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。【解题思路】常见考题：1.判断透镜焦距范围，成像特点。解题方法：（1）根据成像规律中物距和像距的关系以及成像特点，运用不等式综合求解。（2）利用成等大实像时u=v=2f求解。（3）利用凸透镜能将平行光会聚于一点，该点到凸透镜光心的距离就是焦距求解。2.透镜的特殊光线作图：分清凸透镜还是凹透镜，牢记三条特殊光线。特别注意：只有平行于凸透镜主光轴的光线才能会聚于焦点；凹透镜是反向延长线会聚于焦点。多练习下图，既能掌握透镜作图，又能记住凸透镜成像规律：【真题再现】1.（2019湖南湘潭）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
3、，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【简析】解这类题的一般思路：确定距离是物距，还是相距，这里均是物距。u1=14cm，u2=8cm.再看成像性质，根据成像规律，确定物距和焦距的关系。当u1=14cm时成放大实像，所以有2f14cmf；当u2=8cm时成放大的虚像，故7cmf14cm。综合两个不等式可知8cmf14cm，C正确。2.（2019徐州）在“探究凸透镜成像规律”时，开始时烛焰在光屏上成缩小的像，接着把物距调整为刚才的一半，移动光屏使烛焰在光屏上成像，此时的像A.是放大的B.是缩小的C.是等大的D.以上三种都有可能
4、【答案】D【简析】成缩小的像，物距大于2倍焦距，缩短一半，物距仍然在焦距外，所以三种情况都有可能。3.（2019浙江宁波）图甲是透过空玻璃杯观察到的玻璃杯后白纸上的箭头方向；逐渐向杯中加入半杯水，水静止时观察到箭头的方向发生了变化，如图乙所示。下列说法正确的是（）A甲、乙都是光的反射形成的实像B甲、乙都是光的折射形成的虚像C甲是光的折射形成的实像，乙是光的折射形成的虚像D甲是光的折射形成的虚像，乙是光的折射形成的实像【答案】D【简析】甲图的箭头是通过空玻璃杯看到的，是光经过两次折射（两次通过玻璃）形成的虚像；逐渐向杯中加入半杯水后，相当于凸透镜。乙图的箭头与甲反向，且是放大的，根据凸透镜成像规
5、律：当2fuf，成倒立、放大的实像，所以乙是光的折射形成的实像。4.（2019山东泰安）如图所示，在”探究凸透镜成像的规律”实验中，烛焰在距离凸透镜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【简析】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，
6、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，凸透镜成倒立缩小的实像，B正确。5.（2019湖南邵阳）小红同学利用爷爷不用了的老花眼镜的一片镜片做凸透镜成像实验，肯定不能得到（）A放大的实像B倒立的虚像C倒立的实像D放大的虚像【答案】B【简析】老花眼镜的镜片是凸透镜，根据凸透镜成像规律可知：成实像时像是倒立的，成虚像时像是正立的，所以不能成倒立的虚像。6.（2019昆明）下列说法中正确的是（ ）A放大镜是凹透镜 B凸透镜总是成实像C凸透镜只能成倒立的像 D凹透镜对光线有发散作用【答案】D【简析】放大镜是凸透镜，不是凹透镜
7、，A错。凸透镜既可以成实像（uf），也可以成虚像（uf），B错。凸透镜成实像时，像是倒立的，成虚像时，像是正立的，所以C错。7.（2019山东枣庄）现代生活，智能手机给人们带来了许多便利，但长时间盯着手机屏幕，容易导致视力下降。下列关于近视眼及其矫正的原理图正确的是（）ABCD【答案】D【简析】近视眼是由于晶状体对光线的会聚作用太强，使远处物体射来的光线会聚在视网膜的前方，由此可以确定哪一个图表示了近视眼的成像情况。近视眼佩戴凹透镜进行矫正。（2）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，远视眼佩戴凸透镜进行矫正。据此判断四幅图中B正确。8.（2019湖北宜昌）据
