2024年中考物理一轮复习考点梳理学案 第4讲　透镜及其应用（含解析）

第4讲　透镜及其应用
命题分析　
广东省近五年中考物理命题分析
考点 2023 2022 2021 2020 2019
凸透镜和凹透镜对光的作用 ___ ___ 省题15 省题15 ___
凸透镜成像规律及其应用 省题17 省题11 ___ 省题13 省题21
眼睛和眼镜 显微镜和望远镜 ___ ___ ___ ___ ___
【课程标准】
2．3.5　了解凸透镜对光的会聚作用和凹透镜对光的发散作用。探究并了解凸透镜成像的规律。了解凸透镜成像规律的应用。
例1　了解凸透镜成像规律在放大镜、照相机中的应用。
例2　了解人眼成像的原理，了解近视眼和远视眼的成因与矫正方法。具有保护视力的意识。
4．2.8　探究凸透镜成像的规律。
例　用蜡烛(或F形光源)、凸透镜、光具座、光屏等，探究凸透镜成像时，像的正倒、大小、位置、虚实等与物距的关系。
考点一　凸透镜和凹透镜对光的作用
透镜
1．原理：光的折射。
2．分类
(1)凸透镜：中间厚、边缘薄的透镜。对光有会聚作用。
应用：照相机、幻灯机、投影仪、放大镜、老花镜(远视眼镜)、显微镜、望远镜等。
(2)凹透镜：中间薄、边缘厚的透镜。对光有发散作用。
应用：近视眼镜、望远镜等。
3．相关概念
(1)光轴：通过两个球面球心的直线叫主光轴。
(2)光心：主光轴上有一个特殊的点，通过这个点的光传播方向不变，这个点叫做透镜的光心。
(3)焦点：跟主光轴平行的光，通过凸透镜后将会聚于一点，这个点叫做焦点，用字母F表示。凸透镜有2个实焦点，凹透镜有2个虚焦点。
(4)焦距：焦点到光心的距离叫做焦距，用字母f表示。
4．透镜的三条特殊光线
入射光线 凸透镜 凹透镜
与主光轴平行 经凸透镜折射后通过焦点 经凹透镜折射后折射光线的反向延长线通过焦点
过焦点 经凸透镜折射后平行于主光轴射出 经过凹透镜折射后平行于主光轴射出
过光心 传播方向不变 传播方向不变
名师点拨　光经过透镜折射后，折射光线总是偏向厚处，且光路可逆。
(1)经过凸透镜的光一定会聚于一点。(　×　)
(2)平行于主光轴的光经过凸透镜折射后会聚于焦点。(　√　)
(3)凸透镜有焦点，凹透镜没有焦点。(　×　)
(4)把一点光源放在焦点上，通过凸透镜后的光一定平行于主光轴。(　√　)
(5)凸透镜是很厚的透镜，凹透镜是很薄的透镜。(　×　)
(6)凸透镜两个焦点间的距离叫焦距。(　×　)
例1　(2023·东莞二模)下列关于透镜的说法中，正确的是(　　)
A．凹透镜对光有发散作用
B．凸透镜只对平行光有会聚作用
C．平行光经过凸透镜折射后一定会聚于焦点
D．凸透镜的焦距越大，透镜对光的会聚能力越强
答案　A
解析　凸透镜对光有会聚作用，凹透镜对光有发散作用，故A正确；凸透镜对光有会聚作用，不单指对平行光，对所有的光都有会聚作用，故B错误；只有平行于主光轴的光经凸透镜折射后才会聚于焦点，故C错误；凸透镜的焦距越大，透镜对光的会聚能力越弱，焦距越小，对光的会聚能力越强，故D错误。
例2　(教材素材)如图甲所示是两束激光分别射向并通过M、N两透镜的传播路径。由图可知， (选填“M”或“N”)透镜是凹透镜，该透镜可用于 (选填“近视”或“远视”)眼的矫正。在如图乙所示的透镜中，属于凹透镜的是 。
答案　N　近视　CE
易错提醒　凸透镜对光有会聚作用，凹透镜对光有发散作用。要注意，会聚和发散是相对的，会聚是指折射光线相对于入射光线更加靠近主光轴，不一定会聚在一点；发散是指折射光线相对于入射光线更加偏离主光轴，有可能会聚在一点，这是会聚与发散的真正含义，也是判断凸透镜、凹透镜最为有力的判定依据。
例3　(2020·广东改编)画出图中入射光线经凸透镜(凹透镜)后的光线。
答案　
考点二　凸透镜成像的规律及其应用
凸透镜成像特点
物距与焦距的关系 光路图 像距与焦距的关系 成像特点 应用 动态成像规律
u＞2f f＜v＜2f 倒立、缩小、实像 照相机 成实像时，物距增大，像距减小，像变小；物距减小，像距增大，像变大。
u＝2f v＝2f 倒立、等大、实像 测焦距
f＜u＜2f v＞2f 倒立、放大、实像 投影仪、幻灯机
