2025年中考物理临考解题技法速练-专题05 透镜及其应用（方法与技巧）（解析版）

专题05透镜及其应用一．如何理解透镜的“会聚”与“发散”作用？【方法技巧】判断透镜的“会聚”、“发散”作用的最简单方法就是将原入射光线延长，比较入射光束和折射光束的辐射范围，若辐射范围变小则为会聚（图甲），反之则为发散（图乙）。不要误认为会聚等于相交，发散等于不相交。图甲图乙【典例剖析】下列关于凸透镜对光的会聚作用的理解不正确的是A．凸透镜能使平行于主光轴的光线会聚于焦点B．凸透镜使能够会聚的光线提前会聚C．任何一束光线通过凸透镜后都将会聚于一点D．凸透镜能使发散的光线减小发散【答案】C【方法指导】凸透镜对光线有会聚作用，能使光线的夹角变小。【解析】A．跟主光轴平行的光线通过凸透镜折射后光线会聚在焦点上，故A正确，A不符合题意；BC．凸透镜使能够会聚的光线提前会聚，但原来发散的光线不一定能会聚于一点，故B正确，B不符合题意，C错误，C符合题意；D．凸透镜对光线有会聚作用，凸透镜能使发散的光线减小发散，故D正确，D不符合题意。故选C。二．如何测凸透镜焦距？【方法技巧】方法一：太阳光聚焦法：a．让凸透镜正对着太阳光，拿一张白纸在它的另一侧来回移动，直到纸上的光斑最小为止。b．用刻度尺测出光斑到凸透镜的距离D；c．凸透镜的焦距f=D。方法二：物像等大法：a．在光具座上从左至右依次放蜡烛、凸透镜、光屏，点燃蜡烛，调整蜡烛、凸透镜、光屏，使它们的中心在同一高度，移动凸透镜和光屏，直到光屏上出现倒立等大的实像为止。b．测出蜡烛到凸透镜的距离D；凸透镜的焦距f=D/2。【典例剖析】1．小华有三只大小、形状完全相同的凸透镜，分别是由玻璃、水晶、塑料制成，现在小华想要探究凸透镜的焦距和材料是否有关．现在可以在晴朗的天气里完成这个实验，请问：（1）除了以上的三个透镜外还需要的测量工具_____；（2）如何测量凸透镜的焦距？简述其探究过程_____；（3）设计记录数据的表格_______。【答案】

刻度尺

探究过程：①用玻璃透镜会聚太阳光，通过调整它到地面的距离，使地面上出现最小的光斑，用刻度尺量出透镜到光斑的距离即是焦距；②用水晶透镜进行上述实验；③用塑料透镜进行上述实验；④比较三种透镜的焦距得出结论。凸透镜种类焦距f/cm玻璃透镜水晶透镜塑料透镜【解析】（1）根据题意知道，探究凸透镜的焦距和材料是否有关，所以，除了以上的三个透镜外还需要的测量工具是刻度尺；（2）根据实验要求，探究过程如下：①用玻璃透镜会聚太阳光，通过调整它到地面的距离，使地面上出现最小的光斑，用刻度尺量出透镜到光斑的距离即是焦距；②用水晶透镜进行上述实验；③用塑料透镜进行上述实验；④比较三种透镜的焦距得出结论（3）根据实验过程测量数据，记录表格如下：凸透镜种类焦距f/cm玻璃透镜水晶透镜塑料透镜2．在探究“凸透镜成像规律”的实验中。（1）如图甲，一束平行光正对凸透镜照射，光屏上出现一个最小最亮的光斑，从图中刻度尺可读出凸透镜的焦距f=______cm；这一实验表明，凸透镜对光线有______作用；（2）假如将凸透镜、点燃的蜡烛、光屏固定在光具座上如乙图所示位置，恰好在屏上接收到清晰的像。则像距是______cm，像是______（选填“放大”“等大”或“缩小”）、______（选填“正”或“倒”）立的。照相机、投影仪、放大镜这三种光学仪器正常使用时，与这种成像情况一致的是______。若发现像成在光屏的上半部分，为使像成在光屏中央，应将透镜向______（选填“上”或“下”）调节。【答案】

