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專題07 透鏡及其應用
一、透鏡 透鏡分類（1）分類：按照形狀可以分為凸透鏡和凹透鏡。 （2）定義：中間厚邊緣薄的是凸透鏡，中間薄邊緣厚的是凹透鏡。 注意：判斷一個透鏡是凸透鏡還是凹透鏡，要根據中間與邊緣的厚度來確定，而不能根據透鏡表面的凸凹來判斷。透鏡對光的作用（1）透鏡對光的作用：①凸透鏡對光有會聚作用，凸透鏡又叫會聚透鏡；②凹透鏡對光有發散作用，凹透鏡又叫發散透鏡。 （2）光心：主光軸上有個特殊點，通過它的光線傳播方向不變，這個點叫做透鏡的光心。 說明：①凸透鏡對光線有會聚作用并不一定會聚到一點，而是指光線通過凸透鏡折射后，折射光線比入射光線方向更靠近主光軸的方向偏折，即有一種向主光軸靠攏的趨勢；②凹透鏡對光線的發散作用指的是折射光線相對于對應的入射光線而言散得更開，即有一種遠離主光軸的趨勢。
二、凸透鏡成像規律 三、眼睛和眼鏡 眼睛（1）視物原理：人眼球好比一架照相機，晶狀體和角膜相當于一個凸透鏡，視網膜相當于光屏，物體在上面成倒立縮小的實像。 （2）眼睛的調節：當睫狀肌放松時，晶狀體比較薄，眼睛可以看清遠處的物體；當睫狀肌收縮時，晶狀體變厚，對光的偏折能力變強，可以看清近處的物體。 （3）近點和遠點：依靠眼睛調節所能看到的最近和最遠的兩個極限點分別叫近點和遠點。正常眼睛的觀察距離大約是10 cm至無限遠，最佳的明視距離為25cm.近視眼和遠視眼（1）近視眼成因及矯正：近視眼看不清遠處物體，是因為晶狀體太厚，折光能力太強，像成在視網膜的前面，應佩戴凹透鏡矯正。 （2）遠視眼成因及矯正：遠視眼看不清近處的物體.形成遠視眼的原因是晶狀體太薄，折光能力太弱，或者眼球在前后方向上太短，因此來自近處某點的光會聚在視網膜后，需要用凸透鏡矯正。 注意：遠視眼鏡的度數為正數，近視眼鏡的度數為負數。
四、透鏡的應用 照相機（1）結構：其鏡頭相當于一個凸透鏡，膠卷相當于光屏。 （2）成像特點：相對于物體來說，像是倒立、縮小的實像。投影儀（1）結構：鏡頭相當于一個凸透鏡，平面鏡是用來改變光的傳播方向的。 （2）成像特點：相對于物體來說，像是倒立、放大的實像。放大鏡（1）原理：實質是一個短焦距的凸透鏡。 （2）成像特點：相對于物體來說，像是正立、放大的虛像。顯微鏡（1）結構：鏡筒的兩端各有一組透鏡，每一組的作用都相當于一個凸透鏡，靠近眼睛的叫目鏡，靠近被觀察物體的叫物鏡。 （2）成像特點：顯微鏡的物鏡相當于一個投影儀的鏡頭，成倒立、放大的實像，顯微鏡的目鏡相當于一個放大鏡，成正立、放大的虛像。望遠鏡（1）結構：望遠鏡的物鏡相當于一個照相機的鏡頭，成倒立、縮小的實像，望遠鏡的目鏡相當于一個放大鏡，成正立、放大的虛像。 （2）視角：物體的兩端到人眼處所夾的角叫視角。物體越大，物體與人眼的距離越近，其視角就越大。
五、實像和虛像的區別 實像虛像不同實際光線會聚而成光線的反向延長線相交而成在像的位置能用光屏承接在像的位置不變用光屏承接在像的位置能使膠片感光在像的位置不能使膠片感光都是倒立的都是正立的相同都能用眼睛看到