u＝f ____ 不成像 获得平行光束 ____
u＜f ____ 正立、放大、虚像 放大镜 成虚像时，物距减小，像距减小，像变小。
记忆口诀1：　
一倍焦距分虚实，二倍焦距分大小。
成实像时：物近像远像变大，物远像近像变小。
成虚像时：物近像近像变小。
记忆口诀2：　
一倍焦距分虚实，二倍焦距分大小；
实像异侧且倒立，物近像远像变大；
虚像同侧且正立，物近像近像变小。
图片巧记忆：
(1)用放大镜可以得到物体倒立的像。(　√　)
(2)当物距大于像距时，在光屏上可以成倒立放大的实像。(　×　)
(3)凸透镜成像中“一倍焦距分虚实、二倍焦距分大小”。(　√　)
(4)凸透镜成像中“物远实像小，物远虚像大”。(　√　)
(5)凸透镜无论是成实像还是成虚像，只要物体向焦点靠近，所成的像都变大。(　√　)
(6)物体经凸透镜成实像时，实像与物体的移动方向相反。(　×　)
例4　(2021·广东)如图所示，蜡烛的烛焰中心A在主光轴上距凸透镜光心O二倍焦距以外。
(1)根据凸透镜成像规律，在图甲中标出A所成的像A′的大致位置。
(2)借助辅助线或光路图，在图乙中找到A所成的像A′的确切位置，保留作图痕迹。
答案　(1)
(2)
解析　(1)根据题意可知，蜡烛的烛焰中心A在主光轴上距凸透镜光心O二倍焦距以外，所以成倒立、缩小的实像，像距在一倍焦距和二倍焦距之间，如答图所示。
(2)过A点画一个竖直向上的烛焰AB，然后过B点画一条过光心的光线，其传播方向不变，画出折射光线；再过B点画一条平行于主光轴的入射光线，经凸透镜折射后，折射光线过另一侧的焦点，两条折射光线的交点即为B点的像B′点，再过B′向主光轴作垂线段，交主光轴于A′，即为A所成的像A′的确切位置，如答图所示。
例5　(2022·广东)如图所示，电子蜡烛的“烛焰”通过凸透镜在光屏上成一个清晰______立的实像。利用这一成像规律可制成 (选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)。若保持蜡烛和光屏的位置不变，仅将凸透镜更换成另一个焦距相同、尺寸更大的凸透镜，此时光屏上像的大小与原来的像对比应 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
答案　倒　照相机　不变
解析　由题图可知，物距大于像距，即电子蜡烛位于凸透镜的二倍焦距之外，凸透镜成倒立、缩小的实像，照相机的成像原理与之相同。凸透镜所成像的性质是由物距所决定的，实验中保持蜡烛和光屏的位置不变，仅更换焦距相同、尺寸更大的凸透镜，相当于物距大小不变，此时光屏上所成像的大小不变。
考点三　眼睛和眼镜　显微镜和望远镜
1．正常眼睛的成像原理
(1)成像原理：晶状体和角膜的共同作用相当于一个凸透镜，把来自物体的光会聚在视网膜上，形成物体的像。视网膜相当于光屏。
(2)成像特点：成倒立、缩小的实像。
(3)明视距离：正常眼睛观察近处物体最清晰而又不疲劳的距离叫做明视距离，大约是25 cm。
2．近视眼、远视眼及其矫正
项目 近视眼 远视眼
特点 只能看清近处的物体 只能看清远处的物体
成像示意图 成像于视网膜前方 成像于视网膜后方
成因 晶状体太厚，折光能力强或眼球在前后方向上太长 晶状体太薄，折光能力弱或眼球在前后方向上太短
矫正方法 配戴凹透镜 配戴凸透镜
记忆口诀：　近前远后，近凹远凸。
3．显微镜和望远镜
透镜 显微镜 望远镜
物镜 成倒立、放大的实像(相当于投影仪) 成倒立、缩小的实像(相当于照相机)
目镜 成正立、放大的虚像(相当于放大镜)
注意：伽利略望远镜的目镜是凹透镜。
(1)远视眼是因为晶状体太薄，使像成在视网膜前方。(　×　)
(2)近视眼看物体时，像成在视网膜前方，应配戴凹透镜矫正。(　√　)
(3)当凸透镜的焦距发生变化时，其对光的偏折能力也发生变化：焦距越小(透镜越厚)，偏折能力越强。(　√　)
(4)人眼的视网膜相当于光屏，人眼的像距是固定不变的。当物体与眼睛的距离发生变化时，晶状体通过调整弯曲程度来改变焦距从而看清远近不同的物体。(　√　)
