1、第二节第二节 透镜及其应用透镜及其应用 第一编第一编 2021 内 容 索 引 02 03 考点必备梳理考点必备梳理 考法必研突破考法必研突破 01 安徽真题体验安徽真题体验 安徽真题体验安徽真题体验 命题点1 透镜成像作图 1.(2015 安徽,10,2分)如图,L表示凹透镜,MN为主光轴,O点为光心,F为焦点。 图甲和图乙表示经过凹透镜的两条特殊光路,请运用凹透镜的特殊光路,在 图丙中画出物体AB通过凹透镜所成虚像AB的光路图。 答案 如图所示 解析 成正立、缩小的虚像,像和物在透镜的同侧。 命题点2 透镜成像规律及其应用 2.(2018 安徽,12,3分)下列光路图错误的是( ) 答案
2、C 解析 放大镜成正立、放大的虚像,像是由折射光线的反向延长线相交得 到的,故A正确;小孔成像是实际光线通过小孔时沿直线传播会聚成的实像, 故B正确;光由空气斜射入水中时,折射光线应靠近法线,折射角应小于入射 角,故C错误;近视眼看远处物体时,物体“发出”的光通过晶状体折射后形成 的像会落在视网膜的前方,导致看不清远处的物体;为使像成在视网膜上, 应让光线发散一些,所以近视眼应佩戴凹透镜加以矫正,故D正确。 3.(2016 安徽,18,6分)关于凸透镜成像实验,完成以下内容: (1)首先应将蜡烛、凸透镜和 依次固定在光具座上,并调节它们的中心在同 一高度。 (2)图中O为凸透镜的光心,F为焦点
3、,请画出 烛焰上的S点发出的三条光线(中间一条 光线平行于主光轴)经凸透镜后的出射光线, 并确定其像的位置S。 (3)实验中当物距u等于焦距f时,某同学却发现在光屏一侧透过凸透镜看到了烛焰正 立、放大的像。对此下列解释合理的是 。 A.因为烛焰有一定的宽度,实际上它的某些部分到凸透镜的距离稍大于焦距 B.因为烛焰有一定的宽度,实际上它的某些部分到凸透镜的距离稍小于焦距 C.这是烛焰发出的光经凸透镜表面反射形成的像 答案 (1)光屏 (2)如图所示 (3)B 解析 (1)要使观察到的像能成在光屏的中心,就需要将蜡烛、凸透镜和光屏依次 固定在光具座上,并调节它们的中心在同一高度。(2)平行于主光轴
4、的光线折射 后通过焦点,通过光心的光线折射后传播方向不变,这两条光线就可以确定像点 S,由于发光点发出的光都经过像点,所以可以再画出最后一条光线。(3)由于烛 焰不是一个理想的点,有一定的宽度,实际上它的某些部分到凸透镜的距离稍小 于焦距,所以发现在光屏一侧透过凸透镜看到了烛焰正立、放大的像。 4.(2020 安徽)图a是放置在水平桌面上的刻度尺的一部分,甲、乙、丙、丁 是通过凸透镜所看到的刻度尺的像。若凸透镜先贴着刻度尺然后逐渐远 离,则看到刻度尺的像的先后顺序正确的是( ) A.甲乙丙丁 B.乙丙甲丁 C.乙丁甲丙 D.丙甲乙丁 答案 C 解析 刻度尺到凸透镜的距离(物距)在一倍焦距以内时
5、,凸透镜成正立、放 大的虚像,即乙图;刻度尺到凸透镜的距离在一倍焦距和二倍焦距之间时, 凸透镜成倒立、放大的实像,即丁图;刻度尺到凸透镜的距离在二倍焦距处, 凸透镜成倒立、等大的实像,即甲图;刻度尺到凸透镜的距离在二倍焦距以 外时,凸透镜成倒立、缩小的实像,即丙图。综上可知,凸透镜从贴着刻度 尺然后逐渐远离,则看到刻度尺的像的先后顺序为乙丁甲丙。 故选C。 命题点3 凸透镜成像规律的推导与证明 5.(2014 安徽,22,7分)凸透镜的成像规律可 以通过画光路图去理解。在光路图中凸透 镜用图a表示,O点为光心,F为焦点。图b中 AB是物体AB经透镜所成的像。 (1)请画出图b中两条入射光线的出
