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第2節 透鏡及其應用(4~6分)
【知識清單】
考點1凸透鏡和凹透鏡
透鏡 特點 對光的作用 三條特殊光線
平行于主光軸 過光心 過焦點
凸透鏡 中間①　　　　, 邊緣②　　　　 對光有③　　　　 作用
凹透鏡 中間④　　　　, 邊緣⑤　　　　 對光有⑥　　　　 作用
考點2凸透鏡成像的規律及應用
物距u 變化趨勢 像的性質 像距 變化趨勢 應用
正、倒 大、小 虛、實
u>2f 逐 漸 減 小 ①　　　　 ②　　　　 ③　　　　 fu=2f ④　　　　 ⑤　　　　 ⑥　　　　 v=2f 測焦距
f2f 投影儀、幻燈機
u=f 不成像 探照燈
uu 放大鏡
考點3實像和虛像
原理 正倒 特點 舉例
實像 實際光線會聚而成 倒立 能用光屏承接 照相機、投影儀、眼睛、小孔成像
虛像 實際光線反向延長線相交而成 正立 不能用光屏承接 平面鏡、放大鏡
考點4眼睛和眼鏡
1.正常眼睛及其成像
(1)眼球結構如圖所示,晶狀體和角膜的共同作用相當于一個凸透鏡,把來自物體的光會聚在視網膜上,形成物體的像。
(2)成像特點:倒立、縮小的實像。
(3)正常眼睛的成像圖。
2.近視眼、遠視眼及其矯正
類型 特點 成因 成像圖 矯正
近視眼 只能看清①　　　　的物體,看不清②　　　　的物體 晶狀體太厚,折光能力太強 矯正方法:佩戴③　　　　 矯正原理:凹透鏡④　　　　光線
遠視眼 只能看清⑤　　　　的物體,看不清⑥　　　　的物體 晶狀體太薄,折光能力太弱 矯正方法:佩戴⑦　　　　 矯正原理:凸透鏡⑧　　　　光線
【核心突破】
凸透鏡成像規律及應用
小亮在重陽節送給奶奶一個臺式放大鏡(如圖)。放大鏡的焦距為25 cm。奶奶正確使用這個放大鏡看書時 (　　)
A.書與放大鏡之間的距離應等于25 cm
B.書與放大鏡之間的距離應小于25 cm
C.看到的是倒立、放大的虛像
D.看到的是正立、放大的實像
1.購物支付已進入“刷臉”時代,消費者結賬時站在攝像頭(相當于一個凸透鏡)前約1 m的位置,面對鏡頭,經系統自動拍照、掃描等,確認信息后,即可進行結賬。則下列說法正確的是 (　　)
A.攝像頭的焦距可能是2 m
B.人臉通過攝像頭成像利用的是光的反射現象
C.“刷臉”時,面部經攝像頭成正立、縮小的實像
D.“刷臉”時,面部應位于攝像頭兩倍焦距之外
凸透鏡成像的兩個分界點
1.一倍焦距分虛實,內虛外實。一倍焦距處是實像、虛像的分界點,物體在一倍焦距以內,成的是虛像;在一倍焦距以外,成的是實像。
2.兩倍焦距分大小,遠小近大。兩倍焦距處是放大的實像和縮小的實像的分界點,物體在一倍焦距與兩倍焦距之間,成的是放大的實像,在兩倍焦距之外成的是縮小的實像。
2.(動態成像)用一架鏡頭焦距不變的相機,給一個人照了一張2寸的半身照,若再給這個人照一張2寸的全身照,應該使 (　　)
A.照相機與人的距離減小,暗箱長度伸長　　　
B.照相機與人的距離增大,暗箱長度縮短
C.照相機與人的距離增大,暗箱長度伸長
D.照相機與人的距離減小,暗箱長度縮短
真題精粹——福建8年真題精選及拓展
考向1透鏡作圖(8年2考)
