第3章 透镜及其应用
第1节 透镜及其应用
基础过关
1. (北师习题改编)(2025黑白卷)无人机航拍应用于越来越多的日常生活中,无人机工作时底部镜头可以看成一个凸透镜,无人机在高空拍摄整个场景时,所成的倒立、缩小的像最靠近图中凸透镜主轴上的____点.
第1题图
2. (2025阜阳一模)实验室里某物理小组采用平行光聚焦法测量凸透镜的焦距,如图所示.在用该凸透镜做探究凸透镜成像规律的实验时,将一点燃的蜡烛放在距离该凸透镜12 cm的位置,则在光屏成 (填写成像的性质)像.
第2题图
3. (2025连云港)在利用太阳光测量凸透镜的焦距时,小明将凸透镜正对着太阳,再把一张纸放在它的下方,当在纸上呈现一个光斑时,测得这个光斑到凸透镜的距离为l.当纸靠近凸透镜时,光斑变小,说明凸透镜的焦距f (选填“>”“<”或“=”)l.在“探究凸透镜成像的规律”的实验中,当蜡烛、凸透镜和光屏的位置如图所示时,光屏上呈现清晰的像,像是倒立、 的实像,利用这一成像规律可以制成 .
第3题图
4. (2025新疆)请根据图中的入射光线画出其通过凸透镜后的折射光线.
第4题图
5. 请在图中画出两条入射光线经过凹透镜之后的折射光线.
第5题图
6. 新考法跨学科实践 在跨学科实践活动中,同学们探究了森林火情的缘由,发现太阳光透过被丢弃的矿泉水瓶(装水),容易把干木柴引燃,这是因为这瓶水相当于 ( )
A. 凸面镜 B. 平面镜
C. 凸透镜 D. 凹透镜
7. (2025长沙)晚上看电视时,小星将一个凸透镜在电视机和对面墙壁之间来回移动,发现移动到某位置时,墙上清晰地呈现出电视画面倒立、缩小的像.这个像与下列哪种光学器材的成像情况相同 ( )
A. 放大镜 B. 照相机
C. 投影仪 D. 平面镜
8. (2025兰州)甲、乙两图分别是正常人眼通过调节晶状体等结构看清远处和近处物体的示意图.下列关于丙、丁两图模拟近、远视眼的情况以及应该佩戴何种透镜进行矫正的说法正确的是 ( )
第8题图
A. 丙图是近视眼,应该佩戴凹透镜
B. 丙图是远视眼,应该佩戴凸透镜
C. 丁图是近视眼,应该佩戴凸透镜
D. 丁图是远视眼,应该佩戴凹透镜
9. (2025合肥包河区二模)在学习了凸透镜成像规律后,小明同学使用如下器材:焦距分别为10 cm、20 cm、30 cm的凸透镜各一个,手机一部,长为30 cm的纸盒,胶带和剪刀等,制作一个“手机投影仪”(其模型如图所示).将手机和凸透镜分别固定在纸盒的两端,调整“投影仪”到墙面的距离,可在竖直的墙壁上看到手机画面清晰放大的像.下列说法正确的是 ( )
第9题图
A. 应选择焦距为20 cm的凸透镜
B. 应选择焦距为10 cm的凸透镜
C. 若手机画面正立,在墙壁上看到画面的像也是正立的
D. 手机画面在墙壁上成的是放大的虚像
综合提升
10. 新考法小制作 (2025广元)“梦天”学习小组用硬纸板做了两个纸筒,使一个纸筒刚好能够套入另一个纸筒内,并能前后滑动,如图所示.在一个纸筒的一端嵌上一个焦距为8 cm的凸透镜,另一个纸筒的一端蒙上一层半透明薄膜,就做成了模型照相机.用它来观察远处的教学楼,他们发现半透明薄膜上的像太小,于是靠近教学楼,并 (选填“增大”或“减小”)两纸筒间的距离,才看到薄膜上清晰的像,此时模型照相机的镜头与教学楼的距离 (选填“>”“ < ”或“ =”)16 cm.
第10题图
11. (2025合肥45中橡树湾二模)如图所示,S为点燃的蜡烛,S′为蜡烛经凸透镜所成的像,请在图中通过作光路图,找出凸透镜左侧的焦点,并在左焦点处标上符号F.
