資源簡介

第4講　透鏡及其應用
命題分析　
廣東省近五年中考物理命題分析
考點 2023 2022 2021 2020 2019
凸透鏡和凹透鏡對光的作用 ___ ___ 省題15 省題15 ___
凸透鏡成像規(guī)律及其應用 省題17 省題11 ___ 省題13 省題21
眼睛和眼鏡 顯微鏡和望遠鏡 ___ ___ ___ ___ ___
【課程標準】
2．3.5　了解凸透鏡對光的會聚作用和凹透鏡對光的發(fā)散作用。探究并了解凸透鏡成像的規(guī)律。了解凸透鏡成像規(guī)律的應用。
例1　了解凸透鏡成像規(guī)律在放大鏡、照相機中的應用。
例2　了解人眼成像的原理，了解近視眼和遠視眼的成因與矯正方法。具有保護視力的意識。
4．2.8　探究凸透鏡成像的規(guī)律。
例　用蠟燭(或F形光源)、凸透鏡、光具座、光屏等，探究凸透鏡成像時，像的正倒、大小、位置、虛實等與物距的關系。
考點一　凸透鏡和凹透鏡對光的作用
透鏡
1．原理：光的折射。
2．分類
(1)凸透鏡：中間厚、邊緣薄的透鏡。對光有會聚作用。
應用：照相機、幻燈機、投影儀、放大鏡、老花鏡(遠視眼鏡)、顯微鏡、望遠鏡等。
(2)凹透鏡：中間薄、邊緣厚的透鏡。對光有發(fā)散作用。
應用：近視眼鏡、望遠鏡等。
3．相關概念
(1)光軸：通過兩個球面球心的直線叫主光軸。
(2)光心：主光軸上有一個特殊的點，通過這個點的光傳播方向不變，這個點叫做透鏡的光心。
(3)焦點：跟主光軸平行的光，通過凸透鏡后將會聚于一點，這個點叫做焦點，用字母F表示。凸透鏡有2個實焦點，凹透鏡有2個虛焦點。
(4)焦距：焦點到光心的距離叫做焦距，用字母f表示。
4．透鏡的三條特殊光線
入射光線 凸透鏡 凹透鏡
與主光軸平行 經(jīng)凸透鏡折射后通過焦點 經(jīng)凹透鏡折射后折射光線的反向延長線通過焦點
過焦點 經(jīng)凸透鏡折射后平行于主光軸射出 經(jīng)過凹透鏡折射后平行于主光軸射出
過光心 傳播方向不變 傳播方向不變
名師點撥　光經(jīng)過透鏡折射后，折射光線總是偏向厚處，且光路可逆。
(1)經(jīng)過凸透鏡的光一定會聚于一點。(　×　)
(2)平行于主光軸的光經(jīng)過凸透鏡折射后會聚于焦點。(　√　)
(3)凸透鏡有焦點，凹透鏡沒有焦點。(　×　)
(4)把一點光源放在焦點上，通過凸透鏡后的光一定平行于主光軸。(　√　)
(5)凸透鏡是很厚的透鏡，凹透鏡是很薄的透鏡。(　×　)
(6)凸透鏡兩個焦點間的距離叫焦距。(　×　)
例1　(2023·東莞二模)下列關于透鏡的說法中，正確的是(　　)
A．凹透鏡對光有發(fā)散作用
B．凸透鏡只對平行光有會聚作用
C．平行光經(jīng)過凸透鏡折射后一定會聚于焦點
D．凸透鏡的焦距越大，透鏡對光的會聚能力越強
答案　A
解析　凸透鏡對光有會聚作用，凹透鏡對光有發(fā)散作用，故A正確；凸透鏡對光有會聚作用，不單指對平行光，對所有的光都有會聚作用，故B錯誤；只有平行于主光軸的光經(jīng)凸透鏡折射后才會聚于焦點，故C錯誤；凸透鏡的焦距越大，透鏡對光的會聚能力越弱，焦距越小，對光的會聚能力越強，故D錯誤。
例2　(教材素材)如圖甲所示是兩束激光分別射向并通過M、N兩透鏡的傳播路徑。由圖可知， (選填“M”或“N”)透鏡是凹透鏡，該透鏡可用于 (選填“近視”或“遠視”)眼的矯正。在如圖乙所示的透鏡中，屬于凹透鏡的是 。
答案　N　近視　CE
易錯提醒　凸透鏡對光有會聚作用，凹透鏡對光有發(fā)散作用。要注意，會聚和發(fā)散是相對的，會聚是指折射光線相對于入射光線更加靠近主光軸，不一定會聚在一點；發(fā)散是指折射光線相對于入射光線更加偏離主光軸，有可能會聚在一點，這是會聚與發(fā)散的真正含義，也是判斷凸透鏡、凹透鏡最為有力的判定依據(jù)。
例3　(2020·廣東改編)畫出圖中入射光線經(jīng)凸透鏡(凹透鏡)后的光線。
答案　
考點二　凸透鏡成像的規(guī)律及其應用
凸透鏡成像特點
物距與焦距的關系 光路圖 像距與焦距的關系 成像特點 應用 動態(tài)成像規(guī)律
u＞2f f＜v＜2f 倒立、縮小、實像 照相機 成實像時，物距增大，像距減小，像變小；物距減小，像距增大，像變大。
u＝2f v＝2f 倒立、等大、實像 測焦距
f＜u＜2f v＞2f 倒立、放大、實像 投影儀、幻燈機
u＝f ____ 不成像 獲得平行光束 ____