例6　(教材素材)近视眼只能看清近处的物体，看不清远处的物体，需要矫正；远视眼只能看清远处的物体，看不清近处的物体，亦需要矫正。下面四幅图中，正确表示远视眼成像情况的是 图；正确表示近视眼矫正情况的是 图。对近视眼矫正，是利用了 (选填“A”或“B”)。
A．凸透镜对光的会聚作用 B．凹透镜对光的发散作用
分析　甲图，看近处物体时，像成在视网膜的后方，是远视眼的成像情况；
乙图，看远处物体时，像成在视网膜的前方，是近视眼的成像情况；
丙图，是用凸透镜来矫正的，凸透镜对光具有会聚作用，可以矫正远视眼；
丁图，是用凹透镜来矫正的，凹透镜对光具有发散作用，可以矫正近视眼。
答案　甲　丁　B
例7　(2019·广州)如图为某望远镜内部部分光路图，物镜是凸透镜，O为光心，F为物镜焦点，焦距为500 mm。
(1)在图中画出光线a、b经物镜折射前的入射光线。
(2)目镜是 (选填“凹”或“凸”)透镜。
(3)用此望远镜观测月球时，月球经物镜成一个 (选填“倒立”或“正立”)、______(选填“放大”“等大”或“缩小”)的像。
答案　(1)如图所示　(2)凹　(3)倒立　缩小
解析　(1)已知物镜是凸透镜，O为光心，F为物镜的焦点。由题图可知，折射光线a过光心，则过光心的光线传播方向不变；折射光线b平行于主光轴，则其入射光线过焦点F，如答图所示。
(2)由题图可知，光线经目镜折射后远离主光轴，则说明目镜对光线有发散作用，而凹透镜对光线有发散作用，所以目镜是凹透镜。
(3)望远镜的物镜是凸透镜，目镜是凹透镜，物镜成倒立、缩小的像。
实验　探究凸透镜成像的规律
实验原理　光的折射。
实验器材　光具座、凸透镜、蜡烛、光屏。
(1)凸透镜焦距的测定：用平行光垂直照射到凸透镜上，在凸透镜的另一侧用光屏承接到最小、最亮的光斑，光斑到凸透镜光心的距离就是焦距。
(2)调节烛焰、凸透镜和光屏三者的中心在同一高度的目的：使像成在光屏的中央。
实验装置　
实验步骤　
(1)在光具座上依次放好蜡烛、凸透镜、光屏，调节烛焰、凸透镜和光屏三者的中心在同一高度。
(2)把蜡烛放在较远处，使物距u>2f，调整光屏到凸透镜的距离，使烛焰在光屏上成清晰的实像，观察实像的大小和正倒，记下物距u和像距v。
(3)把蜡烛向凸透镜移近，使物距u分别满足u＝2f、f实验分析　(1)随着蜡烛燃烧变短，烛焰在光屏上的像将向上移动。要使像成在光屏的中央，可将光屏或蜡烛向上移动，或者将凸透镜和光屏同时向下移动。
(2)虚像的观察方法：撤掉光屏，人眼应在光屏一侧向透镜方向观察。
(3)光屏上找不到像的原因：
①烛焰在一倍焦距以内或在焦点上。
②烛焰、凸透镜和光屏三者的中心不在同一高度。
③烛焰成的像在光具座之外。
(4)光路的可逆性：当光屏上成清晰放大(缩小)的像时，将蜡烛和光屏对调，可在光屏上得到清晰缩小(放大)的像。
(5)在蜡烛和凸透镜之间加远视眼镜(凸透镜)时，为使光屏上仍成清晰的像，光屏需向靠近透镜的方向移动；在蜡烛和凸透镜之间加近视眼镜(凹透镜)时，为使光屏上仍成清晰的像，光屏需向远离透镜的方向移动。
实验结论　(1)当u>2f时，f(2)当u＝2f时，v＝2f，成倒立、等大的实像。
(3)当f2f，成倒立、放大的实像。
(4)当u＝f时，不成像。
(5)当u(1)实验时点燃蜡烛，应使烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在同一直线上。(　×　)
(2)实验时，若将凸透镜下半部分遮挡住，则在光屏上无法形成完整的像。(　×　)
(3)若烛焰在光屏上的位置偏高，应将蜡烛向上移动，或将凸透镜向下移动。(　√　)
(4)实验时，无论怎样移动光屏都无法得到清晰的像，说明此时蜡烛在焦点上。(　×　)
例8　物理创新实验小组的同学探究凸透镜成像的规律。
[实验器材]蜡烛、凸透镜、光屏、光具座等
[进行实验与收集证据]
(1)测焦距：如图所示，让凸透镜正对着太阳光，在它的另一侧找到最小最亮的光斑，说明凸透镜对光具有 作用，该凸透镜的焦距为 cm。
(2)组装实验装置：将蜡烛、凸透镜和光屏放在光具座上，并对三者进行调节。如图所示是调节完的实验装置，其中调节正确的是 装置(选填字母序号)，理由是 。
(3)设计实验表格：请将表格中①和②的内容补充到横线上：① ，② 。
