初中物理透镜及其应用知识归纳例题精讲习题精练详细答案.docx

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初中物理透镜及其应用知识归纳例题精讲习题精练详细答案

透镜及其应用

【知识归纳】

1.透镜：

至少有一个面是球面的一部分的透明玻璃元件（要求会辨认）

（1）凸透镜：

中间厚、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）凹透镜：

中间薄、边缘厚的透镜，如：

近视镜片；

练习：

凸透镜能使跟主光轴平行的入射光线于一点,叫,这一点到凸透镜的光心的距离叫。

一个凸透镜有个焦点,它们位于凸透镜的边。

凹透镜能使光线,凹透镜的焦点是,有个。

2.基本概念：

（1）主光轴：

过透镜两个球面球心的直线，用CC/表示；

（2）光心：

同常位于透镜的几何中心；用“O”表示。

（3）焦点：

平行于凸透镜主光轴的光线经凸透镜后会聚于主光轴上一点，这点叫焦点；用“F”表示。

（4）焦距：

焦点到光心的距离（通常由于透镜较厚，焦点到透镜的距离约等于焦距）焦距用“f”表示。

如下图：

注意：

凸透镜和凹透镜都各有两个焦点，凸透镜的焦点是实焦点，凹透镜的焦点是虚焦点；

练习：

把一个凸透镜放在太阳与白纸之间，调整透镜与纸间的距离，使白纸上得到一个最小、最亮的光点，这时测得透镜与纸间的距离为6cm。

由此可知，该凸透镜的焦距是_______cm。

3.三条特殊光线（要求会画）

（1）过光心的光线经透镜后传播方向不改变，如下图：

（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）如下图：

（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；如下图：

练习：

以下光学仪器或元件中，对光起发散作用的是（）

A．潜望镜B．平面镜C．凸透镜D．凹透镜

4.粗略测量凸透镜焦距的方法：

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），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，然后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。

5.辨别凸透镜和凹透镜的方法：

（1）用手摸透镜，中间厚、边缘薄的是凸透镜；中间薄、边缘厚的是凹透镜；

（2）让透镜正对太阳光，移动透镜，在纸上能的到较小、较亮光斑的为凸透镜，否则为凹透镜；

（3）用透镜看字，能让字放大的是凸透镜，字缩小的是凹透镜；

练习：

表面至少有一面是的透明玻璃元件叫透镜,中间边缘的透镜叫凸透镜,中间边缘的透镜叫凹透镜,远小于的透镜叫薄透镜。

6.照相机：

（1）镜头是凸透镜；

（2）物体到透镜的距离（物距）大于二倍焦距，成的是倒立、缩小的实像；

7.投影仪：

（1）投影仪的镜头是凸透镜；

（2）投影仪的平面镜的作用是改变光的传播方向；

注意：

照相机、投影仪要使像变大，应该让透镜靠近物体，远离胶卷、屏幕。

（3）物体到透镜的距离（物距）小于二倍焦距，大于一倍焦距，成的是倒立、放大的实像；

8.放大镜：

（1）放大镜是凸透镜；

（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；

9.探究凸透镜的成像规律：

器材：

凸透镜、光屏、蜡烛、光具座（带刻度尺）

10.注意事项：

“三心共线”：

蜡烛的焰心、透镜的光心、光屏的中心在同一直线上；又叫“三心等高”