1．辨別凸透鏡和凹透鏡的方法 （1）觸摸法（定義法）：用手摸。凸透鏡：中間厚兩邊薄；凹透鏡：中間薄兩邊厚。 （2）成像法：放在書上的字上。放大是凸透鏡，縮小是凹透鏡。 （3）太陽聚焦法：把透鏡放在陽光下，再放一張白紙在透鏡下，若能在紙上找到一個很亮的點（焦點）即為凸透鏡，否則為凹透鏡。 2．凸透鏡成實像時的動態規律 3．凸透鏡成像規律的應用 （1）用照相機照相時，要使膠片上的像大一些，應使被照物體離鏡頭近一些，同時使膠片離鏡頭遠一些，即鏡頭前伸。（成實像：物近像遠像變大） （2）使用投影儀時，要使屏幕上的像小一些，應使投影片離鏡頭遠一些，同時屏幕離鏡頭近一些。（成實像：物遠像近像變小） （3）使用放大鏡觀察物體時，要想讓被觀察物體大一些，應使被觀察物體離放大鏡稍遠一些。（成虛像：物遠像遠像變大） 4．遠視眼和近視眼的成像特點及矯正方法比較 5．區別顯微鏡和望遠鏡的目鏡和物鏡： 說明：顯微鏡和望遠鏡的目鏡都相當于放大鏡，但物鏡的作用不同。顯微鏡的物鏡相當于投影儀的鏡頭，望遠鏡的物鏡相當于照相機的鏡頭。
模型1 區分凸透鏡和凹透鏡
（2022 賀州）如圖所示的四個透鏡，屬于凸透鏡的有 　 　，屬于凹透鏡的有 　 　（兩空均填編號）。
【答案】②③；①④。
【分析】根據凸透鏡和凹透鏡定義進行判斷：中間比邊緣厚的透鏡是凸透鏡；中間比邊緣薄的透鏡是凹透鏡。
【解答】解：如圖，②③透鏡中間比邊緣厚是凸透鏡；①④透鏡中間比邊緣薄是凹透鏡。
名師點撥：判斷透鏡是凸透鏡還是凹透鏡有多種方法：還有根據定義判斷、根據成像情況進行判斷、根據對光線的作用進行判斷。
【變式練1】在一千七百多年前，我國古人已能“削冰向日取火”，即用冰磨成一種冰鏡，讓太陽光透過它點燃柴草取火，這種冰鏡應為（　　）
A．凹透鏡 B．凸透鏡 C．平面鏡 D．玻璃板
【答案】B
【解答】解：由題知，太陽光能透過冰鏡，所以該冰鏡為透鏡；利用該透鏡可以取火是因為它可以使光線會聚，而凸透鏡可以使光線會聚，故這種冰鏡應為凸透鏡。故選：B。
【點評】此題考查了對凸透鏡和凹透鏡的光學特性的了解，屬于基礎知識的考查。
【變式練2】如圖中畫出了光線通過透鏡（圖中未畫出）的情形，其中凸透鏡是（　　）
A．a B．b、d C．c D．a、c
【答案】C
【解答】解：從四束光線通過透鏡的情形可知，a、b、d的折射光線相對于入射光線是發散的，所以都是凹透鏡；只有c，折射光線相對于入射光線是會聚的，是凸透鏡。
故選：C。
【點評】在知道凸透鏡和凹透鏡光學性質的前提下，明確經過透鏡折射后，光線變得發散了還是會聚了是解決此題的關鍵。
【變式練3】（2022 桂林）在如圖所示的光學元件中，屬于凸透鏡的是（　　）
A． B． C． D．
【答案】C
【分析】中間比邊緣厚的透鏡為凸透鏡；中間比邊緣薄的透鏡為凹透鏡。
【解答】解：AB、中間薄、邊緣厚的透鏡是凹透鏡，故AB錯誤；C、該透鏡中間厚、邊緣薄，為凸透鏡，故C正確；D、該元件厚度相同，不是凸透鏡，也不是凹透鏡，故D錯誤。
【點評】本題考查了凸透鏡和凹透鏡的辨別方法，屬于基礎題。
模型2 透鏡對光的作用
（2023 襄陽）西漢時期的《淮南萬畢術》中，記載有“削冰令圓，舉以向日，以艾承其影，則火生。”其中“削冰令圓”是把冰削成 　 　透鏡；“以艾承其影”是把“艾”（易燃物）放在透鏡的 　 　上。
【答案】凸；焦點。
【分析】凸透鏡中間比邊緣厚，對光線有會聚作用；平行于凸透鏡主光軸的光線經凸透鏡后會聚在主光軸上的一點，該點叫焦點。
【解答】解：削冰令圓”是把冰削成凸透鏡；“以艾承其影”是把“艾”（易燃物）放在透鏡的焦點上，凸透鏡對光線有會聚作用，會將艾點燃。
名師點撥：本題考查了凸透鏡對光線的會聚作用，屬于基礎知識。　
【變式練1】（2022 長沙）我國出土的文物“水晶餅”為中部鼓起的透明圓餅，古籍記載“正午向日，以艾承之，即火燃”。關于“水晶餅”利用太陽光生火，下列說法正確的是（　　）
A．這是光的反射現象
B．這是光的色散現象
C．“水晶餅”對光有會聚作用
D．“水晶餅”對光有發散作用
【答案】C
【分析】中間厚、邊緣薄的透鏡為凸透鏡；凸透鏡使太陽光發生折射，對光線有會聚作用。