8、央视新闻报道，我国台湾省台中市一辆小客车，因车主将矿泉水随手放在仪表盘上的防滑垫上，导致防滑垫起火（如图所示）。这瓶矿泉水所起的作用相当于A平面镜B三棱镜C凸透镜D凹透镜【答案】C【简析】装有饮料的饮料瓶相当于一个凸透镜，凸透镜对光线具有会聚作用，容易引发火灾。9.（2019山东威海）黑洞是宇宙中质量很大的天体。如图，两恒星1、2发出的光在经过某黑洞附近时发生了弯曲之后射向地球，地球上的人类观测到恒星1的位置比原位置_（选填“偏高”、“偏低”或“不变”）；若在黑洞的位置用一个光学元件代替它对光的作用（光学元件的尺寸可大于黑洞），该光学元件为_。【答案】偏高 凸透镜【简析】人眼看到物体是因为物体
9、发出、反射（或折射）的光进入人眼，当光线经过偏转进入人眼时，人大脑直觉认为光是沿直线传播过来，所以看到的是物体的虚像。如下图可知，看到的像在恒星1的上方，比原位置偏高；与水中看岸边的物体相似。恒星1、恒星2发出的光经过黑洞附近时，会在万有引力作用下弯曲，光束变得集中，类似于凸透镜对光线的会聚作用，所以，在黑洞的位置可以用凸透镜代替它对光的作用。10.（2019山东东营）1 月 3 日，嫦娥四号着陆器带着玉兔二号巡视器顺利驶抵月背表面。下图为嫦娥四号着陆器监视相机拍摄的巡视器走上月面影像图。着陆器监视相机的镜头相当于一个_（选填 “凸透镜”或“凹透镜”）。巡视器的车轮表面凹凸不平，目的是_（选填
10、“增大”或“减小”）摩擦力。【答案】凸透镜 增大【简析】监视相机本质是一架照相机，所以它的镜头相当于凸透镜。车轮表面凹凸不平是通过改变接触面的粗燥程度来增大其摩擦力的。11.（2019吉林）“5G时代”已经来临，手机功能日益强大。人们在使用手机通话时是靠_来传递信息的；使用手机拍照时是利用_透镜来成像的。 【答案】电磁波 凸 【简析】手机通话时是靠电磁波来传递信息的；使用手机拍照时是利用凸透镜来成像的。12.（2019湖南邵阳）今年4月份，我市某校组织研学旅行活动，同学们在攀登武冈云山时，小月同学不小心将自己没有喝完的矿泉水瓶掉在地上，老师立即告诫大家，这瓶子有水就相当于凸透镜，对太阳光有_作
11、用，容易引发森林火灾。【答案】会聚【简析】太阳光是很好的平行光源，凸透镜能够将平行于主光轴的光线会聚于一点，太阳光的会聚点的温度比较高，可能会引起火灾。13.（2019湖南娄底）娄底高铁站的进站通道采用了人脸识别系统（如图所示），识别系统的摄像机可以自动将镜头前1m处的人脸拍摄成数码照片传递给设备识别。此系统的摄像机的镜头相当于_透镜，它的焦距应_50cm（选填“大于“等于”或“小于”）。 【答案】凸 小于【简析】摄像机的镜头相当于凸透镜，当物距大于二倍焦距时，成倒立、缩小的实像，已知物距为1m，则焦距应小于0.5m，即50cm。14.（2019徐州）如图甲所示，一束光平行于凸透镜主光轴入射，
12、请画出相应的折射光线【答案】【简析】熟记凸透镜的三条特殊光线：平行于凸透镜主光轴的光线，折射后过凸透镜的焦点；通过凸透镜光心的光线，传播方向不改变；从凸透镜焦点处发出的光线，折射后平行于主光轴。15.（2019山东东营）根据入射光线和折射光线，请在图中虚线框内画出适当类型的透镜。【答案】【简析】熟记凹透镜的三条特殊光线：平行于凹透镜主光轴的光线，折射后的反向延长线交于另侧焦点；通过凹透镜光心的光线，传播方向不改变；射向凹透镜另一侧的焦点的光线，折射后平行于主光轴。16.（2019湖北孝感）如图所示，凸透镜斜放，其主光轴与水平成45角，F是焦点。一条入射光线，经过凸透镜折射后，入射到水平放置的平
13、面镜上被反射，已知折射光线BO与水平成45角，请完成光路图，画出入射到凸透镜的入射光线和经平面镜反射的反射光线。【答案】【简析】通过焦点的光线经凸透镜折射后将平行于主光轴，由此可以画出这条折射光线对应的入射光线。过入射点垂直于镜面作出法线，根据反射角等于入射角，在法线的另一侧作出反射光线。17.（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
