的照相机。在较暗的教室内，让凸透镜对着明亮的室外，拉动纸筒，在半透明膜上可看到室外实验楼清晰的像，若想在半透明膜上成实验楼更大清晰的像，下列做法正确的是（）A.相机向前移，纸筒向前伸 B.相机向后移，纸筒向后缩C.相机不移动，纸筒向后缩 D.相机和纸筒的位置均不变【答案】A。【解析】A．相机向前移，物距减小，根据凸透镜成像规律可知，像距会变大，像也变大，所以纸筒向前伸来增大像距，则可在半透明膜上成更大的清晰的像，故A正确；B．相机向后移，物距增大，根据凸透镜成像规律可知，像将变小，故B错误；C．相机不移动，物距不变，所像距也不会变，所以纸筒向后缩不能得到更大清晰的像，故C错误；D．相机和纸筒的位置均不变，像的大小不会发生变化，故D错误。故选A。（双选）（2022·河北省）小明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，实验数据如下表。下列说法正确的是（）。实验次数12345物距u/cm6030201512像距v/cm1215203060A.该凸透镜的焦距为20cm；B.从第1次实验到第5次实验，成在光屏上的像越来越大；C.当u=45cm时，移动光屏，可在光屏上成倒立、缩小的清晰实像；D.第5次实验后，在贴近凸透镜左侧放一眼镜片，向右移动光屏，能在光屏上成清晰的像，则眼镜片对光起会聚作用【答案】BC。【解析】A．由第3次实验数据可知，u=v=2f=20cm时，成等大的像，所以焦距为10cm，故A错误；B．从第1次实验到第5次实验，物距都大于1倍焦距，成实像，且物距减小，根据凸透镜的成像规律“成实像时，物近像远像变大”可知，光屏上的像越来越大，故B正确；C．当u=45cm时，大于20cm，即大于2f，所以移动光屏，可在光屏上成倒立、缩小的清晰实像，故C正确；D．第5次实验后，在贴近凸透镜左侧放一眼镜片，向右移动光屏，能在光屏上成清晰的像，说明放上眼镜片后，像距变大，说明眼镜片对光有发散作用，故D错误。故选BC。将物体放在离凸透镜30cm处，恰好能在光屏上得到一个等大的清晰的像；当物体放在离凸透镜10cm处，并移动光屏，在光屏上成（）A．倒立、缩小的实像B．倒立、放大的实像C．正立、放大的虚像D．无像【答案】D。【解析】物距为30cm时，成等大的像，所以焦距为15cm。当物距为10cm时，成虚像，此像不能成在光屏是，所以选D。当物体距凸透镜10cm时，在透镜的另一侧光屏上成一个清晰的像。若只将凸透镜向光屏方向移动2cm，则在光屏上又成一个清晰的像，那么该透镜的焦距f的范围为（）A．5cm＜f＜10cmB．5cm＜f＜6cmC．4cm＜f＜6cmD．无法确定【答案】B。【解析】凸透镜向光屏方向移动2cm，即物距变为12cm，物距变大，像变小。所以10cm时成放大的像，12cm时成缩小的像，f<10cm<2f;12cm>2f，所以，5cm＜f＜6cm。若空间有一竖直放置的大凸透镜，在主光轴位置上拉一根钢丝，一个小杂技演员从很远的地方沿着钢丝向焦点处匀速走来。下列叙述中正确的是（）小演员每走一步，像也走一步；像的脚步始终比小孩大；像大时脚步大，像小时脚步小，即“大像”走大步，“小像”走小步；像总朝远离小演员的方向运动，好像在逃离。只有①②正确 B．只有①②④正确 C．只有②④正确 D．只有①③④正确【答案】D。（2022·江苏苏州）做凸透镜成像实验时，将光具座上的蜡烛、凸透镜、光屏如图放置，光屏上呈现清晰的像。下列说法正确的是（）。A.屏上像是倒立放大的；B.该凸透镜的焦距可能是8cm；C.