1、专题05透镜及其应用一、单项选择题1.（2020山东省枣庄市)在探究凸透镜成像规律的实验中，小欢同学将点燃的蜡烛放在凸透镜前某一位置时，恰好在凸透镜后30cm处的光屏上出现一个与蜡烛等大倒立的像：若将此蜡烛移至凸透镜前12cm处时，则（）A. 光屏上出现倒立放大的实像B. 光屏上出现倒立缩小的实像C. 无论怎样移动光屏，光屏上均不会出现实像D. 将光屏远离凸透镜方向移动一段距离，光屏上才会出现倒立放大的实像【答案】C【解析】【详解】距离凸透镜30cm的光屏上得到一个清晰的与物体等大的像，所以v=30cm=2f则f=15cm若现将物体移至透镜前12cm处时，此时物距u=12cm则物距应小于焦距，
2、成正立、放大的虚像，虚像不能呈现在光屏上，故光屏上不会出现像，故ABD不符合题意，C符合题意2.（2020宁夏)小明在老师指导下，利用自制水透镜探究凸透镜成像的规律，如图甲所示，利用记录的实验数据，绘制了如图乙所示的像距v和物距u的关系图（实验过程中水透镜厚度不变）实验过程中，下列说法正确的是A.该水透镜的焦距是20cmB.若要在光屏上成清晰缩小的像，物体应放在距透镜10cm至20cm之间C.在光屏上找到清晰缩小的像后，若在水透镜和物体之间放一凹透镜，光屏应远离水透镜才能再次找到清晰的像D.实验后，若利用注射器向水透镜内注水，其焦距变长选择理由_【答案】C；理由：在水透镜前加一凹透镜，对光线有
3、发散作用，所成的像远离水透镜，故应远离水透镜太能再次找到清晰的像，故选C。【解析】【详解】A由图乙可知v=u=20cm时，u=2f=20cm，则f=10cm，故A错误；B水透镜f=10cm，若要成清晰缩小的像，应将物体放到2f以外，距透镜的距离大于20cm，故B错误；C在水透镜前加一凹透镜，对光线有发散作用，所成的像远离水透镜，故应远离水透镜才能再次找到清晰的像，故C正确，故选C；D用注射器向水透镜内注水，透镜会聚能力变强，焦距变短，故D错误。故选C。3.（2020湖北省武汉市)全国多地在欢迎援鄂抗疫英雄凯旋时举行了“飞机过水门”的最高礼仪。某次仪式中，摄影师拍摄了如图所示的照片，他所用的照相
4、机的镜头相当于一个凸透镜，像成在照相机的底片上，下列说法正确的是A. 所成的像是缩小的实像B. 所成的像是缩小的虚像C. 所成的像是放大的实像D. 所成的像是放大的虚像【答案】A【解析】【详解】照相机的镜头相当于一个凸透镜，此时飞机很远，物距大于二倍焦距，凸透镜成倒立、缩小的实像，A正确，BCD错误。故选A。4.（2020湖北省鄂州市)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
5、. 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】【详解】A根据投影仪成像的原理可知，手机到透镜的距离应大于焦距，小于二倍焦距，故A错误；B投影仪成的像是倒立、放大的实像，故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，故C错误；D发生漫反射的物体可以从不同角度都能看到，因此从各个角度都能清楚的看到白墙上的像，是因为白墙对照射到其上面的光产生漫反射，故D错误。故选B。5.（2020福建省）小明只能看清近处的物体，而看不清远处的物体，来自远处某点的光会聚在他的视网膜前。那么（）A. 他可能患上近视眼，需用凸透镜矫正B. 他可
6、能患上近视眼，需用凹透镜矫正C. 他可能患上远视眼，需用凸透镜矫正D. 他可能患上远视眼，需用凹透镜矫正【答案】B【解析】【详解】小明只能看清近处的物体，而看不清远处的物体，来自远处某点的光会聚在他的视网膜前，说明小明的晶状体折光能力太强，因此他患上的是近视眼，近视眼需要用发散透镜进行矫正，即需用凹透镜矫正。故选B。二、多项选择题6.（2020天津市)在探究凸透镜成像规律的实验中，将点燃的蜡烛放在距凸透镜30cm处时，在透镜另一侧距透镜15cm处的光屏上得到烛焰清晰的像则（）A. 光屏上成倒立放大的实像B. 光屏上成倒立缩小的实像C. 照相机应用了该次实验的成像规律D. 投影仪应用了该次实验的
