4.5 科学探究：凸透镜成像
【题型1】透镜的分类 1
【题型2】焦点与焦距 5
【题型3】凸透镜对光线的会聚作用 9
【题型4】放大镜 12
【题型5】照相机 17
【题型6】投影仪 20
【题型1】透镜的分类
【典型例题】公元前2世纪，西汉淮南王刘安的《淮南万毕术》记载：“削冰令圆，举以向日，以艾承其影，则火生”，其描述的现象如图所示，下列说法正确的是（ ）
A.“削冰令圆”指的是把冰削成凹透镜
B.“举以向日”指的是冰透镜正对太阳光
C.“以艾承其影”中的“影”指冰透镜的影子
D.“则火生”是因为冰透镜能反射太阳光
【答案】B
【解析】由图可知，该透镜对光线有会聚作用，属于凸透镜，故A错误； “举以向日”指的是冰透镜正对太阳光，让太阳光平行于凸透镜的主光轴照到凸透镜上，故B正确；凸透镜能将平行光会聚在焦点处，所以“以艾承其影”中的“影”指冰透镜的焦点，故C错误； “则火生”是因为冰透镜是凸透镜，能会聚光线，从而将太阳光的能量集中，产生高温，引燃艾草，故D错误。故选B。
【举一反三1】把一滴水银滴在玻璃板上，这滴水银大致可看成（ ）
A.凸面镜 B.凸透镜 C.平面镜 D.凹面镜
【答案】A
【解析】水银是金属，不透明，表面有金属光泽，并且表面和凸面镜一样，所以可以看作凸面镜。故A符合题意，BCD不符合题意。故选A。
【举一反三2】将一副眼镜放在太阳底下，使镜片正对太阳光，在地面上观察到如图所示的现象。根据现象，判断该镜片是（ ）
A.平面镜 B.凹透镜 C.玻璃板 D.凸透镜
【答案】B
【解析】阳光通过眼镜形成的光斑四周亮，中间暗，说明眼镜对光起到了发散的作用，所以这个眼镜是凹透镜。故B符合题意，ACD不符合题意。故选B。
【举一反三3】如图所示，透过表盘上光滑透明凸起部分，能清楚地读出日期信息，此凸起部分相当于（ ）
A.玻璃砖 B.平面镜 C.凸透镜 D.凹透镜
【答案】C
【解析】透明凸起的部分中间比边缘厚，能清楚读出日期信息，即可以使日期成放大像，其作用相当于一个凸透镜，起到了放大镜的作用，故ABD不符合题意，C符合题意。故选C。
【举一反三4】小明家安装了新的家用监控摄像头，小明对监控摄像头的镜片产生好奇，于是拆下旧监控摄像头的镜片进行观察。关于监控摄像头的镜片，下列说法正确的是（ ）
A.中间薄、边缘厚的透明镜片
B.中间薄、边缘厚的不透明镜片
C.中间厚、边缘薄的透明镜片
D.中间厚、边缘薄的不透明镜片
【答案】C
【解析】监控摄像头相当于一个凸透镜，凸透镜是中间厚、边缘薄的透明镜片。故ABD错误，C正确。
故选C。
【举一反三5】如图所示的一块长方形玻璃，内部有一个很大的圆形空气泡，当一束平行光从左平行射向它时，它对这束平行光将有 （填“会聚”或“发散”） 作用；实际上，我们可以用图中竖直线将它分作左右两块来看， 就相当于是有两个 透镜。
【答案】发散 凹
【解析】当一束平行光从左平行射向它时，从图中可以看到，该玻璃左边部分，中间薄，两端厚，相当于一个凹透镜，而凹透镜对光有发散作用，同理，该玻璃右边部分也相当于一个凹透镜，所以，用图中竖直线将它分作左右两块来看， 就相当于是有两个凹透镜。
【举一反三6】如图所示，汉代的《淮南万毕术》记载：“削冰令圆，举以向日，以艾承其影，则得火”。“削冰令圆”就是把冰块制成 （选填“凸”或“凹”）透镜，这种透镜对太阳光有 （选填“会聚”或“发散”）作用，若要“得火”，应把“艾”放在透镜的 位置；冰属于 （选填“晶体”或“非晶体”）。
【答案】凸 会聚 焦点 晶体
【解析】[1][2][3]中间厚、边缘薄的透镜叫做凸透镜，“削冰令圆”就是把冰块制成凸透镜，凸透镜对光线有会聚作用，会把光线集中在焦点上，所以当把艾放在焦点上时，其温度会升高，达到燃点时即可燃烧。
[4]冰有一定的熔点，所以冰是晶体。
【举一反三7】在图中，属于凸透镜的是 ，属于凹透镜的是 （前两格均选填图中数字）；序号1的透明体可以使白光发生 现象，序号4的透明体对光有 作用（最后一格选填“会聚”或“发散”）。
【答案】2、4 5、6 色散 会聚
【解析】[1][2]根据透镜的概念，中间比边缘厚的透镜是凸透镜，中间比边缘薄的透镜是凹透镜。故图中2、4为凸透镜，5、6为凹透镜。[3]序号1的透明体以使白光分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种单色光，在白色光屏上呈现一条彩色光带，这是光的色散现象。[4]序号4的透明体为凸透镜，对光有会聚作用。
【题型2】焦点与焦距
【典型例题】下列有关凸透镜和凹透镜的说法正确的是（ ）
A.凹透镜只能透光，没有焦点
B.凹透镜没有焦点，凸透镜有焦点
C.凸透镜的焦距越小，对光的会聚作用就越大
D.任意一束平行光线经凸透镜后都可以会聚于焦点
【答案】C
【解析】A．凹透镜可以透光，也有焦点，故A错误；B．凹透镜和凸透镜都有两个焦点，故B错误；C．凸透镜焦距越小，折光能力越强，对光的会聚作用越大，故C正确；D．平行于主光轴的光经凸透镜后会会聚于焦点，故D错误。故选C。
【举一反三1】材料和口径相同、厚度不同的两个凸透镜，下列说法错误的是（ ）
A.厚的透镜具有会聚作用
B.薄的透镜具有发散作用
C.厚的透镜会聚能力强
D.薄透镜的焦距大
【答案】B
【解析】AB．凸透镜对光线有会聚作用，故A正确，不符合题意；B错误，符合题意；
C．凸透镜越厚，对光的偏折能力越强，焦距越小，对光会聚能力超强，故C正确，不符合题意；