【解答】解：“水晶餅”中間厚、邊緣薄，屬于凸透鏡，凸透鏡使太陽光發生折射，對光線有會聚作用，故ABD錯誤、C正確。
【點評】本題考查凸透鏡的特點和作用，屬于基礎題。難度不大。
【變式練2】（2023 重慶）根據畫出的光線，在圖中虛線框內畫出一個適當的透鏡。
【答案】如圖所示
【分析】知道凸透鏡有會聚光線的作用，凹透鏡有發散光線的作用。根據入射光和折射光的方向，判斷光線被會聚了還是發散了：若光線被會聚則填凸透鏡，若光線被發散則填凹透鏡。
【解答】解：兩條平行光線，經圖示透鏡折射后，變得發散，因此該透鏡對光線有發散作用，為凹透鏡；折射光線的反向延長線的交點為凹透鏡的焦點F。
【點評】在分析會聚、發散現象時，需要將折射光線與入射光線的傳播方向進行比較。若比原來靠近主光軸則為會聚作用；若比原來遠離主光軸，則為發散作用。
【變式練3】（2022 甘肅）烈日下，汽車玻璃窗上的小水珠應盡快擦干，這是由于小水珠相當于一個 　 　（選填“凸透鏡”或“凹透鏡”），對太陽光有 　 　（選填“會聚”或“發散”）作用，可能使車內某處溫度升高而導致火災。
【答案】凸透鏡；會聚。
【分析】水滴的形狀是中間厚邊緣薄的，所以可以看做是凸透鏡，而凸透鏡對光線有會聚的作用，據此解答。
【解答】解：在陽光下的水滴相當于一個小的凸透鏡，凸透鏡對光線有會聚的作用，陽光經過小水珠后會聚到一點，使該點位置上的物體溫度升高可能傷害汽車的外表，甚至導致火災。
【點評】此題考查了凸透鏡對光線有會聚作用，難度不大，屬于基礎知識。　
模型3 透鏡的三條特殊光線
下圖中各圖分別表示經過透鏡后的光路圖，其中正確的是（　　）
A． B．
C． D．
【答案】A
【答案】凸透鏡三條特殊光線：①通過焦點的光線經凸透鏡折射后將平行于主光軸。②平行于主光軸的光線經凸透鏡折射后將過焦點。③過光心的光線經凸透鏡折射后傳播方向不改變。
凹透鏡三條特殊光線：①延長線過另一側焦點的光線經凹透鏡折射后將平行于主光軸。②平行于主光軸的光線經凹透鏡折射后，其折射光線的反向延長線過焦點。③過光心的光線經凹透鏡折射后傳播方向不改變。
【解答】解：A、過焦點的光線經凸透鏡折射后，平行于主光軸，故A正確；
B、入射光線平行于主光軸，經過凸透鏡折射后，折射光線應該過焦點。故B錯誤；
C、平行于主光軸的入射光線經過凹透鏡折射后，折射光線的反向延長線過焦點。故C錯誤；
D、凹透鏡對光線有發散作用，而圖中的凹透鏡第一次折射，對光線起了會聚作用，故D錯誤。
名師點撥：本題考查了凸透鏡、凹透鏡的三條特殊光線，以及對光線的作用，屬于基礎題目。
【變式練1】關于透鏡，下列說法正確的是（　　）
A．凹透鏡的中央厚，邊緣薄
B．凸透鏡有焦點，凹透鏡沒有焦點
C．凸透鏡成的像都是實像
D．平行于主光軸的光線經過凸透鏡后會聚于焦點
【答案】D
【解答】解：A、凹透鏡是中間薄邊緣厚的透鏡，故A錯誤；B、凸透鏡有兩個實焦點，凹透鏡有兩個虛焦點，故B錯誤；C、物距小于焦距即u＜f，成正立、放大的虛像；物體在凸透鏡的焦點上即u＝f時，不成實像也不成虛像，故C錯誤；D、凸透鏡的特殊光線：平行于主光軸的光線經過凸透鏡后會聚于焦點，故D正確；故選：D。
【點評】此題考查凹透鏡定義、凸透鏡凹透鏡的焦點、凸透鏡的特殊光線、凸透鏡成像規律，分清物距與像距的變化情況，記牢像的特點即可解答。
【變式練2】如圖，F是透鏡的焦點，其中正確的光路圖是（　　）
A． B． C． D．
【答案】C
【解答】解：A、過光心的光線經凸透鏡折射后傳播方向不改變，故A錯誤。B、入射光線平行于主光軸，經過凸透鏡折射后，折射光線應該過焦點，故B錯誤。C、平行于主光軸的入射光線經過凹透鏡折射后，折射光線的反向延長線過焦點，故C正確。D、凹透鏡對光線有發散作用，即折射光線更偏離主光軸，而圖中的凹透鏡對光線起了會聚作用，故D錯誤。