u＜f ____ 正立、放大、虛像 放大鏡 成虛像時，物距減小，像距減小，像變小。
記憶口訣1：　
一倍焦距分虛實，二倍焦距分大小。
成實像時：物近像遠像變大，物遠像近像變小。
成虛像時：物近像近像變小。
記憶口訣2：　
一倍焦距分虛實，二倍焦距分大小；
實像異側且倒立，物近像遠像變大；
虛像同側且正立，物近像近像變小。
圖片巧記憶：
(1)用放大鏡可以得到物體倒立的像。(　√　)
(2)當物距大于像距時，在光屏上可以成倒立放大的實像。(　×　)
(3)凸透鏡成像中“一倍焦距分虛實、二倍焦距分大小”。(　√　)
(4)凸透鏡成像中“物遠實像小，物遠虛像大”。(　√　)
(5)凸透鏡無論是成實像還是成虛像，只要物體向焦點靠近，所成的像都變大。(　√　)
(6)物體經(jīng)凸透鏡成實像時，實像與物體的移動方向相反。(　×　)
例4　(2021·廣東)如圖所示，蠟燭的燭焰中心A在主光軸上距凸透鏡光心O二倍焦距以外。
(1)根據(jù)凸透鏡成像規(guī)律，在圖甲中標出A所成的像A′的大致位置。
(2)借助輔助線或光路圖，在圖乙中找到A所成的像A′的確切位置，保留作圖痕跡。
答案　(1)
(2)
解析　(1)根據(jù)題意可知，蠟燭的燭焰中心A在主光軸上距凸透鏡光心O二倍焦距以外，所以成倒立、縮小的實像，像距在一倍焦距和二倍焦距之間，如答圖所示。
(2)過A點畫一個豎直向上的燭焰AB，然后過B點畫一條過光心的光線，其傳播方向不變，畫出折射光線；再過B點畫一條平行于主光軸的入射光線，經(jīng)凸透鏡折射后，折射光線過另一側的焦點，兩條折射光線的交點即為B點的像B′點，再過B′向主光軸作垂線段，交主光軸于A′，即為A所成的像A′的確切位置，如答圖所示。
例5　(2022·廣東)如圖所示，電子蠟燭的“燭焰”通過凸透鏡在光屏上成一個清晰______立的實像。利用這一成像規(guī)律可制成 (選填“照相機”“投影儀”或“放大鏡”)。若保持蠟燭和光屏的位置不變，僅將凸透鏡更換成另一個焦距相同、尺寸更大的凸透鏡，此時光屏上像的大小與原來的像對比應 (選填“變大”“變小”或“不變”)。
答案　倒　照相機　不變
解析　由題圖可知，物距大于像距，即電子蠟燭位于凸透鏡的二倍焦距之外，凸透鏡成倒立、縮小的實像，照相機的成像原理與之相同。凸透鏡所成像的性質是由物距所決定的，實驗中保持蠟燭和光屏的位置不變，僅更換焦距相同、尺寸更大的凸透鏡，相當于物距大小不變，此時光屏上所成像的大小不變。
考點三　眼睛和眼鏡　顯微鏡和望遠鏡
1．正常眼睛的成像原理
(1)成像原理：晶狀體和角膜的共同作用相當于一個凸透鏡，把來自物體的光會聚在視網(wǎng)膜上，形成物體的像。視網(wǎng)膜相當于光屏。
(2)成像特點：成倒立、縮小的實像。
(3)明視距離：正常眼睛觀察近處物體最清晰而又不疲勞的距離叫做明視距離，大約是25 cm。
2．近視眼、遠視眼及其矯正
項目 近視眼 遠視眼
特點 只能看清近處的物體 只能看清遠處的物體
成像示意圖 成像于視網(wǎng)膜前方 成像于視網(wǎng)膜后方
成因 晶狀體太厚，折光能力強或眼球在前后方向上太長 晶狀體太薄，折光能力弱或眼球在前后方向上太短
矯正方法 配戴凹透鏡 配戴凸透鏡
記憶口訣：　近前遠后，近凹遠凸。
3．顯微鏡和望遠鏡
透鏡 顯微鏡 望遠鏡
物鏡 成倒立、放大的實像(相當于投影儀) 成倒立、縮小的實像(相當于照相機)
目鏡 成正立、放大的虛像(相當于放大鏡)
注意：伽利略望遠鏡的目鏡是凹透鏡。
(1)遠視眼是因為晶狀體太薄，使像成在視網(wǎng)膜前方。(　×　)
(2)近視眼看物體時，像成在視網(wǎng)膜前方，應配戴凹透鏡矯正。(　√　)
(3)當凸透鏡的焦距發(fā)生變化時，其對光的偏折能力也發(fā)生變化：焦距越小(透鏡越厚)，偏折能力越強。(　√　)
(4)人眼的視網(wǎng)膜相當于光屏，人眼的像距是固定不變的。當物體與眼睛的距離發(fā)生變化時，晶狀體通過調(diào)整彎曲程度來改變焦距從而看清遠近不同的物體。(　√　)
例6　(教材素材)近視眼只能看清近處的物體，看不清遠處的物體，需要矯正；遠視眼只能看清遠處的物體，看不清近處的物體，亦需要矯正。下面四幅圖中，正確表示遠視眼成像情況的是 圖；正確表示近視眼矯正情況的是 圖。對近視眼矯正，是利用了 (選填“A”或“B”)。
A．凸透鏡對光的會聚作用 B．凹透鏡對光的發(fā)散作用
分析　甲圖，看近處物體時，像成在視網(wǎng)膜的后方，是遠視眼的成像情況；