D．凸透镜越薄，对光的偏折能力越弱，焦距越大，故D正确，不符合题意。
故选B。
【举一反三2】一束跟主光轴平行的光通过凸透镜的光路如图所示。下列说法中正确的是（ ）
A.O点为该凸透镜的焦点
B.任意一束平行光经过凸透镜后都可以会聚于F点
C.OF的距离越短，说明透镜的折光能力越强
D.若把图中凸透镜的上半部分用手遮住该凸透镜对光不具有会聚作用
【答案】C
【解析】A．O点是凸透镜的中心，叫光心，不是焦点，故A错误；B．只有与凸透镜主光轴平行的光束经凸透镜折射后才会会聚于焦点，故B错误；C．凸透镜的焦点F到光心O的距离叫焦距，凸透镜的折光能力越强，焦点到光心的距离也就是焦距OF越短，故C正确；D．把图中凸透镜的上半部分用手遮住，并不改变凸透镜的形状，不影响凸透镜的会聚光线的性质，只是穿过凸透镜的光线变少，故D错误。
故选C。
【举一反三3】如图所示，甲、乙两个凸透镜的焦距分别是3cm和5cm，下列说法不正确的（ ）
A.凸透镜对光有会聚作用
B.凸透镜都有两个实焦点
C.乙透镜的焦距更大，其折光本领更强
D.平行光经过凸透镜后，都能会聚于一点
【答案】C
【解析】凸透镜对光有会聚作用，凸透镜都有两个实焦点，左边一个，右边一个，A、B正确，不合题意；
乙透镜的焦距是5cm，甲透镜的焦距是3cm，乙透镜的焦距更大，其折光本领较弱，C错误，符合题意；从图甲和图乙可以看到，平行于主光轴的光线经过凸透镜后，都能会聚于一点，D正确，不合题意。
【举一反三4】关于透镜的焦点和焦距的说法，正确的是（ ）
A.凹透镜对光起发散作用，所以凹透镜没有焦点
B.凸透镜有两个虚焦点
C.凸透镜的两个焦点之间的距离叫焦距
D.透镜的光心位于它的主光轴上
【答案】D
【解析】A．凹透镜对光有发散作用，有两个虚焦点，故A错误；B．凸透镜有两个实焦点，故B错误；
C．凸透镜的焦点到光心的距离叫焦距，故C错误；D．光心是位于主光轴上的特殊点，通过光心的光线传播方向不变，故D正确。故选D。
【举一反三5】透镜光路基本概念：图（1）是透镜光路示意图。
（1）过透镜两个球面球心的直线叫 （主轴），用“CC”表示。透镜的几何中心叫 ，用“O”表示。
（2）焦点：平行于凸透镜主光轴的光线经凸透镜折射后 主光轴上一点，这点叫凸透镜 ，用“F”表示，如图（2）a所示；平行于凹透镜主光轴的光线经凹透镜折射后发散，其 会交于一点，这是凹透镜的焦点（虚焦点），如图（2）b所示。
（3）焦距：焦点到光心的距离叫 ，焦距用“f”表示。
（4）物距：物体到光心的距离叫 ，用“u”表示。
（5）像距：像到光心的距离叫 ，用“v”表示。
【答案】主光轴 光心 会聚于 焦点 反向延长线 焦距 物距 像距
【解析】（1）[1][2]透镜一般是由两个凸凹圆形透明体组成，每个透明体均有两个曲率半径和两个球心，连接两个球面的中心就是主光轴，简称主轴，图中用“CC”表示，透镜的中心叫光心，图中用“O”表示。
（2）[3][4]由图a知道，跟主光轴平行的光线，经凸透镜折射后会聚于一点，这点就是凸透镜的焦点，用字母F表示。 [5]由图b知道，平行于主光轴的光线经凹透镜折射后折射光线的反向延长线会交于一点，叫做凹透镜的焦点，且是虚焦点，故凹透镜对光线有发散作用。（3）[6]焦点到透镜光心的距离叫焦距，用字母f表示。（4）[7]由课本知道，物体到光心的距离叫物距，用“u”表示。（5）[8]由课本知道，像到光心的距离叫像距，用“v”表示
【举一反三6】如图所示，小明手持凸透镜正对着太阳，下面放一张白纸，调节透镜到白纸的距离，会在白纸上得到最小最亮的光斑，在该光斑处能将火柴点燃，该光斑所处位置就是透镜的 ，该光斑到透镜中心的距离叫 ，经过 的光不改变方向。
【答案】焦点 焦距 光心
【解析】凸透镜对光线有会聚作用。小明手持凸透镜正对着太阳，下面放一张白纸，调节透镜到白纸的距离，阳光经凸透镜折射后会在白纸上得到最小最亮的光斑，在该光斑处能将火柴点燃，则该光斑所处的位置就是透镜的焦点；凸透镜可以看作两个球相交形成的，连接两球球心的连线叫主光轴，在主光轴上有一个特殊的点，经过这个点的光线传播方向不变，这个点叫光心。
【举一反三7】我国古人用冰凸透镜向日取火，是利用了凸透镜对光的 作用，在取火时把取火物放在凸透镜的 处更容易点燃。
【答案】会聚 焦点
【解析】[1][2]凸透镜对光线有会聚作用，太阳光可视为平行光，平行光通过凸透镜，光线会聚在焦点处，故在取火时把取火物放在凸透镜的焦点处更容易点燃。
【举一反三8】平行于主光轴的光通过凸透镜后，将会聚于 上的一点，这点称为凸透镜的 ，该点到光心的距离称为 。
【答案】主光轴 焦点 焦距
【解析】[1][2]凸透镜具有会聚光线的能力，平行于主光轴的光通过凸透镜后，将会聚于主光轴上的一点，这个点称为凸透镜的焦点。[3]凸透镜焦点到凸透镜光心的距离称为焦距，由于光路具有可逆性，所以凸透镜左右各有一个焦点。
【题型3】凸透镜对光线的会聚作用
【典型例题】炎炎夏日，汽车停在露天车场，若把装满水的矿泉水瓶留在车内，太阳光透过矿泉水瓶后可能把汽车内的易燃物引燃，这是因为这瓶水（ ）
A.相当于一个凸透镜，会聚光线
B.相当于一个凸透镜，发散光线
C.相当于一个凹透镜，会聚光线
D.相当于一个凹透镜，发散光线
【答案】A
【解析】装满水的矿泉水瓶相当于一个凸透镜，凸透镜对光线有会聚作用，凸透镜焦点的温度高，易燃物燃烧引起火灾，故A符合题意，BCD不符合题意。故选A。
【举一反三1】一束光沿着平行主光轴的方向射到凸透镜上，如图，则光路图正确的是（ ）
A.