【變式練3】如圖所示，從P點發出的三條特殊光線經過凸透鏡后會聚于P'點，現有一條光線也從P點發出，經過凸透鏡后的傳播路徑，在下列的四種表示中，正確的是（　　）
A．B． C．D．
【答案】A
【解答】解：由題知，P′是P點經凸透鏡所成的實像，那么由P點發出的光經凸透鏡折射后一定過像點P'，故A正確、BCD錯誤。
【點評】解答本題的關鍵是知道從物點P發出的任一條光線經凸透鏡折射后都會經過像點P′。
模型4 透鏡作圖
（2023 蘭州）請畫出光源S發出的兩束光通過凸透鏡后的折射光線。
【答案】如圖所示
【分析】根據入射光線的特點，利用凸透鏡的三條特殊光線作圖。
【解答】解：平行于主光軸的光線經凸透鏡折射后折射光線通過焦點；過光心的光線其傳播方向不變。
名師點撥：凸透鏡的特殊光線：過光心的光線其傳播方向不變；平行于主光軸的光線經凸透鏡折射后折射光線通過焦點；過焦點的光線經凸透鏡折射后折射光線平行于主光軸。
【變式練1】（2023 威海）從光源A點發出的一束光其傳播徑跡如圖所示，請再畫出從A點發出的另一束光的傳播徑跡，以此來確定A的像點并標為A′。
【答案】如圖所示
【分析】凸透鏡三條特殊光線：過光心不改變方向；平行于主光軸的光線，經凸透鏡折射后會聚在焦點；過焦點的光線經凸透鏡折射后平行于主光軸。據此分析。
【解答】解：由圖可知，從光源A點發出的一束光，過凸透鏡焦點，經凸透鏡折射后平行于主光軸，可分別做出另外兩條特殊光線：過光心不改變方向；平行于主光軸的光線，經凸透鏡折射后會聚在焦點；兩條光線經凸透鏡的折射光線分別與第一條光線相交，交點為A的像。
【點評】本題考查了凸透鏡特殊光線的應用，屬于基礎知識。
【變式練2】（2023 邵陽）請將如圖所示的光路補充完整。
【答案】如圖所示
【分析】在作凸透鏡、凹透鏡的光路圖時，先確定所給的光線的特點再根據透鏡的光學特點來作圖。
【解答】解：過光心的光線經凸透鏡折射后傳播方向不改變，平行于主光軸的光線經凸透鏡折射后將過焦點。
【點評】凸透鏡的三條特殊光線：①通過焦點的光線經凸透鏡折射后將平行于主光軸。②平行于主光軸的光線經凸透鏡折射后將過焦點。③過光心的光線經凸透鏡折射后傳播方向不改變。
【變式練3】（2023 恩施州）如圖所示，一束光經平面鏡反射后，平行凹透鏡的主光軸射向透鏡，請畫出平面鏡和經過凹透鏡后的折射光線。
【答案】如圖所示
【分析】（1）根據光反射定律知，反射角等于入射角，故反射光線與入射光線的夾角的平分線是法線的位置，再過入射點作出法線的垂線，就是平面鏡所在的位置。
（2）在作凹透鏡的光路圖時，先確定所給的光線的特點再根據透鏡的光學特點來作圖。
【解答】解：（1）做出反射掛光線與入射光線夾角的角平分線，即法線，然后做法線的垂線，便是鏡面的位置。（2）入射光線平行于主光軸，經凹透鏡折射后，其折射光線的反向延長線過焦點，由此作出折射光線。
【點評】本題考查了光的反射定律作圖和凹透鏡的特殊光線，作圖一定要規范仔細，尺規作圖，法線要用虛線表示，垂線要標出直角符號等。
模型5 凸透鏡成像的規律及其應用
（2023 赤峰）如圖所示，通過焦距為10cm的凸透鏡觀察窗外遠處的風景，看到的是（　　）
A．正立放大的虛像 B．倒立放大的實像
C．倒立縮小的實像 D．倒立縮小的虛像
【答案】C
【分析】用凸透鏡看遠處的物體，物體在凸透鏡的二倍焦距以外，成倒立、縮小的實像，會聚成倒立縮小的實像的光線繼續沿直線傳播，進入人的眼睛，我們會看到倒立、縮小的實像。
【解答】解：拿著一個焦距為10cm的凸透鏡，觀察窗外遠處的景物，景物到透鏡的距離遠遠大于凸透鏡的二倍焦距，成倒立、縮小的實像，所以看到的是景物的倒立、縮小的實像，故C正確，ABD錯誤。