乙圖，看遠處物體時，像成在視網(wǎng)膜的前方，是近視眼的成像情況；
丙圖，是用凸透鏡來矯正的，凸透鏡對光具有會聚作用，可以矯正遠視眼；
丁圖，是用凹透鏡來矯正的，凹透鏡對光具有發(fā)散作用，可以矯正近視眼。
答案　甲　丁　B
例7　(2019·廣州)如圖為某望遠鏡內(nèi)部部分光路圖，物鏡是凸透鏡，O為光心，F(xiàn)為物鏡焦點，焦距為500 mm。
(1)在圖中畫出光線a、b經(jīng)物鏡折射前的入射光線。
(2)目鏡是 (選填“凹”或“凸”)透鏡。
(3)用此望遠鏡觀測月球時，月球經(jīng)物鏡成一個 (選填“倒立”或“正立”)、______(選填“放大”“等大”或“縮小”)的像。
答案　(1)如圖所示　(2)凹　(3)倒立　縮小
解析　(1)已知物鏡是凸透鏡，O為光心，F(xiàn)為物鏡的焦點。由題圖可知，折射光線a過光心，則過光心的光線傳播方向不變；折射光線b平行于主光軸，則其入射光線過焦點F，如答圖所示。
(2)由題圖可知，光線經(jīng)目鏡折射后遠離主光軸，則說明目鏡對光線有發(fā)散作用，而凹透鏡對光線有發(fā)散作用，所以目鏡是凹透鏡。
(3)望遠鏡的物鏡是凸透鏡，目鏡是凹透鏡，物鏡成倒立、縮小的像。
實驗　探究凸透鏡成像的規(guī)律
實驗原理　光的折射。
實驗器材　光具座、凸透鏡、蠟燭、光屏。
(1)凸透鏡焦距的測定：用平行光垂直照射到凸透鏡上，在凸透鏡的另一側用光屏承接到最小、最亮的光斑，光斑到凸透鏡光心的距離就是焦距。
(2)調(diào)節(jié)燭焰、凸透鏡和光屏三者的中心在同一高度的目的：使像成在光屏的中央。
實驗裝置　
實驗步驟　
(1)在光具座上依次放好蠟燭、凸透鏡、光屏，調(diào)節(jié)燭焰、凸透鏡和光屏三者的中心在同一高度。
(2)把蠟燭放在較遠處，使物距u>2f，調(diào)整光屏到凸透鏡的距離，使燭焰在光屏上成清晰的實像，觀察實像的大小和正倒，記下物距u和像距v。
(3)把蠟燭向凸透鏡移近，使物距u分別滿足u＝2f、f實驗分析　(1)隨著蠟燭燃燒變短，燭焰在光屏上的像將向上移動。要使像成在光屏的中央，可將光屏或蠟燭向上移動，或者將凸透鏡和光屏同時向下移動。
(2)虛像的觀察方法：撤掉光屏，人眼應在光屏一側向透鏡方向觀察。
(3)光屏上找不到像的原因：
①燭焰在一倍焦距以內(nèi)或在焦點上。
②燭焰、凸透鏡和光屏三者的中心不在同一高度。
③燭焰成的像在光具座之外。
(4)光路的可逆性：當光屏上成清晰放大(縮小)的像時，將蠟燭和光屏對調(diào)，可在光屏上得到清晰縮小(放大)的像。
(5)在蠟燭和凸透鏡之間加遠視眼鏡(凸透鏡)時，為使光屏上仍成清晰的像，光屏需向靠近透鏡的方向移動；在蠟燭和凸透鏡之間加近視眼鏡(凹透鏡)時，為使光屏上仍成清晰的像，光屏需向遠離透鏡的方向移動。
實驗結論　(1)當u>2f時，f(2)當u＝2f時，v＝2f，成倒立、等大的實像。
(3)當f2f，成倒立、放大的實像。
(4)當u＝f時，不成像。
(5)當u(1)實驗時點燃蠟燭，應使燭焰、凸透鏡、光屏的中心大致在同一直線上。(　×　)
(2)實驗時，若將凸透鏡下半部分遮擋住，則在光屏上無法形成完整的像。(　×　)
(3)若燭焰在光屏上的位置偏高，應將蠟燭向上移動，或將凸透鏡向下移動。(　√　)
(4)實驗時，無論怎樣移動光屏都無法得到清晰的像，說明此時蠟燭在焦點上。(　×　)
例8　物理創(chuàng)新實驗小組的同學探究凸透鏡成像的規(guī)律。
[實驗器材]蠟燭、凸透鏡、光屏、光具座等
[進行實驗與收集證據(jù)]
(1)測焦距：如圖所示，讓凸透鏡正對著太陽光，在它的另一側找到最小最亮的光斑，說明凸透鏡對光具有 作用，該凸透鏡的焦距為 cm。
(2)組裝實驗裝置：將蠟燭、凸透鏡和光屏放在光具座上，并對三者進行調(diào)節(jié)。如圖所示是調(diào)節(jié)完的實驗裝置，其中調(diào)節(jié)正確的是 裝置(選填字母序號)，理由是 。
(3)設計實驗表格：請將表格中①和②的內(nèi)容補充到橫線上：① ，② 。
物距u跟焦距f的關系 像的性質
① 大小 ②
[拓展設問]
(4)在實驗過程中，光屏上呈現(xiàn)了一個清晰的像，此時，某同學將焦距相同、直徑更大的凸透鏡替換原凸透鏡，則光屏上呈現(xiàn)的像比原來的像 (選填“更大”“更小”或“更亮”)。
[測量焦距設問]
(5)通過探究，記錄并繪制了像距v與物距u之間的關系圖象，如圖甲所示，則該凸透鏡的焦距是 cm。