10.0

会聚

15.0

缩小

倒

照相机

下【解析】（1）[1][2]图甲一束平行光正对凸透镜照射，光屏上出现一个最小最亮的光斑，即为焦点，此现象说明凸透镜对光线具有会聚作用，焦点到凸透镜的距离为焦距，则凸透镜的焦距为f=20.0cm-10.0cm=10.0cm（2）[3][4][5]将凸透镜固定在光具座50.0cm刻度线处，恰好在屏上接收到清晰的像，光屏到凸透镜的距离为像距，则此时像距为15.0cm，蜡烛到凸透镜的距离为物距，物距为32.0cm，凸透镜的焦距是10.0cm，物距大于二倍焦距，凸透镜成倒立、缩小的实像。[6]照相机的成像原理是物距大于二倍焦距，成倒立、缩小的实像，投影仪的成像原理是物距位于一倍焦距与二倍焦距之间，凸透镜成倒立、放大的实像，放大镜的成像原理是物距位于一倍焦距以内，凸透镜成正立、放大的虚像，所以此时的成像原理与照相机相同。[7]因为过凸透镜光心的光线传播方向不变，所以当像成在光屏的上半部分时，应将蜡烛上移，或将光屏上移，或将透镜下移。三、如何正确作透镜光路图及填透镜类型？【方法技巧】1．透镜光路图画法：记住透镜的“三条特殊光线”的光路图是解决问题的关键。注意：光线的反向延长线用虚线表示。2．透镜类型判断：解决此题的方法可简记为“口诀法”：①入线延长看折线——把入射光线延长，看折射光线的位置；②窄凸宽凹把镜填——如果折射光线在入射光线的内侧，既变窄则是凸透镜，反之折射光线在入射光线的外侧，既变宽则是凹透镜。【典例剖析】1．根据图中的光路图在长方形框中填上适当类型的透镜。【答案】【解析】由图可以看出折射光线比起入射光线更加远离主光轴，所以该透镜对光线有发散作用，因此填凹透镜；然后根据平行于主光轴的光线经凸透镜折射后过焦点，作图如下：2．现有A、B、C、D四枚透镜，A和B的透镜类型未知，C和D都是凸透镜，焦距分别为fC=10cm和fD=20cm。（1）图甲所示是不同方向的入射光束分别穿过A、B透镜时的光路图。属于凸透镜的是______（选填“A”“B”或“A和B”）。（2）在C、D透镜中选取其中一个安装在光具座35cm刻线处，将点燃的蜡烛放置在光具座上5cm刻线处，不断移动光屏，当在移动到95cm刻线处时，恰好能使烛焰在光屏上成清晰的像，如图乙所示。由此现象可以判断出安装的透镜是______（选填“C”或“D”）。【答案】