1.(2024·福建)在圖中,根據折射光線畫出對應的入射光線。
2.(2020·福建)如圖,點光源S位于凸透鏡一側。在圖中畫出S發出的兩條光線通過凸透鏡后的折射光線。
考向2眼睛及視力矯正　(8年3考)
3.(2024·福建)我國某新型戰斗機配有光電搜索跟蹤系統,系統中的光學元件相當于晶狀體,內置光電傳感器相當于視網膜,成像原理與人眼相似。從空中拍攝地面物體時,物體在光電傳感器上形成的像是 (　　)
A.倒立、縮小的實像 B.倒立、等大的實像
C.倒立、放大的實像 D.正立、放大的虛像
4.(2020·福建)小明只能看清近處的物體,而看不清遠處的物體,來自遠處某點的光會聚在他的視網膜前。那么 (　　)
A.他可能患上近視眼,需用凸透鏡矯正
B.他可能患上近視眼,需用凹透鏡矯正
C.他可能患上遠視眼,需用凸透鏡矯正
D.他可能患上遠視眼,需用凹透鏡矯正
5.(2018·福建)每年6月6日是全國“愛眼日”。圖中表示近視眼的是　　　　(選填“甲”或“乙”)圖,近視眼應佩戴　　　　透鏡制成的眼鏡進行矯正。
考向3探究凸透鏡成像規律　(8年5考)
6.(2023·福建)在“探究凸透鏡成像規律”的實驗中。
(1)如圖甲所示,用平行光測出的凸透鏡的焦距為　　　　cm。
(2)將蠟燭、凸透鏡和光屏依次放在水平光具座上,調節燭焰、凸透鏡和光屏三者中心在　　　　。
(3)調節蠟燭、凸透鏡和光屏至圖乙所示的位置,則燭焰在光屏上成倒立、　　　　的像。根據這一成像特點,可制成　　　　。
(4)若要使光屏上的像變小,應使蠟燭與凸透鏡的距離變　　　　,再調節光屏位置。
7.(2022·福建)尊老愛幼是中華民族的傳統美德。為了方便老年人剪指甲,在指甲剪的上方加裝了一個小凸透鏡,如圖。請用物理知識說明:
(1)指甲剪上加裝凸透鏡的作用。
(2)磨指甲的金屬磨甲片表面粗糙條紋的作用。
【導向分析】發揚傳統美德,體現試題的育人功能。從生活走向物理,運用透鏡成像規律解釋生活現象。
8.(2018·福建)在探究凸透鏡成像特點實驗中,蠟燭、凸透鏡和光屏在光具座上的位置如圖所示,此時能在光屏上看到燭焰清晰的像。若保持透鏡位置不變,將蠟燭沿光具座向遠離透鏡的方向移動10 cm,調節光屏位置,可在光屏上看到 (　　)
A.縮小的實像 B.放大的實像
C.縮小的虛像 D.放大的虛像
9.(2021·福建)在“探究凸透鏡成像規律”實驗中。
(1)將蠟燭、凸透鏡和光屏依次安裝在光具座上,點燃蠟燭,調整它們的高度,使燭焰中心、透鏡光心和光屏中心在　　　　。
(2)如圖甲所示,光屏上成清晰的像。由光路可逆可以推斷,保持蠟燭和光屏的位置不變,只移動透鏡到　　　　cm刻度處,光屏上可再次成清晰的　　　　、倒立的實像。
(3)實驗一段時間后,原來在光屏中心的像“跑”到光屏上方,如圖乙所示。能讓像重新回到光屏中心的操作是　　　　。(填序號)
①光屏下調　②蠟燭上調　③透鏡上調
(4)實驗中,光屏上成模糊的像,如果蠟燭和透鏡位置不變,將光屏往凸透鏡方向靠近,光屏上能成清晰的像;如果蠟燭、凸透鏡和光屏位置不變,在蠟燭與凸透鏡之間放上一個合適的凹透鏡,光屏上也能成清晰的像。上述現象說明凹透鏡對光具有　　　　作用。　　　　視眼的矯正與上述成像過程類似。