(6)正確調(diào)節(jié)后，蠟燭、凸透鏡、光屏的位置如圖乙所示。此時光屏上成倒立、等大的像，凸透鏡的焦距為 cm。
　　
[操作類設問]
(7)實驗時，若用一張紙片遮住了凸透鏡的上半部，光屏上 (選填“能”或“不能”)成完整的像，所成像與原來相比 (選填“變暗了”“變亮了”或“不變”)。
(8)若發(fā)現(xiàn)凸透鏡表面沾滿了灰塵，下面去除灰塵的方法中最合理的是 (選填字母序號)。
A．直接用手將灰塵擦去
B．先用水沖洗，再用柔軟紙巾輕輕擦干
C．用毛巾將灰塵擦去
(9)學生發(fā)現(xiàn)蠟燭燃燒產(chǎn)生的異味令人難受，經(jīng)討論大家認為可利用LED燈替代蠟燭作為光源，其好處是 。
(10)蠟燭燃燒一段時間后，光屏上的像位置偏高，小明將光具座左側抬高， (選填“可以”或“不可以”)使像回到光屏中央。
(11)實驗中，光屏上已經(jīng)看到燭焰清晰的像，某同學用手指的指尖觸摸凸透鏡，則光屏上會出現(xiàn) (選填“指尖的像”或“完整燭焰的像”)。
(12)保持蠟燭位置不變，移動凸透鏡至如圖所示位置(凸透鏡焦距為10.0 cm)，則人眼在圖中______(選填“A”或“B”)處能觀察到燭焰的像。
(13)用焦距為20 cm的凸透鏡進行實驗。將凸透鏡和光屏分別固定在70 cm和85 cm刻度線處，再將點燃的蠟燭從15 cm刻度線處緩慢地向右移動到50 cm刻度線處，在光屏上得到燭焰清晰像的次數(shù)是 (選填“0”“1”“2”或“3”)次。
[加鏡片類設問]
(14)小華將一副老花鏡的鏡片放在燭焰與凸透鏡之間且靠近凸透鏡的位置，若保持蠟燭的位置不變，僅將光屏向 端移動適當距離，光屏上即可重新成燭焰清晰的像。
(15)在完成上一步實驗后，某同學在蠟燭和凸透鏡之間加了一個眼鏡片，光屏上成的像不再清晰。保持其他元件不動，向遠離凸透鏡的方向適當移動光屏，又可在光屏上看到清晰的像，那么后加入的鏡片為 (選填“近視”或“遠視”)眼鏡片。
[應用類設問]
(16)做完實驗后，將凸透鏡平放在物理課本封面上，通過透鏡看到書名《物理》的“物”字形狀是圖中的 。
(17)蠟燭、凸透鏡和光屏在光具座上的位置如圖丙所示(凸透鏡焦距為15.0 cm)，此時光屏上承接到清晰的像， (選填“放大鏡”“照相機”或“投影儀”)運用了該成像規(guī)律。
[創(chuàng)新實驗類]
如圖丁所示，人眼的功能類似于照相機。學習了凸透鏡成像規(guī)律后，小明對人眼和照相機如何成清晰的像，進行了進一步研究。
(18)人眼結構中，視網(wǎng)膜到晶狀體的距離不變，相當于“探究凸透鏡成像的規(guī)律”實驗中_______到凸透鏡的距離不變，能否看清遠近不同的物體，可能與晶狀體的焦距有關；使用變焦照相機拍照，能否得到清晰的像，可能同時與焦距和像距有關。于是他用如圖戊所示的裝置進行探究。
(19)實驗前，調(diào)節(jié)光源“F”和光屏的中心在凸透鏡的主光軸上，是為了使像呈現(xiàn)在 。
(20)實驗主要步驟：①保持光屏到凸透鏡的距離不變，換上不同焦距的凸透鏡，調(diào)節(jié)光源“F”到凸透鏡的距離，直到光屏上成清晰的像，分別記錄焦距、物距和像的高度。
②保持 到凸透鏡的距離不變，換上不同焦距的凸透鏡，調(diào)節(jié)光屏到凸透鏡的距離，直到光屏上成清晰的像，分別記錄焦距、像距和像的高度。
(21)實驗數(shù)據(jù)如表所示：
物體的高度H＝5.0 cm
實驗序號 物距u/cm 像距v/cm 焦距f/cm 像的高度h/cm
1 17.1 15.0 8.0 4.4
2 30.0 15.0 10.0 2.5
3 60.0 15.0 12.0 1.3
4 25.0 11.8 8.0 2.4
5 25.0 16.7 10.0 3.3
6 25.0 23.1 12.0 4.6
①分析 三組數(shù)據(jù)可知：當像距不變時，物距變大，要成清晰的像，凸透鏡焦距要變大。
②分析4、5、6三組數(shù)據(jù)可知：當物距不變時，凸透鏡焦距越 ，像距越大，像也越大。
根據(jù)以上探究可知：人眼是通過調(diào)節(jié)晶狀體焦距來看清遠近不同的物體的；用變焦照相機在同一位置拍攝同一物體時，是通過同時調(diào)節(jié)焦距和像距，使物體成大小不同的清晰的像。
(22)實驗結束后，小明和同學們進行了討論交流：