11.凸透镜成像的规律（要求熟记、并理解）：

成像条件物距（u）

成像的性质

像距（v）

应用

U﹥2f

倒立、缩小的实像

F﹤v﹤2f

照相机

U=2f

倒立、等大的实像

v=2f

F﹤u﹤2f

倒立、放大的实像

v﹥2f

投影仪

U=f

不成像

0﹤u﹤f

正立、放大的虚像

V﹥f

放大镜

口诀：

一焦分虚实、二焦分大小；虚像同侧正，实像异侧倒；物远实像小，虚像大。

注意：

（1）实像是由实际光线会聚而成，在光屏上可呈现，可用眼睛直接看，所有光线必过像点；

（2）虚像不能在光屏上呈现，但能用眼睛看，由光线的反向延长线会聚而成；

注意：

凹透镜始终成缩小、正立的虚像；

12.眼睛的晶状体相当于凸透镜，视网膜相当于光屏（胶卷）；

13.近视眼看不清远处的物体，远处的物体所成像在视网膜前，晶状体曲度过大，需戴凹透镜调节；

14.远视眼看不清近处的物体，近处的物体所成像在视网膜后面，晶状体曲度过小，需戴凸透镜调节；

显微镜和望远镜

15.显微镜由目镜和物镜组成，物镜、目镜都是凸透镜，它们使物体两次放大；

16.望远镜由目镜和物镜组成，物镜使物体成缩小、倒立的实像，目镜相当于放大镜，成放大的像；

【例题精讲】

[例1]图3—2中正确表示了光通过透镜的是（）

A．甲图B．乙图C．丙图D．丁图

答案：

A

[例2]下列说法正确的是（）

A．凡是透镜一定有两个焦点

B．凹透镜没有焦点

C．任何方向的光线经透镜折射后传播方向都会发生偏转

D．以上说法都不正确

答案：

D

[例3]怎样利用太阳光测未知凸透镜的焦距呢?

答：

由于太阳离地球很远．所以射到地球表面的太阳光小范围内可以近似看成是平行光，根据焦点的定义，平行光通过凸透镜后会聚到焦点上．具体做法是在透镜下放一与镜平行的光屏，让透镜对准太阳光，前后移动透镜会在屏上看到一个光斑，测量光斑最小最亮时透镜边缘到屏面的距离，这个距离大约等于凸透镜的焦距．（此方法只能粗测焦距）

[例4]根据图3—4（a）中入射光和出射光的情况在方框内填上一个适当的光学元件．

．

答案：

[例5]完成图3-5中的光路图

答案：

[例6]利用两面凸透镜把二束平行光变成另二束平行光，同时使“上、下”的光线更换位置．（用画图的方法完成这个题目．）

答：

如图3-7所示．（通过透镜性质明确作图方法）

[例7]试说明凸透镜能成实像的条件?

根据凸透镜的成像规律，物体位于凸透镜一侧的1倍焦距到2倍焦距之间时在透镜另一侧成放大、倒立的实像；物体位于凸透镜一侧的2倍焦距以外时在透镜另一侧成缩小、倒立的实像．本题只是说明成实像的条件，并不考虑成的是放大像或是缩小像，因此只抓住“成实像”．（注意大、小实像的条件）

答：

物体在凸透镜一侧1倍焦距以外．

[例8]人用眼睛______________看到凸透镜中成的虚像；人用眼睛__________看到凸透镜中成的实像．

思路分析（在人眼视网膜所成的像是实像）人能看到像是因为有光线进入人眼．凸透镜成虚像时，物体发出的光线经凸透镜折射后进入人眼，这些光的反向延长线相交而成虚像，所以虚像人眼是能看到的；物体发出的光线经凸透镜折射后，会聚成实像，实像所发出的光进入人眼就能使人看到它，因此人眼当然能够看到实像．

答：

能能（注意“虚像”和“实像”人眼都能看到）

[例9]一个“上”字形的霓虹灯，通过凸透镜成像在光屏上，图3—8中四个像正确的是（）

答案：

D

[例10]一支蜡烛立在凸透镜前，调节光屏的位置，恰好在光屏上得到缩小的清晰的像．若保持透镜位置不动，把蜡烛和光屏对调一下位置，则（）

A．在光屏上仍可呈现缩小的像B．隔着透镜可看到蜡烛的像

C．在光屏上呈现放大的像D．在光屏上呈现与蜡烛等大的像

思路分析（根据光路可逆性进行分析）

根据教材中的探究问题（实验），就应该知道，当物体在光屏上成缩小的实像时，此时物距大于二倍焦距，则所成的像应在一倍焦距和二倍焦距之间．若透镜位置不动，而把物体和光屏的位置对调，则原来的像距为现在的物距，原来的物距为现在的像距．根据上述分析蜡烛应在光屏上呈现放大的像，因此选C正确．

