中考物理专题讲解第五讲透镜及其应用解析.docx

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中考物理专题讲解第五讲透镜及其应用解析

透镜及其应用　

【考纲要求】

1．光的折射现象

2．凸透镜的焦点、焦距和主光轴

3．凸透镜的会聚作用和凹透镜的发散作用

4．凸透镜成放大、缩小的实像和成虚

像的条件[中

5．照相机、幻灯机、放大镜的原理

【命题趋势】

日常生活中常见的折射现象是填空题和简答题的最好物理模型。

凸透镜对光线的作用在作图题中经常出现，特别是特殊光线经过凸透镜的折射光路图，同时，实验研究凸透镜成像规律，运用凸透镜成像规律，分析解决问题仍是这部分考试的重点。

考点精析

一．选择题（共5小题）

1．香水的主要成分是易燃酒精，如图所示为四瓶香水，透明玻璃瓶盖形状各异，最容易在阳光下引发火灾的是（　　）

A．

B．

C．

D．

【考点】B4：

凸透镜的会聚作用．

【分析】凸透镜有会聚作用故又称聚光透镜．

【解答】解：

如图所示为四瓶香水，透明玻璃瓶盖形状各异，最容易在阳光下引发火灾的应该是B瓶口，因为B瓶口是凸透镜，对光有汇聚作用，最容易在阳光下引发火灾．

故选B．

2．下列关于光的知识应用的说法，不正确的是（　　）

A．照相机的原理是利用凸透镜能成正立、缩小的实像

B．电视机遥控器是利用红外线实现遥控的

C．近视眼镜是利用凹透镜对光的发散作用

D．投影仪的原理是利用凸透镜能成倒立、放大的实像

【考点】B7：

凸透镜成像规律及其探究实验；AT：

红外线；BA：

近视眼的成因与矫正办法；BE：

生活中的透镜．

【分析】

（1）照相机应用的是u＞2f时凸透镜的成像规律；

（2）电视遥控器利用的是红外线；

（3）凸透镜对光线有会聚作用，凹透镜对光线有发散作用；

（4）投影仪是应用f＜u＜2f时凸透镜的成像规律．

【解答】解：

A、照相机拍照时，物体到透镜的距离大于二倍焦距，成倒立、缩小的实像，故A错误；

B、红外线可以用来进行遥控，遥控器的前端有一个发光二极管，按下不同的键时，可以发出不同的红外线，来实现遥控，故B正确；

C、近视镜是凹透镜，因此近视镜是利用凹透镜对光的发散作用使物体的像成在视网膜上，故C正确；

D、投影仪是利用凸透镜成倒立放大的实像的原理制成的，故D正确．

故选A．

3．如图所示，让一束平行光经过一凸透镜，在光屏上得到一个最小、最亮的光屏，小明用此透镜做“探究凸透镜成像规律”的实验，下列说法不正确的是（　　）

A．当物体距透镜8cm时，成正立的像

B．当物体距透镜16cm时，成倒立、放大的实像

C．当物体从距透镜20cm处远离透镜的方向移动时，所成的像逐渐变小

D．当物体从距透镜20cm处靠近透镜移动时，要得到清晰的像应使光屏靠近透镜

【考点】B7：

凸透镜成像规律及其探究实验．

【分析】

（1）物距小于焦距成正立放大虚像．应用是放大镜．

物距大于一倍焦距小于二倍焦距成倒立放大实像，像距大于二倍焦距．

物距等于二倍焦距成倒立等大实像，像距等于二倍焦距．

物距大于二倍焦距成倒立缩小实像，像距大于一倍焦距小于二倍焦距．

（2）凸透镜成实像时，物距变大，像距变小，物距减小，像距变大．

【解答】解：

A、由图可知，凸透镜的焦距为40cm﹣30cm=10cm，当物体距透镜8cm时，物距小于一倍焦距，成正立放大的虚像，故A正确；

B、当物体距透镜16cm时，物距大于一倍焦距小于二倍焦距成倒立放大的实像，故B正确；

C、当物体从距透镜20cm处远离透镜的方向移动时，凸透镜成的是实像，物距变大，像距变小，故C正确；

D、当物体从距透镜20cm处靠近透镜移动时，从光屏上看到的像为实像，物距减小，像距变大，要得到清晰的像应使光屏远离透镜，故D错误．

故选D．

4．小明做“探究凸透镜成像的规律”实验时，在光屏上得到烛焰清晰的缩小的像，然后他把燃烧的蜡烛和光屏互换位置，这时光屏上能看到（　　）

A．倒立、放大的像B．倒立、缩小的像