第11题图
12. (2025苏州)探究凸透镜成像的规律时,把蜡烛、凸透镜和光屏置于光具座上,先固定好点燃的蜡烛和光屏,再移动凸透镜.当凸透镜距离蜡烛为16 cm和24 cm时,光屏上先后两次都呈现烛焰清晰的像.下列说法正确的是 ( )
A. 第一次的像是缩小的
B. 第二次的像比第一次大
C. 蜡烛和光屏间的距离是40 cm
D. 凸透镜的焦距是20 cm
13. (2025天津改编)用焦距为15 cm的凸透镜探究凸透镜成像规律.实验中将同一蜡烛先后放在光具座的a、b、c、d四个位置,如图所示.移动光屏观察烛焰的成像情况,则下列说法不正确的是 ( )
第13题图
A. 蜡烛在a处时,光屏上可得到清晰缩小的像
B. 蜡烛在b处时,光屏上成的清晰像比在a处时大
C. 蜡烛在c处时,成像特点与照相机成像特点相同
D. 蜡烛在d处时,眼睛应从光屏一侧透过透镜观察像
新考法推荐
14. (科学推理)如图所示,张奶奶家的堆柴屋是用塑料薄膜作为屋顶的.一个雨过天晴的正午,张奶奶家堆柴屋里的柴草突然着火了,小明和村里的人们及时赶到,迅速将火扑灭.可谁是纵火犯呢?小明决定当一次侦探.在分析了事故现场以后,小明一拍脑门说道:“我知道了!纵火犯是阳光和棚顶积水.”你认为小明的说法是____(选填“正确”或“错误”)的,理由是 .
第14题图
第2节 探究凸透镜的成像规律
1. (2025合肥三十八中三模节选)小明为研究像与物的左右是否颠倒,使用F形光源替代蜡烛,用半透明的毛玻璃作为光屏,并将光源、凸透镜和光屏依次安装在光具座上,使得光源到凸透镜的距离等于光屏到凸透镜的距离,如图1,此时光屏上恰好成清晰的像.从图1视角A观察,光源如图2中的甲图,则此时在光屏上看到的像是图2中的____(选填“乙”“丙”“丁”或“戊”).
图1 图2
第1题图
2. (2025烟台)在“探究凸透镜成像的规律”实验中:
第2题图
(1)调节光源、凸透镜和光屏三者的中心在同一高度,其目的是 .
(2)图甲是小红所在小组实验时的情景,此时光屏上呈现清晰的像,由图可知物距为 cm(不要求估读).请在图乙的方格纸中大致画出图甲中小红看到的像.
(3)保持图甲中凸透镜位置不动,将光源移动到光具座10.0 cm处,为了在光屏上呈现清晰的像,应将光屏向 (选填“靠近”或“远离”)透镜方向移动,像的大小将 (选填“变大”“变小”或“不变” ).
(4)保持图甲中凸透镜位置不动,将光源移动到光具座45.0 cm处,无论怎样移动光屏始终得不到像,原因是 ,要想看到此时的像,观察的方法是 .
3. 新考法跨学科实践 如图甲是小明妈妈帮小明选配的角膜塑形镜,它可以通过调整角膜的形状来矫正视力.其使用方式如图乙所示,晚上佩戴在眼睛上,第二天取下镜片,白天眼睛的视力就可以恢复正常.为了进一步搞清楚这种矫正方式的原理,小明进行了如下探究.
第3题图甲
乙
丙
第3题图
(1)准备实验仪器:如图丙所示,小明从实验室找来了一个透明胶膜水透镜,通过注射器注水(或抽水)来改变水透镜的厚薄程度.
(2)模拟近视眼成像:首先调节烛焰和光屏的位置,使光屏上成倒立、缩小的实像,然后往水透镜里面____(选填“抽”或“注”)水,使透镜变厚,可以模拟近视眼的成像.水透镜变厚后,会聚能力变强,若要得到清晰的像,应该向____(选填“左”或“右”)移动光屏.实际上,人眼的视网膜是不可移动的.
(3)模拟角膜塑形镜的功能:通过____(选填“抽”或“注”)水的方式来调节水透镜,来模拟角膜塑形镜的作用.通过实验,光屏上又重新出现了清晰的像.角膜塑形镜可以通过将角膜中心区域压平的方式,达到塑形的效果,从而矫正近视.
专项一 光学作图
类型1光的反射作图
1. (2025青海省卷)在图中,根据入射光线AO画出反射光线OB,并标出反射角的度数.
第1题图
2. (2025合肥三模)著作《周髀算经》指出“日兆月,月光乃出,故成明月”.月亮本身不发光,我们能看到月亮是因为月亮反射太阳光,请在图中画出一束太阳光在月亮表面反射的光路图(假设月亮表面光滑且平整).