[例11]物体放在距凸透镜前30cm的位置上时，在另一侧的光屏上能够得到放大的倒立的像，透镜的焦距可能是（）

A．7．5cmB．20cmC．30cmD．40cm

物体通过透镜成放大倒立实像的条件是物体在透镜的焦点到2倍焦距之间，因此f<30cm<2f，由此可以算出30cm>f>15cm，在答案中找出满足条件的选项．（这点是分析本题的关键）答：

B

[例12]物体距凸透镜20cm时，可在光屏上得到一个缩小的实像，若把物体向透镜方向移8cm，又可在光屏上得到一个放大的实像，则透镜的焦距是（）

A．20cmB．10cmC．9cmD．5cm

思路分析可用u表示物距，v表示像距，f表示焦距

根据题意，当u=20cm时，物体通过凸透镜在光屏上成倒立、缩小的实像．即物距必须满足u>2f，也就是f<10cm．错解A.当焦距为10cm时，物体在20cm处成等大实像，不符合题意．而当焦距为5cm，根据题意，物体又向透镜移动8cm，不可能成放大实像．因此只有焦距为9cm时，才刚好同时满足题意中的两个条件．因此选C正确．答：

C（注意：

物体移动时的分析方法）

[例13]简述照相机是怎样进行工作的?

照像机的标准镜头焦距大约50—75mm，而镜头伸缩的范围很小，在1cm左右，就是说，像距很短．因此，被摄物体一般都在距离镜头很远的地方，最近也在1m左右．这一距离也远远大于二倍焦距．当物体在很远很远的地方时（一般大于20m时），我们就称物距为无穷远，照像机的距离环上有“

”的符号，就表示无穷远．这时，镜头距底片最近，等于镜头的焦距．

有些同学很喜欢摄影，也经常进行摄影实践活动．通常把调距离叫调焦距，也称调焦．这里有个误会，实际上，不是在调焦距，而是在调整像距．因为照像机的镜头焦距是固定的不能调（除变焦镜头以外）．

当用照像机给一个同学照像时，人距镜头越近，照出像片中人越大．但是一定要调整镜头加大像距，即向前推出镜头．（加大像距是使像能够成在底片上）

[例14]简述幻灯机、电影机是怎样工作的?

思路分析与答

幻灯机和电影机的原理一样，都是利用凸透镜成放大实像的原理．

幻灯片、电影片与镜头的距离是物距，镜头到银幕的距离是像距．银幕距离镜头越远银幕上的图像越大，即像距越大，像越大．与此同时，应该使物距减小，即把镜头向幻灯片、电影片方向移动．（明确凸透镜和平面镜的综合应用）

[例15]简述怎样合理应用放大镜．

使用放大镜观察物体时，物体应放在凸透镜的焦点以内，由于放大镜利用了凸透镜成虚像的原理，因此，人们看到的是正立的像．

实际上，使用放大镜观察物体时，物体离放大镜越远（但保证u

[例16]有一张照片，发现其景物模糊不清，而且整个画面偏黑，其形成的原因是在拍照时，没有调节好（）

A．调焦环B．快门C．光圈D．以上说法都正确

思路分析

根据上述照相机的工作情况知道，用照相机拍照时，景物若模糊不清，说明像距没有调好．因此应该使用调焦环．同时整个画面偏黑，说明曝光过度，应调整快门时间和光圈的大小．因此本题应选D正确．

[例17]下面说法正确的是（）

A．近视眼应用凸透镜矫正

B．近视眼应用凹透镜矫正

C．远视眼产生的原因是晶状体太厚

D．远视眼产生的原因与近视眼产生的原因一样，是玻璃体变混浊

思路分析

人眼中相当于凸透镜的主要结构有晶状体和角膜，它把来自物体的光会聚在视网膜上，形成物体的像通过其他组织就可以使人看见物体了．近视眼产生的原因是晶状体太厚，折光能力太强．使光会聚在视网膜前．所以在眼睛前要放一个凹透镜进行矫正．因此B正确．