C．正立、放大的像D．正立、缩小的像

【考点】B7：

凸透镜成像规律及其探究实验．

【分析】凸透镜成像的特点：

当u＞2f时，成倒立缩小的实像，f＜v＜2f；

f＜u＜2f时，成倒立放大的实像，v＞2f．

【解答】解：

由凸透镜成像规律可知，当u＞2f，f＜v＜2f，成倒立、缩小的实像；

若将蜡烛和光屏位置互换，则f＜u＜2f时，成倒立、放大的实像，光屏距凸透镜即像距v＞2f．

故选A．

5．在做凸透镜成像实验时，将点燃的蜡烛沿着光具座，从凸透镜二倍焦距以外的某位置向焦点移动，在此过程中，像的大小及焦距的变化情况是（　　）

A．像和像距都逐渐变大B．像和像距都逐渐变小

C．像逐渐变大，像距逐渐变小D．像逐渐变小，像距逐渐变大

【考点】B7：

凸透镜成像规律及其探究实验．

【分析】根据凸透镜成实像时，遵循物近像远像变大的特点进行分析．

【解答】解：

当物距大于一倍焦距f时，凸透镜成倒立的实像，且物距越小，像距越大，成的像也越大；所以将蜡烛从二倍焦距外的地方逐渐向凸透镜的焦点靠近的过程中，像距逐渐变大，像逐渐变大．

故选A．

二．填空题（共5小题）

6．如图所示，是“探究凸透镜成像的规律”实验装置，在图示位置，烛焰恰能在光屏上成清晰的像．

（1）物距是　20.5　cm．

（2）光屏上成的是倒立、　放大　（填“放大”、“等大”或“缩小”）的实像．

（3）小明将近视眼镜放在蜡烛与凸透镜之间，为了在光屏上再次得到烛焰清晰的像，应将光屏向　右　（填“左”或“右”）移动．

【考点】B7：

凸透镜成像规律及其探究实验．

【分析】

（1）根据光具座上的刻度读数；

（2）物距小于像距，成的是倒立、放大的实像；

（3）凹透镜对光线有发散作用．

【解答】解：

（1）蜡烛到凸透镜的距离为u=30.5cm﹣10.0cm=20.5cm；

（2）由图可知，此时物距小于像距，成的是倒立、放大的实像；

（3）近视眼镜是凹透镜，凹透镜对光线有发散作用，发散作用是使原来会聚成像的光线推迟会聚，所以将近视眼镜片放在蜡烛和凸透镜之间，光屏上原来清晰的像变模糊了；使光屏远离凸透镜，即光屏向右移动，又能在光屏上看到蜡烛清晰的像．

故答案为：

（1）20.5；

（2）放大；（3）右．

7．

（1）利用微信“扫一扫”功能，通过智能手机的摄像头扫描二维码（如图甲）可快速获取网络信息，手机摄像头相当于一个凸透镜，二维码到摄像头的距离应满足　物距大于二倍焦距　的条件．

（2）如图乙所示，蜡烛恰好在光屏上成清晰的像．将光屏移至刻度线10cm处，蜡烛向　靠近　（远离/靠近）透镜方向移动，光屏上能再次成清晰的像．保持透镜位置不变，仅将蜡烛和光屏位置交换，光屏上可观察到倒立　缩小　的实像．

【考点】B7：

凸透镜成像规律及其探究实验．

【分析】

（1）凸透镜成像时，物距u＞2f，成倒立缩小的实像，应用是照相机．

（2）物距变大，则像距变小，像变小；在光的折射中，光路是可逆的．

【解答】解：

（1）摄像头扫描二维码时相当于凸透镜，成倒立缩小实像，此时物距大于二倍焦距；

（2）将光屏移至刻度线10cm处，像距变大，则物距应减小，蜡烛向靠近透镜方向移动，光屏上能再次成清晰的像，此时像距大于物距，成的是倒立、放大的实像；保持透镜位置不变，仅将蜡烛和光屏位置交换，此时像距小于物距，成的是倒立缩小的实像．

故答案为：

（1）物距大于二倍焦距；

（2）靠近；缩小．

8．如图是凸透镜成像的实验．图1、图2是能在光屏上呈现清晰像的两种情形．这两种成像情形中，　图2　（选填“图1”或“图2”）能够模拟眼睛成像．为了模拟近视眼看东西模糊的情形，应该把该图中的光屏向　远离　（选填“靠近”或“远离”）凸透镜方向移动或使凸透镜的曲度变得更大．

【考点】B7：

凸透镜成像规律及其探究实验．

【分析】人的眼睛相当于照相机；近视眼是由于晶状体对光线的会聚作用太强，使远处物体射来的光线会聚在视网膜的前方，由此可以确定哪一个图表示了近视眼的成像情况．需佩戴凹透镜．凹透镜对光线有发散作用，能使光线的会聚点推迟会聚．