第2题图
3. (2025湖北省卷)如图甲为校园摄影展中小芳的作品,太阳在湖中的倒影“镶嵌”在湖边的路灯中.为解释通过路灯的空隙看到太阳的像,请在图乙中画一条太阳光经水面反射到人眼的光路.(保留作图痕迹)
甲
乙
第3题图
类型2光的折射作图
4. (2025马鞍山三模)老师用光路图解释了 “水塘看似很浅,实则不一定浅”的原因,如图所示,塘底的A点反射出的光经过水面折射进入人眼B点,C点是人眼看到的塘底的A点像的位置.请完成光路图并保留作图痕迹.
第4题图
5. (人教素材改编)如图所示,请作出这束光从三棱镜斜面射出到空气中的折射光线的大致方向.
第5题图
6. (2025芜湖二十九中二模)在防溺水教育活动中,学生被告知,池塘里水的实际深度比看起来的深度要深,不能贸然下水.我们利用光的折射规律就可以解释该现象.如图所示,水底位置A发出两条入射光线,在水面处会发生折射,请画出其折射成的像A′的光路图.
第6题图
类型3光的反射、折射作图
7. (2025德阳)如图所示,一束光从空气斜射向透明玻璃,发生了折射和反射现象,请作出折射光线的大致位置和反射光线.
第7题图
8. (2025福建)在图中,画出入射光线的反射光线和折射光线的大致位置.
第8题图
9. 新考法跨学科实践 (2025黑白卷)如图甲所示,在“创作彩虹”的实践活动中,将平面镜斜插入装有水的容器,把它们放在从窗口射入的阳光下并对着白纸,调整镜面倾斜的角度,观察白纸上出现的彩虹.图乙为其简化示意图,点P为某一束单色光入射到水面的点,点Q代表白纸.请在图乙中补充画出光从点P到达点Q的完整光路图(保留作图痕迹).
甲
乙
第9题图
类型4平面镜成像特点作图
10. (2025乐山)如图甲所示,塔式太阳能电站是把许多平面镜按照一定的规律排列起来,把太阳光反射后汇聚到同一位置.请根据图乙中的光路,画出平面镜的位置并标出入射角(平面镜用“”表示,入射角用“i”表示).
甲 乙
第10题图
11. 如图甲所示为“中华第一灯”西汉长信宫灯,图乙是小明用箭头表示的倾斜放置的灯与其在平面镜中的像,请在图中画出平面镜的位置.
甲 乙
第11题图
12. (2025合肥新站区二模)如图所示,提词器是由一个高亮度显示器和一块与其成45°角的专用镀膜玻璃(平面镜)组成,镀膜玻璃将显示器上的文稿内容反射到演讲者前方.现用带箭头的线段AB表示文稿内容,请在图中画出AB通过镀膜玻璃反射所成的像.
第12题图
类型5透镜作图
13. (沪粤习题改编)请你根据给出的入射光线或折射光线,画出相应的折射光线或入射光线.
第13题图
14. (2025眉山)根据透镜对光的作用,完成下列光路图.
第14题图
15. (人教习题改编)如果用眼不当,例如长时间盯着屏幕,就有可能患上近视.请你在图甲中大致画出来自远处的光进入近视眼晶状体后的折射光线,在图乙的框中画出矫正近视眼需要佩戴的透镜.
甲 近视眼看远处物体
乙 近视眼的矫正
第15题图
参考答案
第1节 透镜及其应用
1. b 2. 倒立、放大的实
3. < 缩小 照相机(合理即可)
4. 如答图所示 5. 如答图所示
第4题答图 第5题答图
6. C 7. B 8. A 9. A 10. 增大 >
11. 如答图所示
第11题答图
12. C 13. C
14. 正确 棚顶积水具有中间厚、边缘薄且透光的特点,即相当于凸透镜,其对光有会聚作用(合理即可)
第2节 探究凸透镜的成像规律
1. 戊
2. (1)使像成在光屏的中央 (2)30 如答图所示 (3)靠近 变小 (4)此时成虚像,虚像不能呈现在光屏上 在光屏一侧透过凸透镜观察
3. (2)注 左 (3)抽
第2题答图
专项一 光学作图
1. 如答图所示 2. 如答图所示
第1题答图 第2题答图
3. 如答图所示 4. 如答图所示
第3题答图 第4题答图
5. 如答图所示 6. 如答图所示
第5题答图 第6题答图
7. 如答图所示 8. 如答图所示
第7题答图 第8题答图
9. 如答图所示 10. 如答图所示
第9题答图 第10题答图
11. 如答图所示 12. 如答图所示
第11题答图 第12题答图
13. 如答图所示
第13题答图
14. 如答图所示
第14题答图
15. 如答图所示
第15题答图