14、u25cm时，像距应该在_（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。【简析】（1）由表格数据uv2f20cm，可得f=10cm.（2）
15、已知f10cm，当u25cm时，则+，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。18.（2019山西）在“探究凸透镜成像的规律”实验中：（1）小明将LED灯、焦距为10cm的凸透镜和光屏依次放在光具座上，通过调节使三者中心在_。接着，小明调节LED灯、凸透镜至如图所示的位置，移动光屏，会在光屏上得到倒立、_（选填“放大”“缩小”或“等大”
16、）的实像。（2）把焦距10cm的凸透镜换成焦距更小的凸透镜，光屏上原来清晰的像变模糊了。若不改变凸透镜和光屏的位置，要使光屏上再次得到清晰的像，你采取的具体办法是。（3）小明选择LED灯替代平时常用的蜡烛做实验，优点是_（写出一条即可）。【答案】（1）同一高度 缩小 （2）把LED灯向凸透镜方向移动适当距离（3）成像稳定【简析】（1）实验时，将凸透镜和光屏依次放在光具座上，通过调节使三者中心在同一高度的目的是为了使像成在光屏的中心。（2）由图可以看出物距大于20cm，大于2倍焦距（20cm），根据凸透镜成像规律，此时成缩小的倒立的实像。（3）选择LED灯替代平时常用的蜡烛做实验，灯光比烛焰发光
17、更稳定，所以成像也稳定，更便于观察。19.（2019宁夏）如图14所示是探究凸透镜成像规律的实验装置（凸透镜的焦距为10cm）：（1）蜡烛在25cm刻度线处，移动光屏，烛焰能在光屏上成清晰_的（选填“放大”“缩小”或“等大”）倒立的像，生活中_（填光学仪器）利用此成像特点制成；（2）在上一步找到清晰的像后，保持蜡烛和透镜位置不变，将透镜换为焦距为15cm的凸透镜，光屏应向_（选填“左”或“右”）移动才能在光屏上得到清晰的_（与上次成像相比选填“变大”“变小”或“不变）的像。【答案】（1）缩小 照相机（2）右 变大【简析】由图可知，此时u=25cm，u2f=20cm，所以成缩小的像，照相机就是依
18、据此原理工作的。当凸透镜的焦距变为15cm后，此时fu2f，成放大倒立的像，v2f，所以光屏要向右移动，增加像距才能在光屏上成清晰的放大的像。20.（2019包头）在研究”凸透镜成像规律”的实验中：（1） 蜡烛、凸透镜、光屏在光具座上的位置如图所示，恰能在光凭上得到一个清晰的倒立，等大的实像，则凸透镜的焦距为 cm。（2）保持蜡烛与凸透镜位置不变，换用一个不同焦距的凸透镜，将光凭向右移动才能重新得到清晰的像，此时像 （选填“变大”“变小”或“不变”），换用的凸透镜焦距可能为 。A. 10.0cm B. 20.0cm C. 30.0cm D. 35.0cm（3）将上图中的凸透镜换成玻璃板后光屏上
19、的像消失了，原因是 。【答案】（1）15.0 （2）变大， B或（20.0cm）（3）玻璃板成虚像，无法呈在光屏上【简析】（1）当物距等于二倍焦距的时候，物距等于像距，成等大的像，由图可以看出，u=30.0cm，所以f=u/2=30.0cm/2=15.0cm。（2）物距不变，像距变大，所以像变大。此时物距大于一倍焦距小于二倍焦距，所以可能为20.0cm。（3）玻璃板只能成虚像，不能成实像，所以光屏上的像消失了。【原创预测】21.“雪亮工程”是以县、乡、村三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的群众性治安防控工程。在乡村公路分支处都安装有摄像头，监测车辆与行人通行情况。摄像头相当于一个 机，它的镜头相当于一个 镜。【答案】照相 凸透【简析】摄像机、摄像头都属于照相机；照相机的镜头是一组透镜，相当于一个凸透镜的作用。22生活中相当于透镜成像的情形很多，如早晨的露珠。我们透过露珠看到叶脉的像是 （选填“放大”、“缩小”、“等大”） 的像 （选填“虚”、“实”）像。【答案】放大 虚【简析】透过露珠看叶脉，相当于放大镜，成放大的虚像。