1、专项一 声、光学重难点03透镜及其应用【知识梳理】1.凸透镜的成像规律物距（u）成像的特点像距（v）主要应用大小倒正虚实u2f缩小倒实fv2f照相机、摄像机u=2f等大倒实v=2f复印机fu2f放大倒实v2f投影仪、u=f不成像获取平行光uf放大正虚放大镜2.望远镜一般由2个透镜组合而成，靠近眼睛的一端相大于放大镜，另一端相当于照相机。显微镜一般也是由2个透镜组合而成，靠近眼睛的一端相当于放大镜，另一端相当于投影仪。3.近视眼的晶状体变厚，折射能力变强，看远处时，物体成像在视网膜之前，用凹透镜矫正。远视眼的晶状体变薄，折射能力变弱，看近处时，物体成像在视网膜之后，用凸透镜矫正。4.实验探究：实
2、验时要调整蜡焰、凸透镜、光屏的中心大致在同一高度。【易混淆点】1.物与像的移动方向：物像同边移。2.物距与像距：物体到凸透镜中心的距离，叫物距（u）；物体到凸透镜中心的距离，叫物距（v）。3.像的大小与物距、像距的关系：成实像时，物距越小，像越大；成虚像时，物距越大，像越大。4.物、像关于凸透镜上下、左右均相反。【典例分析】【例1】（2020广元14）小明同学利用光具座探究凸透镜成像规律实验时，将点燃的蜡烛放在距凸透镜光心20cm处时，在另一侧的光屏上得到一个清晰等大的像。则透镜的焦距为_cm；将蜡烛移到距透镜光心25厘米处时，应调节光屏_（选填“远离”或“靠近”）透镜。才能在光屏上得到一个清
3、晰的像，该像是_（选填“倒立”或“正立”）_（选填“放大”或“缩小”）的实像。【答案】10 靠近 倒立 缩小【解析】由题意可知：在光屏上接收到一个倒立等大的像，物距为u=20cm，所以凸透镜焦距为f=u/2=20cm/2=10cm。当蜡烛在距凸透镜25cm处时，则有u=25cm2f，所以像距在10cm到20cm之间，应调节光屏靠近透镜；此时成倒立、缩小的实像。【思路小结】理解记忆凸透镜成像规律，分清物距、像距与像的性质的关系。【例2】(2020滨州21)某小组在“探究凸透镜成像的规律”的实验中。(1)实验前，要调整烛焰、凸透镜、光屏三者的中心在_；(2)通过调整，恰好在光屏上得到烛焰等大的像，
4、如图所示，则所用凸透镜的焦距是_cm；(3)在图中，把蜡烛向左移动15cm，凸透镜的位置不变，应把光屏向_（选填“左”或“右”）适当调节，才能在光屏上得到烛焰清晰倒立、_（选填“放大”、“缩小”或“不变”）的实像。接下来改用焦距为15cm的凸透镜继续进行实验，如果不改变蜡烛和凸透镜的位置，要在光屏上成清晰的像应把光屏向_（选填“左”或“右”）适当调节；(4)在探究凸透镜成实像的过程中，他们又尝试用白纸遮挡住凸透镜的一半，发现在光屏上_（选填“仍能”或“不能”）成烛焰完整的像。【答案】 (1) 同一高度 (2)10 (3)左 缩小 右 (4)仍能【解析】(1)实验前，为了使像成在光屏的中央，要调
5、整烛焰、凸透镜、光屏三者的中心在同一高度。(2)由图可知:物距等于像距,即u=v=20cm=2f,所以f=u/2=20cm/2=10cm。(3)把蜡烛向左移动15cm，凸透镜的位置不变，物距为u=20cm+15cm=35cm,物距大于2倍焦距，像距在1倍焦距和2倍焦距之间，所以应把光屏向左移动，光屏上成倒立、缩小的实像。接下来改用焦距为15cm的凸透镜继续进行实验，焦距变大，光线会推迟会聚成像，像距变大，要使光屏上得到清晰的像，光屏应远离凸透镜，把光屏向右适当调节。(4)在做凸透镜成像的实验时，用白纸遮挡住凸透镜的一半，另一半部仍可以会聚光线，所以仍可以成物体完整的像。【思路小结】分清物距、像
