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第四讲 透镜及其应用
命题点一
1. 3D电影具有三维立体视觉效果，拍摄时，将两个摄像头按照人两眼间的距离放置，同时拍摄，制成胶片；放映时，两个放映机在银幕上呈现两个略有差异的画面，观看者带上特殊眼镜后，就和直接用双眼看到物体的效果一样．关于3D电影，下列说法不正确的是( )
A. 光在银幕上发生的是漫反射
B. 画面在人眼视网膜上所成的像是倒立、缩小的实像
C. 拍摄时，两镜头中心间的距离约为7 cm
D. 放映时，胶片到放映机镜头的距离大于2倍的镜头焦距
2. 图中的烛焰，通过透镜所成的是正立、放大的________像，此像________(选填“能”或“不能”)呈现在光屏上，人能看到此像的方法是____________________．图中这种透镜可以用来矫正________眼的视力.
第2题图
3.小红在实验室用蜡烛、凸透镜和光屏做“探究凸透镜成像规律”的实验．通过调节点燃的蜡烛、透镜和光屏的位置，在光屏上得到了烛焰清晰、倒立、缩小的像．若固定蜡烛和光屏的位置不动，将透镜向蜡烛移动，则能在光屏上得到烛焰( )
A. 清晰、倒立、放大的像 B. 清晰、倒立、缩小的像
C. 清晰、倒立、等大的像 D. 清晰、正立、放大的像
4.如图是某摄影师抓拍的一滴水珠下落到水面瞬间的照片，水珠后方的人通过水珠成________、缩小的实像，此时水珠相当于________镜；水珠在水中所成的像是________像(选填“虚”或“实”)，此时水面相当于________镜．
第4题图 第6题图 第6题图
5.图示的二维码可以存储大量信息，用手机上的照相机镜头将图像“扫入”手机中就能读取信息．“扫入”二维码时镜头距二维码的距离________2倍的镜头焦距．二维码经过手机镜头所成的像是______________．
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6.图示为国际空间站上宇航员通过悬浮水珠成像的情景．图中水珠相当于________镜，所成的像为倒立、________的________像．生活中与该水珠这一成像原理相同的光学仪器有_______________(写出一种即可)．
7.单反相机的全名为“单镜头反射式照相机”．这种照相机的镜头相当于凸透镜，对光有________(选填“会聚”或“发散”)作用．照相时，物体通过镜头成________、缩小的实像，由存储系统保存．摄影者从取景框中观察的像是经反射系统所成的正立、缩小的________像．
8.如图是一款带有放大镜的指甲刀．使用时，透镜到指甲的距离应________一倍焦距(选填“大于”“等于”或“小于”)．
第8题图
【延伸】1. 如图所示是一个行车记录仪．关于行车记录仪，下列说法正确的是( )
延伸1题图
A. 在拍摄行车录像时，物体在透镜二倍焦距外
B. 行车记录仪的摄像头用的是凹透镜
C. 行车记录仪上成的像是正立、缩小的实像
D. 利用这种透镜可以矫正近视眼
2. 澳大利亚莫纳什大学的研究团队正在开发一种不需要正常视觉系统的“仿生”眼球．如图所示，这一技术由一系列镜片和电极组成，包含摄像头、眼球运动传感器、数字处理系统，以及无线发送设备．通过眼球追踪技术，这些摄像头的移动与常人眼球类似，即________(选填“凸透镜”或“凹透镜”)，所成的像是________(选填“实”或“虚”)像，而后通过电磁波传递信息，产生粗略的图像传入大脑．
延伸2题图
命题点二
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9.目前，青少年近视现象十分严重．近视眼在看远处物体时，物体的像落在视网膜的________(选填“ 前方”或“后面”)，需要配戴对光线有________作用的________透镜进行矫正，使远处物体在视网膜上成倒立、________的实像．
命题点三 光学综合题
10.有关光学元件的说法，正确的是( )
A. 近视眼镜的镜片是凹透镜 B. 凸透镜对光线具有发散作用
C. 光通过三棱镜时不发生偏折 D. 平面镜不能改变光的传播方向
11.对下列四幅图解释正确的是( )
【延伸】某新型智能投影仪可以利用手机通过蓝牙控制、操作，如图所示为该投影仪的投影效果展示，下列相关的说法正确的是( )
延伸题图
A. 放映投影时镜头与屏幕的距离要在镜头的距离与2倍焦距之间