①人長時間看近處物體，眼睛容易疲勞。學習較長時間后，建議同學們適當遠眺，使睫狀體放松，晶狀體變 (選填“厚”或“薄”)，焦距變大，舒緩眼疲勞，保護眼睛。
②用變焦照相機拍完西安鐘樓的全景后，要在原地把鐘樓上的鐘拍得更大一些，應該把照相機的鏡頭 (選填“向前伸”或“往后縮”)，同時增大焦距。
答案　(1)會聚　5　(2)C　三者的中心大致在同一高度，像才能成在光屏的中心　(3)①倒正　②虛實　(4)更亮　(5)10　(6)10　(7)能　變暗了　(8)B　(9)所成的像穩(wěn)定且容易比較像與物的大小　(10)不可以　(11)完整燭焰的像　(12)B　(13)0　(14)左　(15)近視　(16)A　(17)照相機　(18)光屏　(19)光屏中央　(20)②光源“F”　(21)①1、2、3　②大　(22)①薄　②向前伸
考點一　凸透鏡和凹透鏡對光的作用
1．(2023·深圳模擬)下列關于凸透鏡和凹透鏡說法正確的是(　　)
A．光經(jīng)過凸透鏡后一定會聚到一點 B．光經(jīng)過凸透鏡后，一定會平行射出
C．凹透鏡對光有發(fā)散作用 D．光經(jīng)過凹透鏡一定會發(fā)生折射
答案　C
解析　一束光經(jīng)過凸透鏡后，會比原來靠攏，但不一定會聚到一點，故A錯誤；通過凸透鏡焦點的光經(jīng)過凸透鏡后才一定是平行于主光軸射出，故B錯誤；凸透鏡對光有會聚作用，凹透鏡對光有發(fā)散作用，故C正確；經(jīng)過凹透鏡光心的光不發(fā)生偏折，故D錯誤。
2.(2023·南充)如圖所示，一束光射向凸透鏡，請畫出該光經(jīng)過凸透鏡、凹透鏡的折射光路。
答案　
解析　已知凸透鏡的左焦點和凹透鏡的右焦點重合，過凸透鏡焦點的光，經(jīng)過凸透鏡折射后，折射光線平行于主光軸；平行于凹透鏡主光軸的光，經(jīng)過凹透鏡折射后，折射光線的反向延長線要過凹透鏡的虛焦點。
考點二　凸透鏡成像規(guī)律及其應用
3.(2023·廣州一模)如圖所示，凸透鏡位于P處(圖中未畫出)，位置不變，移動蠟燭，光屏先后在P同側的甲、乙兩處得到燭焰清晰的像，且甲處的像比乙處小，則(　　)
A．蠟燭的移動方向向左
B．乙處像比燭焰要大，是放大的像
C．P點位置在乙的右側
D．甲離P處距離比乙離P處距離短
答案　D
解析　由于兩次都能在光屏上成清晰的像，所以甲、乙兩處都成實像；由題意可知，光屏先后在P同側的甲、乙兩處得到燭焰清晰的像，且乙處的像比甲處大，根據(jù)“凸透鏡成實像時，物遠像近像變小”可知，像在不斷地遠離凸透鏡，因此凸透鏡(P點位置)在甲的左側，蠟燭在凸透鏡的左側，此時蠟燭在靠近凸透鏡，因此蠟燭也向右移動；由于題干未提供物距和凸透鏡的焦距，因此乙處可能成放大的實像也可能成縮小的實像，故選D。
4．(遷移應用)(2023·湛江模擬)小明在探究“凸透鏡成像的規(guī)律”實驗中，操作如下：
(1)如圖甲所示，該凸透鏡的焦距是 cm。
(2)實驗前，小明將蠟燭、凸透鏡和光屏依次放在光具座上，點燃蠟燭后，調(diào)整它們的高度，使燭焰、凸透鏡和光屏三者的中心在同一高度，這樣做的目的是 。
(3)蠟燭、光屏和凸透鏡在光具座上的位置如圖乙所示，光屏上成清晰的像(像未畫出)，該像為倒立、 (選填“放大”或“縮小”)的實像，生活中的 (選填“照相機”“投影儀”或“放大鏡”)利用了這個成像原理。
(4)乙圖中保持蠟燭與光屏在光具座上的位置不動，應將凸透鏡移到光具座 cm刻度線處，光屏上會再次出現(xiàn)清晰倒立、 (選填“放大”或“縮小”)的實像。
(5)將蠟燭、凸透鏡和光屏重新移回到如圖乙所示位置，光屏上出現(xiàn)清晰的像。若在蠟燭和凸透鏡之間合適的位置放一個近視眼鏡，為了使光屏上重新出現(xiàn)清晰的像，光屏應向______(選填“左”或“右”)移動；若不移動光屏，并保持近視眼鏡的位置不變，小明更換另一個凸透鏡，光屏上也得到了清晰的像，那么此透鏡的焦距比原來的凸透鏡的焦距更 (選填“大”或“小”)。
答案　(1)10.0　(2)使像成在光屏中央　(3)縮小　照相機　(4)35.0　放大　(5)右　小
解析　(1)由題圖甲可知，平行于主光軸的光經(jīng)凸透鏡折射后會聚于凸透鏡的焦點，所以凸透鏡的焦距是f＝40.0 cm－30.0 cm＝10.0 cm。
(2)探究凸透鏡成像的實驗時，在光具座上依次放蠟燭、凸透鏡和光屏，三者在同一條直線上，使燭焰、凸透鏡和光屏三者的中心在同一高度，像才能呈現(xiàn)在光屏的中央。