B.
C.
D.
【答案】A
【解析】凸透镜对光有会聚作用；入射光线平行于主光轴，则折射光线过焦点，故A符合题意，BCD不符合题意。故选A。
【举一反三2】“冰能生火”，这是真的吗？为了验证这一现象的真实性，实验小组用冰块制作成透镜。如图所示是用冰块打磨的凸透镜，利用凸透镜实验者成功将手中的报纸点燃。请你回答：
(1)制作透镜的过程中要尽量避免阳光直射，原因是为了减缓冰块 ；（填物态变化名称）
(2)能将报纸点燃是因为凸透镜对光产生 作用；凸透镜表面 （选填“光滑”或“粗糙”），可以增加透镜对光的这种作用效果；
(3)将报纸放置在凸透镜的 位置，可以更快点燃报纸。
【答案】(1)熔化 (2)会聚 光滑 (3)焦点
【解析】（1）用冰块打磨的凸透镜，需要避免冰块吸热后的熔化，要尽量避免阳光照射而吸热。
（2）[1][2]因为凸透镜对光有会聚作用，所以能将报纸点燃；凸透镜表面光滑，可以增加会聚作用效果。
（3）凸透镜将平行于主轴的光会聚到焦点上，将报纸放置在凸透镜的焦点位置，可以更快点燃报纸。
【举一反三3】实验小组的同学在老师的指导下自制了一个平行光源。如图所示，在硬圆纸筒的一端安装一个凸透镜，纸筒的另一端安装一个可在内部前后移动的灯泡。调节灯泡，利用光的
（选填“反射”或“折射”）原理，当灯泡位于 位置时，从筒内射出的灯光可认为是平行光。
【答案】折射 焦点
【解析】凸透镜对光线有会聚作用，平行于主光轴的光线经凸透镜折射后会聚到主光轴上一点，这点是凸透镜的焦点，根据光路是可逆的（光的折射原理），把光源放在焦点上，光线经凸透镜折射后会平行射出。
【举一反三4】如图所示，凸透镜的主光轴与水面相平，F是凸透镜的焦点，一束与水面平行的光射到凸透镜上，经凸透镜折射后在水面发生了反射和折射，请画出此过程的光路图。
【答案】如图所示
【解析】由图示知，入射光线平行于主光轴，则通过凸透镜后的折射光线过焦点，此折射光线射向水面，在水面处发生反射和折射，根据反射定律中，反射角等于折射角，确定反射光线的位置，再根据：光从空气射向水中，折射角小于入射角，大概确定折射光线。
【题型4】放大镜
【典型例题】从放大镜里能看清课本中的字样，如果保持课本与眼睛的距离不变，要使看到的字样范围大一些，则应该将（ ）
A.放大镜略向眼睛处靠近一些
B.放大镜略向课本处靠近一些
C.无论如何移动，看到的范围不变
D.无法确定
【答案】A
【解析】放大镜是凸透镜，由凸透镜成像规律可知，当物体在一倍焦距以内的时候，物距越大，像距越大，像也越大，所以如果保持课本与眼睛的距离不变，要使看到的字样范围大一些，则应该将放大镜略向眼睛处靠近一些。故A符合题意，BCD不符合题意。故选A。
【举一反三1】如图所示，小兰用放大镜和手电筒鉴定南阳玉石的品质，下列说法正确的是（ ）
A.鉴别玉石的放大镜镜片和近视镜镜片都是凸透镜
B.鉴别玉石的放大镜成正立、放大的实像
C.手电筒光照下闪闪发光的南阳玉石是光源
D.手电筒的光照到玉石上会发生反射和折射现象
【答案】D
【解析】A．鉴别玉石的放大镜镜片是凸透镜，凸透镜对光线有会聚作用；近视眼是晶状体曲度变大，会聚能力增强，即折光能力增强，像呈在视网膜的前方，应佩戴发散透镜，使光线推迟会聚，因凹透镜对光线有发散作用，所以近视眼应该配戴凹透镜才能看清远处的物体。故A错误；B．鉴别玉石的放大镜是凸透镜，凸透镜成正立、放大的虚像，应用于放大镜。故B错误；C．南阳玉石没有自身发光，所以，手电筒光照下闪闪发光的南阳玉石不是光源。故C错误；D．手电筒的光照到玉石上，玉石表面反射手电筒的光，进入人的眼睛，人看到玉石；同时，手电筒的光照到玉石上，还会发生折射现象，进入玉石内部。故D正确。故选D。
【举一反三2】在“生活中的光学仪器”跨学科实践活动收集资料中，有张照片展示了文物展中用到的光学元件，通过元件会看到正立、放大的文物，该光学元件是（ ）
A.凹透镜 B.凸透镜 C.平面镜 D.凸面镜
【答案】B
【解析】根据图示以及题意可知，该光学仪器成正立、放大的像，且成的像和物体在镜的异侧，因此由凸透镜成像规律可得，只有凸透镜才能成正立、放大的像，而凹透镜对光线有发散作用，它不能形成实像，也不能形成正立、放大的虚像，平面镜也只能成等大、正立的虚像，凸面镜成像的特点是像比物体小，故ACD不符合题意，B符合题意。故选B。
【举一反三3】在“生活中的光学仪器”跨学科实践活动收集资料中，有张照片展示了文物展中用到的光学元件，通过元件会看到正立、放大的文物，该光学元件是（ ）
A.凹透镜 B.凸透镜 C.平面镜 D.凸面镜
【答案】B