A

D【解析】（1）[1]根据甲图可知，当光通过A透镜时，光会聚，所以A是凸透镜，当光通过B透镜时光发散，所以B透镜是凹透镜，故属于凸透镜的是A。（2）[2]由题意可知，物距等于30cm，像距等于60cm，根据凸透镜成像规律，要想得到清晰的像，物距、像距和焦距满足关系式，所以焦距的倒数为所以焦距是20cm，故选择的凸透镜是D。四．照相机、投影仪、放大镜成像的大小如何调节？【方法技巧】成像大小的调节：牢记像的大小由像距决定，即像随着像距的增大（减小）而增大（减小）。而像距的变化由物距决定。①当成实像时，物距和像距的变化具有反向性，即物距增大，像距变小，则像随着变小。②当成虚像时，物距和像距的变化具有同向性，即物距增大，像距增大，则像随着变大。【典例剖析】1．小俊和小远利用如图所示的装置做“探究凸透镜成像规律”的实验：（1）为了粗略测量凸透镜的焦距，小俊在上午第二节课后（9：30左右），将凸透镜与水平地面平行放置，调节凸透镜到地面的距离，直至地面上出现一个最小的亮点，小俊认为此点就是凸透镜焦点的位置。小远却告诉他，这个亮点不是凸透镜的焦点位置，其理由是______；（2）实验前，必须将烛焰和______的中心位于凸透镜的______上，才能使像呈现在光屏中央；当烛焰正好在光屏上成倒立、等大的清晰的像时，发现蜡烛和光屏之间的距离是40cm，则该凸透镜的焦距是______cm；（3）实验中固定好透镜和蜡烛后，发现无论如何移动光屏，光屏只有一个与透镜大小几乎相同的光斑，其原因可能是______；（4）在实验过程中，蜡烛由于燃烧会逐渐变短，则蜡烛成的像在光屏上的位置将会______；（选填：“操持不变”、“逐渐上移”、“逐渐下移”）（5）小俊和小远在实验过程中突发奇想：“假如用手将凸透镜遮挡一半，还会成完整像吗？”小俊：“不能成完整的像，因为透镜被手挡住了一半。”小远：“能成完整的像，但是像的亮度将变暗一些。”请你仔细分析一下，你支持______的观点，理由是______；（6）按要求进行观察和测量，并将观测情况记录在如下表格中。表中实验序号4中像的性质为______（像的性质需要写完整），像距为______cm。实验序号物距u/cm像距v/cm像的性质13015倒立、缩小的实像22516.7倒立、缩小的实像32020倒立、等大的实像41555正立、放大的虚像（7）当蜡烛、凸透镜和光屏处于图中的位置时，光屏上呈现的像是模糊的；①将光屏向靠近凸透镜的方向移动适当距离后，光屏上出现清晰的像，此时的像是倒立、______的实像，这个像的成像原理与______（选填“放大镜”、“投影仪”或“照相机”）相同；②李老师取下自己戴的眼镜放于蜡烛和凸透镜之间、光屏上的像又变得模糊，小俊同学发现当蜡烛向靠近透镜的方向动适当距离后像又清晰。由此可知，李老师所戴的眼镜是______透镜，李老师的眼睛属于______（选填“近视镜”、“远视眼”、或“正常眼”）。【答案】

凸透镜没有正对太阳光

光屏

主光轴

10

蜡烛放置在了焦点上

逐渐上移

小远

挡住一半后剩余部分凸透镜仍能成像，但由于通过的光变少，成像变暗

倒立放大的实像

30

缩小

照相机

凸

远视眼【解析】（1）[1]由于凸透镜没有正对太阳光，光线未与主光轴平行，而是将凸透镜与水平地面平行放置，调节凸透镜到地面的距离，地面上出现一个最小的亮点，只有平行于主光轴的光线才能会聚到焦点上，所以这个亮点不是凸透镜的焦点位置。（2）[2][3][4]通过光心的光线传播方向不变，实验前，必须将烛焰和光屏的中心位于凸透镜的主光轴上，才能使像呈现在光屏中央；当烛焰正好在光屏上成倒立、等大的清晰的像时，发现蜡烛和光屏之间的距离是40cm，此时物距等于像距，根据当物距等于2倍焦距时，则像距也在2倍焦距，成倒立、等大的实像，则该凸透镜的焦距是10cm。（3）[5]实验中固定好透镜和蜡烛后，发现无论如何移动光屏，光屏只有一个与透镜大小几乎相同的光斑，其原因可能是蜡烛放置在了焦点上，经折射后平行于主光轴射出。（4）[6]在实验过程中，蜡烛由于燃烧会逐渐变短，由于通过光心的光线传播方向不变，则蜡烛成的像在光屏上的位置将会逐渐上移。（5）[7][8]挡住一半后剩余部分凸透镜焦距不变，仍能成像，但由于通过的光变少，成像变暗，所以小远的观点正确。（6）[9][10]表中实验序号4中像的性质满足当物距小于2倍焦距、大于1倍焦距时，则像距大于2倍焦距，成倒立、放大的实像，且根据光的可逆性及实验序号1中的数据可知像距为30cm。（7）[11][12]当蜡烛、凸透镜和光屏处于图中的位置时，光屏上呈现的像是模糊的，此时物距为40cm，满足当物距大于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，这个像的成像原理与照相机、摄像机相同。[13][14]李老师取下自己戴的眼镜放于蜡烛和凸透镜之间、光屏上的像又变得模糊，小俊同学发现当蜡烛向靠近透镜的方向动适当距离后像又清晰，说明眼镜放入后相当于增强了光的会聚能力，由此可知，李老师所戴的眼镜是对光有会聚作用的凸透镜，李老师的眼睛属于远视眼。2．如图是研究“凸透镜成像规律”的实验的器材。（1）为了使烛焰的像成在光屏的中央，应该调节烛焰、凸透镜、光屏三者中心在______；（2）蜡烛位于图中的B处时，移动光屏到D处，观察到光屏上呈现清晰的像，此时烛焰像与烛焰大小相等，则该凸透镜焦距为______；（3）若把蜡烛向右移动到刻度为35cm处，屏上的像变得模糊。要使像变清晰，光屏应向______（选填“左”或“右”）适当移动，此时光屏上的像是倒立、______（选填“放大”“等大”或“缩小”）的实像，利用此原理可以制成______（选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”）；（4）若蜡烛位于图中的B处时，保持蜡烛与凸透镜的位置不变，换用一个不同焦距的凸透镜，将光屏从D点向右移动才能重新得到清晰的像，此时相对烛焰大小，所成的像是______（选填“放大”“等大”或“缩小”）的实像，换用的凸透镜的焦距可能为______。（选填下列选项）A．8cm