名師點撥：物體在凸透鏡的二倍焦距以外，成倒立縮小的實像，如果沒有光屏承接，從側面我們看不到像，但是一定存在，會聚成實像的光線繼續沿直線傳播，進入人的眼睛。
【變式練1】（2023 黃岡）如圖是超市安裝的一種刷臉自助儲物柜。某顧客站在屏幕前50cm處，按下“存”按鈕，屏幕上方的攝像頭啟動，出現人臉縮小的像，柜門打開。下列說法正確的是（　　）
A．該攝像頭相當于一個凹透鏡
B．該攝像頭對光線具有發散作用
C．該攝像頭的焦距可能是0.20m
D．該攝像頭成像原理是光的反射
【答案】C
【分析】攝像頭是一個凸透鏡，凸透鏡對光線有會聚作用，當物體在透鏡的2倍焦距之外時，物體經透鏡能成倒立、縮小的實像。
【解答】解：攝像頭的鏡頭是一個凸透鏡，凸透鏡對光線具有會聚作用，攝像頭成像原理是光的折射；某顧客站在屏幕前50cm處，在攝像頭二倍焦距以外，成倒立、縮小的實像，此時u＝50.0cm＞2f，則f＜25cm＝0.25m，所以該攝像頭的焦距可能是0.20m，故C正確、ABD錯誤。
【點評】本題考查了凸透鏡成像規律的應用，要求學生會用學過的知識分析日常生活中的相關現象，平時多注意觀察，將知識活學活用。
【變式練2】把一個物體放在凸透鏡前，物距＝15cm，通過透鏡成倒立放大的像，圖中哪一幅圖可能是平行于主光軸的光線通過該透鏡的光路圖（　　）
A． B．
C． D．
【答案】C
【解答】解：設物距為u、焦距為f，由題知u＝15cm，因為物體在透鏡另一側的光屏上成一個清晰倒立、放大的像，所以由凸透鏡成像的規律可得f＜u＜2f，即f＜15cm＜2f，可得：7.5cm＜f＜15cm。因平行于主光軸的光線經凸透鏡折射后過焦點，可見，只有C選項的光路圖可能是平行于主光軸的光線通過該透鏡的光路圖。故選：C。
【點評】本題考查了凸透鏡成像的規律，確定凸透鏡的焦距范圍是關鍵。
【變式練3】張老師從實驗室中拿出一個凸透鏡，用它不能解決的問題是（　　）
A．把天上的星星放大 B．把文字放大
C．把文字縮小 D．讓一張干紙片著火
【答案】A
【解答】解：A、天上的星星一定處于凸透鏡的2倍焦距以外，所以此時通過凸透鏡只能成一個倒立縮小的實像，故不可能將天上的星星放大，故該選項符合題意；B、當將字放到凸透鏡的1倍焦距以內時，此時看到的就是一個正立放大的虛像；故該選項不符合題意；C、當將字放到凸透鏡的2倍焦距以外時，此時看到的就是一個倒立、縮小的實像；故該選項不符合題意；D、由于凸透鏡對光線有會聚的作用，所以它可以讓一張干紙片著火，故不符合題意。故選：A。
【點評】知道凸透鏡對光線的作用和其成像規律是解決該題的關鍵。
模型6 照相機、投影儀和放大鏡
（2023 眉山）班主任用照相機拍攝初三畢業照，在相機底片上成 　 　（選填“放大”或“縮小”）的實像；若兩個同學的像出現在照相機取景框外，要拍攝所有同學完整的像，照相機應 　 　（選填“遠離”或“靠近”）同學們，同時將鏡頭向后縮。
【答案】縮小；遠離
【分析】當物距大于2f時，成倒立、縮小的實像，像距處于f和2f之間，應用是照相機；凸透鏡成實像時，物遠像近像變小。
【解答】解：照相機成的是倒立、縮小的實像；若兩個同學的像出現在照相機取景框外，說明所照的像大了，應該讓像變小一些，則攝影師要使照相機遠離同學，增大物距，同時應減小像距才可以在底片上得到清晰的像。
名師點撥：本題考查了凸透鏡成像規律及其應用，屬于基礎題。
【變式練1】物體AB通過凸透鏡成像如圖所示，利用這一成像規律制造的光學儀器是（　　）
A．照相機 B．放大鏡 C．幻燈機 D．潛望鏡
【答案】B