B. 该投影仪的镜头是凹透镜
C. 投影成像主要利用的是光的折射和光的直线传播
D. 为了不同方向的观众都能看清投影的图像，屏幕要尽可能的光滑
命题点四 透镜作图
12.请在图中画出入射光线经凹透镜后折射光线．
第12题图
13.请观察图甲后，在图乙中的适当位置处，画上矫正视力所需要的透镜．
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第13题图
【延伸】完成以下光路图．
延伸题图
【拓展设问】还可能出现设问拓展如下：
(1)当蜡烛在距透镜30 cm处，光屏也在距透镜30 cm处时，光屏上成倒立、________的实像．应用这一特点可以______________．
(2)当蜡烛在距透镜10 cm处时，此时像在________(选填“大于”“小于”或“等于”)距透镜10 cm处，成正立、放大的________像．________就是应用这一成像规律工作的．
(3)当蜡烛到透镜的距离大于30 cm时，光屏在距透镜15 cm～30 cm之间时，光屏上成________、缩小的实像，这个像的成像原理与________相同，若将蜡烛向右移动少许，则应将光屏向________(选填“左”或“右”)移动才能再次在光屏上成清晰的，此时像的大小比刚才的像要________些．
(4)若再在凸透镜左侧附近放置一凹透镜，这时需要将光屏向________(选填“左”或“右”)移动才能在光屏上成清晰的像．
命题点五 探究凸透镜成像规律
14.某小组同学用如图甲的装置“探究凸透镜成像特点”，其中凸透镜的焦距为15 cm，他们进行实验的同时在坐标纸上记录蜡烛与光屏上像的位置和大小，如图乙．(用带箭头的线段表示物或像，A′、B′分别表示蜡烛在A、B处像的位置)
第14题图
(1)从图乙中可以看出，蜡烛在A、B位置时光屏上得到的都是倒立、________的实像．生活中利用这个成像特点制成了______________________________(写出一个即可)．
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(2)和其他小组交流后发现，当蜡烛在距透镜15 cm～30 cm之间时，像均成在透镜另一侧距透镜30 cm以外处．但是，当他们把蜡烛放在C位置时，在光具座上无论怎样移动光屏，都不能得到清晰的像，原因是像距________________________________________________________________________．
(3)为了让蜡烛在C位置的像成在光具座上的光屏上，他们采用了两种做法．
做法一：保持蜡烛和透镜的位置不变，更换凸透镜，在光具座上移动光屏，光屏上又出现了清晰的像．这表明像距变________了，由此推断更换的凸透镜会聚光的能力较强，此透镜焦距________15 cm(选填“大于”“小于”或“等于”)．
做法二：保持蜡烛和透镜的位置不变，在蜡烛和透镜之间再放置一个凸透镜，在光具座上移动光屏，光屏上又出现了清晰的像．由此实验联系实际，远视眼的晶状体焦距较________(选填“大”或“小”)，将近处物体的像成在视网膜________方(选填“前”或“后”)，故需配戴________透镜矫正．
15.小明在探究“凸透镜成像规律”时，选取了一个焦距为10 cm的凸透镜，并将蜡烛、透镜、光屏依次安装在光具座上．
(1)点燃蜡烛，保持蜡烛、透镜的位置不变，无论怎样移动光屏，光屏上始终得不到烛焰清晰的像．出现这种情况的原因可能是__________________(写出一条即可)．
(2)经过调节之后，在光屏上得到了一个清晰的倒立、缩小的像，则蜡烛到透镜的距离一定______ cm.生活中的______________就用到这一成像规律．
答案：
1. D 【解析】银幕表面由于有涂层而凹凸不平，故光在银幕表面会发生漫反射，保证在不同位置的观众都能看到画面，故A选项正确；画面通过人眼成像的原理与照相机类似，故画面在人眼视网膜上成倒立、缩小的实像，故B选项正确；由题意可知，拍摄时要将两个摄像机镜头按照人眼间的距离放置，同时拍摄，而正常情况下人两眼间的距离约为7 cm，所以拍摄时两镜头中心间的距离约为7 cm，故C选项正确；放映机放映的过程同投影仪或幻灯机的成像原理相似，胶片要放在放映机镜头的1倍焦距和2倍焦距之间，物体通过镜头才会成一个倒立、放大的实像，故D选项错误．故选D.