物距u跟焦距f的关系 像的性质
① 大小 ②
[拓展设问]
(4)在实验过程中，光屏上呈现了一个清晰的像，此时，某同学将焦距相同、直径更大的凸透镜替换原凸透镜，则光屏上呈现的像比原来的像 (选填“更大”“更小”或“更亮”)。
[测量焦距设问]
(5)通过探究，记录并绘制了像距v与物距u之间的关系图象，如图甲所示，则该凸透镜的焦距是 cm。
(6)正确调节后，蜡烛、凸透镜、光屏的位置如图乙所示。此时光屏上成倒立、等大的像，凸透镜的焦距为 cm。
　　
[操作类设问]
(7)实验时，若用一张纸片遮住了凸透镜的上半部，光屏上 (选填“能”或“不能”)成完整的像，所成像与原来相比 (选填“变暗了”“变亮了”或“不变”)。
(8)若发现凸透镜表面沾满了灰尘，下面去除灰尘的方法中最合理的是 (选填字母序号)。
A．直接用手将灰尘擦去
B．先用水冲洗，再用柔软纸巾轻轻擦干
C．用毛巾将灰尘擦去
(9)学生发现蜡烛燃烧产生的异味令人难受，经讨论大家认为可利用LED灯替代蜡烛作为光源，其好处是 。
(10)蜡烛燃烧一段时间后，光屏上的像位置偏高，小明将光具座左侧抬高， (选填“可以”或“不可以”)使像回到光屏中央。
(11)实验中，光屏上已经看到烛焰清晰的像，某同学用手指的指尖触摸凸透镜，则光屏上会出现 (选填“指尖的像”或“完整烛焰的像”)。
(12)保持蜡烛位置不变，移动凸透镜至如图所示位置(凸透镜焦距为10.0 cm)，则人眼在图中______(选填“A”或“B”)处能观察到烛焰的像。
(13)用焦距为20 cm的凸透镜进行实验。将凸透镜和光屏分别固定在70 cm和85 cm刻度线处，再将点燃的蜡烛从15 cm刻度线处缓慢地向右移动到50 cm刻度线处，在光屏上得到烛焰清晰像的次数是 (选填“0”“1”“2”或“3”)次。
[加镜片类设问]
(14)小华将一副老花镜的镜片放在烛焰与凸透镜之间且靠近凸透镜的位置，若保持蜡烛的位置不变，仅将光屏向 端移动适当距离，光屏上即可重新成烛焰清晰的像。
(15)在完成上一步实验后，某同学在蜡烛和凸透镜之间加了一个眼镜片，光屏上成的像不再清晰。保持其他元件不动，向远离凸透镜的方向适当移动光屏，又可在光屏上看到清晰的像，那么后加入的镜片为 (选填“近视”或“远视”)眼镜片。
[应用类设问]
(16)做完实验后，将凸透镜平放在物理课本封面上，通过透镜看到书名《物理》的“物”字形状是图中的 。
(17)蜡烛、凸透镜和光屏在光具座上的位置如图丙所示(凸透镜焦距为15.0 cm)，此时光屏上承接到清晰的像， (选填“放大镜”“照相机”或“投影仪”)运用了该成像规律。
[创新实验类]
如图丁所示，人眼的功能类似于照相机。学习了凸透镜成像规律后，小明对人眼和照相机如何成清晰的像，进行了进一步研究。
(18)人眼结构中，视网膜到晶状体的距离不变，相当于“探究凸透镜成像的规律”实验中_______到凸透镜的距离不变，能否看清远近不同的物体，可能与晶状体的焦距有关；使用变焦照相机拍照，能否得到清晰的像，可能同时与焦距和像距有关。于是他用如图戊所示的装置进行探究。
(19)实验前，调节光源“F”和光屏的中心在凸透镜的主光轴上，是为了使像呈现在 。
(20)实验主要步骤：①保持光屏到凸透镜的距离不变，换上不同焦距的凸透镜，调节光源“F”到凸透镜的距离，直到光屏上成清晰的像，分别记录焦距、物距和像的高度。
②保持 到凸透镜的距离不变，换上不同焦距的凸透镜，调节光屏到凸透镜的距离，直到光屏上成清晰的像，分别记录焦距、像距和像的高度。
(21)实验数据如表所示：
物体的高度H＝5.0 cm
实验序号 物距u/cm 像距v/cm 焦距f/cm 像的高度h/cm
1 17.1 15.0 8.0 4.4
2 30.0 15.0 10.0 2.5
3 60.0 15.0 12.0 1.3
4 25.0 11.8 8.0 2.4
5 25.0 16.7 10.0 3.3
6 25.0 23.1 12.0 4.6
①分析 三组数据可知：当像距不变时，物距变大，要成清晰的像，凸透镜焦距要变大。
②分析4、5、6三组数据可知：当物距不变时，凸透镜焦距越 ，像距越大，像也越大。