答：

B（会根据人眼结构进行物理现象的分析）

[例18]关于人眼所“见”，下列说法正确的是（）

A．透过窗户玻璃看到的像都是实像

B．通过近视眼镜看到的可能是虚像

C．通过近视眼镜看到的一定是虚像

D．人眼通过透明介质看到的像一定是实物的虚像

根据光的折射规律，窗户玻璃对光线有折射作用，能使其形成的虚像平移．近视眼镜是用凹透镜制成的，它是发散透镜，通过图3—9可以说明总是成正立、缩小的虚像．而人的眼睛中的晶状体相当于凸透镜，它能使折射光线落在视网膜上形成实像．

答：

C

【习题精练】

一、填空题

1．要想利用凸透镜使小灯泡发出的光线变成平行光，应该把小灯泡放在凸透镜的____上．

2．关于凸透镜的三条特殊光线是，通过光心的光线传播方向____；平行主光轴的光线经透镜折射后____焦点；通过焦点的光线经透镜折射后____主光轴．

3．物体到凸透镜的距离大于2倍焦距时，成____、____的____像，根据这个道理制成了____．

4．在做凸透镜成像的实验时，当蜡烛距离凸透镜36cm时，像成在距凸透镜20cm另一侧的光屏上，看到的是____、____的____像，所用凸透镜的焦距____（填“大于”“等于”或“小于”）18cm．

5．照相机的镜头相当于一个____镜，被拍摄的物体应在距镜头____的位置，在相当于____的胶片上得到____的____的____像．

6．照相机用光圈控制____的光的多少，某人拍摄明亮的物体之后又去拍摄暗淡的物体，光圈应适当____（填“开大”或“缩小”）

7．在研究凸透镜成缩小实像的实验中，需要的主要器材有刻度尺、蜡烛、凸透镜和____其中要求____在同一高度，同一直线上．

8．当物体在凸透镜的两倍焦距以外并向透镜移动时（不超过2倍焦距），像离透镜的距离将____，像的大小将____，且成的像是____像．

9．把物体置于凸透镜主光轴上距透镜40cm，透镜的焦距为15cm，则物体通过透镜成的像是____立____的____像．若将物体向透镜方向移动了15cm，则物体的像将向____方向移动，同时像变为____立____的____像．

10．幻灯机的幻灯片要____插在____透镜的后面比焦点略远些的地方，这时银幕上的像的性质是____、____的____像．

11．幻灯机和电影放映机的镜头是____镜，物体应放在____，像在____，像的性质是____．若要使银幕画面更大些，幻灯机与电影机应离银幕____些．

12．显微镜有____个凸透镜，靠近眼睛的叫____，它的作用____．靠近物体的叫____．要想看清太空中的星星要用____，它有____个凸透镜，靠近眼睛的叫____，靠近物体的叫____．它能使物体成____、____的____像．

13．外界物体反射来的光线，经过____、____，由____进入眼球内部，再经过____和玻璃体的折射作用，在____上能形成清晰的物像．

14．如果眼球的____，或者晶状体的____，远处物体反射来的光线通过____折射后形成的物像，就会落在视网膜的____造成近视眼．

15．猫从黑暗处走到阳光下，____会变____，用来减小阳光对眼球的刺激，这是由____内的平滑肌控制完成．

二、选择题

16．一个物体到凸透镜的距离为30cm时，在光屏上得到一个放大的实像，若把物体沿凸透镜主轴移动到距凸透镜45cm处，则成像的情况一定是（）

A．放大的实像B．等大的实像C．缩小的实像D．上述三种情况都可能

17．物体从距凸透镜12cm处移到距凸透镜20cm处，调整光屏的位置，总能在光屏上得到倒立放大的像，由此可知此凸透镜的焦距可能是（）

A．10cmB．20cmC．12cmD．以上都不对

18．在做凸透镜成像实验时，当蜡烛距凸透镜15cm，在光屏上成放大的像，则下列说法中不正确的是（）

A．蜡烛距透镜40cm时，一定成缩小的实像B．蜡烛距透镜18cm时，可能成放大的实像C．蜡烛距透镜20cm时，一定成放大的实像D．蜡烛距透镜6cm时，一定成放大的虚像