【解析】從圖可知，此時物距小于焦距，即U＜f，并且此時所成的像為正立、放大的虛像，所以根據此規律可以制成放大鏡。故選：B。
【點評】本題考查的知識范圍是凸透鏡成像，對投影儀、照相機、放大鏡所成的像都要有所了解。
【變式練2】如圖所示是某超市的支付設備“刷臉機”，下列說法正確的是（　　）
A．“刷臉機”的成像原理與投影儀的工作原理相同
B．經“刷臉機”的鏡頭成的是正立、縮小的實像
C．“刷臉”時顧客要位于攝像頭的二倍焦距以外
D．要使屏幕上自己的像變大，需要遠離攝像頭
【答案】C
【解析】ABC、攝像頭的工作原理與照相機相同，“刷臉”時，人要在凸透鏡的二倍焦距之外，成的是倒立、縮小的實像，故AB錯誤、C正確；D、要使屏幕上自己的像變大，需要減小物距，增大像距，即要靠近“刷臉”機鏡頭，故D錯誤。
【點評】此題考查了凸透鏡成像規律的應用，關鍵要明確凸透鏡成實像時，物近像遠像變大的規律。
【變式練3】（2023 日照）某興趣小組開展“創新服務生活，科技改變未來”的科技創新活動，模擬制作一款“智能”行駛玩具車。該玩具車利用車載傳感器（攝像頭、雷達）采集生成道路特征數據，完成“自動”駕駛。作為傳感器之一的攝像頭，下列說法正確的是（　　）
A．攝像頭的鏡頭是凹透鏡
B．遇障礙物時，要想生成更大的像，鏡頭應該向前伸
C．攝像頭成的像是正立的虛像
D．成像時障礙物位于鏡頭的兩倍焦距以內
【答案】B
【分析】凸透鏡的成像規律及應用：u＞2f，成倒立縮小的實像，應用是照相機，凸透鏡成實像時，物近像遠像變大。
【解答】解：攝像頭的鏡頭相當于一個凸透鏡，其成像原理是障礙物位于鏡頭的兩倍焦距以外，成倒立、縮小的實像；根據凸透鏡成實像時，物近像遠像變大的原則，遇障礙物時，要想生成更大的像，應將減小物距，則用將鏡頭向前伸。據此分析可知B正確，ACD錯誤。
【點評】本題考查了凸透鏡成像規律的應用，難易程度適中。
【變式練4】（2023 雅安）如圖是愛動手的小雅利用手機和透鏡自制的簡易投影儀，它能將手機上的畫面放大投影到墻壁上。下列說法正確的是（　　）
A．制作簡易投影儀的鏡頭是凹透鏡
B．投影儀所成的像是正立、放大的虛像
C．透鏡到墻壁的距離應大于透鏡的二倍焦距
D．手機應放置在透鏡的一倍焦距內
【答案】C
【分析】投影儀的鏡頭是凸透鏡，其成像原理為：當物距大于焦距、小于二倍焦距時，凸透鏡成倒立、放大的實像；當物距小于焦距時，凸透鏡成正立、放大的虛像。
【解答】解：A、要有墻上成實像，所以，制作簡易投影儀的鏡頭是凸透鏡，故A錯誤；
B、由投影儀的成像特點可知，墻上呈現的是手機畫面的倒立、放大的實像，故B錯誤；
CD、根據投影儀的成像原理可知，物距應大于焦距、小于二倍焦距，像距應大于透鏡的二倍焦距，故C正確，D錯誤。
【點評】本題以自制簡易投影儀為例，考查了凸透鏡成像規律的應用，要熟知其成像的特點與規律，并會分析其物距和像距的關系。
模型7 近視眼、遠視眼及其矯正
（2023 仙桃）如圖是近視眼及其矯正的光路圖，下列說法不正確的是（　　）
A．近視眼的成像原理和小孔成像的原理相同
B．近視眼看遠處的物體，像成于視網膜前
C．近視眼用凹透鏡矯正
D．為預防近視，讀寫時眼睛與書本的距離應保持在25cm左右
【答案】A
【分析】（1）根據眼睛的視物原理做出判斷；
（2）近視眼只能看清近處的物體，看不清遠處的物體，其成因是晶狀體太厚，折光能力太強，來自遠處點的光會聚在視網膜前；
（3）近視眼可通過凹透鏡對光線的發散作用進行糾正；
（4）正常人眼的明視距離是25厘米。
