专题03 透镜及其应用（原卷版）

主题一 声光热 专题03 透镜及其应用 考点内容 课标要求 命题预测 透镜及对光的 作用 认识凸透镜的会聚 作用和凹透镜的发 散作用 属于基础知识，一般难度不大。题型主要是选择题和填空 题和作图题。主要命题点有：透镜种类的辨识、透镜对光的作 用的作图等。 凸透镜成像规 律 探究并知道凸透镜 成像的规律 凸透镜成像规律是本部分的重点内容，考试中出现频率较 高。对凸透镜成像规律的考查题型基本上是选择题、填空题、 实验探究题，有时也会出现在作图题和综合题中。命题点有： 物体在透镜前不同位置所成像的位置及特点、透镜焦距的确 定、物体移动成像变化、焦距变化对成像的影响以及实验的具 体操作等。 凸透镜成像的 应用 了解凸透镜成像规 律的应用 凸透镜成像的应用是重点和热点问题，主要考查凸透镜成 像规律在实际问题中的应用。常见考题类型是选择题、填空 题，有时也会出现在实验探究题和综合题里。命题点有：照相 机、投影仪、放大镜、眼镜眼镜、显微镜望远镜的成像原理、 调节等。 1．（新情境）（2023·陕西）如图，是我国自主研制的某新型战斗机上的光电搜索跟踪系统。该系 统功能与人眼相似，能为战斗机提供感知外界的“视觉”，系统内置的光电传感器，相当于人眼的视膜， 最外层窗口和传感器之间的光学元件，相当于人眼的晶状体。关于该系统说法不正确的是（ ） ．该系统的光学元件相当于一个凸透镜 B．该系统在光电传感器上成的是倒立、放大的实像 ．周围景物通过该系统成像时，景物到镜头的距离大于镜头的2 倍焦距 D．该系统的成像原理与照相机的成像原理相同 2．（跨学科）（2023·日照）某兴趣小组开展“创新服务生活，科技改变未来”的科技创新活动， 模拟制作一款“智能”行驶玩具车。该玩具车利用车载传感器（摄像头、雷达）采集生成道路特征数据， 完成“自动”驾驶。作为传感器之一的摄像头，下列说法正确的是（ ） ．摄像头的镜头是凹透镜 B．遇障碍物时，要想生成更大的像，镜头应该向前伸 ．摄像头成的像是正立的虚像 D．成像时障碍物位于镜头的两倍焦距以内 3．（新考法）（2023·扬州）如图1，在装有水的杯子里，小红将一支铅笔分别紧贴杯壁内、外竖 直放置，两次都观察到铅笔放大的像，俯视图如图2、图3 所示，下列说法正确的是（ ） ．图2 中铅笔向前移，像一直变小 B．图2 中铅笔向前移，像先变小后变大 ．图3 中铅笔向后移，像一直变大 D．图3 中铅笔向后移，像先变小后变大 ►考向一 透镜及对光的作用 1（2023·赤峰）两只激光笔并排放置，它们发出的光束经过透镜（未画出）的光路如图所示，说明 该透镜对光有 作用。 2（2023·聊城）如图所示，把小灯泡放在凸透镜的焦点上，请画出从小灯泡发出的两条光线经凸透 镜折射后的光线。 3（2023·重庆）在如图中画出入射光线经凹透镜折射后的光线。 4（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。 易错警示： 会聚作用是指经透镜折射后的光线相对于入射光线更“靠拢”主光轴，发散作用是指经透镜折射后 的光线相对于入射光线更“远离”主光轴，不能将会聚理解成会聚于一点 ►考向二 凸透镜成像的规律 5．（2023·淄博）在“探究凸透镜成像的规律”实验中，凸透镜的焦距f=12m，蜡烛、凸透镜、 光屏在光具座上的值如图所示，此时烛焰在光屏上成清晰的像。下列判断正确的是（ ） ．图中成像特点与投影仪成像特点相同 B．透镜位置不动，把蜡烛向左移动，向右移动光屏，光屏上会再次得到清晰的像 ．透镜位置不动，把蜡烛移到30m 刻度线处，向右移动光屏，光屏上会再次得到清晰的像 D．透镜位置不动，把蜡烛移至45m 刻度线处，向右移动光屏，光屏上会再次得到清晰的像 6．（2023·宁夏）如图是“探究凸透镜成像规律”的实验，其中成像性质与投影仪成像性质相同的 是（ ） ． B． ． D． 7．