根据以上探究可知：人眼是通过调节晶状体焦距来看清远近不同的物体的；用变焦照相机在同一位置拍摄同一物体时，是通过同时调节焦距和像距，使物体成大小不同的清晰的像。
(22)实验结束后，小明和同学们进行了讨论交流：
①人长时间看近处物体，眼睛容易疲劳。学习较长时间后，建议同学们适当远眺，使睫状体放松，晶状体变 (选填“厚”或“薄”)，焦距变大，舒缓眼疲劳，保护眼睛。
②用变焦照相机拍完西安钟楼的全景后，要在原地把钟楼上的钟拍得更大一些，应该把照相机的镜头 (选填“向前伸”或“往后缩”)，同时增大焦距。
答案　(1)会聚　5　(2)C　三者的中心大致在同一高度，像才能成在光屏的中心　(3)①倒正　②虚实　(4)更亮　(5)10　(6)10　(7)能　变暗了　(8)B　(9)所成的像稳定且容易比较像与物的大小　(10)不可以　(11)完整烛焰的像　(12)B　(13)0　(14)左　(15)近视　(16)A　(17)照相机　(18)光屏　(19)光屏中央　(20)②光源“F”　(21)①1、2、3　②大　(22)①薄　②向前伸
考点一　凸透镜和凹透镜对光的作用
1．(2023·深圳模拟)下列关于凸透镜和凹透镜说法正确的是(　　)
A．光经过凸透镜后一定会聚到一点 B．光经过凸透镜后，一定会平行射出
C．凹透镜对光有发散作用 D．光经过凹透镜一定会发生折射
答案　C
解析　一束光经过凸透镜后，会比原来靠拢，但不一定会聚到一点，故A错误；通过凸透镜焦点的光经过凸透镜后才一定是平行于主光轴射出，故B错误；凸透镜对光有会聚作用，凹透镜对光有发散作用，故C正确；经过凹透镜光心的光不发生偏折，故D错误。
2.(2023·南充)如图所示，一束光射向凸透镜，请画出该光经过凸透镜、凹透镜的折射光路。
答案　
解析　已知凸透镜的左焦点和凹透镜的右焦点重合，过凸透镜焦点的光，经过凸透镜折射后，折射光线平行于主光轴；平行于凹透镜主光轴的光，经过凹透镜折射后，折射光线的反向延长线要过凹透镜的虚焦点。
考点二　凸透镜成像规律及其应用
3.(2023·广州一模)如图所示，凸透镜位于P处(图中未画出)，位置不变，移动蜡烛，光屏先后在P同侧的甲、乙两处得到烛焰清晰的像，且甲处的像比乙处小，则(　　)
A．蜡烛的移动方向向左
B．乙处像比烛焰要大，是放大的像
C．P点位置在乙的右侧
D．甲离P处距离比乙离P处距离短
答案　D
解析　由于两次都能在光屏上成清晰的像，所以甲、乙两处都成实像；由题意可知，光屏先后在P同侧的甲、乙两处得到烛焰清晰的像，且乙处的像比甲处大，根据“凸透镜成实像时，物远像近像变小”可知，像在不断地远离凸透镜，因此凸透镜(P点位置)在甲的左侧，蜡烛在凸透镜的左侧，此时蜡烛在靠近凸透镜，因此蜡烛也向右移动；由于题干未提供物距和凸透镜的焦距，因此乙处可能成放大的实像也可能成缩小的实像，故选D。
4．(迁移应用)(2023·湛江模拟)小明在探究“凸透镜成像的规律”实验中，操作如下：
(1)如图甲所示，该凸透镜的焦距是 cm。
(2)实验前，小明将蜡烛、凸透镜和光屏依次放在光具座上，点燃蜡烛后，调整它们的高度，使烛焰、凸透镜和光屏三者的中心在同一高度，这样做的目的是 。
(3)蜡烛、光屏和凸透镜在光具座上的位置如图乙所示，光屏上成清晰的像(像未画出)，该像为倒立、 (选填“放大”或“缩小”)的实像，生活中的 (选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)利用了这个成像原理。
(4)乙图中保持蜡烛与光屏在光具座上的位置不动，应将凸透镜移到光具座 cm刻度线处，光屏上会再次出现清晰倒立、 (选填“放大”或“缩小”)的实像。
(5)将蜡烛、凸透镜和光屏重新移回到如图乙所示位置，光屏上出现清晰的像。若在蜡烛和凸透镜之间合适的位置放一个近视眼镜，为了使光屏上重新出现清晰的像，光屏应向______(选填“左”或“右”)移动；若不移动光屏，并保持近视眼镜的位置不变，小明更换另一个凸透镜，光屏上也得到了清晰的像，那么此透镜的焦距比原来的凸透镜的焦距更 (选填“大”或“小”)。