6、距，结合凸透镜成像规律解题。【真题操练】1.（2020常德）如图关于透镜的应用，下列说法中正确的是（）A. 凹透镜可以矫正远视眼B. 凸透镜可以矫正近视眼C. 显做镜的目镜成正立放大的虚像D. 望远镜的目镜成正立放大的实像【答案】C【解析】A凹透镜可以矫正近视眼，A错。B凸透镜可以矫正远视眼，B错。C显做镜的目镜成正立放大的虚像，C正确。D望远镜的目镜成正立放大的虚像，D错。选C。2. (2020鄂州3)如图是小强用手机、透镜和纸盒自制的简易投影仪，能将手机上的画面放大投射到白色墙上。下列说法正确的是（）A. 手机屏幕到透镜的距离应大于透镜的二信焦距B. 白色墙上呈现的是手机画面倒立、放大的实
7、像C. 若用不透明的硬纸板遮住透镜的一部分，白色墙上的画面将不再完整D. 从各个角度都能清楚地看到白色墙上的像，是因为墙对光发生了镜面反射【答案】B【解析】A由投影仪成像的原理可知：手机到透镜的距离应大于一倍焦距，小于二倍焦距，A错。B投影仪成的像是倒立、放大的实像，B正确。C若用不透明的硬纸板遮住透镜的一部分，白墙上的画面仍然完整，只是亮度变暗，C错。D从各个角度都能清楚看到白墙上的像，是因为白墙对照射到上面的光产生了漫反射，D错。选B。3. (2020甘孜8)如图所示，关于近视眼和远视眼，下列说法正确的是（）A. 乙为远视眼，应佩戴凸透镜矫正B. 乙为近视眼，应佩戴凹透镜矫正C. 甲为远视
8、眼，应佩戴凹透镜矫正D. 甲为近视眼，应佩戴凸透镜矫正【答案】A【解析】AB远视眼的像成在视网膜后，图乙为远视眼的成因，远视眼应佩戴凸透镜矫正，A正确。B错。CD近视眼的像成在视网膜前，图甲为近视眼的成因，近视眼应佩戴凹透镜矫正，CD错误。选A。4. (2020黄冈6)在研究水和食用油吸热能力的实验中，为了让全班同学都能看清讲台上温度计的示数，老师用手机对着温度计摄像（如图），并通过调节好的投影仪，将温度计示数投影到大屏幕上，但发现大屏幕上的温度计示数比较暗淡下列分析正确的是（ ）A. 用手电筒照亮温度计示数可使大屏幕上的示数明亮B. 用手电筒照亮大屏幕可使大屏幕上的示数明亮C. 温度计的示数
9、在大屏幕上成缩小的实像D. 温度计的示数在大屏幕上成放大的虚像【答案】A【解析】A用手电筒照亮温度计示数可使温度计反射进入投影仪的光更多，使大屏幕上的示数更明亮，A正确。B用手电筒照亮大屏幕不能使大屏幕上的示数明亮，B错。CD温度计的示数在大屏幕上成放大的实像，CD错。选A。5. (2020苏州7)如图所示，烛焰在光屏上刚好成清晰的像。透镜不动，将蜡烛移至40cm刻度处，移动光屏，在光屏上能观察到（）A倒立、缩小的实像B倒立、放大的实像C正立、放大的实像D光屏上不能呈现像【答案】D【解析】由图可知：物距u50cm20cm30cm，像距v80cm50cm30cm，此时光屏上出现清晰的像。uv2f
10、30cm，所以f=30cm/2=15cm。将蜡烛移至40cm刻度处，u50cm40cm10cm，物距小于焦距，凸透镜成正立、放大的虚像，虚像不能用光屏承接，所以光屏上不能呈现像。选D。6.（2019湘潭）在“探究凸透镜成像的规律“时，当烛焰离透镜14cm时成放大的实像，当烛焰离透镜8cm时成放大的虚像,则这个透镜的焦距可能是（）A4cmB7cmC10cmD16cm【答案】C【解析】当u1=14cm时成放大实像，所以有2f14cmf；当u2=8cm时成放大的虚像，所以7cmf14cm。由两个不等式可知：8cmf14cm，C正确。7.（2019泰安）如图所示，在”探究凸透镜成像的规律”实验中，烛焰
11、在距离凸透镜8cm处时，在距离凸透镜15cm处的光屏上成倒立的像。保持蜡烛和光屏不动，现把凸透镜向光屏方向移动7cm，下列关于烛焰在光屏上成像的说法正确的是（）A不能成清晰的像B成倒立的缩小的像C成倒立的放大的像D成倒立的等大的像【答案】B【解析】烛焰在距离凸透镜8cm处时，即u=8cm,在距离凸透镜15cm处的光屏上成倒立的像,即v=15cm。由成像规律可得：fu8cm2f，解得：4cmf8cm；v15cm2f，解得：f7.5cm，所以：4cmf7.5cm，保持蜡烛和光屏不动，现把凸透镜向光屏方向移动7cm，此时u8cm+7cm15cm2f，v15cm7cm8cm，fv2f，凸透镜成倒立缩小