【解析】根据图示以及题意可知，该光学仪器成正立、放大的像，且成的像和物体在镜的异侧，因此由凸透镜成像规律可得，只有凸透镜才能成正立、放大的像，而凹透镜对光线有发散作用，它不能形成实像，也不能形成正立、放大的虚像，平面镜也只能成等大、正立的虚像，凸面镜成像的特点是像比物体小，故ACD不符合题意，B符合题意。故选B。
【举一反三4】从放大镜里能看清课本中的字样，如果保持课本与眼睛的距离不变，要使看到的字样范围大一些，则应该将（ ）
A.放大镜略向眼睛处靠近一些
B.放大镜略向课本处靠近一些
C.无论如何移动，看到的范围不变
D.无法确定
【答案】A
【解析】放大镜是凸透镜，由凸透镜成像规律可知，当物体在一倍焦距以内的时候，物距越大，像距越大，像也越大，所以如果保持课本与眼睛的距离不变，要使看到的字样范围大一些，则应该将放大镜略向眼睛处靠近一些。故A符合题意，BCD不符合题意。故选A。
【举一反三5】工匠师维护精密仪表时，在眼睛前戴一个凸透镜，便于观察仪表的细微之处，如图所示。
（1）凸透镜起到 的作用；
（2）凸透镜与仪表的距离应在凸透镜的 焦距范围之内；
（3）通过凸透镜看到的是仪表 （填“正立”或“倒立”）的像，像的位置与仪表的位置在凸透镜的 侧。
【答案】放大镜 一倍 正立 同
【解析】（1）[1]中间厚两边薄的透镜叫凸透镜，工匠师维护精密仪表时，在眼睛前戴一个凸透镜，便于观察仪表的细微之处，凸透镜起到放大镜的作用。（2）[2]当物体在凸透镜一倍焦距范围内时，成正立、放大的虚像，故凸透镜与仪表的距离应在一倍焦距范围之内。（3）[3][4]当物体在凸透镜一倍焦距范围内时，通过凸透镜看到的是仪表正立的像，像的位置与仪表的位置在凸透镜的同侧。
【举一反三6】小明在一个透明玻璃珠前面贴了一小块方格纸，如图a所示，从视线方向看去如图b所示，小明把贴有方格纸的一面转到后面如图c所示，从前面看到如图d所示，这是因为玻璃珠相当于一个 ，使方格纸成放大的 （填“虚”或“实”）像；小明把看到d状态的玻璃珠竖直放入盛有水的玻璃杯中，不旋转玻璃珠并使其浸没在水中，如图e（有所缩小），则从杯的正面看到的玻璃珠的像是 （填“f”“g”“h”或“i”）．
【答案】凸透镜 虚 i
【解析】[1][2]把贴有方格纸的一面转到后面，从前面看到如图d所示，玻璃珠相当于一个凸透镜，看到是正立放大的虚像。[3]当把玻璃珠放入杯中后，杯壁与玻璃珠之间的水形成一个凹透镜，且形状为上下厚度比左右厚度大，故再次成像时使得上下左右均有缩小，且上下缩小更多，因此选i。
【举一反三7】如图甲，小东用一个凸透镜观察洗手液的商标，根据成像情况可知物距u与焦距f的关系为 ；如图乙的成像原理可应用于 。 （选填“照相机”或“放大镜”）
【答案】u＜f 照相机
【解析】[1]图甲成正立，放大的虚像，此时u＜f。[2]图乙的成像，成倒立缩小的实像，应用是照相机。
【举一反三8】小明在一个透明玻璃珠前面贴了一小块方格纸，如图a所示，从视线方向看去如图b所示，小明把贴有方格纸的一面转到后面如图c所示，从前面看到如图d所示，这是因为玻璃珠相当于一个 ，使方格纸成放大的 （填“虚”或“实”）像；小明把看到d状态的玻璃珠竖直放入盛有水的玻璃杯中，不旋转玻璃珠并使其浸没在水中，如图e（有所缩小），则从杯的正面看到的玻璃珠的像是 （填“f”“g”“h”或“i”）．
【答案】凸透镜 虚 i
【解析】[1][2]把贴有方格纸的一面转到后面，从前面看到如图d所示，玻璃珠相当于一个凸透镜，看到是正立放大的虚像。[3]当把玻璃珠放入杯中后，杯壁与玻璃珠之间的水形成一个凹透镜，且形状为上下厚度比左右厚度大，故再次成像时使得上下左右均有缩小，且上下缩小更多，因此选i。
【题型5】照相机
【典型例题】我校教师运用了人脸识别系统签到，老师们站在机器前0.5m～1.2m处时，安装在墙上的人脸识别系统的摄像机就可以对其面部特征进行快速核对。由此判断，人脸识别系统的摄像机的镜头（ ）
A.相当于凸透镜，焦距可能为0.4m
B.相当于凸透镜，焦距可能为0.1m
C.相当于凹透镜，焦距可能为0.4m
D.相当于凹透镜，焦距可能为0.1m
【答案】B
【解析】人脸识别系统的摄像机的镜头凸透镜，且所成的像应是缩小、倒立的实像，人到镜头的距离应大于二倍焦距，即0.5 m＞2f，解得f＜0.25m，所以B选项正确。故选：B。
【举一反三1】赵州桥是世界上现存最早保存最完整的古代单孔敞肩石拱桥。如图所示，在平静的水面，桥与它的倒影相映成趣。以下的像与“倒影”的形成原理相同的是（ ）
A.小孔成像 B.放大镜成像 C.照相机成像 D.平面镜成像
【答案】D
【解析】“倒影”的形成利用的是平面镜成像原理，属于光的反射。A．小孔成像利用的是光沿直线传播的原理，故A不符合题意；B．放大镜成像利用的凸透镜成像原理，属于光的折射，故B不符合题意；C．照相机成像利用的凸透镜成像原理，属于光的折射，故C不符合题意；D．平面镜成像利用光的反射，故D符合题意。故选D。