6、射光线, 完成成像光路图。 (2)在图b中,物距用u表示,即u=BO;像距用v 表示,即v=OB;焦距用f表示,即f=OF。请运用几何知识证明 。 1 + 1 = 1 答案 见解析 解析 (1)经过光心的光线折射后不改变方向,平行于主光轴的光线折射后 经过右焦点,两条光线交点就是成像点,光路图如图所示。 (2)设经过光心的光线,左段AO为a,右段OA为b,根据几何知识可知 OAFAAC,ABOABO 则 = = 即 = + = 联立以上两式消去 a、b 即得1 + 1 = 1 。 考点必备梳理考点必备梳理 K 考点清单考点清单 考点1 透镜 (10年5考) 1.认识凸透镜和凹透镜 比较项 凸透
7、镜 凹透镜 外形特征 中间厚 、边缘薄 中间薄 、边缘厚 对光的作用 会聚 发散 相关概念 比较项 凸透镜 凹透镜 三条特殊光线 特别提示 凸透镜表面越凸,焦距越短,折光能力越强。 2.粗略测量凸透镜焦距的方法:使凸透镜正对 太阳光(太阳光是平行光,使 太阳光平行于凸透镜的主光轴),下面放一张白纸,调节凸透镜到白纸的 距离 ,直到白纸上光斑最小、最亮为止,然后用刻度尺 量出凸透镜到白 纸上光斑中心的距离就是凸透镜的焦距。 考点2 凸透镜成像规律及其应用 (10年6考) 凸透镜成像规律的应用 物体到凸透镜 的距离u 成像光路图 像的性质 像到凸透镜的 距离v 应用 正倒 大小 虚实 u2f 倒立
8、 缩小 实像 2fvf 照相机 u=2f 倒立 等大 实像 v=2f 间接测 焦距 物体到凸透 镜的距离u 成像光路图 像的性质 像到凸透 镜的距离v 应 用 正倒 大小 虚实 2fuf 倒立 放大 实像 v2f 投 影 仪 u=f 不成像 物体到 凸透镜 的距离u 成像光路图 像的性质 像到凸透 镜的距离v 应 用 正倒 大小 虚实 uu 放 大 镜 巧记规律 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 特别提示 (1)凸透镜所成的实像必倒立,且物与像分居透镜两侧。(2)物体 沿主光轴移动,像也沿主光轴移动。对于实像来说,物体向靠近凸透镜的方 向移,像向远离凸
9、透镜的方向移,且像越来越大。对虚像来说,物向凸透镜 的方向移,像也向凸透镜的方向移,且像越来越小。(3)透镜的一部分被遮 挡,这部分不透光,其余仍透光,仍能成完整的像,只不过像变暗些。透镜破 裂后去掉一部分,就相当于遮挡了一部分,像的大小、位置不变,只是变暗 些。 考点3 眼睛与眼镜 (10年1考) 比较项 近视眼 远视眼 视觉特征 近处清晰,远处模糊 远处清晰,近处模糊 形成原因 晶状体太厚 ,折光能力太强 晶状体太薄 ,折光能力太弱 眼球前后方向太长 眼球前后方向太短 成像位置 在视网膜前 方 在视网膜后 方 比较项 近视眼 远视眼 成像光路 矫正镜片 凹透镜 凸透镜 矫正的 原理 凹透镜
10、先把光发散一些,可以使成 的像向后,正好成在视网膜上 凸透镜先把光会聚一些,可 以使成的像向前,正好成在 视网膜上 特别提示 (1)正常眼的远点在无限远处,近点在10 cm处,明视距离为25 cm。 (2)透镜焦距的倒数叫透镜焦度,用表示, 。(3)眼镜的度数等于透 镜焦度乘以100。 =1 T 图解物理图解物理 命题点 图片 练一练 测量凸 透镜的 焦距 (人教八上P91 图5.1-4) 1.(2019 安徽阜阳模拟)如图所示,将透镜置于太阳 光下,在另一侧的纸上会形成光斑,说明( ) A.该光斑是由光的反射形成的 B.该光斑一定在透镜的焦点上 C.此类透镜可以制作近视镜片 D.此类透镜对光
11、有会聚作用 D 命题点 图片 练一练 透镜对 光线的 作用 (人教八上P92图5.1-5) (人教八上P92图5.1-6) 2.如图所示,凸透镜和凹透镜的分割表明,两 者都可以看成是由一些 的棱镜 组成;由于其组合方式的不同,导致平行光线 通过凸透镜后将 ;通过凹透镜 后将会 形状相似 会聚 发散 命题点 图片 练一练 凸透镜 成像规 律及其 应用 (人教八上P96 图5.2-7) 3.如图所示,某同学将蜡烛放到凸透镜一倍焦 距以内的位置时,左右移动光屏,发现光屏上 承接不到像,这是因为此时凸透镜成正立、 的虚像。若将蜡烛移到二倍焦距的位 置时,光屏需放到 (选填“一倍 到二倍焦距之间”“二倍