19．某幻灯机的镜头和幻灯片之间的距离可在10cm~20cm之间调节，现因原镜头损坏，则应选用下列哪一个元件做镜头（）

A．焦距为5cm的凸透镜B．焦距为10cm的凹透镜

C．焦距为10cm的凸透镜D．焦距为20cm的凸透镜

20．用照相机给家人照相，人与照相机镜头的距离和底片到照相机镜头的距离分别是（）

A．大于2f,小于fB．大于2f,小于2f，大于f

C．小于2f,大于f，大于2fD．大于f,大于2f

21．测绘人员绘制地图时，常常需要在高空的飞机上向地面照相，称为航空摄影，若要使用航空摄影照相机的镜头焦距为50mm，则底片到镜头间的距离为（）

A．100mm以外B．50mm以内C．略大于50mmD．恰为50mm

22．放映幻灯时，在屏幕上得到的是幻灯片上图像的（）

A．正立放大的虚像B．正立放大的实像C．倒立放大的虚像D．倒立放大的实像

23．用一个凸透镜成像时，下面说法中正确的是（）

A．实像总是正立的、虚像总是倒立的B．实像和虚像都可能是放大或缩小的

C．成实像时，物体离凸透镜越近像越大D．成虚像时，物体离凸透镜越近像越大

24．一个物体放在凸透镜前时，在透镜的另一侧距离透镜20cm的光屏上得到了一个清晰放大的物体的像，若把物体移至透镜前20cm处，为了仍能在透镜另一侧光屏上得到清晰的像，则光屏的移动方向和所成像的大小为（）

A．光屏靠近透镜，成缩小的像B．光屏靠近透镜，成放大的像

C．光屏远离透镜，成放大的像D．光屏远离透镜，成缩小的像

25．一个蜡烛位于凸透镜前，调节透镜和光屏位置可在光屏上呈现放大的清晰的像；若保持凸透镜位置不动，将蜡烛和光屏的位置对调一下，则（）

A．在光屏上不再呈现像B．在光屏上呈现等大的像

C．在光屏上呈现缩小的像D．在光屏上呈现放大的像

26．不论较近或较远的物体，对于正常人来说都能使物像落在视网膜上，这主要是因为（）

A．视网膜可以前后移动调节B．眼球的前后径能随意调节

C．瞳孔可以缩小或放大D．晶状体的曲度可以调节

三、实验题

27．在探究凸透镜成像的实验中，必须把凸透镜、蜡烛、光屏放在____上，并且____应放在其他两种器材之间，使烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在____．

28．当光屏上得到一个清晰、缩小的实像时，说明蜡烛在凸透镜_____；若想得到一个清晰放大的实像，蜡烛应向_____方向移动，同时光屏应向____方向移动．像的大小是逐渐_____，若无论怎样移动光屏都不能接收到蜡烛的像，说明蜡烛处于_____的范围了．