(3)由題圖乙可知，物距u＝50.0 cm－20.0 cm＝30.0 cm，像距v＝65.0 cm－50.0 cm＝15.0 cm，物距大于二倍焦距，成倒立、縮小的實像，照相機是應用此原理制成的。
(4)蠟燭與光屏在光具座上的位置不動，要在光屏上再次得到清晰的像，根據(jù)光路的可逆性，此時的像距v′＝30.0 cm(即此時的像距與原來的物距相等)，此時的物距u′＝v＝15.0 cm，所以此時凸透鏡的位置在50.0 cm－15.0 cm＝35.0 cm刻度線處，蠟燭位于一倍焦距和二倍焦距之間，所以成倒立、放大的實像。
(5)若在蠟燭和凸透鏡之間合適的位置放一個近視眼鏡，使光發(fā)散，為了使光屏上重新呈現(xiàn)清晰的像，光屏應向右移動。若不移動光屏，并保持近視眼鏡的位置不變，更換另一個凸透鏡，光屏上也得到了清晰的像，由此推斷更換的凸透鏡會聚光的能力較強，焦距變小，像距也變小，此凸透鏡焦距比原來的凸透鏡的焦距更小。
考點三　眼睛和眼鏡　顯微鏡和望遠鏡
5．(教材素材)對以下四幅圖的闡述正確的是(　　)
A．圖甲：近視眼成像在視網(wǎng)膜前，用凸透鏡矯正
B．圖乙：遠視眼成像在視網(wǎng)膜后，用凹透鏡矯正
C．圖丙：顯微鏡的目鏡和物鏡都是凸透鏡都成實像
D．圖丁：天文望遠鏡的目鏡相當于放大鏡，物鏡相當于照相機
答案　D
解析　題圖甲是近視眼的成因，晶狀體太厚對光的會聚能力太強，看遠處物體時，像成在視網(wǎng)膜前，用發(fā)散光的透鏡即凹透鏡矯正；題圖乙是遠視眼的成因，晶狀體對光的會聚能力過弱，像成在視網(wǎng)膜后，用會聚光的透鏡即凸透鏡矯正，故A、B錯誤；顯微鏡的目鏡成正立、放大的虛像，物鏡成倒立、放大的實像，故C錯誤；天文望遠鏡的目鏡成正立、放大的虛像，相當于放大鏡，物體與物鏡的距離遠大于二倍焦距，成倒立、縮小的實像，相當于照相機，故D正確。
6．(2023·佛山一模)人眼是世界上最精密的 (選填“照相機”“幻燈機”或“放大鏡”)，晶狀體相當于一個凸透鏡，視網(wǎng)膜相當于光屏。只有成像在視網(wǎng)膜上才會看清物體；小莉看不清黑板上的字，她向黑板靠近幾步就看清了，說明她是 (選填“近視”或“遠視”)眼。如果小莉仍坐在原位，為了使物體的像剛好落在小莉的視網(wǎng)膜上，她應該配戴適當度數(shù)的 透鏡制作的眼鏡來矯正視力。
答案　照相機　近視　凹
解析　人眼的視網(wǎng)膜上所成的像是一個倒立的、縮小的實像，其成像原理與照相機相同。近視眼由于晶體的會聚能力太強等原因，遠處物體的像會成在視網(wǎng)膜的前方，根據(jù)凸透鏡成像規(guī)律，只有減小物距，才能增加像距，使所成像在視網(wǎng)膜上時才會看清物體；小莉向黑板靠近相當于減小物距，說明她是近視眼。如果小莉仍坐在原位，相當于物距不變，為了使物體的像剛好落在小莉的視網(wǎng)膜上，即像距變大，則她應該配戴對光具有發(fā)散作用的透鏡，即用凹透鏡制作的眼鏡來矯正視力。
7.(2023·廣州)如圖，凸透鏡的光心在0 cm處，物體MN上M發(fā)出的光線b經(jīng)過光心，M發(fā)出的光線c經(jīng)過凸透鏡后的光線平行于主光軸。
(1)畫出b經(jīng)過光心后的光線。
(2)該凸透鏡的焦距為 cm；MN經(jīng)凸透鏡成的像相對于MN是 (選填“放大”“縮小”或“等大”)、 (選填“正立”或“倒立”)的像。
答案　(1)如圖所示　(2)10　縮小　倒立
解析　(1)經(jīng)過光心的光線的傳播方向不變，如答圖所示。
(2)由題圖可知，光線c經(jīng)過凸透鏡后折射光線平行于主光軸，則入射光線過焦點，所以焦距為10 cm；此時的MN在凸透鏡的二倍焦距之外，經(jīng)凸透鏡成的像相對于MN是倒立、縮小的實像。
8．(創(chuàng)新實驗)(2023·佛山二模)VR眼鏡是一種可以虛擬現(xiàn)實的頭戴式顯示設備，它利用計算機生成模擬系統(tǒng)，用戶通過看眼鏡內(nèi)電子屏幕上的畫面，再結合封閉性的音效，給用戶產(chǎn)生一種身在虛擬環(huán)境中的感覺(如圖甲)。
(1)VR眼鏡內(nèi)有一塊電子屏，它經(jīng)過晶狀體在視網(wǎng)膜上成 (選填“正立”或“倒立”)的 (選填“虛”或“實”)像。
(2)因為電子屏距離眼睛很近，為了讓用戶可以看清畫面，需在眼睛和電子屏之間配置一塊透鏡。為了弄清VR眼鏡內(nèi)置透鏡的作用，小珩同學做了以下實驗：