2. (每空1分，共5分)虚 不能 眼睛逆着出射光线的方向观察(或眼睛在透镜的右侧正对透镜观察) 远视(或老花) 【解析】图中的烛焰的像与烛焰同侧，所成的像是正立、放大的虚像，由于是虚像，故不能呈现在光屏上，人在观察时眼睛要在透镜的右侧正对透镜观察才能观察到，
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远视眼(老花眼)就是用凸透镜来进行矫正的．
3. A 【解析】由于此时在光屏上得到一个倒立、缩小的实像，即表明蜡烛在2倍焦距以外，光屏在另一侧的1倍焦距和2倍焦距之间；所以若固定蜡烛和光屏的位置不动，将透镜向蜡烛移动，根据光路的可逆性可知，当蜡烛到达距透镜的1倍焦距和2倍焦距之间时，光屏在透镜的2倍焦距以外，会在光屏上呈现一个清晰、倒立、放大的实像．故选A.
4. (每空1分，共4分)倒立 凸透 虚 平面 【解析】由图可知，水珠中人的像是倒立、缩小的实像；根据成倒立、缩小的实像的特点知水珠后方的人的成像符合凸透镜在二倍焦距外成像的特点，因此水珠相当于一个凸透镜；由图可知水珠在水中所成的像与水珠大小相等、方向相反，关于水面对称，符合平面镜成像的规律，因此水面相当于平面镜，根据平面镜成像特点知水珠在水中所成的像是虚像．
5. (每空1分，共2分)大于 倒立、缩小的实像 【解析】照相机是根据物距大于2倍焦距时，成倒立、缩小的实像的原理制成的，所以镜头距二维码的距离大于2倍的镜头焦距，此时成倒立、缩小的实像．
6. (每空1分，共4分)凸透 缩小 实 照相机(或摄像机等)
【解析】悬浮的水珠中间厚，边缘薄，所以水珠相当于凸透镜，通过题图可看出所成的像是倒立、缩小的实像．生活中利用成倒立、缩小的实像的原理的光学仪器有照相机、摄像机等．
7. (每空1分，共3分)会聚 倒立 虚 【解析】本题考查了凸透镜对光的作用及照相机的成像原理．凸透镜对光具有会聚作用；照相时，物体通过镜头成一个倒立、缩小的实像；由于摄影者从取景框中看到的是物体通过镜头所成的实像通过反射系统反射后形成的像，故看到的是虚像．
8. 小于(2分) 【解析】根据凸透镜成像规律可知，当把凸透镜当作放大镜使用时，物体到凸透镜的距离应该小于一倍焦距．
【延伸】1. A 【解析】摄像头的原理与照相机相似，都是利用物体在凸透镜二倍焦距外成倒立、缩小的实像，故A正确，B、C错误；近视眼是因为晶状体太厚，进入眼睛的光线被会聚而成像于视网膜前方，所以要用对光线有发散作用的凹透镜来矫正，而摄像头是凸透镜制成的，故D错误. 故选A.