【解答】解：A、近視眼的成像原理是光的折射，小孔成像的原理是光的直線傳播，原理不同，故A錯誤；BC、近視眼是因為晶狀體太厚折光能力太強，或者眼球前后半徑太長，使遠處物體的像落在視網膜前，看不清遠處的物體，需要配戴凹透鏡進行矯正，故BC正確；D、正常人眼的明視距離是25厘米，為預防近視，讀寫時眼睛與書本的距離應保持在25cm左右，故D正確。故選：A。
名師點撥：本題圍繞生活中的眼睛與眼鏡，考查了對人眼的視物原理、近視眼的認識、視力的矯正等知識，有一定綜合性，但難度不大。
【變式練1】（2023 牡丹江）關于近視眼的成因及矯正，說法正確的是（　　）
A．晶狀體太厚，折光能力太弱，像成在視網膜的后方
B．晶狀體太薄，折光能力太強，像成在視網膜的前方
C．戴凸透鏡制成的眼鏡矯正
D．戴凹透鏡制成的眼鏡矯正
【答案】D
【分析】①近視眼只能將近處的物體成像在視網膜上，而將遠處的物體成像在視網膜前；遠視眼只能將遠處的物體成像在視網膜上，而將近處的物體成像在視網膜后；
②凸透鏡對光線有會聚作用，凹透鏡對光線有發散作用。
【解答】解：近視眼的形成原因是晶狀體變厚，折光能力變強，像成在視網膜的前方，可用發散作用的凹透鏡矯正，使光線會聚能力減弱，能使像成在視網膜上，能看清遠處的物體，故ABC錯誤，D正確。
【點評】本題考查了近視眼和遠視眼的成因和矯正方法，本題與學生的實際生活聯系密切，能夠體現從物理走向生活的理念。
【變式練2】如圖，來自物點A的光線經過眼睛的晶狀體成像在視網膜后面的B點，則（ ）
A．這是近視眼
B．與正常眼睛相比晶狀體太厚了
C．戴一個合適的凸透鏡制成的眼鏡可以矯正
D．看書時近一些可以看清楚
【答案】C
【解答】解：由圖知，來自A點的光線經過眼睛的晶狀體成像在視網膜的后面，說明該眼睛是遠視眼（即該眼睛存在的缺陷是遠視），與正常眼睛相比晶狀體太薄了；要使像成至視網膜，即減小像距，或配戴一個合適的凸透鏡制成的眼鏡（凸透鏡對光線有會聚作用，可使光線提前會聚），都可以使像成到視網膜上。故C正確。　
【變式練3】（2022 遂寧）小陳發現爺爺看書報時將書報拿得很遠，根據所學知識想到人的眼睛與 　 　（選填“照相機”、“投影儀”或“放大鏡”）的成像原理相同，爺爺眼睛的問題是因為晶狀體太薄造成的 　 　（選填“近”或“遠”）視眼。于是他建議父母帶爺爺到眼鏡店選配一副由　 　透鏡制成的老花鏡。
【答案】照相機；遠；凸。
【分析】（1）當物距大于二倍焦距時，成倒立、縮小的實像，其應用是照相機；
（2）由于晶狀體太薄，其折光能力太弱，或眼球的前后方向太短，使得像成在視網膜的后方，這就是遠視眼的成因；
而后據凸透鏡和凹透鏡對光線的作用分析，即可判斷用哪種透鏡來矯正。
【解答】解：人的眼睛是通過調節晶狀體的彎曲程度，從而改變晶狀體的焦距來獲得清晰的、倒立、縮小的實像，與照相機的成像原理相同，由題意可知，爺爺眼睛的問題是因為晶狀體太薄，此時像成在視網膜的后方，所以爺爺的眼睛是遠視眼；若想通過佩戴眼鏡來矯正，即應使像成在視網膜上，需要讓原來的光線會聚一些，由于凸透鏡對光線有會聚的作用，故用凸透鏡制成的眼鏡來矯正遠視眼。
模型8 虛像和實像
（2022 杭州）下列所成的像為實像的是（　　）
A．人在平面鏡中成的像
B．山在水中的倒影
C．郵票經放大鏡成的正立放大的像
D．太陽經過小孔在地面上成的圓形光斑
【答案】D
【分析】實像和虛像的區別、不同點：（1）成因不同，實像是由實際光線會聚而成的，而虛像是由實際光線的反向延長線會聚而成的；（2）像的正倒不一樣，實像一般是倒立的，而虛像是正立的。
【解答】解：A．人在平面鏡中成的像是由光的反射形成的虛像，故A錯誤；
B．山在水中的倒影屬于平面鏡成像現象，是由光的反射形成的虛像，故B錯誤；
C．郵票經放大鏡成的像屬于凸透鏡成像現象，是由光的折射形成的虛像，故C錯誤；