答案　(1)10.0　(2)使像成在光屏中央　(3)缩小　照相机　(4)35.0　放大　(5)右　小
解析　(1)由题图甲可知，平行于主光轴的光经凸透镜折射后会聚于凸透镜的焦点，所以凸透镜的焦距是f＝40.0 cm－30.0 cm＝10.0 cm。
(2)探究凸透镜成像的实验时，在光具座上依次放蜡烛、凸透镜和光屏，三者在同一条直线上，使烛焰、凸透镜和光屏三者的中心在同一高度，像才能呈现在光屏的中央。
(3)由题图乙可知，物距u＝50.0 cm－20.0 cm＝30.0 cm，像距v＝65.0 cm－50.0 cm＝15.0 cm，物距大于二倍焦距，成倒立、缩小的实像，照相机是应用此原理制成的。
(4)蜡烛与光屏在光具座上的位置不动，要在光屏上再次得到清晰的像，根据光路的可逆性，此时的像距v′＝30.0 cm(即此时的像距与原来的物距相等)，此时的物距u′＝v＝15.0 cm，所以此时凸透镜的位置在50.0 cm－15.0 cm＝35.0 cm刻度线处，蜡烛位于一倍焦距和二倍焦距之间，所以成倒立、放大的实像。
(5)若在蜡烛和凸透镜之间合适的位置放一个近视眼镜，使光发散，为了使光屏上重新呈现清晰的像，光屏应向右移动。若不移动光屏，并保持近视眼镜的位置不变，更换另一个凸透镜，光屏上也得到了清晰的像，由此推断更换的凸透镜会聚光的能力较强，焦距变小，像距也变小，此凸透镜焦距比原来的凸透镜的焦距更小。
考点三　眼睛和眼镜　显微镜和望远镜
5．(教材素材)对以下四幅图的阐述正确的是(　　)
A．图甲：近视眼成像在视网膜前，用凸透镜矫正
B．图乙：远视眼成像在视网膜后，用凹透镜矫正
C．图丙：显微镜的目镜和物镜都是凸透镜都成实像
D．图丁：天文望远镜的目镜相当于放大镜，物镜相当于照相机
答案　D
解析　题图甲是近视眼的成因，晶状体太厚对光的会聚能力太强，看远处物体时，像成在视网膜前，用发散光的透镜即凹透镜矫正；题图乙是远视眼的成因，晶状体对光的会聚能力过弱，像成在视网膜后，用会聚光的透镜即凸透镜矫正，故A、B错误；显微镜的目镜成正立、放大的虚像，物镜成倒立、放大的实像，故C错误；天文望远镜的目镜成正立、放大的虚像，相当于放大镜，物体与物镜的距离远大于二倍焦距，成倒立、缩小的实像，相当于照相机，故D正确。
6．(2023·佛山一模)人眼是世界上最精密的 (选填“照相机”“幻灯机”或“放大镜”)，晶状体相当于一个凸透镜，视网膜相当于光屏。只有成像在视网膜上才会看清物体；小莉看不清黑板上的字，她向黑板靠近几步就看清了，说明她是 (选填“近视”或“远视”)眼。如果小莉仍坐在原位，为了使物体的像刚好落在小莉的视网膜上，她应该配戴适当度数的 透镜制作的眼镜来矫正视力。
答案　照相机　近视　凹
解析　人眼的视网膜上所成的像是一个倒立的、缩小的实像，其成像原理与照相机相同。近视眼由于晶体的会聚能力太强等原因，远处物体的像会成在视网膜的前方，根据凸透镜成像规律，只有减小物距，才能增加像距，使所成像在视网膜上时才会看清物体；小莉向黑板靠近相当于减小物距，说明她是近视眼。如果小莉仍坐在原位，相当于物距不变，为了使物体的像刚好落在小莉的视网膜上，即像距变大，则她应该配戴对光具有发散作用的透镜，即用凹透镜制作的眼镜来矫正视力。
7.(2023·广州)如图，凸透镜的光心在0 cm处，物体MN上M发出的光线b经过光心，M发出的光线c经过凸透镜后的光线平行于主光轴。
(1)画出b经过光心后的光线。
(2)该凸透镜的焦距为 cm；MN经凸透镜成的像相对于MN是 (选填“放大”“缩小”或“等大”)、 (选填“正立”或“倒立”)的像。
答案　(1)如图所示　(2)10　缩小　倒立
解析　(1)经过光心的光线的传播方向不变，如答图所示。
(2)由题图可知，光线c经过凸透镜后折射光线平行于主光轴，则入射光线过焦点，所以焦距为10 cm；此时的MN在凸透镜的二倍焦距之外，经凸透镜成的像相对于MN是倒立、缩小的实像。
8．(创新实验)(2023·佛山二模)VR眼镜是一种可以虚拟现实的头戴式显示设备，它利用计算机生成模拟系统，用户通过看眼镜内电子屏幕上的画面，再结合封闭性的音效，给用户产生一种身在虚拟环境中的感觉(如图甲)。