（2023·益阳）点燃蜡烛，烛焰通过焦距为20m 的凸透镜甲成缩小的像。现用焦距为10m 的凸 透镜乙替代透镜甲，且保持烛焰和透镜的位置不变，烛焰通过凸透镜乙所成的像是（ ） ．缩小的实像 B．放大的虚像 ．倒立的虚像 D．正立的实像 8．（多选）（2023·广西）小明用自制的“水凸透镜”探究凸透镜成像规律，当蜡烛、“水凸透 镜”和光屏位于如图所示的位置时，光屏上呈现烛焰清晰的像，下列说法正确的是（ ） ．此时成像特点与照相机的相同 B．此时“水凸透镜”的焦距为150m ．调节“水凸透镜”的厚度可改变其焦距 D．蜡烛燃烧变短，光屏上的像会向上移动 9．（2023·龙东）某学习小组用图甲探究“凸透镜成像规律”，通过实验，绘制了像距v 随物距u 变化图像如图乙所示，此凸透镜的焦距是 m。当蜡烛放在如图甲所示位置时，调节光屏位置，直到 光屏上得到清晰的像，若此时在蜡烛与凸透镜之间靠近凸透镜处放一个近视眼镜，若想在光屏上还能得到 清晰的像，应该将光屏向 （选填“靠近”或“远离”）凸透镜方向移动。 10 ．（2023·阜新）在探究凸透镜成像规律的实验中，小新透过凸透镜看到烛焰S 的像点S´，画出光路图 确定像点S´的位置，图中为光心，F 为焦点（保留必要的作图痕迹）。 11．（2023·丹东）小潘同学选用焦距为15m 的凸透镜，做“探究凸透镜的成像规律”的实验。 （1）实验在 （选填“较暗”或“较亮”）的环境中进行，现象更明显； （2）小潘将蜡烛、凸透镜和光屏依次放在光具座上，点燃蜡烛后，调整蜡烛、凸透镜和光屏的高度， 使烛焰、凸透镜和光屏三者的中心大致在同一高度，这样做的目的是使像呈现在 ； （3）小潘将蜡烛放在10m 刻度线处，移动光屏到如图所示位置，光屏上恰好呈现一清晰的像，该像 的性质是倒立、 （选填“放大”“缩小”或“等大”）的实像； （4）保持凸透镜位置不变，小潘将蜡烛移动到25m 刻度线处，若想在光屏上得到清晰的像，应把光 屏向 移动（选填“左”或“右”），像将 （选填“变大”“变小”或“不变”）； （5）保持凸透镜位置不变，小潘将蜡烛移动到40m 刻度线处，无论怎样移动光屏，在光屏上都找不 到清晰的像，当小潘的眼睛在凸透镜的右侧，透过凸透镜观察到烛焰 、放大的像（选填“正立”或 “倒立”），生活中的 就是利用这样的成像原理工作的（选填“照相机”“投影仪”或“放大 镜”）。 解题技巧： 1 口诀法巧记凸透镜成像规律 口诀：“一倍焦距分虚实，二倍焦距分大小；成实像，物近像远像变大；成虚像，物近像近像变 小”。 2 两个性质： (1)焦点分界： 是成放大实像与缩小实像的分界点， 是成实像与虚像的分界点。 (2)动态特性：物体沿主光轴移动时，物距(物体到凸透镜的距离)减小(增大)，像距(像到凸透镜的 距离)增大(减小)，且像变大(小)。 ►考向三 凸透镜成像的应用 12．（2023·德州）如图所示，小红用相机拍下了石桥与它在水中倒影交相辉映的照片，下列说法 正确的是（ ） ．桥在水中的倒影与海市蜃楼成像原理相同 B．我们能看到本身不发光的桥，原理是光的反射 ．若相机镜头焦距为 ，拍摄此照片时镜头到底片的距离要大于 D．桥在相机的底片上成的像是虚像 13．（2023·十堰）早期照相馆里，摄影师取景时看到的像都是倒立缩小的，现在的照相机利用光 学或电子技术，把倒立的像转变成正立的，便于观察。以下说法错误的是（ ） ．照相机镜头相当于一个凸透镜 B．凸透镜只能成倒立缩小的实像 ．照相机靠近被拍摄者，所成的像变大D．人的眼睛相当于一架照相机 14（2023·鄂州）如图所示，透过手表表盘上光滑透明凸起部分，能清楚地读出日期信息，光滑透 明凸起部分相当于 ，观看到的是日期数字 （选填写“实”或“虚”）像。手表的背面打磨得非 常光滑，能清晰地照出小明像，此像的大小与小明本人相比 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。 