【解答】解：

人的眼睛相当于照相机，物距大于二倍焦距，成倒立、缩小的实像，故图2符合；

近视眼应该用凹透镜矫正，凹透镜对光线有发散作用，为了模拟近视眼看东西模糊的情形，应该把该图中的光屏向远离凸透镜．

故答案为：

图2；远离．

9．小南同学在做“凸透镜成像”的实验中，经过调节在光屏上得到一个清晰的像，并测出物距u=20cm，像距v=15cm，则光屏上是倒立　缩小　的实像，该凸透镜焦距的范围为　7.5cm＜f＜10cm　．

【考点】B7：

凸透镜成像规律及其探究实验．

【分析】凸透镜成像时，u＞2f，2f＞v＞f，成倒立、缩小的实像．根据物距、像距和焦距的关系，求出凸透镜焦距的取值范围．

【解答】解：

凸透镜成像时，物距大于像距，则成缩小的像，物体放在距离凸透镜20cm处时，光屏上得到倒立、缩小的实像，所以20cm＞2f，所以10cm＞f．

此时的像距满足：

2f＞v＞f，2f＞15cm＞f，则7.5cm＜f＜15cm；

故凸透镜焦距的取值范围为：

7.5cm＜f＜10cm．

故答案为：

缩小；7.5cm＜f＜10cm．

10．人眼的晶状体相当于凸透镜．当人观察物体时．物体在视网膜上所成的像是倒立　缩小　的实像，近视眼应配戴由　凹　透镜制成的眼镜进行矫正．

【考点】B9：

眼睛及其视物原理；BB：

远视眼的成因与矫正办法．

【分析】解答此题从以下知识点入手：

（1）眼睛和照相机类似，可以将2倍焦距以外的物体成像在视网膜上；

（2）近视眼是因为成像成在视网膜的前方，所以看不清楚，需要利用发散透镜进行纠正．

【解答】解：

当物体在2倍焦距以外时，物体成的像是倒立、缩小的实像；

近视眼是因晶状体曲度变大，会聚能力增强，即折光能力增强，像成在视网膜的前方，应佩戴凹透镜，使光线推迟会聚；

故答案为：

缩小；凹．

三．计算题（共1小题）

11．如图L表示凸透镜，MN是主光轴，O为光心，F为焦点．请运用凸透镜的特殊光线在图中画出物体AB所成的像的光路图．如果凸透镜的焦距为f，物体AB的高度为h1，物体到透镜的距离为u，像到透镜的距离为v，请你证明像的高度h2=

．

【考点】B7：

凸透镜成像规律及其探究实验．

【分析】根据“过凸透镜光心的光线其传播方向不变、平行于主光轴的光线经凸透镜折射后通过焦点”据此做出交点即为像点，据此做出物体AB所成的像的光路图，然后根据相似三角形得出答案．

【解答】解：

过凸透镜光心的光线其传播方向不变，平行于主光轴的光线经凸透镜折射后通过焦点，两条光线反向延长线的交点即为A的像点，然后做主光轴的垂线即可得出物体AB所成的像，如下图所示：

由△AOB∽△A′OB′可得：

=

，即

=

，

所以h2=

．（当然本题也可以根据凸透镜成实像来证明）

四．解答题（共5小题）

12．如图所示，请画出入射光线经过凸透镜折射后的折射光线和这条折射光线再经平面镜MN反射后的反射光线．

【考点】B6：

透镜的光路图．

【分析】

（1）根据平行于主光轴的光线经凸透镜折射后折射光线通过焦点来作出入射光线；

（2）反射定律：

反射光线、入射光线、法线在同一个平面内，反射光线与入射光线分居法线两侧，反射角等于入射角来作；根据反射定律作出反射光线，反射光线与法线的夹角为反射角．

【解答】解：

（1）平行于主光轴的光线经凸透镜折射后折射光线通过焦点；

（2）过平面镜的入射点垂直镜面作出法线，根据反射角等于入射角，在法线右侧作出反射光线；如图所示：

13．在测量凹透镜焦距时，用一束平行于凹透镜主光轴的光线，射向嵌入挡板中直径为d的凹透镜上，在光屏上形成一个直径为D的圆形光斑，测得光屏到凹透镜的距离为L；如图所示，请推导凹透镜的焦距：