【举一反三2】赵州桥是世界上现存最早保存最完整的古代单孔敞肩石拱桥。如图所示，在平静的水面，桥与它的倒影相映成趣。以下的像与“倒影”的形成原理相同的是（ ）
A.小孔成像 B.放大镜成像 C.照相机成像 D.平面镜成像
【答案】D
【解析】“倒影”的形成利用的是平面镜成像原理，属于光的反射。A．小孔成像利用的是光沿直线传播的原理，故A不符合题意；B．放大镜成像利用的凸透镜成像原理，属于光的折射，故B不符合题意；C．照相机成像利用的凸透镜成像原理，属于光的折射，故C不符合题意；D．平面镜成像利用光的反射，故D符合题意。故选D。
【举一反三3】光刻技术是现代纳米级电路的基石，利用透镜将绘制在掩膜上的电路通过紫外光投射到涂有光刻胶的硅片上，从而制造出集成电路．如图所示，此时恰好在硅片上得到清晰的像。下列说法正确的是（ ）
A.缩图透镜相当于凹透镜
B.此投射原理与投影仪的原理相同
C.硅片位于缩图透镜的二倍焦距之外
D.硅片上形成的像是缩小的实像
【答案】D
【解析】A．由图可知，该透镜将光会聚，所以这是一个凸透镜成像的过程，故A错误；BCD．要制造出含有众多元件的集成电路，由图可知通过缩图透镜，掩膜上的电路在硅片上的像变小，所以可知该凸透镜成倒立、缩小的实像；结合凸透镜成缩小实像的条件可知，硅片到缩图透镜的距离（像距）应在一倍焦距与二倍焦距之间，此投射原理与照相机的原理相同，故D正确，BC错误。故选D。
【举一反三4】公交公司为了保证人们的上下车安全，在公交车上安装了“电视监控器”。凸透镜是该装置的主要光学系统，“电视监控器”的摄像头能成 、 的 像。
【答案】倒立 缩小 实
【解析】[1][2][3]公交车上安装了“电视监控器”，实际上是一个摄像头，摄像头的镜头相当于一个凸透镜，人们在凸透镜的2倍焦距以外，成倒立、缩小的实像。
【举一反三5】在2023年湄洲岛半程马拉松赛的起点，发令枪响起后，远处小明听到的枪声是通过 传播的。空中直升飞机对赛况进行航拍，摄像头所成的是倒立、 的实像，此时物体离镜头的距离u与镜头焦距f之间的关系是
【答案】空气 缩小 u>2f
【解析】[1]声音的传播需要介质，发令枪响起后，远处小明听到的枪声是通过空气传播的。
[2][3]摄像头的成像原理和照相机相似，空中直升飞机对赛况进行航拍，摄像头所成的是倒立、缩小的实像，根据凸透镜成像规律可知，此时物距大于二倍焦距，即此时物体离镜头的距离u与镜头焦距f之间的关系是u>2f。
【举一反三6】无人机利用自身携带的微型摄像机进行航拍，其摄像镜头相当于一个短焦距的凸透镜，来自地面景物的光会聚在感光晶片上，形成倒立 （选填“放大”、“等大”或“缩小”）的实像；当无人机下降时，以无人机为参照物，地面是 （选填“运动"或“静止”）的。
【答案】缩小 运动
【解析】[1]摄像机的镜头相当于一个凸透镜，其成像的原理是：当物距大于二倍焦距时，凸透镜成倒立缩小的实像。[2]当无人机下降时，以无人机为参照物，地面的位置发生变化，地面是运动的。
【举一反三7】五一假期，小红和同学到公园游玩。她看到的花是红色的，是因为红花反射了 光；水鸟离开水面，向空中飞去，在水中像的大小 ，像离水面的距离 ；小红用相机拍下眼前这美丽的景色，是因为照相机的镜头相当于一个 透镜。
【答案】红 不变 变大 凸
【解析】[1]不透明物体的颜色是由它反射的色光决定的，红花反射红光，所以呈现红色。[2]水鸟在水中的像属于平面镜成像，根据平面镜成像规律可知，水鸟离开水面，向空中飞去，在水中的像大小不变，像离水面的距离变大。[3]照相机的镜头相当于一个凸透镜，成倒立、缩小的实像。
【题型6】投影仪
【典型例题】小东用凸透镜、纸盒等器材自制了一个简易投影仪，可以将手机屏幕画面投影到白墙上，如图甲所示。该投影仪工作示意图如图乙所示，使用时将手机屏幕调至“冰墩墩”画面，然后放在纸盒中某位置，使屏幕正对凸透镜，调整该投影仪与白墙之间的距离，可在墙上得到一个清晰、放大的像。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倍焦距
B.透镜到墙面的距离应在透镜的一倍焦距和二倍焦距之间
C.能从不同角度看到墙上的“冰墩墩”，是由于光在墙面上发生了镜面反射
D.墙上呈现的是手机画面倒立的实像
【答案】D
【解析】ACD．根据凸透镜成像规律，投影仪在使用时成倒立、放大的实像，物距在一倍焦距和两倍焦距之间，像距在两倍焦距以外，则手机屏幕到透镜的距离应在透镜的一倍焦距和二倍焦距之间，透镜到墙面的距离应大于透镜的二倍焦距，故AC错误，D正确；B．能从不同角度看到墙上的“冰墩墩”，是由于光在墙面上发生了漫反射，反射光线朝向四面八方，故B错误。故选D。