10.(2019·福建)在“探究凸透鏡成像規律”的實驗中。
(1)需要將凸透鏡、蠟燭和光屏安裝在光具座上,置于中間位置的應是　　　　。
(2)調節好裝置,將蠟燭放在二倍焦距之外時,光屏上能成　　　　(選填“放大”或“縮小”)、倒立的　　　　(選填“實”或“虛”)像。生活中常用的　　　　是利用這一成像規律制作的。
(3)將蠟燭移至一倍焦距與二倍焦距之間某處,光屏上成清晰的像。若燭焰中心下降1 cm,光屏上的像會　　　　(選填“向上”或“向下”)移動,移動的距離　　　　(選填“大于”“小于”或“等于”)1 cm。
實驗探究——學科核心素養提升
【實驗導航】
實驗:探究凸透鏡成像的規律
實驗裝置
進行實驗 (1)將蠟燭、凸透鏡和光屏依次放在光具座上,調整燭焰的中心、凸透鏡的中心和光屏的中心,使三者在①　　　　。 (2)把蠟燭放在距凸透鏡盡量遠的位置上,調整光屏到凸透鏡的距離,使燭焰在光屏上成一個②　　　　的像,觀察像的大小、正倒和虛實,分別測量物距和像距。 (3)將蠟燭逐漸向凸透鏡移近,重復上述操作,直到光屏上得不到蠟燭的像,繼續把蠟燭向凸透鏡靠近,探究放大鏡成像的原理
實驗結論 物距u 像距v 像的性質
u>2f fu=2f v=2f ③　　　　
f2f ④　　　　
u=f ⑤　　　　
u【實驗母題】
某實驗小組用一凸透鏡做“探究凸透鏡成像規律”的實驗。
進行實驗與收集證據
(1)如圖甲所示,將一束平行光正對凸透鏡照射,光屏上出現一個最小、最亮的光斑,則凸透鏡的焦距f=　　　　cm。
(2)如圖乙所示,將光具座上點燃的蠟燭的火焰、透鏡、光屏三者的中心調節在　　　　,目的是使像成在　　　　。
(3)將蠟燭移動到A處,并移動光屏可得到　　　　(選填“放大”或“縮小”)的像,日常生活中利用這一原理制成的光學儀器是　　　　(選填“照相機”“投影儀”或“放大鏡”)。要使燭焰在光屏上所成的像變大,應保持透鏡的位置不動,調節蠟燭的位置,同時將光屏　　　　(選填“靠近”或“遠離”)透鏡,直至得到清晰的像。
分析論證
(4)實驗中多次讀取數據,并根據記錄的數據繪制了物距u與像距v之間的關系圖像,如圖丙所示。分析圖像可知,凸透鏡成實像時,物距越大,像距越　　　　,像越小。
(5)實驗中,若用紙遮住凸透鏡的一部分,光屏上　　　　(選填“能”或“不能”)得到完整的像。
(6)蠟燭燃燒一段時間后會變短,燭焰的像會往　　　　(選填“上”或“下”)移動,偏離光屏中心。
評估
(7)本實驗應該在亮度　　　　(選填“較暗”或“較亮”)的環境下進行較好。
(8)某次實驗時移動光屏始終找不到像,可能是因為透鏡與蠟燭的距離　　　　(選填“大于”或“小于”)10 cm,此時燭焰通過凸透鏡成的是　　　　像。
(9)如圖丁所示,當燭焰通過凸透鏡在光屏上成清晰的像時,小明取了一副眼鏡放在凸透鏡前,觀察到光屏上的像變模糊了,將光屏向遠離透鏡方向移動適當距離后,像又變清晰了,則該眼鏡是　　　　視眼鏡。
【參考答案】
知 識 講 堂
知識清單
考點1:
①厚　②薄　③會聚　④薄　⑤厚　⑥發散
考點2:
①倒立　②縮小　③實像　④倒立　⑤等大　⑥實像