(1)VR眼镜内有一块电子屏，它经过晶状体在视网膜上成 (选填“正立”或“倒立”)的 (选填“虚”或“实”)像。
(2)因为电子屏距离眼睛很近，为了让用户可以看清画面，需在眼睛和电子屏之间配置一块透镜。为了弄清VR眼镜内置透镜的作用，小珩同学做了以下实验：
①用“F”形LED灯模拟VR眼镜的电子屏，用透镜模拟晶状体，用光屏模拟视网膜(如图乙)。在实验前，需要调节LED灯中心、透镜光心、光屏中心在 。
②经过实验小珩发现，若保持光屏和凸透镜位置不变，LED灯向右移动时，要重新在光屏上得到清晰的像，需换用焦距更小的凸透镜，这说明：物体靠近眼睛时，为看清物体，晶状体要变 (选填“厚”或“薄”)，以 (选填“增强”或“减弱”)它的折光能力。
③如果物体离眼睛太近，就会超出晶状体的调节范围，使人眼无法看清。小珩发现，只要在原有凸透镜和“F”形LED灯之间放一块合适的透镜，便可以进一步缩小物距，让光屏上重新出现清晰的像(如图丙)，从而推断出VR眼镜内置的是 透镜。
答案　(1)倒立　实　(2)①同一高度　②厚　增强　③凸
解析　(1)晶状体相当于凸透镜，电子屏经过晶状体在视网膜上成倒立、缩小的实像。
(2)①实验前，为了使像成在光屏的中央，需要调节LED灯中心、透镜光心、光屏中心在同一高度。
②实验中，若保持光屏和凸透镜位置不变，LED灯向右移动时，物距减小，则像距变大，要重新在光屏上得到清晰的像，则需换用焦距更小的凸透镜，这说明：物体靠近眼睛时，为看清物体，晶状体要变厚，以增强它的折光能力。
③由题意可知，如果物体离眼睛太近，就会超出晶状体的调节范围，使人眼无法看清，这与远视眼的成像情况相同，所以应该用凸透镜来矫正。即在原有凸透镜和“F”形LED灯之间放一块合适的凸透镜，便可以进一步缩小物距，让光屏上重新出现清晰的像，因此VR眼镜内置的是凸透镜。
9．(综合能力)如图甲所示，一束平行光经过一凸透镜，调节光屏的位置，直到光屏上得到一个最小、最亮的光斑。小明用此凸透镜“探究凸透镜成像规律”的实验，实验装置如图乙所示。
　　
(1)该凸透镜的焦距为 cm。
(2)当蜡烛、凸透镜位于图乙所示的位置时，光屏上得到一个清晰的像，该像是倒立、 (选填“放大”“等大”或“缩小”)的像，此规律可运用于 (选填“望远镜”或“显微镜”)的物镜中。
(3)若保持蜡烛和光屏的位置不变，将凸透镜移至 cm刻度线处，可以在光屏上得到一个倒立、 (选填“放大”“等大”或“缩小”)的清晰的像。
(4)若保持凸透镜的位置不变，将蜡烛移至44.0 cm刻度线处，接下来的操作应该是 (选填“①”“②”或“③”)，此时的像应是如图丙所示的 (选填“A”“B”“C”或“D”)。
①适当移动光屏，直到在光屏上找到清晰的像
②取下光屏，眼睛从透镜左侧直接透过透镜观察成像情况
③取下光屏，眼睛从透镜右侧直接透过透镜观察成像情况
(5)如图丁所示，将凸透镜看作眼睛的晶状体，光屏看作眼睛的视网膜，烛焰看作眼睛观察的物体。拿一个近视眼镜给“眼睛”戴上，光屏上出现烛焰清晰的像；拿走近视眼镜，烛焰的像变得模糊。在拿走近视眼镜后，下列操作能使光屏上重新得到清晰的像的是(　　)
A．将光屏或蜡烛适当靠近凸透镜
B．同时将光屏和蜡烛适当远离凸透镜
C．将光屏适当远离凸透镜
D．将蜡烛适当远离凸透镜
答案　(1)10.0　(2)缩小　望远镜　(3)34.0　放大　(4)③　D　(5)A
解析　(1)由题图可知，刻度尺的分度值为1 cm，光屏上承接到最小最亮的光斑时，凸透镜与光屏的距离为60.0 cm－50.0 cm＝10.0 cm，所以此凸透镜的焦距为10.0 cm。
(2)题图乙中，烛焰与凸透镜的距离大于光屏与凸透镜的距离，即物距大于像距，光屏上成的是倒立、缩小的实像，望远镜的物镜相当于照相机的镜头，物体通过物镜成倒立、缩小的实像；而显微镜的物镜相当于投影仪的镜头，成倒立、放大的实像。所以此规律可运用于望远镜的物镜中。
(3)题图乙中，物距为30.0 cm，像距为14.0 cm，据光路可逆知，物体与凸透镜的距离和光屏与凸透镜的距离互换时，光屏上仍能承接到清晰的像。所以凸透镜移动后，物距为14.0 cm，像距为30.0 cm，凸透镜移到34.0 cm刻度线处。凸透镜移动后，物距小于像距，成倒立、放大的实像。