7、成像规律【答案】BC【解析】【详解】据题意知，此次实验所成的像能用光屏来承接，所成的像应是倒立、实像，而且像距小于物距，那么所成的像是缩小的，这个是照相机成像所应用的规律，故BC正确，AD错误。故选BC。二、填空题7.（2020四川省遂宁市)今年2月全国新型冠状病毒疫情十分严峻，为了尽可能避免交叉感染，全国首个测温5G警用巡逻机器人在广州设计制造成功，这款机器人有5个高清摄像头，可实现全景无死角监测，机器人上的摄像头与我们生活中的_（选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”）的成像原理相同，当巡逻机器人靠近人拍摄时，所成的像将_（选填“变大”、“变小”或“不变”）；【答案】 (1). 照相机 (
8、2). 变大 【解析】【详解】1机器人上的摄像头相当于一个凸透镜，它的成像原理和我们生活中的照相机的成像原理相同。2根据“凸透镜成实像时，物近像远像变大”的规律，当巡逻机器人靠近人拍摄时，物距变小，像距变大，所成的像将变大。8.（2020山东省德州市)现在儿童青少年电子产品使用增多、户外活动减少，增加了近视发生率，近视眼需要佩戴_透镜矫正视力。【答案】凹【解析】【详解】近视眼是晶状体变厚，像成在视网膜是前方，凹透镜对光线有发散作用，所以近视眼用凹透镜来矫正，能使像成在视网膜上。9.（2020辽宁省丹东市)一个圆柱形的玻璃瓶内装满水，把一支铅笔放在玻璃瓶的后方，透过玻璃瓶，可以看到这支笔当铅笔由
9、靠近玻璃瓶的位置向远处慢慢移动的过程中，透过玻璃瓶会看到铅笔尖逐渐_（选填“变长”或“变短”）；到某一位置时，铅笔尖会突然改变方向，而“改变方向”后的像为_（选填“实”或“虚”）像【答案】 (1). 变长 (2). 实【解析】【分析】当铅笔由靠近玻璃瓶的位置向远处慢慢移动的过程中，fu2f【详解】1玻璃瓶装满水相当于一个凸透镜当铅笔由靠近瓶子的位置逐渐远离时（uf），透过透镜会看到正立、放大的虚像，根据成虚像时，物远像远像变大，铅笔先逐渐变长；2当物距刚刚超过一倍焦距时， fu2f，铅笔尖忽然改变方向，根据凸透镜成像规律可知，这是投影仪成像原理，成倒立、放大的实像。10.（2020湖南省岳阳市
10、)人眼中的角膜和晶状体相当于_（选填“凸透镜”、“凹透镜”或“平面镜”）；【答案】 (1). 凸透镜 【解析】【详解】1人眼中的角膜和晶状体相当于凸透镜，可使物体成倒立、缩小的实像。11.（2020湖北省荆州市)新冠病毒防控期间，常使用测温枪测人体的体温。如图所示，测得小强同学的体温是_。戴近视镜的小强发现其眼镜与爷爷的老花镜外观相同，为了区分它们，他把其中一副眼镜靠近物理课本，发现课本上的文字变大了，则说明这副眼镜是_（选填“近视镜”或“老花镜”）。若该眼镜的度数是200度，则该透镜的焦距为_m，没戴这副眼镜之前，人眼成像在视网膜之_选填”前”或“后”）。【答案】 (1). 36.8 (2)
11、. 老花镜 (3). 0.5 (4). 后【解析】【详解】1由图可知，测温枪上的示数为36.8，故小强同学的体温是36.8。2由于近视镜片是凹透镜，物体通过凹透镜成的是正立、缩小的虚像，而这副眼镜靠近物理课本，发现课本上的文字变大了，则说明这副眼镜是老花镜，老花镜是凸透镜。34眼镜的度数是200度，透镜焦度凸透镜的焦距为4这副眼镜是老花镜，故戴这副眼镜的人眼为远视眼，戴这副眼镜之前，人眼成像在视网膜之后。12.（2020广东省）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“左”或“右”）移动；一