①用“F”形LED燈模擬VR眼鏡的電子屏，用透鏡模擬晶狀體，用光屏模擬視網(wǎng)膜(如圖乙)。在實驗前，需要調(diào)節(jié)LED燈中心、透鏡光心、光屏中心在 。
②經(jīng)過實驗小珩發(fā)現(xiàn)，若保持光屏和凸透鏡位置不變，LED燈向右移動時，要重新在光屏上得到清晰的像，需換用焦距更小的凸透鏡，這說明：物體靠近眼睛時，為看清物體，晶狀體要變 (選填“厚”或“薄”)，以 (選填“增強”或“減弱”)它的折光能力。
③如果物體離眼睛太近，就會超出晶狀體的調(diào)節(jié)范圍，使人眼無法看清。小珩發(fā)現(xiàn)，只要在原有凸透鏡和“F”形LED燈之間放一塊合適的透鏡，便可以進一步縮小物距，讓光屏上重新出現(xiàn)清晰的像(如圖丙)，從而推斷出VR眼鏡內(nèi)置的是 透鏡。
答案　(1)倒立　實　(2)①同一高度　②厚　增強　③凸
解析　(1)晶狀體相當于凸透鏡，電子屏經(jīng)過晶狀體在視網(wǎng)膜上成倒立、縮小的實像。
(2)①實驗前，為了使像成在光屏的中央，需要調(diào)節(jié)LED燈中心、透鏡光心、光屏中心在同一高度。
②實驗中，若保持光屏和凸透鏡位置不變，LED燈向右移動時，物距減小，則像距變大，要重新在光屏上得到清晰的像，則需換用焦距更小的凸透鏡，這說明：物體靠近眼睛時，為看清物體，晶狀體要變厚，以增強它的折光能力。
③由題意可知，如果物體離眼睛太近，就會超出晶狀體的調(diào)節(jié)范圍，使人眼無法看清，這與遠視眼的成像情況相同，所以應該用凸透鏡來矯正。即在原有凸透鏡和“F”形LED燈之間放一塊合適的凸透鏡，便可以進一步縮小物距，讓光屏上重新出現(xiàn)清晰的像，因此VR眼鏡內(nèi)置的是凸透鏡。
9．(綜合能力)如圖甲所示，一束平行光經(jīng)過一凸透鏡，調(diào)節(jié)光屏的位置，直到光屏上得到一個最小、最亮的光斑。小明用此凸透鏡“探究凸透鏡成像規(guī)律”的實驗，實驗裝置如圖乙所示。
　　
(1)該凸透鏡的焦距為 cm。
(2)當蠟燭、凸透鏡位于圖乙所示的位置時，光屏上得到一個清晰的像，該像是倒立、 (選填“放大”“等大”或“縮小”)的像，此規(guī)律可運用于 (選填“望遠鏡”或“顯微鏡”)的物鏡中。
(3)若保持蠟燭和光屏的位置不變，將凸透鏡移至 cm刻度線處，可以在光屏上得到一個倒立、 (選填“放大”“等大”或“縮小”)的清晰的像。
(4)若保持凸透鏡的位置不變，將蠟燭移至44.0 cm刻度線處，接下來的操作應該是 (選填“①”“②”或“③”)，此時的像應是如圖丙所示的 (選填“A”“B”“C”或“D”)。
①適當移動光屏，直到在光屏上找到清晰的像
②取下光屏，眼睛從透鏡左側直接透過透鏡觀察成像情況
③取下光屏，眼睛從透鏡右側直接透過透鏡觀察成像情況
(5)如圖丁所示，將凸透鏡看作眼睛的晶狀體，光屏看作眼睛的視網(wǎng)膜，燭焰看作眼睛觀察的物體。拿一個近視眼鏡給“眼睛”戴上，光屏上出現(xiàn)燭焰清晰的像；拿走近視眼鏡，燭焰的像變得模糊。在拿走近視眼鏡后，下列操作能使光屏上重新得到清晰的像的是(　　)
A．將光屏或蠟燭適當靠近凸透鏡
B．同時將光屏和蠟燭適當遠離凸透鏡
C．將光屏適當遠離凸透鏡
D．將蠟燭適當遠離凸透鏡
答案　(1)10.0　(2)縮小　望遠鏡　(3)34.0　放大　(4)③　D　(5)A
解析　(1)由題圖可知，刻度尺的分度值為1 cm，光屏上承接到最小最亮的光斑時，凸透鏡與光屏的距離為60.0 cm－50.0 cm＝10.0 cm，所以此凸透鏡的焦距為10.0 cm。
(2)題圖乙中，燭焰與凸透鏡的距離大于光屏與凸透鏡的距離，即物距大于像距，光屏上成的是倒立、縮小的實像，望遠鏡的物鏡相當于照相機的鏡頭，物體通過物鏡成倒立、縮小的實像；而顯微鏡的物鏡相當于投影儀的鏡頭，成倒立、放大的實像。所以此規(guī)律可運用于望遠鏡的物鏡中。
(3)題圖乙中，物距為30.0 cm，像距為14.0 cm，據(jù)光路可逆知，物體與凸透鏡的距離和光屏與凸透鏡的距離互換時，光屏上仍能承接到清晰的像。所以凸透鏡移動后，物距為14.0 cm，像距為30.0 cm，凸透鏡移到34.0 cm刻度線處。凸透鏡移動后，物距小于像距，成倒立、放大的實像。
(4)凸透鏡的位置不變，蠟燭移到44.0 cm刻度線處，物距為6.0 cm，物距小于一倍焦距，成正立、放大的虛像，即為題圖丙中的D，像與物在同一側，在光屏上承接不到像，應從透鏡的右側透過透鏡觀察成像情況，所以接下來的操作是③。