15（2023·甘孜）如图所示，患近视的同学看远处物体时，成像在视膜前，要使像成在视膜上，人 应该 （选填“靠近”或“远离”）物体，或者佩戴一个由合适的 （选填“凸”或“凹”）透镜制 成的眼镜。 解题技巧： 1 照相机、投影仪、放大镜比较 照相机 投影仪或幻灯机 放大镜 原理 成像 性质 倒立、缩小的实像 倒立、放大的实像(实际像的 正、倒与透明胶片的方位有关) 正立、放大的虚像 调节 物近像远像变大(要 想胶片上成的像大一些， 则镜头要离人近一些，即 镜头往前伸) 物近像远像变大(要想屏幕上成 的像大一些，则镜头要离透明胶片 近一些，即镜头往下调节) 物远像远像变大(要想 看到的像大一些，则放大 镜要离物体远一些) 2 近视眼特点是“怕远不怕近”；远视眼特点是“怕近不怕远” 1．（2023·常州）2023 年3 月7 日凌晨，在清华大学校内，张嘉奇等同学用照相机拍到“太空中 的中国空间站”的照片，如图所示。照相机镜头的焦距为f，拍照时像距（ ） ．略小于f B．略大于f ．略小于 D．略大于 2．（2023·仙桃）如图是超市安装的一种刷脸自助储物柜。某顾客站在屏幕前50m 处，按下 “存”按钮，屏幕上方的摄像头启动，出现人脸缩小的像，柜门打开。下列说法正确的是（ ） ．该摄像头相当于一个凹透镜 B．该摄像头对光线具有发散作用 ．该摄像头的焦距可能是020m D．该摄像头成像原理是光的反射 3．（2023·株洲）如图，放大镜能使我们看清邮票的细微之处。下列能用来说明其成像原理的图是 （ ） ． B． ． D． 4．（2023·郴州）如图所示，烛焰、凸透镜和光屏三者的中心在同一高度，该凸透镜的焦距为 100m，凸透镜的位置保持不变。以下说法正确的是（ ） ．当蜡烛放在图中区域时，光屏应放在图中D 区域才可能呈现清晰的像 B．蜡烛从图中位置逐渐远离透镜时，所成的像会逐渐变小 ．若无论怎么移动光屏，在光屏上都找不到像，则蜡烛可能放在图中B 区域 D．若光屏上要得到一个放大的像，则蜡烛应该放在图中区域 5．（多选）（2023·贵州）正常人眼通过调节晶状体厚薄来看清远近不同的物体，如果不注意用眼 卫生，可能导致对晶状体厚薄的调节能力减弱。下列分析正确的是（ ） ．晶状体变薄时，对光有发散作用 B．晶状体变厚时，对光的会聚能力增强 ．若晶状体太薄，容易形成远视眼 D．若晶状体太厚，可用凹透镜矫正 6．（2023·徐州）徐州市博物馆展出了一枚“彭城御丞”印章。为了方便观看印文细节，印章前放 有如图所示的装置，请你解释其中的物理道理： 。 7．（2023·威海）如图所示，深秋的清晨观察到草叶上形成了串串露珠，透过露珠能够看到远处景 物倒立的像，露珠相当于 （填光学元件）；在生活中利用该成像原理的仪器有： （写出一个即 可）。 8．（2023·德州）如图所示，小刚自制了一架模型照相机。已知凸透镜的焦距为 ，外壳的长度 为 ，若将凸透镜对准窗外景物，在外壳内前后移动内纸筒，在半透明膜上可以得到景物 （选填 “倒立”或“正立”）的 （选填“放大”或“缩小”）的像；若将凸透镜正对燃烧的蜡烛，当蜡烛距 离凸透镜至少 时，可以在外壳内移动的半透明膜上得到清晰的烛焰的像。 22．（2023·攀枝花）正常眼睛观察近距离物体的明视距离约为 。小刚看书时，把书本放在眼 睛前 处，为了看清书上的文字，晶状体将会变厚，焦距 （选填“不变”、“变大”或“变小”）， 长此以往，就可能会形成 （选填“近”或“远”）视眼。 9．（2023·遂宁）疫情防控期间，为了控制外来人员出入小区，遂宁很多小区装备了人脸识别系统 （如图所示）。其中摄像机可以自动将镜头前04m 处的人脸拍摄成数码照片，则摄像机镜头的焦距应小 于 （m），该镜头与 眼镜属同一类透镜。 10．