12、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】 (1). 倒立 (2). 右 (3). 上【解析】【详解】1由图知，物距为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，故需将光屏向右移动。3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。13.（2020甘肃省武威、白银、张掖、酒泉市）新冠疫情期间，不少学生用手机上网课，长时间盯着屏幕，容易导致视力下降，患上近视眼，图_（选填“甲”或“乙”）是近视眼的光路示意图，人眼的成像原理与_（选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”）相同。【答案】 (1). 乙 (2). 照相机【解析】
13、【详解】1甲图将光线会聚在视网膜后方，因此甲图表示远视眼，乙图将光线会聚在视网膜前方，因此乙图表示近视眼。2人的眼睛成倒立、缩小的实像，人的眼睛的成像规律与照相机相同。三、作图题14.（2020山东省威海市)如图所示，一条入射光线过凹透镜光心，一条折射光线与主光轴平行。请将光路补画完整【答案】【解析】【详解】根据凹透镜光路中平行过虚焦、过虚焦平行、过心不变的特点，做出光路图如图所示。15.（2020辽宁省丹东市)如图，凹透镜与凸透镜的主光轴平行且凸透镜的主光轴与水面重合，凹透镜的虚焦点为，凸透镜的焦点为，一条光线经凹透镜（该光线的延长线过凹透镜的虚焦点F1）折射后射向凸透镜，后经凸透镜折射后最
14、终射入水中，请画出此过程的光路图。【答案】【解析】【详解】对准凹透镜的虚焦点入射的光线，经透镜折射后，折射光线平行于主光轴；平行于凸透镜主光轴入射的光线，经凸透镜折射后，折射光线的经过凸透镜的焦点；当光从空气中斜射入水中时，在水和空气的界面发生折射，折射角小于入射角，如下图所示。16.（2020湖南省岳阳市)图中已给出入射光线和出射光线，请在方框中画出适当的透镜。【答案】【解析】【详解】由图可知，平行于主光轴的光线经透镜折射后将过焦点，说明该透镜对光有会聚作用，该透镜是凸透镜，如图所示：17.如图所示，SC、SD为点燃的蜡烛发出的两条光线，光线SC平行于凸透镜的主光轴，O为凸透镜的光心，F为凸
15、透镜的焦点：光线SD斜射到平面镜上。请画出：光线SC经过凸透镜折射后的光线；光线SD经过平面镜反射后的光线。（ ）【答案】【解析】【详解】过点D作法线DN，作，直线DE即为反射光线；因入射光线SC平行于凸透镜的主光轴，故经凸透镜后的折射光线通过右焦点F，如下图所示。18.（2020广东省）请画出图中入射光线经凸透镜后的折射光线。（ ）【答案】【解析】【详解】平行于主光轴的光线经凸透镜折射后将过焦点；过光心的光线经凸透镜折射后传播方向不改变；答案如图所示：。19.（2020福建省）如图，点光源S位于凸透镜一侧。在图中画出S发出的两条光线通过凸透镜后的折射光线。【答案】【解析】【详解】平行于主光轴
16、的光线经凸透镜折射后将过焦点，过光心的光线经凸透镜折射后传播方向不改变，如图所示：三、实验解答题20.（2020山东省威海市)小明用同一光源做了下几个学实验，请回答下列问题：(1)实验1，在探究凸镜成像规律的实验中，发现像成在光屏的上方，如图所示，要使像成在光屏中，应向_（选填“上”或“下”）调节凸透镜：调好后，发现光屏上的像与光源等大，则凸透镜的焦距为_cm；(2)实验2：如果利用实验1的装置，光源位置不变，取下凸透镜，在原透镜位置正确放置带小孔的光板，若还想承接与光源等大的像，光屏应该_（选填“左移”“右移”或“不动”），此时成的像与实验1成的像相比_（选填“较亮”“较暗”或“一样亮”）；
17、(3)实验3：如果利用实验1的装置，光源及光屏位置不变，取下凸透镜，在原透镜位置正确放置一块薄玻璃板（不考虑玻璃板厚度），在光源一侧透过玻璃板观察，能否在光屏位置看到像：_（选填“能”或“否”）；此时成的像与实验1成的像在哪个方面有区别：_（选填“正倒”“大小”或“完整度”）。【答案】 (1). 下 (2). 10.0（或10） (3). 不动 (4). 变暗 (5). 能 (6). 正倒【解析】【详解】(1)1在探究凸镜成像规律的实验中，发现像成在光屏的上方，此时应该将光屏下移，使三者中心大致在同一高度，能够使像呈现在光屏中央。2如图所示，物距像距都为20cm，发现光屏上的像与光源等大，即此