(5)近視眼鏡是凹透鏡，對光有發(fā)散作用，將近視眼鏡拿走，若蠟燭的位置不變，燭焰發(fā)出的光直接經(jīng)凸透鏡，會聚點會變近，即像距變小，所以光屏應向左移動，才能承接到清晰的像；若光屏的位置不變，即像距不變，可將蠟燭靠近凸透鏡，減小物距，像距隨之增大，光屏上仍可承接到清晰的像，故選A。
10．(2023·廣東)小明在學習了凸透鏡成像的規(guī)律后，繼續(xù)深入探究。選用表中某一規(guī)格的凸透鏡做實驗，調(diào)整好器材后如圖甲所示，此時燭焰在光屏上成放大的像。
凸透鏡編號 焦距/cm 直徑/cm
① 5 3.5
② 5 4.5
③ 10 4.5
④ 15 4.5
(1)光屏上的像是實像還是虛像？ 。
(2)一段時間后，小明發(fā)現(xiàn)燭焰的像如圖乙所示，此時將蠟燭向 調(diào)節(jié)可以使燭焰的像移到光屏中央。
(3)小明選的凸透鏡焦距為 cm。
(4)小明將蠟燭換成F字光源，調(diào)整了光源和光屏的位置，在光屏上仍可觀察到清晰的像，如圖丙所示，則小明看到的像應是 (選填字母序號)。
(5)小明認為凸透鏡成像的規(guī)律還可能與凸透鏡的直徑有關。若要驗證其猜想，則可在表中選取編號為 兩個凸透鏡進行實驗驗證。
答案　(1)實像　(2)上　(3)10　(4)D　(5)①②
解析　(1)實像可以用光屏承接，虛像不可以，故光屏上的像是實像。
(2)一段時間后，小明發(fā)現(xiàn)燭焰的像如題圖乙所示，此時燭焰的像成在光屏的上方，根據(jù)過光心的光傳播方向不變，可知，此時應將蠟燭向上調(diào)節(jié)可以使燭焰的像移到光屏中央。
(3)由題圖甲可知，uu＝15 cm>f，v＝30 cm>2f，即15 cm>f>7.5 cm，由表中數(shù)據(jù)可知，小明選的凸透鏡焦距為10 cm。
(4)由題圖丙可知，此時物距大于像距，根據(jù)凸透鏡成實像時，物距大于像距，成倒立、縮小的實像，故小明看到的像應是D。
(5)根據(jù)控制變量法可知，小明選取的凸透鏡焦距應相同，凸透鏡的直徑不同，由表中數(shù)據(jù)可知，若要驗證其猜想，可在表中選取編號為①②兩個凸透鏡進行實驗驗證。
11.(創(chuàng)新科技)(2023·清遠一模)如圖甲所示的芯片是電子設備的心臟和大腦，為了實現(xiàn)我國芯片的自主可控，無數(shù)科技工作者正在加倍努力。光刻機是制造芯片的核心裝備。某種光刻機的原理如圖乙所示，先在硅片表面涂一層光刻膠，再用紫外線光束透過事先設計好集成電路圖的鏤空掩膜，被光照射到的光刻膠會發(fā)生反應，調(diào)整鏤空掩膜和縮圖透鏡之間的距離，硅片上就會出現(xiàn)縮小的電路圖案，從而實現(xiàn)納米級集成電路的“雕刻”。
(1)光束中的紫外線屬于 (選填“可見光”或“不可見光”)，與頻率較小的紅外線相比，紫外線的波長比紅外線 (選填“長”或“短”)。
(2)縮圖透鏡是 (選填“凹”或“凸”)透鏡，若其焦距為f，要使硅片上能出現(xiàn)清晰的電路圖案，鏤空掩膜到縮圖透鏡的距離u應該滿足 。
(3)2018年11月29日，國家重大科研裝備研制項目“超分辨光刻裝備研制”通過驗收，該光刻機結合多重曝光技術后，可用于制造10 (填長度單位)級的芯片。
(4)要制造出含有更多元件的集成電路，則應將鏤空掩膜 縮圖透鏡，同時將硅片_____縮圖透鏡。(均選填“靠近”或“遠離”)
答案　(1)不可見光　短　(2)凸　u>2f　(3)nm　(4)遠離　靠近
解析　(1)光譜中紫光以外的看不見的光叫紫外線，紫外線屬于不可見光。
由c＝λf可知，因c為常數(shù)，電磁波的波長與頻率成反比，所以與頻率較小的紅外線相比，紫外線的波長更短。
(2)根據(jù)凸透鏡成像的規(guī)律可知，縮圖透鏡是凸透鏡，出現(xiàn)清晰、縮小的電路圖案時，鏤空掩膜和凸透鏡間的距離u與f的關系需滿足u>2f。
(3)現(xiàn)在科技條件下，芯片的制程在nm級別，所以該光刻機，結合多重曝光技術后，可用于制造10 nm級的芯片。
(4)根據(jù)凸透鏡成像的規(guī)律可知，物距變大，像距變小，像變小。要制造出含有更多元件的集成電路，則應將鏤空掩膜遠離縮圖透鏡，同時將硅片靠近縮圖透鏡，使成像更小一些。

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