12、的实像，B正确。8.(2020宜昌16)小明利用支付宝进行扫码支付时，用手机摄像头扫描商家的收款二维码，手机摄像头相当于一个_（选填“凸透镜”或“凹透镜”）；摄像头靠近二维码时，所成的像_（选填“变大”“变小”或“不变”）【答案】 凸透镜 变大【解析】手机摄像头和照相机的镜头一样，相当于一个凸透镜。手机摄像头拍摄物体，也是利用凸透镜成实像，当摄像头靠近二维码时，物体到凸透镜的距离减小，由凸透镜成实像的规律可知，此时像距变大，所以所成的像也变大。9.（2020巴中21）如图所示，某同学在探究凸透镜成像规律的实验中，将焦距f =10cm的凸透镜固定在光具座上50cm处，将光屏向_ （选填 “左”或
13、“右”）移动，才能在光屏上观察到烛焰清晰倒立_ （选填 “放大”、“等大”或“缩小”）的像，利用该类透镜可以矫正_眼（选填 “近视”或“远视）。【答案】 左 缩小 远视【解析】将焦距为f=10cm的凸透镜固定在光具座上50cm刻线处，根据凸透镜成像的规律可知u50cm20cm=30cm2f,成倒立、缩小的实像；此时像距2fvf,为了在光屏上找到烛焰清晰的像，应将光屏向左移动。该类透镜对光有会聚作用，是凸透镜，可以矫正远视眼。10.(2020广东13)如图所示，点燃的蜡烛及焦距为15cm的凸透镜固定在光具座上，要在光屏上承接到烛焰_（选填“正立”或“倒立”）、放大的清晰实像，需将光屏向_（选填“
14、左”或“右”）移动；一段时间后， 蜡烛变短了，烛焰在光屏上成的像会向_（选填“上”或“下”）移。【答案】 倒立 右 上【解析】由图知，物距为u=50.0cm25.0cm=25.0cm,大于1倍焦距，小于2倍焦距。根据凸透镜成像的规律知：此时成倒立的、放大的实像；此时像距，应大于2f，所以需将光屏向右移动。根据凸透镜成像的规律知：蜡烛变短了，烛焰在光屏上成的像会向上移。11.(2020北京29)某同学利用焦距为y1的凸透镜做了三次实验，透镜、蜡烛、光屏所在位置以及光屏上得到清晰像的情况如图所示。(1)由图所示的实验现象可知：随着物距的不断变小，像距和像的大小变化情况是_；(2)在图乙所示的实验中
15、，只将凸透镜换为焦距为f1的凸透镜（f1 y1），为在光屏上得到清晰的像，光屏应向_侧移动。【答案】 都变大 左【解析】(1)观察甲、乙、丙三个图的实验现象发现，凸透镜位置不变，蜡烛靠近凸透镜时，即物距缩短，光屏远离凸透镜，即像距变大，且光屏上成的像变大。(2)由图乙可知成的是倒立、放大的实像，此时物距大于一倍焦距且小于两倍焦距，像距大于两倍焦距，即y1u2y1,v2y1,只将凸透镜换为焦距为f1的凸透镜（f1 y1），焦距变小了，相当于物距变大，要想在光屏上得到清晰的像，应该将光屏向左移动。12.(2020甘孜30)在“探究凸透镜成像规律”的实验中，凸透镜的焦距是10cm，按照实验要求安装好
16、实验器材，如图所示。(1)点燃蜡烛，当蜡烛、凸透镜在图所示位置时，移动光屏，在光屏上_（选填“能”或“不能”）得到清晰的像。(2)保持凸透镜位置不变，将光屏移回至50cm刻度处，把蜡烛移至15cm刻度处后，再将光屏向_ （选填“左”或“右”）移动到适当位置，能在光屏上得到清晰的_（选填“正立”或“倒立”）、_ （选填“放大”或“缩小”）的像。【答案】 (1)不能 (2)右 倒立 放大【解析】(1)已知凸透镜的焦距是f=10cm，如图所示物距:u=30cm-20cm=10cm,物距等于一倍焦距，此时光屏上不能成像。(2)保持凸透镜位置不变，把蜡烛移至15cm刻度处后，此时物距u=30cm15cm