【举一反三1】如果幻灯机在银幕上放映出字母Ｆ，那么幻灯片在幻灯机中正确放置应是（ ）
A. B.； C. D.
【答案】D
【解析】幻灯机是利用凸透镜成像的原理制成的，当物体在凸透镜的一倍焦距和二倍焦距之间时，物体成倒立放大的实像；此时的倒立不仅包括上下颠倒，也包括左右颠倒。由此可知为了使像呈现F字样，因此要按照D选择项的方法去放置幻灯片。故ABC不符合题意，D符合题意。故选D。
【举一反三2】小强同学在晚上散步时经常看到地面上有一些店铺的品牌投影，通过了解他知道了这些标记都是用一种如图所示的广告投影灯投射到地面上的。他回家后利用手电筒和凸透镜自己制作了一个广告投影仪，如图所示，将印有一个徽标的彩色透明胶片贴在发光的手电筒上，并正对着焦距为10cm的凸透镜，调整手电筒、凸透镜、白色墙壁之间的位置，在墙面得到了一个清晰、放大的像。下列说法中正确的是（ ）
①手电筒的胶片与凸透镜的距离应大于10cm小于20cm
②若将手电筒向远离凸透镜的方向移动，墙面上的像变大
③若用硬纸板遮住透镜的一部分，墙面上的像将不再完整
④贴在手电筒上的胶片图案徽标开口是向下的
A.①② B.②③ C.③④ D.①④
【答案】D
【解析】①根据投影仪成像原理，物距应在凸透镜的一倍焦距和二倍焦距之间，所以，手电筒的胶片与凸透镜的距离应大于10cm小于20cm，故①正确；②若将手电筒向远离凸透镜的方向移动，物距变大，则像距变小，像也变小，所以，墙面上的像变小，故②错误；③若用硬纸板遮住透镜的一部分，图像仍可经过未挡柱的部分凸透镜成像，墙面上的像仍是完整的，但是像会变暗，故③错误；④根据凸透镜成像规律，投影仪成倒立、放大的实像，所以贴在手电筒上的胶片图案徽标开口是向下的，故④正确。
故ABC错误，D正确。故选D。
【举一反三3】如果幻灯机在银幕上放映出字母Ｆ，那么幻灯片在幻灯机中正确放置应是（ ）
A. B.； C. D.
【答案】D
【解析】幻灯机是利用凸透镜成像的原理制成的，当物体在凸透镜的一倍焦距和二倍焦距之间时，物体成倒立放大的实像；此时的倒立不仅包括上下颠倒，也包括左右颠倒。由此可知为了使像呈现F字样，因此要按照D选择项的方法去放置幻灯片。故ABC不符合题意，D符合题意。故选D。
【举一反三4】如图所示是投影仪的工作原理图。下列说法错误的是（ ）
A.投影仪的镜头相当于一个凸透镜
B.投影仪成的像是倒立放大的实像
C.若使屏幕上的像变大，应减小屏幕与投影仪间的距离
D.若不小心手挡住透镜的一部分，屏幕上的像仍然完整
【答案】C
【解析】A．投影仪的工作原理是凸透镜成像，镜头相当于一个凸透镜。故A正确，不符合题意；B．投影仪是利用物距在一倍焦距到两倍焦距之间，成倒立放大的实像这一凸透镜成像的具体原理，故B正确，不符合题意；C．根据凸透镜成实像原理，物近像远像变大的规律，使屏幕上的像变大，应增大屏幕与投影仪间的距离，故C错误，符合题意；D．手挡住透镜的一部分，屏幕上的像仍然是完整的，只是会暗一些，故D正确，不符合题意。故选C。4.5 科学探究：凸透镜成像
【题型1】透镜的分类 1
【题型2】焦点与焦距 3
【题型3】凸透镜对光线的会聚作用 6
【题型4】放大镜 8
【题型5】照相机 10
【题型6】投影仪 12
【题型1】透镜的分类
【典型例题】公元前2世纪，西汉淮南王刘安的《淮南万毕术》记载：“削冰令圆，举以向日，以艾承其影，则火生”，其描述的现象如图所示，下列说法正确的是（ ）
A.“削冰令圆”指的是把冰削成凹透镜
B.“举以向日”指的是冰透镜正对太阳光
C.“以艾承其影”中的“影”指冰透镜的影子
D.“则火生”是因为冰透镜能反射太阳光
【举一反三1】把一滴水银滴在玻璃板上，这滴水银大致可看成（ ）
A.凸面镜 B.凸透镜 C.平面镜 D.凹面镜
【举一反三2】将一副眼镜放在太阳底下，使镜片正对太阳光，在地面上观察到如图所示的现象。根据现象，判断该镜片是（ ）
A.平面镜 B.凹透镜 C.玻璃板 D.凸透镜
【举一反三3】如图所示，透过表盘上光滑透明凸起部分，能清楚地读出日期信息，此凸起部分相当于（ ）
A.玻璃砖 B.平面镜 C.凸透镜 D.凹透镜
【举一反三4】小明家安装了新的家用监控摄像头，小明对监控摄像头的镜片产生好奇，于是拆下旧监控摄像头的镜片进行观察。关于监控摄像头的镜片，下列说法正确的是（ ）
A.中间薄、边缘厚的透明镜片
B.中间薄、边缘厚的不透明镜片
C.中间厚、边缘薄的透明镜片
D.中间厚、边缘薄的不透明镜片
【举一反三5】如图所示的一块长方形玻璃，内部有一个很大的圆形空气泡，当一束平行光从左平行射向它时，它对这束平行光将有 （填“会聚”或“发散”） 作用；实际上，我们可以用图中竖直线将它分作左右两块来看， 就相当于是有两个 透镜。
【举一反三6】如图所示，汉代的《淮南万毕术》记载：“削冰令圆，举以向日，以艾承其影，则得火”。“削冰令圆”就是把冰块制成 （选填“凸”或“凹”）透镜，这种透镜对太阳光有 （选填“会聚”或“发散”）作用，若要“得火”，应把“艾”放在透镜的 位置；冰属于 （选填“晶体”或“非晶体”）。
【举一反三7】在图中，属于凸透镜的是 ，属于凹透镜的是 （前两格均选填图中数字）；序号1的透明体可以使白光发生 现象，序号4的透明体对光有 作用（最后一格选填“会聚”或“发散”）。
【题型2】焦点与焦距
【典型例题】下列有关凸透镜和凹透镜的说法正确的是（ ）
A.凹透镜只能透光，没有焦点