18、时物距等于像距等于两倍焦距，即u=v=2f=20cm解得f为10cm，即凸透镜的焦距为10.0cm（或10cm）。(3)3小孔成像时，要想光屏上承接与光源等大的像，则物距应该等于像距；光源位置不变，取下凸透镜，在原透镜位置正确放置带小孔的光板，即光屏应该保持不动。4实验1是凸透镜成像，其原理是光的折射，将光线会聚；实验2是小孔成像，其原理是光在同种均匀介质中沿直线传播，成像光线没有实验1的多，所以成的像与实验1成的像相比较暗一些。(5)5光源及光屏位置不变，取下凸透镜，在原透镜位置正确放置一块薄玻璃板，探究的是平面镜成像特点的实验，平面镜成的像是虚像，只能在光源一侧透过玻璃板观察才能看得到。6
19、实验1中成的是倒立、等大的实像，平面镜成的是正立、等大的虚像，所以它们在正倒、虚实方面有区别。21.（2020山东省德州市)某兴趣小组做“探究凸透镜成像规律”的实验。(1)凸透镜的焦距是，当烛焰在图示位置时，移动光屏可以在光屏上得到一个倒立、_的实像，在照相机和投影仪中，成像情况与此类似的是_；(2)实验中，光屏上已经得到烛焰清晰的像，某同学不小心用手指的指尖触摸到了凸透镜，则光屏上会出现_。（选填“指尖的像”“指尖的影子”或“完整烛焰的像”）(3)把凸透镜换成薄玻璃板，在蜡烛一侧观察玻璃板也能看到一个_（选填“放大”“缩小”或“等大”）的蜡烛的像，把光屏移动到这个像所在的位置，光屏上_（选填
20、“有”或“没有”）这个像。【答案】 (1). 缩小 (2). 照相机 (3). 完整烛焰的像 (4). 等大 (5). 没有【解析】【详解】(1)12物距u=50cm-20cm=30cm凸透镜的焦距是10cmu2f凸透镜成倒立、缩小的实像，应用于照相机。(2)3用手指的指尖触摸到了凸透镜，手指遮挡部分入射光线，折射光线变少，其它光线的折射情况不变，所以只能使像变暗淡一些，不能改变像的大小，故像是完整的。(3)45把凸透镜换成薄玻璃板，薄玻璃板相当于平面镜，在蜡烛一侧观察玻璃板会看到一个正立、等大的虚像，虚像在光屏上无法呈现，所以光屏上不会接到这个像。22.（2020江西省)探究凸透镜成像的规律
21、。【设计实验与进行实验】(1)实验器材：刻度尺凸透镜光屏三个底座蜡烛及火柴；(2)如下图所示，为保证像能成在光屏中央，将装有底座的蜡烛凸透镜光屏从左到右摆放在水平桌面上，调整位置，使它们排列在_上，再调节凸透镜和光屏的高度，使它们的中心跟烛焰的中心大致在同一高度；(3)如下图所示，F为凸透镜的焦点，AB为某次实验时物体AB通过凸透镜在光屏上成的像，则物体AB在图中_区域，箭头方向竖直向_，其大小比像AB_。【答案】 (1). 同一直线 (2). (3). 上 (4). 大【解析】【详解】(2)1为了使像成在光屏的中央，需要将蜡烛凸透镜光屏排列在同一直线上。(3)234由图可知，像距在1倍焦距和
22、2倍焦距之间，物距应该是2倍焦距以外，所以物体AB在图中区域，此时像是倒立、缩小的实像，像AB箭头方向竖直向下，物体AB箭头方向竖直向上，像是缩小的，所以物体AB比像AB大。23.（2020江苏省盐城市)小华做“探究凸透镜成像规律”实验：(1)将平行光_凸透镜，移动光屏，直至光屏上形成一个最小最亮的光斑，如图甲所示，该凸透镜的焦距为_cm；(2)将点燃的蜡烛、光屏放在凸透镜的两侧，调节它们的高度，使烛焰和光屏的中心位于凸透镜的_上，这样做目的是使像呈现在_；(3)将蜡烛移动到图乙所示位置，需向_侧移动光屏，直至在光屏上找到_的倒立、缩小的实像。【答案】 (1). 正对 (2). 10.0 (3