17、=15cm,物距大于一倍焦距小于两倍焦距，此时光屏上成倒立、放大的实像，像距大于两倍焦距；由题意可知应将光屏向右移动才能在光屏上得到清晰的像。13.（2020河南17）小明和小亮用如图所示的装置探究凸透镜成像的规律。(1)实验前将烛焰、凸透镜和光屏的中心调至同一高度，目的：_；(2)如图所示，光屏上呈现一个清晰的像保持凸透镜位置不变，将蜡烛向左移动一段距离，要再次在光屏上得到清晰的像，应将光屏向_移动，像的大小将变_；(3)小亮认为：凸透镜成实像时，不但像与物上下是颠倒的，而且左右也是相反的。请你设计一种简单的方法验证小亮的观点_。【答案】 (1)确保蜡烛火焰的像成在光屏的中央 (2)左 变小
18、 (3)将蜡烛换成字母“F”的LED灯【解析】(1) 实验前将烛焰、凸透镜和光屏的中心调至同一高度,目的是确保蜡烛火焰的像成在光屏的中央。(2) 保持凸透镜位置不变，将蜡烛向左移动一段距离,物距变大，像变小，所以光屏左移。、 (3)将蜡烛换成字母“F”的LED灯，光屏上可以呈现上下左右都相反的像，即可证明。14.（2020南京26）小明做“探究凸透镜成像规律”实验：(1)调整实验器材高度时，蜡烛_（选填“需要”或“不需要”）点燃；(2)他用同一凸透镜做了两次实验，如图甲、乙所示，光屏上均有清晰的像（未画出），其中成缩小像的是图_；(3)凸透镜的焦距可能是_（填字母）；A5cm B8cm C10
19、cm D15cm(4)在图乙中将一镜片放在烛焰和透镜之间后，光屏上的像变模糊了，将光屏向左移动，光屏上再次出现清晰的像，则所加镜片可以矫正图_（选填“丙”或“丁”）的视力缺陷。【答案】 (1)需要 (2)甲 (3)C (4)丁【解析】(1)需要将蜡烛点燃，才可以调整烛焰、凸透镜和光屏的高度，使它们的中心大致在同一高度。(2)图甲中物距大于像距，光屏上成倒立、缩小的实像。(3)图乙中，物距小于像距，成倒立、放大的实像，物距u=50cm-32cm=18cm，所以2f18cmf；像距v=73cm-50cm=23cm，所以23cm2f，由这两式联立解得：11.5cmf9cm。选C。(4)将一个眼镜片放
20、在透镜和烛焰之间，光屏上的像变模糊了，将光屏向左移动，光屏上再次呈现清晰的像，说明该镜片将光线会聚了，对光线起到会聚作用的是凸透镜，可以矫正远视眼，远视眼的晶状体较薄，会聚能力较弱，看近处的物体时，将像成在视网膜的后面，丁图是远视眼，此镜片可以矫正丁图的视力缺陷。15.（2019山东威海）如图是“探究凸透镜成像的规律”实验装置，小明通过实验得到了如表所示的实验数据，请回答下列问题：物距u（cm）605035302019181716151412像距v（cm）1212.514152021.122.524.326.7303560（1）根据表可知凸透镜的焦距f cm。（2）当u25cm时，像距应该在
21、（选填“1516”、“1617”、“1718“、“1819”或“1920”）cm范围内；当u60cm时，光屏上成 （选填“放大”或“缩小”）的像，此种成像原理可以制成什么光学仪器？ （选填“照相机”或“投影仪“）；此时，用遮光板遮住LED光源的一部分，光屏上的像相比原来的像会 （选填“变暗”“缩小”或“不完整”）。（3）LED光源的高度h10cm，小明经过认真测量，得到像高h与物距u的数据，如图2所示，请在图中画出h与u的关系图象。【答案】（1）10； （2）1617 缩小 照相机 变暗； （3）见下图。【解析】（1）由表格数据uv2f20cm，可得f=10cm.（2）已知f10cm，当u25cm时，1/f=1/u+1/v，即1/10cm=1/25cm+1/v，解得v16.7cm，故像距应该在1617cm范围内；当u60cm时，u2f，成倒立缩小的实像，此种成像原理可以制成照相机；用遮光板遮住LED光源的一部分，物体上任一点射向凸透镜的其他部分，经凸透镜折射后，照样能会聚成像，像的大小不发生变化，折射光线减少，会聚成的像变暗。（3）根据表中数据描点连线成图。