B．10cm

C．15cm

D．20cm【答案】

同一高度

10.0cm

右

放大

投影仪

放大

C【解析】（1）[1]调节凸透镜和光屏的高度，使它们的中心与烛焰中心大致在同一高度，像才能成在光屏中央。（2）[2]由图可知，此时物距等于像距且位于凸透镜的二倍焦距处，即u=v=20.0cm，则凸透镜成倒立、等大的实像，则可知凸透镜的焦距20.0cm=2f解得f=10.0cm。（3）[3][4][5]若把蜡烛向右移动到刻度为35cm处，即蜡烛向右移动5cm，物距变小，像距变大，所以应将光屏远离透镜，向右移动；此时物距大于f小于2f，所以在光屏上成倒立、放大的实像，投影仪就是利用这一原理制成的。（4）[6][7]保持蜡烛与凸透镜位置不变，换用不同焦距的凸透镜，将光屏从D点向右移动才能重新得到清晰的像，这时像距大于物距，根据凸透镜成像规律可知，此时成倒立、放大的实像，物距和焦距的关系为f<u=20cm<2f则10cm<f<20cm，故ABD不符合题意，C符合题意。故选C。五．如何正确理解远视眼、近视眼的矫正方法？【疑难诠释】近视眼成像在视网膜前，佩戴发散透镜，使光线推迟会聚；远视眼成像在视网膜后，佩戴会聚透镜，使光线提前会聚。注意：晶状体变厚或变薄导致晶状体曲度变大或变小，从而使折光能力增强或减弱，从而使像点不能成在视网膜上。【典例剖析】下列图中，能够说明远视眼的成像原理的是图______。近视眼看不清______处（选填“近”或“远”）的物体。能够表示近视眼的矫正方法的原理的是图______。【答案】

甲

远

丁【解析】[1]远视眼的眼球前后径过短，或晶状体曲度过小，近处物体反射来的光线通过晶状体折射后形成的物像，就会落在视网膜的后方，应戴凸透镜进行矫正。所以图甲是远视眼的成像原理，图丙是远视眼的矫正方法。[2][3]近视眼是晶状体曲度变大，会聚能力增强，即折光能力增强，像呈在视网膜的前方，因此不能看清远处的物体，形成近视眼，需要佩戴使光线发散的凹透镜进行矫正，则图乙能够说明近视眼的成像原理，图丁能够表示近视眼的矫正方法。六．如何理解显微镜和望远镜的原理？【疑难诠释】显微镜和天文望远镜的目镜都是起到放大镜的作用，因此都成虚像。二者的物镜都需要将实像成在目镜的一倍焦距以内，以便对实像进行放大。因此物镜成实像（显微镜成放大的实像，望远镜成缩小的实像），目镜成虚像。远处的物体经过望远镜的物镜和目镜后，所成的像还是比物体本身小，但是视角变得很大；另外，望远镜的物镜直径大，可以会聚足够多的光，使成的像更加明亮。【典例剖