⑦倒立　⑧放大　⑨實像　⑩正立　放大　虛像
考點4:
①近處　②遠處　③凹透鏡　④發散　⑤遠處　⑥近處　⑦凸透鏡　⑧會聚
核心突破
例題　B
變式訓練
1.D
2.B　解析:當凸透鏡成實像時,物距越小,像距越大,像越大。用一架鏡頭焦距不變的照相機先給一個人照了一張2寸的半身照,若再給這個人照一張2寸的全身照,此時要照全身像,像相對變小,所以要增大物距,縮小像距,即照相機與人的距離增大,暗箱長度縮短。
真 題 精 粹
1.如圖所示。
2.如圖所示。
解析:平行于主光軸的光線,經凸透鏡折射后,折射光線過焦點F;過光心的光線經凸透鏡折射后,傳播方向不改變。
3.A
4.B　解析:小明只能看清近處的物體,而看不清遠處的物體,來自遠處某點的光會聚在他的視網膜前,說明晶狀體變厚,會聚能力變強,患上的是近視眼,需要用凹透鏡進行矯正。
5.甲　凹　解析:近視眼是由于晶狀體太厚,折光能力太強,遠處的光會聚在視網膜前,正確答案為甲,在眼睛前面放一個合適的凹透鏡就可進行矯正。
6.(1)12.8(12.6~13.3均可)　(2)同一高度　(3)縮小　照相機　(4)大
7.答:(1)指甲到凸透鏡距離小于一倍焦距,成正立、放大的虛像,所以凸透鏡起到放大鏡的作用。
(2)磨甲片表面粗糙條紋,是在壓力一定時,增大接觸面的粗糙程度,從而增大摩擦力,有利于磨掉指甲邊緣的棱角。
8.A　解析:由圖可知物距u與像距v相等,即u=v=20 cm,可得焦距f=10 cm,當蠟燭向遠離透鏡方向移動10 cm,則物距u=30 cm,在二倍焦距外,成倒立、縮小的實像。
9.(1)同一高度　(2)55　縮小　(3)②　(4)發散　近
解析:(1)點燃蠟燭后,調節燭焰、凸透鏡、光屏的中心在同一高度,這樣才能使像成在光屏的中央。
(2)由圖甲知,蠟燭在刻度尺的25 cm處,u=40 cm-25 cm=15 cm,f(3)如圖乙所示,實驗一段時間后,蠟燭變短,像移動到光屏的上方,要讓像重新回到光屏中央,可將蠟燭向上移動、將光屏向上移動或將凸透鏡向下移動,所以能讓像重新回到光屏中心的操作是②。
(4)實驗中,光屏上成模糊的像,如果蠟燭和透鏡位置不變,將光屏往凸透鏡方向靠近,光屏上能成清晰的像;如果蠟燭、凸透鏡和光屏位置不變,在蠟燭與凸透鏡之間放上一個合適的凹透鏡,光屏上也能成清晰的像。上述現象說明凹透鏡對光具有發散作用,近視眼的矯正與上述成像過程類似。
10.(1)凸透鏡　(2)縮小　實　照相機　(3)向上　大于
解析:本題屬于比較常見的光學實驗題,主要考查的內容是凸透鏡成像規律。題目中考查實驗裝置的組裝、成像規律及在生活中的應用,第(3)問考得比較靈活,涉及成像的調節問題;當燭焰下降時,像會往上移動并且移動的速度比物體快,成的是放大的像,所以移動的距離大于1 cm。
實 驗 探 究
實驗導航
① 同一高度　② 清晰　③倒立、等大的實像　④倒立、放大的實像　⑤不成像
實驗母題
母題　(1)10.0　(2)同一高度　光屏中央　(3)縮小　照相機　遠離　(4)小　(5)能　(6)上　(7)較暗　(8)小于　虛　(9)近

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