2. 凸透镜 实 【解析】人类的眼球中的晶状体相当于凸透镜，而摄像头成倒立、缩小的实像．
9. (每空1分，共4分)前方 发散 凹 缩小 【解析】近视眼是物体通过晶状体所成的像呈现在了视网膜的前方，需要配戴凹透镜使光线发散来进行矫正，从而使像成在视网膜上，且所成的像是倒立、缩小的实像．
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10. A 【解析】近视眼对光线的会聚作用比正常眼睛的会聚作用强，会使远处的物体成像在视网膜前方，所以需要配戴由凹透镜制作的眼镜来对光线进行适当地发散，从而让远处的物体正好成像在视网膜上，A正确；凸透镜对光线具有会聚作用，B错误；光通过三棱镜时要发生折射现象，如一束白光通过三棱镜后发生色散现象，就是因为不同色光通过三棱镜时的折射程度不同，C错误；光线射到平面镜上后，会发生光的反射，从而改变光的传播方向，D错误．故选A.
11. D 【解析】本题考查平面镜成像、凸透镜成像、光的色散．
选项
解读
正误
A
平面镜所成的像是虚像，水面相当于平面镜
×
B
放大镜所成的像是虚像
×
C
眼睛的晶状体相当于凸透镜，它所成的像是实像
×
D
光的三原色是红、绿、蓝，将这三种色光混合到一起，能形成白色光
√
12. 如答图所示(2分)
第12题答图
【作图步骤】①用虚线将入射光线与凹透镜的交点与凹透镜左焦点相连接；②用实线过入射光线与凹透镜的交点延长③所作线段，并标上箭头．(注：平行于凹透镜主光轴的光线经过凹透镜后折射光线的反向延长线经过焦点)
13. 如答图所示(2分)
第13题答图
【解析】由图甲可以看出，成像在视网膜的前方，所以要用对光线有发散作用的凹透镜来矫正．具体如答图所示．
【延伸】如答图所示
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延伸题答图
14. (每空1分，共8分)(1)放大 幻灯机(或投影仪、电影放映机等)(写出一个即可) (2)太大(或超出了光具座的长度范围) (3)小 小于 大 后 凸
【解析】(1)第一空：由题图可看出，蜡烛在A、B位置时光屏上得到的都是倒立、放大的实像(也可从凸透镜的焦距为15 cm 知，当蜡烛在A、B位置时均处于1倍焦距与2倍焦距之间，得出光屏上成的是倒立、放大的实像的结论)；第二空：生活中利用这个成像特点制成的有幻灯机、投影仪、电影放映机等；(2)根据凸透镜成像规律，当物距在1倍焦距与2倍焦距之间时，成的是倒立、放大的实像，而且随着物距的减小，像距在不断增大，像也不断增大，所以当物体靠近焦点时，像距会进一步增大，像就很可能成在光具座外，所以光屏就不能得到清晰的像了；(3)做法一：开始时因为像距太大不能成像，更换凸透镜，在光具座上移动光屏，光屏上又出现清晰的像，说明像距变小了，也就是凸透镜的会聚作用变强了，而凸透镜的焦距越小，会聚能力越强，所以换的凸透镜焦距比原来的凸透镜焦距小，因此此凸透镜焦距小于15 cm；做法二：在蜡烛和凸透镜之间再放置一个凸透镜，因为凸透镜对光线具有会聚作用，所以可以使光线会聚使像距变小，由此联系实际：远视眼的晶状体焦距较大，聚光能力较弱，将近处物体的像成在视网膜后方，故应配戴对光线具有会聚作用的凸透镜，使像成在视网膜上．
【拓展设问】
(1)等大 求焦距 (2)大于 虚 放大镜 (3)倒立 照相机
右 大 (4)右
15. (1)烛焰、透镜、光屏的中心不在同一高度(或蜡烛在透镜的焦点以内或光屏在光具座上可移动的距离小于实际的像距等)(写出一条即可)(2分) (2)大于20(1分) 照相机(1分)(其他答案合理均给分)
【解析】(1)本题考查“凸透镜成像规律”实验．实验时要保持烛焰、透镜、光屏的中心在同一高度同一直线上．(2)本题考查凸透镜成像规律的应用，成倒立、缩小的实像，物距应大于2倍焦距，与生活中的照相机等光学仪器成像规律符合．
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