f=

．

【考点】B3：

主光轴、光心、焦点和焦距．

【分析】要解决此题，需要掌握凹透镜有发散光线的作用；

并且要掌握三条特殊的光线通过透镜的情况：

①平行于主光轴的光线，通过凹透镜折射光线的反向延长线过焦点；

②过光心的光线，传播方向不变；

③过焦点的光线，通过凹透镜后平行于主光轴．

【解答】解：

平行于凹透镜主光轴的光线，经凹透镜折射后变得发散，但其反向延长线过焦点；

将图中折射光线反向延长，与主光轴交与点F，则O、F之间的距离就是焦距f，如下图所示：

三角形A′B′F和三角形ABF相似，对应边成比例，

则有

=

，即

=

，

解得：

f=

．

14．如图所示，一条平行于凸透镜主光轴的光线，经凸透镜的两次折射和凸透镜右侧的平面镜的反射后，仍平行于凸透镜的主光轴射出，请你完成该光路，并画出平面镜．

【考点】B6：

透镜的光路图．

【分析】

（1）对于凸透镜：

平行于主光轴的光线经凸透镜折射后折射光线通过焦点；

（2）对于平面镜：

反射光线与入射光线分居法线两侧，反射角等于入射角；

根据以上内容和图示完成光路图．

【解答】解：

平行于主光轴的光线经凸透镜折射后折射光线通过焦点，平面镜在焦点处、与主光轴垂直，折射光线入射到平面镜上，反射光线也过焦点，再经凸透镜后变为平行于主光轴的光线射出，如下图所示：

15．图甲是车门迎宾灯，其内部结构示意图如图乙，点亮光源后，在地面上出现清晰的像．

（1）在图乙中标示出物距；

（2）画出图乙中所示两条光线经过凸透镜之后的光线；

（3）请完整说明地面上的像的特点　倒立放大的实像　．

【考点】B6：

透镜的光路图；B7：

凸透镜成像规律及其探究实验．

【分析】

（1）物体到凸透镜的距离叫物距；

（2）过光心的光线传播方向不变；从焦点上发出的光线经凸透镜折射后平行射出；

（3）根据光路图说明成像的特点．

【解答】解：

（1）物体到凸透镜的距离叫物距，用字母u来表示，如图所示：

（2）过光心的光线传播方向不变；过焦点的光线经凸透镜折射后平行射出，由此作出折射光线如图所示；

；

（3）物体发出光经折射后会聚于一点，由图可知，像点相对物体在主光轴两侧，像点距离凸透镜远些，所以所成的是倒立放大的实像．

故答案为：

（1）

（2）见上图；（3）倒立放大的实像．

16．小明在做“探究凸透镜成像规律”的实验时，凸透镜的位置固定不动，实验操作规范．在图示位置时，烛焰恰好在光屏上成清晰的像．

（1）这个像的成像原理与　照相机　（选填“放大镜”、“投影仪”或“照相机”）相同．若将蜡烛向右移动少许，则应将光屏向　右　（选填“左”或“右”）移动才能再次在光屏上成清晰的像，此时像的大小比刚才的像要　大　些．

（2）再在凸透镜左侧附近放置一凹透镜（图中未画出），这时需要将光屏向　右　（选填“左”或“右”）移动才能在光屏上成清晰的像．

（3）为了粗测凸透镜的焦距，小明上午第二节课下课后，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，小明认为此点就是凸透镜焦点的位置．旁边的同学却告诉他，这个亮点不是凸透镜的焦点位置，其理由是：

　凸透镜没有正对太阳光放置（太阳光没有平行于主光轴入射到凸透镜上）　．

【考点】B7：

凸透镜成像规律及其探究实验．

【分析】

（1）凸透镜成实像时，根据物距和像距的关系，能判断凸透镜的成像情况：

①物距大于像距，成倒立、缩小的实像；

②物距等于像距，成倒立、等大的实像；

③物距小于像距，成倒立、放大的实像，应用于投影仪或幻灯机．

（2）当凹透镜靠近凸透镜时，会聚能力减弱，使像呈在光屏的后方．

（3）平行于主光轴的光线会聚于一点，此点为凸透镜的焦点．由焦点到凸透镜光心的距离叫做焦距，粗略测量薄透镜的焦距时，可以测出从焦点到凸透镜的距离即可．

【解答】解：

（1）物体到凸透镜的距离是物距，像到凸透镜的距离是像距．

如图，物距大于像距，成倒立、缩小的实像，照相机就是利用此原理制成的．

当凸透镜的位置不变时，只向右移动蜡烛，要使光屏上再次出现一个明亮清晰的像，可以向右移动光屏，才能再一次成像，并且此时的像比刚才的像大．

（2）凹透镜对光线有发散作用，靠近凸透镜时，使光线发散，像会聚在光屏的后方，像距增大，在光屏上要得到清晰的像，光屏要远离凸透镜．

（3）太阳光可以近似看为平行光源，将凸透镜正对着太阳光，太阳光经凸透镜后将会聚在焦点．所以把光屏置于另一侧，改变光屏与凸透镜间的距离，直到光屏上出现一个最小、最亮的光斑，这个光斑便为焦点．测出光斑到凸透镜的距离，便是焦距．

故答案为：

（1）照相机；右；大；

（2）右；（3）凸透镜没有正对太阳光放置（太阳光没有平行于主光轴入射到凸透镜上）．