23、). 主光轴 (4). 光屏的中央 (5). 右 (6). 烛焰淸晰【解析】【详解】(1)12由图甲可知，将平行光正对凸透镜，移动光屏，在光屏上得到一个最小最亮的光斑，焦距是焦点到透镜光心的距离，凸透镜的焦距为f=60.0cm-50.0cm=10.0cm(2)34为了使像成在光屏的中央，需要使烛焰和光屏的中心位于凸透镜的主光轴上。(3)56由图乙可知，物距u=500cm-20.0cm=30.0cm2f像距2fvf20.0cmv10.0cm需要向右移动光屏，直至在光屏上找到烛焰淸晰的倒立、缩小的实像。24.（2020湖北省荆州市)在“探究凸透镜成像的规律”实验中，凸透镜的焦距为10 cm。(1)
24、如图所示，若不移动蜡烛和凸透镜的位置，要在光屏上得到清晰的像，应将光屏移到标尺刻度的_范围内（选填标号）；A40 50 cm B50 60 cm C60 70 cm D70 80 cm(2)若将图中蜡烛逐渐远离凸透镜的过程中，所成的像将逐渐变_（“大”或“小”）。利用这个规律可知我们在照毕业合影时，如果最边缘的两个同学未进入取景框，则此时摄像师应_（“靠近”或“远离”）我们；(3)若将蜡烛放在图中离凸透镜8 cm处，此时_（“能”或“不能”）在光屏上找到像。【答案】 (1). B (2). 小 (3). 远离 (4). 不能【解析】【详解】(1)1凸透镜的焦距为10cm，蜡烛放在15cm刻度线
25、的位置，则物距为u=40cm-15cm=25cm大于二倍焦距，此时成倒立缩小的实像；像距在一倍焦距和二倍焦距之间，像应该在标尺刻度的50 60 cm之间，故应将光屏移到标尺刻度的50 60 cm范围内。(2)23若将图中蜡烛逐渐远离凸透镜的过程中，则物距变大，由凸透镜成像规律知，像将变小，像距也变小，故在照毕业合影时，如果最边缘的两个同学未进入取景框，则此时摄像师应远离我们。(3)4若将蜡烛放在图中离凸透镜8 cm处，此时物距小于焦距，成正立放大的虚像，故不能在光屏上找到像。25.（2020黑龙江省绥化市)下图是“探究凸透镜成像的规律”的装置图，凸透镜的焦距是10cm。(1)点燃蜡烛后，调节烛
26、焰、凸透镜和光屏，使它们的中心在_上；(2)将实验器材按图中位置放置，光屏上烛焰的像是倒立、_的实像，应用此规律工作的是_；（填“照相机”“投影仪”或“放大镜”）(3)将图中的凸透镜换成焦距是8cm的凸透镜，保持蜡烛和凸透镜的位置不变，要在光屏上成清晰的像，光屏应向_凸透镜的方向移动；（填“靠近”或“远离”）(4)实验中，不小心用指尖触摸到了凸透镜，这时光屏上的像_。（填“变暗”“无变化”或“变残缺”）【答案】 (1). 同一高度或同一水平直线或凸透镜的主光轴 (2). 放大 (3). 投影仪 (4). 靠近 (5). 变暗【解析】【详解】(1)1为了使像成在光屏的中央，点燃蜡烛后，调节烛焰、
27、凸透镜和光屏，使它们的中心在同一高度。(2)23由图可知，此时物距为15cm，物距在一倍焦距和二倍焦距之间，光屏上成倒立、放大的实像，投影仪应用此原理制成的。(3)4将图中的凸透镜换成焦距是8cm的凸透镜，保持蜡烛和凸透镜的位置不变，相当于增大了物距，凸透镜成实像，物远像近像变小，要在光屏上成清晰的像，需要减小像距，即光屏应向靠近凸透镜的方向移动。(4)5不小心用手指指尖触摸了凸透镜，由于凸透镜的其他部分仍能会聚光线而成像，所以光屏上呈现的仍然是烛焰完整的像；因为此时凸透镜会聚光线的数量减少，所以此时的像比手指指尖触摸前的像要暗一些。26.（2020北京市）某同学利用焦距为y1的凸透镜做了三次
28、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，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】 (1). 都变大 (2). 左【解析】【详解】(1)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)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。