B.凹透镜没有焦点，凸透镜有焦点
C.凸透镜的焦距越小，对光的会聚作用就越大
D.任意一束平行光线经凸透镜后都可以会聚于焦点
【举一反三1】材料和口径相同、厚度不同的两个凸透镜，下列说法错误的是（ ）
A.厚的透镜具有会聚作用
B.薄的透镜具有发散作用
C.厚的透镜会聚能力强
D.薄透镜的焦距大
【举一反三2】一束跟主光轴平行的光通过凸透镜的光路如图所示。下列说法中正确的是（ ）
A.O点为该凸透镜的焦点
B.任意一束平行光经过凸透镜后都可以会聚于F点
C.OF的距离越短，说明透镜的折光能力越强
D.若把图中凸透镜的上半部分用手遮住该凸透镜对光不具有会聚作用
【举一反三3】如图所示，甲、乙两个凸透镜的焦距分别是3cm和5cm，下列说法不正确的（ ）
A.凸透镜对光有会聚作用
B.凸透镜都有两个实焦点
C.乙透镜的焦距更大，其折光本领更强
D.平行光经过凸透镜后，都能会聚于一点
【举一反三4】关于透镜的焦点和焦距的说法，正确的是（ ）
A.凹透镜对光起发散作用，所以凹透镜没有焦点
B.凸透镜有两个虚焦点
C.凸透镜的两个焦点之间的距离叫焦距
D.透镜的光心位于它的主光轴上
【举一反三5】透镜光路基本概念：图（1）是透镜光路示意图。
（1）过透镜两个球面球心的直线叫 （主轴），用“CC”表示。透镜的几何中心叫 ，用“O”表示。
（2）焦点：平行于凸透镜主光轴的光线经凸透镜折射后 主光轴上一点，这点叫凸透镜 ，用“F”表示，如图（2）a所示；平行于凹透镜主光轴的光线经凹透镜折射后发散，其 会交于一点，这是凹透镜的焦点（虚焦点），如图（2）b所示。
（3）焦距：焦点到光心的距离叫 ，焦距用“f”表示。
（4）物距：物体到光心的距离叫 ，用“u”表示。
（5）像距：像到光心的距离叫 ，用“v”表示。
【举一反三6】如图所示，小明手持凸透镜正对着太阳，下面放一张白纸，调节透镜到白纸的距离，会在白纸上得到最小最亮的光斑，在该光斑处能将火柴点燃，该光斑所处位置就是透镜的 ，该光斑到透镜中心的距离叫 ，经过 的光不改变方向。
【举一反三7】我国古人用冰凸透镜向日取火，是利用了凸透镜对光的 作用，在取火时把取火物放在凸透镜的 处更容易点燃。
【举一反三8】平行于主光轴的光通过凸透镜后，将会聚于 上的一点，这点称为凸透镜的 ，该点到光心的距离称为 。
【题型3】凸透镜对光线的会聚作用
【典型例题】炎炎夏日，汽车停在露天车场，若把装满水的矿泉水瓶留在车内，太阳光透过矿泉水瓶后可能把汽车内的易燃物引燃，这是因为这瓶水（ ）
A.相当于一个凸透镜，会聚光线
B.相当于一个凸透镜，发散光线
C.相当于一个凹透镜，会聚光线
D.相当于一个凹透镜，发散光线
【举一反三1】一束光沿着平行主光轴的方向射到凸透镜上，如图，则光路图正确的是（ ）
A.
B.
C.
D.
【举一反三2】“冰能生火”，这是真的吗？为了验证这一现象的真实性，实验小组用冰块制作成透镜。如图所示是用冰块打磨的凸透镜，利用凸透镜实验者成功将手中的报纸点燃。请你回答：
(1)制作透镜的过程中要尽量避免阳光直射，原因是为了减缓冰块 ；（填物态变化名称）
(2)能将报纸点燃是因为凸透镜对光产生 作用；凸透镜表面 （选填“光滑”或“粗糙”），可以增加透镜对光的这种作用效果；
(3)将报纸放置在凸透镜的 位置，可以更快点燃报纸。
【举一反三3】实验小组的同学在老师的指导下自制了一个平行光源。如图所示，在硬圆纸筒的一端安装一个凸透镜，纸筒的另一端安装一个可在内部前后移动的灯泡。调节灯泡，利用光的
（选填“反射”或“折射”）原理，当灯泡位于 位置时，从筒内射出的灯光可认为是平行光。
【举一反三4】如图所示，凸透镜的主光轴与水面相平，F是凸透镜的焦点，一束与水面平行的光射到凸透镜上，经凸透镜折射后在水面发生了反射和折射，请画出此过程的光路图。
【题型4】放大镜
【典型例题】从放大镜里能看清课本中的字样，如果保持课本与眼睛的距离不变，要使看到的字样范围大一些，则应该将（ ）
A.放大镜略向眼睛处靠近一些
B.放大镜略向课本处靠近一些
C.无论如何移动，看到的范围不变
D.无法确定
【举一反三1】如图所示，小兰用放大镜和手电筒鉴定南阳玉石的品质，下列说法正确的是（ ）
A.鉴别玉石的放大镜镜片和近视镜镜片都是凸透镜
B.鉴别玉石的放大镜成正立、放大的实像
C.手电筒光照下闪闪发光的南阳玉石是光源
D.手电筒的光照到玉石上会发生反射和折射现象
【举一反三2】在“生活中的光学仪器”跨学科实践活动收集资料中，有张照片展示了文物展中用到的光学元件，通过元件会看到正立、放大的文物，该光学元件是（ ）
A.凹透镜 B.凸透镜 C.平面镜 D.凸面镜
【举一反三3】在“生活中的光学仪器”跨学科实践活动收集资料中，有张照片展示了文物展中用到的光学元件，通过元件会看到正立、放大的文物，该光学元件是（ ）
A.凹透镜 B.凸透镜 C.平面镜 D.凸面镜
【举一反三4】从放大镜里能看清课本中的字样，如果保持课本与眼睛的距离不变，要使看到的字样范围大一些，则应该将（ ）
A.放大镜略向眼睛处靠近一些
B.放大镜略向课本处靠近一些
C.无论如何移动，看到的范围不变
D.无法确定
【举一反三5】工匠师维护精密仪表时，在眼睛前戴一个凸透镜，便于观察仪表的细微之处，如图所示。
（1）凸透镜起到 的作用；
（2）凸透镜与仪表的距离应在凸透镜的 焦距范围之内；
（3）通过凸透镜看到的是仪表 （填“正立”或“倒立”）的像，像的位置与仪表的位置在凸透镜的 侧。