29．在探究凸透镜成像规律的实验中，如果无论光屏怎样移动，光屏都收不到像，原因可能是：

（1）_____；

（2）_____；（3）_____．

30．某同学在探究凸透镜成像规律时，先将平行光照在凸透镜上，在距凸透镜20cm的屏上得到一个最小的亮点，该同学用这个透镜测出了如下表所示的数据，请你填表并回答：

物距（cm）

物体所在范围

像距（cm）

像所在范围

像的倒正

像的大小

像的虚实

60

30

50

33．3

40

40

30

60

2

100

20

15

-60

（1）此凸透镜的焦距是多大？

（2）物体成放大、缩小实像的分界点是哪个点？

（3）物体成实像、虚像的分界点是哪个点？

（4）物体成放大、实像时，像的位置在什么范围？

（5）物体成缩小、实像时，像的位置在什么范围？

（6）你能测出虚像的像距吗？

说出你的测法．

四、作图题

31．（6分）在各图的方框内填上适当的光学元件

32．（6分）完成下图中的光路图．

33．（5分）请在图中填透镜、面镜．

课后作业

1．透镜是利用光的___________现象制成的，凸透镜对光有___________作用，凹透镜对光线有______________作用。

2．要想利用凸透镜使小灯泡发出的光变成平行光，应该把小灯泡放在凸透镜的________处。

3．当物体与凸透镜的距离大于透镜靠近时，物体成_______立的_______像（填“虚”或“实”），此时物体从较远处向透镜的焦距时，像逐渐_________（填“变大”或“变小”），像到透镜的距离逐渐_________（填“变大”或“缩小”），当物体与透镜的距离小于焦距时，成_______立________（填“放大”或“缩小”）的___________像。

（填“虚”或“实”）

4．小午有一块焦距为5cm的凸透镜，若想用它做一个模拟照相机，则景物到凸透镜的距离应____________，若想用它做投影仪的镜头，则胶片到凸透镜的距离应_________，若想将它作为放大镜使用，则被观察的物体到凸透镜的距离应______________。

5．近视眼镜片是___________镜。

6．关于四种光学仪器的成像情况，以下说法中正确的是（   ）

A.放大镜只能成正立放大的实像   B.照相机只能成正立缩小的实像

C.平面镜只能成正立等大的虚像   D.幻灯机只能成正立等大的实像

7．关于虚像和实像，正确的判断依据是（   ）

A.平面镜成虚像，凸透镜成实像           B.光的折射可以成实像也可以成虚像

C.光的反射成实像，光的折射成虚像   D.光的反射可成实像也可成虚像

8．下列光学仪器中得到的实像比物体大的是（   ）

A.放大镜    B.照相机   C.平面镜   D.投影仪

9．下列光路图正确的是（   ）

10．一个物体在凸透镜前30cm处时，在屏上成一侧立缩小的像，则凸透镜的焦距f为（ ）

A.15cm15cm   C.f<15cm   D.f>30cm

11．下列镜子中对光起发散作用的是（   ）

A.凸透镜       B.平面镜         C.放大镜            D.凹透镜

习题参考答案

1．焦点；2．不改变、会聚于、平行于；3．倒立、缩小、实、照相机；4．倒立、缩小、实、小于；5．凸透镜、大于2倍焦距外、光屏、倒立、缩小、实；6．进入镜头、开大；7．光屏、凸透镜、烛焰、光屏中心；8．变大、变大、实；9．倒、缩小、实、远离透镜、倒、放大、实；

10．倒、凸、倒立、放大、实；11．凸透、焦距和2倍焦距之间，二倍焦距之外、倒立的放大的实像、远；12．两、目镜、相当于放大镜、物镜、望远镜、两、目镜、物镜、倒立、缩小、实；

13．角膜、房水、瞳孔、晶状体、视网膜；14．前后径过长、曲度过大、晶状体、前方；15．瞳孔、小、巩膜

16．D17．D18．C19．C20．B21．C22．D23．C24．A25．C26．D

27．光具座（桌子）、凸透镜、同一高度；28．2倍焦距之外、靠近透镜、远离透镜、变大、一倍焦距；29．

（1）烛焰、凸透镜、光屏中心不在同一高度

（2）蜡烛在焦点处（3）蜡烛在1倍焦距之内

30．

（1）凹透镜

（2）凸透镜（3）凹透镜（4）凸透镜（5）凸透镜（6）平面镜

31．

32．

课后作业参考答案

1．折射 会聚 发散 2.焦点 3.倒 实 变大 变大 正 放大 虚 4.>10cm 小于 10cm，大于5cm <5cm 5.凹透  6.C 7.B 8.D 9.A 10.C 11.D