先向右移动光屏，再移动凸透镜到某位置一定能在光屏上看到清晰的像；D.只将蜡烛向左移动一段距离，放上远视眼镜可在屏上再次看到清晰的像【答案】C。【解析】A．图中物距大于像距，由凸透镜成像规律可知成倒立缩小的实像，故A错误；B．此时物距为50.0cm-25.0cm=25.0cm此时u>2f即25.0cm>2f①像距v=67.0cm-50.0cm=17.0cm此时2f>v>f即2f>17.0cm>f②由①②得8.5cm<f<12.5cm该凸透镜的焦距不可能是8cm，故B错误；C．凸透镜成实像时，物近像远像变大，向右移动光屏，像距变大，应该减小物距，才能成清晰的像，再向左移动凸透镜到某位置一定能在光屏上看到清晰的像，故C正确；D．凸透镜成实像时，物远像近像变小，只将蜡烛向左移动一段距离，物距变大，像距变小，像成在光屏的前面，远视眼镜是凸透镜，对光有会聚作用，放上远视眼镜使像更靠近凸透镜，不能在屏上再次看到清晰的像，故D错误。故选C。（2022·四川内江）关于图中“凸透镜成像规律”的实验，下列说法正确的是（）A.图中蜡烛到凸透镜的距离为（为焦距）；B.图中凸透镜成像规律与投影仪的成像原理相同；C.图中光路图说明光在不同介质间传播的方向一定改变；D.从不同方向能看清光屏上的像，是因为光在光屏上发生了漫反射【答案】D。【解析】A．如图物距大于像距，则物距在两倍焦距开外，故A错误；B．物距在两倍焦距开外，成的是倒立的缩小的实像，与照相机成像原理相同，故B错误；C．图中光路图说明光在不同介质间传播的方向不一定改变，因为通过光心的传播方向不变，故C错误；D．从不同方向能看清光屏上的像，光屏比较粗糙，在光屏上发生了漫反射，故D正确。故选D。（2022·江西省）物理创新实验小组的同学探究凸透镜成像的规律。【实验器材】蜡烛、凸透镜、光屏、光具座等【进行实验与收集证据】（1）测焦距：如图所示，让凸透镜正对着太阳光，在它的另一侧找到最小最亮的光斑，说明凸透镜对光具有______作用，该凸透镜的焦距为______cm；（2）组装实验装置：将蜡烛、凸透镜和光屏放在光具座上，并对三者进行调节、如图所示，是他们分别调节完的实验装置，其中调节正确的是______装置（填写字母序号），理由是______，使像清晰地星现在光屏的中央；A.B.CD.（3）设计实验表格：请将表格中①和②的内容补充到横线上：①______②______；物距u跟焦距f的关系像的性质①大小②【分析与论证】略【拓展】在实验过程中，光屏上呈现了一个清晰的像，此时，某同学将焦距相同、直径更大的凸透镜替换原凸透镜，则光屏上呈现的像比原来的像______（选填“更大”、“更小”或“更亮”）。【答案】①会聚；②5；③D；④烛焰、凸透镜和光屏三者的中心大致在同一高度；⑤虚或实；⑥倒立或正立；⑦更亮。【解析】（1）[1]测焦距：如图所示，让凸透镜正对着太阳光，在它的另一侧找到最小最亮的光斑，太阳光折射后比折射前更集中，说明凸透镜对光具有会聚作用。[2]光斑的位置即为焦点的位置，焦点到光心的距离为焦距，故该凸透镜的焦距为5cm。（2）[3][4]为了能使像始终成在光屏的中央，实验前，应该将将烛焰、凸透镜和光屏三者中心大致调节在同一高度上，故ABC错误，故D正确。故选D。（3）[5][6]由凸透镜成像规律得，像有实像和虚像之分，像有放大和缩小之分，像有倒立和正立之分。设计实验表格：请将表格中①和②的内容补充到横线上：①虚或实②倒立或正立。[7]某同学将焦距相同、凸透镜的折光能力没变，物距不变，成像的位置不会变，像的大小不变，但直径更大的凸透镜替换原凸透镜，折射后的成像光线比原来多，则光屏上呈现的像比原来的像更亮。