12、焦距”或“二倍焦距之 外”)时承接到清晰的像 放大 二倍焦距 命题点 图片 练一练 凸透镜 成像规 律及其 应用 (人教八上P94 图5.2-1) 4.行车记录仪是汽车使用的黑匣子,透过高清镜头 摄影记录车辆行驶途中的影像及声音。行车记录 仪通过镜头所成的像是 (选填“实像”或“虚 像”),物体离镜头越近,所成的像越 (选填“大”或 “小”) 实像 大 命题点 图片 练一练 近视眼 及其 矫正 (人教八上P101 图5.4-3) 5.如图为一只眼睛成像的示意图,下列判断正确的是 ( ) A.此眼是近视眼,应戴凹透镜制作的眼镜进行矫正 B.此眼是近视眼,应戴凸透镜制作的眼镜进行矫正 C.此眼是远
13、视眼,应戴凹透镜制作的眼镜进行矫正 D.此眼是远视眼,应戴凸透镜制作的眼镜进行矫正 A J 基础自测基础自测 1.(RJ八上P106课后第1题,改编)把一滴水滴在玻璃板上,在玻璃板下面放置 一个用眼睛看不清楚的微小物体,拿一个放大镜位于水滴的上方,慢慢调节 这个放大镜与水滴之间的距离,你就能看清玻璃板下的微小物体,这时它们 的作用相当于一个 (选填“望远镜”或“显微镜”)。小物体 通过水滴成一个 。 2.(RJ八上P100101内文,改编)近视眼的特点是看不清远处的物体,但可以看 清近处的物体,矫正的方法是戴一副由 (选填“凹”或“凸”)透镜做 的眼镜。 显微镜 倒立、放大的实像 凹 3.(R
14、J八上P91内文,改编)小明同学拿一透镜正对着太阳光,再把一张纸放在 它的另一侧来回移动,发现在某一个位置时,白纸上将会出现一个最小、最 亮的光斑,则以下说法中不正确的是( ) A.此透镜可能是凹透镜 B.此透镜对光具有会聚作用 C.可认为光斑与透镜中心的距离是该透镜的焦距 D.如果时间较长,将会看到光斑处的纸变焦 A 考法必研突破考法必研突破 K 考法突破考法突破 考法1透镜的特殊光线 例例1(2020 福建)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 如图所示 解析 平行于主光轴的光线,经凸透镜折射后,折射光线过焦点F;过光心的 光线经凸透镜折
15、射后传播方向不改变。 方法总结 明确透镜的三条特殊光线 (1)平行于主光轴的光线,通过透镜后其折射光线(或其反向延长线)过焦点。 (2)过光心的光线通过透镜后其折射光线的传播方向不改变。(3)经过焦点 或延长线过焦点的光线通过透镜后其折射光线平行于主光轴。 对应练对应练1(2020 江苏扬州)按照题目要求作图。如图,作出入射光线对应的 折射光线。 答案 如图所示 解析 平行于主光轴的光线经凸透镜折射后折射光线通过焦点;从焦点发 出的光线经过凸透镜后会平行于主光轴,据此作出折射光线。 考法2凸透镜成像规律及其应用 例例2(2020 江苏无锡)用焦距为10 cm的凸透镜做“探究凸透镜成像规律”的
16、实验。组装并调整实验器材时,应使烛焰和光屏的中心位于凸透镜的 上;找像时,要前后多移动几次光屏,找出成最 像时光屏的位置;当 点燃的蜡烛、凸透镜、光屏置于光具座上如图所示的位置时,光屏上呈现 烛焰的倒立、 的实像。 答案 主光轴 清晰的 放大 解析 实验前先固定凸透镜,再移动蜡烛和光屏使它们靠近凸透镜,再点燃 蜡烛,调节凸透镜和光屏的高度,使烛焰和光屏的中心位于凸透镜的主光轴 上,这样像才能成在光屏的中央;找像时,要前后多移动几次光屏,直到光屏 上出现最清晰的像为止;当点燃的蜡烛、凸透镜、光屏置于光具座上如题 图所示的位置时,由题图可知此时的物距小于像距,光屏上会成倒立放大的 实像。 方法总结