D．太陽經過小孔在地面上成的圓形光斑，是光的直線傳播形成的實像，故D正確。
故選：D。
名師點撥：本題考查學生對光的折射與其它光現象的區分、實像和虛像的區分，熟悉三種光學現象是解題的關鍵，是一道基礎題。
【變式練1】（2023 湖北）下列光學現象中，所成的像是實像的是（　　）
A．平面鏡成像 B．小孔成像
C．海市蜃樓 D．用放大鏡看書
【答案】B
【分析】實像是實際光線會聚而成的，所以能成在光屏上，而虛像不是實際光線會聚而成的，所以不能成在光屏上。
【解答】解：A、平面鏡成像不是實際光線會聚成的，而是實際光線的反向延長線會聚成的虛像，故A錯誤；B、小孔成像是實際光線會聚成的實像，故B正確；C、沙漠中的海市蜃樓是光的折射形成的虛像，故C錯誤；D、放大鏡成像是正立放大的虛像，故D錯誤。
【點評】此題主要考查了有關實像和虛像的區別，首先要理解實像和虛像的形成原因，同時也要掌握各種成實像和虛像的情況，注意虛像是真實存在的。
【變式練2】（2023 鄂州）如圖所示，通過手表表盤上光滑透明凸起部分，能清楚地看到日期信息，光滑透明凸起部分相當于 　 　鏡，觀看到的是日期數字的 　 　（選填“實”或“虛”）像。手表的背面打磨得非常平整光滑，能清楚地照出人眼的像，此像的大小與人眼相比　　 （選填“變大”、“變小”或“不變”）。
【答案】凸透；虛；不變。
【分析】根據透鏡中間和邊緣的厚薄判斷是凸透鏡還是凹透鏡；u＜f，成正立、放大的虛像，應用于放大鏡；平面鏡成等大的虛像。
【解答】解：透明凸起的部分中間比邊緣厚是凸透鏡，其作用相當于一個放大鏡，手表數字在凸透鏡的一倍焦距以內，則成正立、放大的虛像；手表的背面打磨得非常光滑，能清晰地照出人眼的像，相當于平面鏡成像，所成的像與人眼大小相同。
【變式練3】（2022 新疆）新疆天池的風景在曉寧同學的視網膜上成的像是（　　）
A．放大的實像 B．縮小的實像 C．放大的虛像 D．縮小的虛像
【答案】B
【分析】人眼相當于一部微型照相機，視網膜上所成的是倒立、縮小的實像。
【解答】解：人眼的晶狀體相當于一個凸透鏡，視網膜相當于光屏。人觀察物體時，物距往往要遠大于2倍焦距，因此新疆天池的風景在視網膜上成倒立、縮小的實像。故選：B。
【點評】弄清眼睛的視物原理，并熟記凸透鏡的成像規律，是解答此類問題的關鍵。
【變式練4】下列說法正確的是（　　）
A．虛像都是正立的，實像既有正立的也有倒立的
B．用相機拍照時，在底片上的是正立縮小的實像
C．凸透鏡對光線有會聚作用，任何光束經過凸透鏡后都會會聚相交
D．日環食產生的原因是光沿直線傳播，海市蜃樓產生的原因是光的折射
【答案】D
【解答】解：A、凸透鏡所成的實像都是倒立的，虛像都是正立的；平面鏡所成的虛像都是正立的，由此可知，虛像都是正立的，實像都是倒立的，故A錯誤；B、用相機拍照時，物距大于二倍焦距，在底片上的是倒立、縮小的實像，故B錯誤；C、凸透鏡對光線有會聚作用，折射光線相對于入射光線是會聚的，但光束經過凸透鏡后不一定會相交，故C錯誤；
D、日環食是由光的直線傳播形成的；海市蜃樓是一種由光的折射產生的現象，是由于光在密度不均勻的物質中傳播時，發生折射而引起的；公路沙石受太陽炙烤，表面的氣溫迅速升高，下熱上冷，上層空氣密度高，下層空氣密度低。當太陽光從密度高的空氣層進入密度低的空氣層時，光的傳播方向發生了改變，經過光的折射，就發生了海市蜃樓現象，故D正確。故選：D。
【點評】本題考查了實像和虛像的特點、凸透鏡成像規律的應用、光的直線傳播和光的折射現象，屬于光學綜合題。

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