（2022·四川眉山）在一次物理实验探究课上，某学习小组在“探究凸透镜成像的规律实验中，进行了如下操作：（1）安装并调节烛焰、凸透镜和光屏的位置，使它们三者中心大致在______，目的是______。（2）通过探究，记录并绘制了像距v与物距u之间的关系图像，如图甲所标，则该凸透镜的焦距是______cm。（3）当蜡烛在如图乙所标位置时，调节光屏的位置可在光屏上得到一个倒立、放大的实像，生活中的______（选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”）就是利用该成像原理工作的。（4）在图乙中，小明借来物理老师的眼镜，将其放在蜡烛和凸透镜之间，发现光屏上原本清晰的像变模糊了，向右移动光屏，光屏上的像又变清晰了，说明该物理老师的眼镜是______（选填“近视”或“远视”）眼镜。（5）学生发现蜡烛燃烧产生的异味令人难受，经讨论大家认为可利用LED灯替代蜡烛作为光源，其好处是______。【答案】①同一高度；②使像成在光屏中央；③10；④投影仪；⑤近视；⑥有利于健康（或环保或安全或LED灯亮度强等其它答案合理均视为正确）。【解析】（1）[1][2]实验时应将烛焰、凸透镜和光屏的中心调节在同一高度，这样可以使像成在光屏中央，方便实验。（2）[3]由甲图可知，当物距为20cm时，像距也为20cm，此时则凸透镜的焦距为10cm。（3）[4]由乙图可知，当光屏上成清晰的像时，物距小于像距，此时成倒立放大的实像，投影仪的成像原理与此相同。（4）[5]将眼镜放在蜡烛和凸透镜之间，向右移动光屏，才能再次成清晰的像，说明该眼镜使成像变远，对光有发散作用，则该眼镜是近视眼镜。（5）[6]利用LED灯替代蜡烛作为光源，可以避免蜡烛燃烧产生有害气体危害健康，污染环境。LED灯作为光源也有亮度强，成像清晰稳定的优点。考点3眼睛和眼镜【经典真题】（2022·四川自贡）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。如图所示，关于近视眼及其矫正的原理图正确的是（）A.①③B.②④C.①④D.②③【答案】B。【解析】①图中光线会聚在视网膜后方，是远视眼的成像情况。要佩戴凸透镜进行矫正，即③所示矫正原理图；②图中光线会聚在视网膜前方，是近视眼的成像情况。要佩戴凹透镜进行矫正，即④所示矫正原理图。①③组合是远视眼及矫正原理图，②④组合是近视眼及矫正原理图，故ACD错误，B正确。故选B。【常用结论】（1）近视原因：晶状体太厚，折光能力强，成像在视网膜前面，用凹透镜矫正。（2）远视原因：晶状体太薄，折光能力弱，成像在视网膜后面，用凸透镜矫正。【易错点】由于凹透镜的发散作用，近视眼戴了凹透镜之后，相当于减弱了眼球的折射能力，所以成像往后移；由于凸透镜的汇聚作用，远视眼戴了凸透镜之后，相当于增强了眼球的折射能力，所以成像往前移。【经典变式练】如图是两个人看物体时的光路图，要在视网膜上成清晰的像，则（）A．甲需配戴的眼镜是凸透镜 B．乙需配戴的眼镜是凹透镜C．甲需配戴的眼镜是近视镜 D．乙需配戴的眼镜是近视镜【答案】C。【解析】甲成像在视网膜之前，是近视眼，用凹透镜矫正；乙成像在视网膜之后，是远视眼，用凸透镜矫正。如图所示，将凸透镜看作是眼睛的晶状体，光屏看作是眼睛的视网膜，烛焰看作是被眼睛观察的物体。拿一个远视眼镜给“眼睛”戴上，光屏上出现烛焰清晰的像，而拿走远视眼镜则烛焰的像变得模糊。