17、 明确凸透镜成像的规律 (1)一倍焦距分虚实,两倍焦距分大小。成实像时,常用的规律是“物近像远 像变大,物远像近像变小”。(2)物体和凸透镜之间加入近视眼镜(凹透镜)或 远视眼镜(凸透镜)时,由于透镜对光的作用,光屏向后或向前移。 对应练对应练2(2020 黑龙江)在“探究凸透镜成像规律”的实验中,将凸透镜正对 着太阳,在距凸透镜15 cm处得到一个最小、最亮的光斑,则该凸透镜的焦 距为 cm;若将一个物体放在此透镜前40 cm处,可在透镜另一侧光 屏上得到一个倒立 (选填“放大”“等大”或“缩小”)的实像。 答案 15 缩小 解析 将一个凸透镜正对太阳,可在距凸透镜15 cm处得到一个最小、
18、最亮 的光斑。可知光斑正好在凸透镜的焦点上,则该凸透镜焦距为15 cm;将一 物体放在此透镜前40 cm处,2f4f。 14.凸透镜在成实像时,物距变大,像距变小,像变小,在u2f时,物距的变化量 u大于像距的变化量v,在fu2f时,物距变化量u小于像距的变化量v。 15.成实像,像与物上下颠倒,左右颠倒。 例题例题(2020 四川南充)某学习小组“探究凸透镜成像的规律”,进行了如下操 作: (1)安装并调节烛焰透镜、光屏,使它们三者中心大致 在 。 (2)通过探究,记录并绘制了物距u与像距v之间的关系图象,如图甲所示,则 该凸透镜的焦距是 cm。 (3)当蜡烛放在如图乙所示位置时,调节光屏,
19、可在光屏上得到一个倒立、 的实像,生活中的 (选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)就是 利用这样的成像原理工作的。 (4)若将透镜的上半部分用不透明的纸板挡住,则光屏上 (选填“能” 或“不能”)成完整的像。 (5)在图乙中,小明借来物理老师的眼镜将其放在蜡烛和凸透镜之间,发现 光屏上原本清晰的像变模糊了,向右移动光屏,光屏上的像又变清晰,说明 老师戴的是 (选填“近视”或“远视”)眼镜。 答案 (1)同一高度 (2)5 (3)缩小 照相机 (4)能 (5)近视 解析 (1)根据实验的要求,让像成在光屏的中心,必须使烛焰、凸透镜和光 屏三者的中心放在同一高度上; (2)由图象可知,u=v=2
20、f=10 cm,所以f=5 cm; (3)当蜡烛放在题图乙所示位置时,物距为15 cm,焦距为5 cm,此时的物距大 于二倍焦距,调节光屏,能在光屏上得到一个倒立、缩小的实像,其应用是 照相机; (4)凸透镜成实像时,所有透过透镜的光会聚到光屏上成像,当将透镜的上 半部分挡住后,整个物体发出的光虽有一部分被挡住,但总会有一部分光通 过下半部分凸透镜而会聚成像,因此,像与原来相同,仍然完整;由于透镜的 一半被挡住,因此折射出的光线与原来相比减少了一半,故亮度会减弱,像 变暗了; (5)将老师的眼镜靠近凸透镜左侧,发现光屏上的像由清晰变模糊,向右移 动光屏又发现清晰的像,说明老师所戴眼镜的镜片对光
21、线起发散作用,则为 凹透镜;近视眼是远处物体的像不能呈现在视网膜上,而是呈现在视网膜的 前方,因此需佩戴凹透镜才能看清远处的物体。 拓展练(6)若将凸透镜换成和它材质相同、口径相同但中间更厚的另一凸 透镜(焦距更小),透镜、光屏和LED灯的位置不变,光屏上的像将变模糊。 这时需要将光屏向 (选填“左”或“右”)移动,光屏上才能重新呈现 LED灯清晰的像。 (7)实验中,不但虚像可以用肉眼直接看到,实像也可以用肉眼直接看到。 如图基础上,拿掉光屏,用肉眼可在 (选填“A”“B”或“C”)位置沿图 示方向看到此实像。 答案 (6)左 (7)C 解析 (6)由题意知,换成中间更厚的凸透镜,此时凸透镜的焦距变小,相当于 增大了物距,要使像成在光屏上,就要减小像距,这时需要将光屏向左移动, 光屏上才能重新呈现LED灯清晰的像。 (7)凸透镜成实像时,像与物体在凸透镜的两侧,此时应在LED灯的异侧透过 凸透镜观察实像,故应在C处。