(4)凸透镜的位置不变，蜡烛移到44.0 cm刻度线处，物距为6.0 cm，物距小于一倍焦距，成正立、放大的虚像，即为题图丙中的D，像与物在同一侧，在光屏上承接不到像，应从透镜的右侧透过透镜观察成像情况，所以接下来的操作是③。
(5)近视眼镜是凹透镜，对光有发散作用，将近视眼镜拿走，若蜡烛的位置不变，烛焰发出的光直接经凸透镜，会聚点会变近，即像距变小，所以光屏应向左移动，才能承接到清晰的像；若光屏的位置不变，即像距不变，可将蜡烛靠近凸透镜，减小物距，像距随之增大，光屏上仍可承接到清晰的像，故选A。
10．(2023·广东)小明在学习了凸透镜成像的规律后，继续深入探究。选用表中某一规格的凸透镜做实验，调整好器材后如图甲所示，此时烛焰在光屏上成放大的像。
凸透镜编号 焦距/cm 直径/cm
① 5 3.5
② 5 4.5
③ 10 4.5
④ 15 4.5
(1)光屏上的像是实像还是虚像？ 。
(2)一段时间后，小明发现烛焰的像如图乙所示，此时将蜡烛向 调节可以使烛焰的像移到光屏中央。
(3)小明选的凸透镜焦距为 cm。
(4)小明将蜡烛换成F字光源，调整了光源和光屏的位置，在光屏上仍可观察到清晰的像，如图丙所示，则小明看到的像应是 (选填字母序号)。
(5)小明认为凸透镜成像的规律还可能与凸透镜的直径有关。若要验证其猜想，则可在表中选取编号为 两个凸透镜进行实验验证。
答案　(1)实像　(2)上　(3)10　(4)D　(5)①②
解析　(1)实像可以用光屏承接，虚像不可以，故光屏上的像是实像。
(2)一段时间后，小明发现烛焰的像如题图乙所示，此时烛焰的像成在光屏的上方，根据过光心的光传播方向不变，可知，此时应将蜡烛向上调节可以使烛焰的像移到光屏中央。
(3)由题图甲可知，uu＝15 cm>f，v＝30 cm>2f，即15 cm>f>7.5 cm，由表中数据可知，小明选的凸透镜焦距为10 cm。
(4)由题图丙可知，此时物距大于像距，根据凸透镜成实像时，物距大于像距，成倒立、缩小的实像，故小明看到的像应是D。
(5)根据控制变量法可知，小明选取的凸透镜焦距应相同，凸透镜的直径不同，由表中数据可知，若要验证其猜想，可在表中选取编号为①②两个凸透镜进行实验验证。
11.(创新科技)(2023·清远一模)如图甲所示的芯片是电子设备的心脏和大脑，为了实现我国芯片的自主可控，无数科技工作者正在加倍努力。光刻机是制造芯片的核心装备。某种光刻机的原理如图乙所示，先在硅片表面涂一层光刻胶，再用紫外线光束透过事先设计好集成电路图的镂空掩膜，被光照射到的光刻胶会发生反应，调整镂空掩膜和缩图透镜之间的距离，硅片上就会出现缩小的电路图案，从而实现纳米级集成电路的“雕刻”。
(1)光束中的紫外线属于 (选填“可见光”或“不可见光”)，与频率较小的红外线相比，紫外线的波长比红外线 (选填“长”或“短”)。
(2)缩图透镜是 (选填“凹”或“凸”)透镜，若其焦距为f，要使硅片上能出现清晰的电路图案，镂空掩膜到缩图透镜的距离u应该满足 。
(3)2018年11月29日，国家重大科研装备研制项目“超分辨光刻装备研制”通过验收，该光刻机结合多重曝光技术后，可用于制造10 (填长度单位)级的芯片。
(4)要制造出含有更多元件的集成电路，则应将镂空掩膜 缩图透镜，同时将硅片_____缩图透镜。(均选填“靠近”或“远离”)
答案　(1)不可见光　短　(2)凸　u>2f　(3)nm　(4)远离　靠近
解析　(1)光谱中紫光以外的看不见的光叫紫外线，紫外线属于不可见光。
由c＝λf可知，因c为常数，电磁波的波长与频率成反比，所以与频率较小的红外线相比，紫外线的波长更短。
(2)根据凸透镜成像的规律可知，缩图透镜是凸透镜，出现清晰、缩小的电路图案时，镂空掩膜和凸透镜间的距离u与f的关系需满足u>2f。
(3)现在科技条件下，芯片的制程在nm级别，所以该光刻机，结合多重曝光技术后，可用于制造10 nm级的芯片。
(4)根据凸透镜成像的规律可知，物距变大，像距变小，像变小。要制造出含有更多元件的集成电路，则应将镂空掩膜远离缩图透镜，同时将硅片靠近缩图透镜，使成像更小一些。