在拿走远视眼镜后，为了能在光屏上重新得到清晰的像，下列操作可行的是（）A．将蜡烛靠近凸透镜B．将光屏靠近凸透镜C．将光屏远离凸透镜D．将光屏和蜡烛同时靠近凸透镜【答案】C。【解析】远视眼镜是凸透镜，首要的问题是知道凸透镜对光线有会聚作用，拿一个远视镜给“眼睛”戴上，光屏上出现烛焰清晰的像，而蜡烛烛焰的像实际上在光屏后；拿走远视镜则烛焰的像变得模糊，原因是烛焰清晰的像在光屏的后面，可以用增大光屏与凸透镜的距离或增大蜡烛距离凸透镜的距离使得光屏上呈现一个清晰的像的目的，故选C.提示1：首先明确远视眼镜片是凸透镜，利用凸透镜的光学性质即可确定它是怎样来矫正视力的.提示2：远视眼是由于晶状体对光线的会聚作用太弱或眼球的前后方向太短造成的，因此要让光线在进入眼睛以前提前会聚一下，所以要带凸透镜来矫正，如图所示，某同学将自己戴的近视眼镜放在蜡烛与凸透镜之间，在光屏上得到一个清晰的像。在下列表示视力矫正的光路图中，与上述实验情形一致的是（）【答案】B。【解析】若能看到清晰的像，则说明像成到了视网膜上，显然，C、D选项不符合要求，故排除；而近视镜片是凹透镜，观察A、B,只有B选项符合上述两个要求故答案为：B（2022·山东泰安）光学知识在我们的生活、学习中有着广泛应用。下列说法中（）①近视镜是凸透镜，利用了凸透镜对光有会聚作用②照相时，被照者应位于镜头二倍焦距以外③放大镜能放大地图，利用了光通过凸透镜能成正立、放大的实像的原理④阳光下绿树的影子是光沿直线传播形成的A.只有①④正确 B.只有②④正确 C.只有②③正确 D.只有①③正确【答案】B。【解析】①近视眼的晶状体曲度变大，会聚能力增强，即折光能力增强，成像于视网膜前，应佩戴发散的凹透镜，使光线推迟会聚，故①错误；②照相机照相的原理是物距大于2倍焦距，成倒立缩小的实像，所以照相时应该站在镜头的二倍焦距以外，故②正确；③利用放大镜看地图时，物体在焦点之内，物距小于1倍焦距，成正立放大的虚像，故③错误；④阳光下绿树的影子是光在同种均匀介质中沿直线传播形成的，故④正确。故选B。（2022·四川遂宁）小陈发现爷爷看书报时将书报拿得很远，根据所学知识想到人的眼睛与___________（选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”）的成像原理相同，爷爷眼睛的问题是因为晶状体太薄造成的___________（选填“近”或“远”）视眼。于是他建议父母带爷爷到眼镜店选配一副由___________透镜制成的老花镜。【答案】①照相机；②远；③凸。【解析】[1]人的眼睛与照相机的成像原理相同，都是成倒立、缩小的实像。[2]晶状体太薄，导致晶状体对光线的会聚能力变弱，看远处物体时，像呈在视网膜后方，所以爷爷眼睛的问题是因为晶状体太薄造成的远视眼。[3]远视眼是由于看远处物体时，像呈在视网膜后方，所以应该佩戴会聚透镜，即凸透镜，使光线提前会聚。（2022·陕西省）如图-1所示，人眼的功能类似于照相机，学习了凸透镜成像规律后，小明对人眼和照相机如何成清晰的像，进行了进一步研究；（1）人眼结构中，视网膜到晶状体的距离不变，相当于“探究凸透镜成像规律”实验中，___________到凸透镜的距离不变，能否看清远近不同的物体，可能与晶状体的焦距有关，使用变焦照相机拍照，能否得到清晰的像，可能同时与焦距和像距有关，于是他用图-2装置进行探究；（2）实验前，调节“F”光源和光屏的中心在凸透镜的主光轴上，是为了使像呈现在___________；（3）实验主要步骤：①保持光屏到凸