【举一反三6】小明在一个透明玻璃珠前面贴了一小块方格纸，如图a所示，从视线方向看去如图b所示，小明把贴有方格纸的一面转到后面如图c所示，从前面看到如图d所示，这是因为玻璃珠相当于一个 ，使方格纸成放大的 （填“虚”或“实”）像；小明把看到d状态的玻璃珠竖直放入盛有水的玻璃杯中，不旋转玻璃珠并使其浸没在水中，如图e（有所缩小），则从杯的正面看到的玻璃珠的像是 （填“f”“g”“h”或“i”）．
【举一反三7】如图甲，小东用一个凸透镜观察洗手液的商标，根据成像情况可知物距u与焦距f的关系为 ；如图乙的成像原理可应用于 。 （选填“照相机”或“放大镜”）
【举一反三8】小明在一个透明玻璃珠前面贴了一小块方格纸，如图a所示，从视线方向看去如图b所示，小明把贴有方格纸的一面转到后面如图c所示，从前面看到如图d所示，这是因为玻璃珠相当于一个 ，使方格纸成放大的 （填“虚”或“实”）像；小明把看到d状态的玻璃珠竖直放入盛有水的玻璃杯中，不旋转玻璃珠并使其浸没在水中，如图e（有所缩小），则从杯的正面看到的玻璃珠的像是 （填“f”“g”“h”或“i”）．
【题型5】照相机
【典型例题】我校教师运用了人脸识别系统签到，老师们站在机器前0.5m～1.2m处时，安装在墙上的人脸识别系统的摄像机就可以对其面部特征进行快速核对。由此判断，人脸识别系统的摄像机的镜头（ ）
A.相当于凸透镜，焦距可能为0.4m
B.相当于凸透镜，焦距可能为0.1m
C.相当于凹透镜，焦距可能为0.4m
D.相当于凹透镜，焦距可能为0.1m
【举一反三1】赵州桥是世界上现存最早保存最完整的古代单孔敞肩石拱桥。如图所示，在平静的水面，桥与它的倒影相映成趣。以下的像与“倒影”的形成原理相同的是（ ）
A.小孔成像 B.放大镜成像 C.照相机成像 D.平面镜成像
【举一反三2】赵州桥是世界上现存最早保存最完整的古代单孔敞肩石拱桥。如图所示，在平静的水面，桥与它的倒影相映成趣。以下的像与“倒影”的形成原理相同的是（ ）
A.小孔成像 B.放大镜成像 C.照相机成像 D.平面镜成像
【举一反三3】光刻技术是现代纳米级电路的基石，利用透镜将绘制在掩膜上的电路通过紫外光投射到涂有光刻胶的硅片上，从而制造出集成电路．如图所示，此时恰好在硅片上得到清晰的像。下列说法正确的是（ ）
A.缩图透镜相当于凹透镜
B.此投射原理与投影仪的原理相同
C.硅片位于缩图透镜的二倍焦距之外
D.硅片上形成的像是缩小的实像
【举一反三4】公交公司为了保证人们的上下车安全，在公交车上安装了“电视监控器”。凸透镜是该装置的主要光学系统，“电视监控器”的摄像头能成 、 的 像。
【举一反三5】在2023年湄洲岛半程马拉松赛的起点，发令枪响起后，远处小明听到的枪声是通过 传播的。空中直升飞机对赛况进行航拍，摄像头所成的是倒立、 的实像，此时物体离镜头的距离u与镜头焦距f之间的关系是
【举一反三6】无人机利用自身携带的微型摄像机进行航拍，其摄像镜头相当于一个短焦距的凸透镜，来自地面景物的光会聚在感光晶片上，形成倒立 （选填“放大”、“等大”或“缩小”）的实像；当无人机下降时，以无人机为参照物，地面是 （选填“运动"或“静止”）的。
【举一反三7】五一假期，小红和同学到公园游玩。她看到的花是红色的，是因为红花反射了 光；水鸟离开水面，向空中飞去，在水中像的大小 ，像离水面的距离 ；小红用相机拍下眼前这美丽的景色，是因为照相机的镜头相当于一个 透镜。
【题型6】投影仪
【典型例题】小东用凸透镜、纸盒等器材自制了一个简易投影仪，可以将手机屏幕画面投影到白墙上，如图甲所示。该投影仪工作示意图如图乙所示，使用时将手机屏幕调至“冰墩墩”画面，然后放在纸盒中某位置，使屏幕正对凸透镜，调整该投影仪与白墙之间的距离，可在墙上得到一个清晰、放大的像。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倍焦距
B.透镜到墙面的距离应在透镜的一倍焦距和二倍焦距之间
C.能从不同角度看到墙上的“冰墩墩”，是由于光在墙面上发生了镜面反射
D.墙上呈现的是手机画面倒立的实像
【举一反三1】如果幻灯机在银幕上放映出字母Ｆ，那么幻灯片在幻灯机中正确放置应是（ ）
A. B.； C. D.
【举一反三2】小强同学在晚上散步时经常看到地面上有一些店铺的品牌投影，通过了解他知道了这些标记都是用一种如图所示的广告投影灯投射到地面上的。他回家后利用手电筒和凸透镜自己制作了一个广告投影仪，如图所示，将印有一个徽标的彩色透明胶片贴在发光的手电筒上，并正对着焦距为10cm的凸透镜，调整手电筒、凸透镜、白色墙壁之间的位置，在墙面得到了一个清晰、放大的像。下列说法中正确的是（ ）
①手电筒的胶片与凸透镜的距离应大于10cm小于20cm
②若将手电筒向远离凸透镜的方向移动，墙面上的像变大
③若用硬纸板遮住透镜的一部分，墙面上的像将不再完整
④贴在手电筒上的胶片图案徽标开口是向下的
A.①② B.②③ C.③④ D.①④
【举一反三3】如果幻灯机在银幕上放映出字母Ｆ，那么幻灯片在幻灯机中正确放置应是（ ）
A. B.； C. D.
【举一反三4】如图所示是投影仪的工作原理图。下列说法错误的是（ ）
A.投影仪的镜头相当于一个凸透镜
B.投影仪成的像是倒立放大的实像
C.若使屏幕上的像变大，应减小屏幕与投影仪间的距离
D.若不小心手挡住透镜的一部分，屏幕上的像仍然完整