（2023·呼和浩特）在探究“凸透镜成像规律”的实验中，蜡烛、凸透镜和光屏在光具座上的 位置如图所示，此时能在光屏上看到烛焰倒立、清晰的像，这个像是 （选填“虚像”或“实像”）； 若保持透镜位置不变，从图示位置开始，将蜡烛沿光具座向右移动，移动过程中，不断调节光屏位置，在 光屏上得到烛焰清晰的像，直到移动光屏不成像时，这个过程像的大小 （选填“逐渐变大”或“逐渐 变小”或“先变大后变小”或“先变小后变大”）；继续将蜡烛沿光具座向右移动，人在透镜的 （选 填“左侧”或“右侧”）可以看到烛焰正立放大的像。 11．（2023·河南）在“探究凸透镜成像的规律”实验中： （1）小强发现用凸透镜看远处物体时，可以看见倒立、缩小的像：用该凸透镜看自己的指纹时，能 看见正立、放大的像。由此猜想：凸透镜成像的特点可能与 有关； （2）在光具座上，将蜡烛、光屏安装在凸透镜两侧，调节三者的高度时， （选填“需要”或 “不需要”）点燃蜡烛；调节高度的目的是使像能呈现在 ； （3）实验中，当蜡烛、透镜和光屏的位置如图所示时，光屏上承接到蜡烛清晰的像（像未画出）， 这个实验现象可以说明 （选填“放大镜”“投影仪”或“照相机”）的成像特点。 12．（2023·哈尔滨）在观察“凸透镜对光的作用”实验中，小明做了如图所示的实验。 （1）对比两图可以得到结论：光从空气射入凸透镜时， ； （2）小明利用此凸透镜、蜡烛、光屏等器材继续探究凸透镜成像规律，记录部分数据如下。 实验 序号 物距 u/m 像距 v/m 像的性质 1 600 120 倒立缩小 实像 2 350 140 倒立缩小 实像 3 300 150 倒立缩小 实像 4 200 200 倒立等大 实像 5 125 500 小明根据表中数据发现： ①凸透镜成缩小实像时，像距和物距的大小关系是 ； ②当像距等于物距时，成像的性质是 ； ③小明进一步猜想，当物距为125m 时．成像的性质是 ； ④观察前三组数据，小明发现同一物体都成缩小的像，那么随着像距的增加，像会变大吗?为了探究 这个问题，原表格中还需要增加的项目是 。 13．（2023·大连）某小组同学要探究“凸透镜成像规律”，实验室中可供选择的器材有：由发光 二极管组成的“F”和“T”形光源、凸透镜、光具座、光屏等： （1）他们选择了“F”形光源进行实验，与“T”形光源相比，“F”形光源的好处是： ； （2）将光源、凸透镜和光屏安装在光具座上，点亮光源，移动光屏，光屏上承接到不完整的像，如 图所示：这是因为他们遗漏了一个实验步骤，这一步骤是： ； （3）在探究物距大于二倍焦距的成像特点时，改变物距做了三次实验，与做一次实验相比较，做三 次实验的好处是： ； （4）完成实验后，同学们发现实验室中还有一个焦距不同的凸透镜，以及凹透镜、硬纸片各一个， 他们想利用其中一个器材，采取增加或更换器材的方式对原实验进行拓展。请仿照示例写出两个不同的拓 展实验； 示例：将凹透镜放在凸透镜与光源之间，研究近视眼的矫正原理； ① ；② 。 14．（2023·泰州）小华用如图所示的器材探究凸透镜成像规律，已知凸透镜的焦距为100m。 实验 序号 物 距/m 像 的大小 像的 正倒 光屏到凸透镜的距 离/m ① 50 0 缩 小 倒立 125 ② 30 0 缩 小 倒立 150 ③ 20 0 等 大 倒立 200 ④ 15 0 放 大 倒立 300 ⑤ 12 5 放 大 倒立 500 ⑥ 90 光屏上没有像 ⑦ 70 光屏上没有像 （1）组装并调整器材，使烛焰、光屏的中心位于凸透镜的 上； （2）小华按照实验方完成各操作步骤，将观测到的现象和数据记录在表格中，分析表中信息可得： ①当物距 焦距时，成倒立、缩小的实像； ②成实像时，随着物距的减小，像的大小逐渐 。 （3）在第⑥、⑦两次实验中小华无论怎样移动蜡烛、凸透镜和光屏，都不能在光屏上观察到烛焰的 像，于是她认为：“物距小于一倍焦距时，物体通过凸透镜不能成像。”这个结论并不严谨，为得出正确 的结论，她应该增加的一步操作是：取下光屏， ； （4）将一个镜片放在烛焰和凸透镜之间后，光屏上的像变模糊了，向右移动光屏，光屏上再次出现 清晰的像，则所加的镜片属于 透镜，用来矫正 的视力缺陷。