透镜的距离不变，换上不同焦距的凸透镜，调节“F”光源到凸透镜的距离，直到光屏上成清晰的像，分别记录焦距、物距和像的高度；②保持___________到凸透镜的距离不变，换上不同焦距的凸透镜，调节光屏到凸透镜的距离，直到光屏上成清晰的像，分别记录焦距、像距和像的高度；（4）实验数据如下表所示：物体的高度H=5.0cm实验序号物距像距焦距像的高度117.115.08.04.4230.015.010.02.5360.015.012.01.3425.01188.02.4525.016.710.03.3625.023.112.046①分析___________三组数据可知：当像距不变时，物距变大，要成清晰的像，凸透镜焦距要变大；②分析4、5、6三组数据可知：当物距不变时，凸透镜焦距越___________，像距越大，像也越大；根据以上探究可知：人眼是通过调节晶状体焦距来看清远近不同物体的；用变焦照相机在同一位置拍摄同一物体时，是通过同时调节焦距和像距，使物体成大小不同的清晰的像；（5）实验结束后，小明和同学们进行了如下交流：①人长时间看近处物体，眼睛容易疲劳。学习较长时间后，建议同学们适当远眺，使睫状体放松，晶状体变___________（选填“厚”或“薄”），焦距变大，舒缓眼疲劳，保护眼睛；②用变焦相机拍完西安钟楼的全景后，要在原地把钟楼上的钟拍得更大一些，应该把照相机的镜头___________（选填“向前伸”或“往后缩”）同时增大焦距。【答案】①光屏；②光屏中央；③“F”光源；④1、2、3；⑤大（或长）；⑥薄；⑦向前伸。【解析】（1）[1]在人眼结构中，外界事物透过晶状体最终成像在视网膜上，视网膜相当于凸透镜成像规律中的光屏，故视网膜到晶状体的距离不变，相当于光屏到凸透镜的距离不变。（2）[2]实验前，调节“F”光源和光屏的中心在凸透镜的主光轴上，是为了使像最终能够在光屏的中央显现。（3）[3]保持“F”光源到凸透镜的距离不变，保持物距不变，换上不同焦距的凸透镜，直到光屏上成清晰的像，可以探究焦距与像距之间的关系。（4）[4]要得出“当像距不变时，物距变大，要成清晰的像，凸透镜焦距要变大。”的结论，需要控制像距保持不变，改变物距，故选1、2、3组数据。[5]分析4、5、6三组数据可知，物距保持不变，透镜的焦距逐渐增大，发现像距也在逐渐增大，且像的高度也在逐渐增大，故当物距不变时，凸透镜焦距越大，像距越大，像也越大。（5）[6]人长时间看近处物体，晶状体收缩变厚，对光的偏折能力变大，眼睛的焦距变小，远眺时，使睫状体放松，晶状体变薄，对光的偏折能力变小，眼睛的焦距变大，远处物体射来的光刚好聚在视网膜上，可以看清远处的事物，可以起到舒缓眼疲劳，保护眼睛的作用。[7]拍完西安钟楼的全景后，需要在原地把钟楼上的钟拍得更大一些，则物距保持不变，像变大，分析表格数据可知，此时焦距变大，故把照相机的镜头像前伸。考点4显微镜和望远镜【经典真题】对于显微镜，物镜和目镜的作用都相当于透镜。用显微镜观察微小物体时，先是通过物镜使被观察的物体成一个放大的

像，这个像成在目镜的焦点，目镜的作用就像一个，把这个实像再一次放大，经过两次放大作用，我们可以看见微小物体。【答案】凸透镜、倒立的实、之外、放大镜。望远镜的原理是将远处的物体经过物镜在焦点附近成一个

像，落在目镜的；再经目镜使这个像再成一个像。物镜相当于，目镜相当于。【答案】倒立缩小的实、焦点内、正立放大的虚、照相机、放大镜。【常用结论】（1）显微镜的物镜：作用相当于幻灯机的镜头，成放大的实像。目镜的作用相当于放大镜，