专题05 透镜及其应用(解析版)

专题05 透镜及其应用本专题中考考点及要求（“▲”表示该标准要求属于评价水平这一层次）评价目标和评价水平标准要求知识性目标技能性目标体验性目标了解认识理解独立操作经历认同内化（1）认识凸透镜的会聚作用和凹透镜的发散作用。

▲（2）探究并知道凸透镜成像的规律。

▲▲（3）了解凸透镜成像规律的应用。

▲规律总结1：透镜作图问题基本方法掌握三条特殊的入射光线，经过透镜折射后的折射光线的特点是光学透镜光路作图的重要方法。

见下图表：规律总结2：对凸透镜成像规律的思维方法1.心中要强记凸透镜成像的规律及应用的基础知识2.对凸透镜成像规律的理解（1）焦点是成实像和虚像的分界点；（2）二倍焦距处是成放大实像和缩小实像的分界点；（3）倒立的都是实像、正立的都是虚像；（4）当u>v时，像是缩小的；反之，像是放大的；（5）成实像时：当物距减小时，像距和像都增大；反之，物距增大，像和像距都减小。

简言之“物近像远像变大；”（6）无论是成实像还是虚像，只要物体向焦点靠近，所成的像都变大；（7）像与物左右相反，上下相反；（8）凸透镜破损或有污渍，不影响成像的完整性，只是让像变暗；（9）物和像在透镜同侧的是虚像；异侧的是实像。

规律总结3：探究凸透镜成像规律实验思维方法1.实验操作：实验时点燃蜡烛，使烛焰中心、凸透镜光心、光屏的中心（即焰心、光心、光屏中心）大致在同一高度，目的是：使烛焰的像成在光屏中央。

实验时发现蜡烛的像呈在光屏的上半部分，要想使像呈在光屏的中心，该如何操作：①向上移动光屏；②向上移动蜡烛；③向下移动凸透镜。

2.如果用手将凸透镜遮住一半，则光屏上依然是一个完整的像，但亮度较暗。

3.若在实验时，无论怎样移动光屏，在光屏都得不到像，可能得原因有：①蜡烛在焦点以内（u<f）；②烛焰在焦点上(u=f) ；③烛焰、凸透镜、光屏的中心不在同一高度；④蜡烛到凸透镜的距离稍大于焦距，成像在很远的地方，光具座的光屏无法移到该位置。

4.燃烧的蜡烛不断变短，光屏上的像向上移动，为使像呈在光屏中央，应该将光屏向上移动或蜡烛向上移动或凸透镜向下移动。

5.实验结论：凸透镜成像规律内容。

6.对规律的进一步认识：一倍焦距分虚实二倍焦距分大小，物近像远像变大。

像跟着物体跑。

【例题1】（2018湖南怀化）如图所示，光线伍平行于凸透镜的主光轴，光线右过光心乙清在图中作出光线a、b经过凸透镜后的折射光线。

【答案】如图所示。

【解答】平行于主光轴的光线经凸透镜折射后将过焦点，过光心的光线经凸透镜折射后传播方向不改变。

【例题2】（2019山东省东营）根据入射光线和折射光线，请在图中的虚线框内画出适当类型的透镜。

【答案】如图所示。

【解析】由给出的光线可知，原本向中间会聚的光线经透镜折射后变得平行不再会聚，即经过透镜后，折射光线变得发散了，故虚线框内的是凹透镜。

【例题3】（2018兰州）如图所示是小伟通过实验得到的凸透镜的像距v和物距u关系的图像。

根据图像给出的信息，下列说法正确的是（）A.由图可知实验中使用的凸透镜的焦距是20cm；B.当物距为5cm时的成像特点是正立、放大的虚像；C.当物距为5cm时的成像特点可应用于照相机；D.当物距为5cm时的成像特点可应用于幻灯机。

【答案】B【解析】凸透镜成像（实像）实验中，物距越大，像距越小，当物距在二倍焦距时，像距也在二倍焦距处。

u=v=2f=20cm,由此判断20cm为凸透镜的二倍焦距，该凸透镜的焦距应该是f=10cm。

物距为5cm，位于焦点以内，这时u＜f，成正立、放大的虚像，属于放大镜的应用。

而2f＜u时，成倒立、缩小、实像，属于照相机的应用； f ＜u＜2f 时，成倒立、放大、实像，属于幻灯机的应用。

【例题4】（2019河北省）如图所示，小明将凸透镜（f＝10cm）固定在光具座40cm的位置，探究凸透镜的成像规律。

下列说法正确的是（）A．将蜡烛从焦点内某处向透镜方向移动过程中，像逐渐变小B．当光屏上成清晰像时，拿开光屏，眼睛在一定范围内仍能看到像C．将蜡烛放在10cm处，移动光屏，光屏上可得到倒立缩小的清晰像D．当光屏上成清晰像时，在贴近凸透镜左侧位置放一远视镜片，向右移动光屏，光屏上仍能得到清晰的像【答案】ABC【解析】（1）根据“无论实像或虚像，物靠近焦点像变大”可判断物距变化时，像距及像的大小的变化；（2）实像可以用光屏承接，虚像不能用光屏承接，不论实像和虚像眼睛都能直接观察；（3）根据凸透镜成像规律中像距和物距的关系，当u＞2f，成倒立、缩小的实像即可判断；（4）根据远视镜片对光线有会聚作用可判断像的变化情况，进而得出光屏的移动方向。

A．根据“无论实像或虚像，物靠近焦点像变大”可知，蜡烛从焦点内某处向透镜方向移动过程中，即蜡烛远离焦点，所成的虚像将变小，故A正确；B．发光物体发出的光线经凸透镜折射后是会聚的，经过成像点后是发散的，所以眼睛必须在成像点以外的光线发散区域才能看到这个像；当眼睛在原光屏处不能看到发光体的像，眼睛靠近凸透镜也不能看到像，当眼睛从原光屏位置远离凸透镜，能看到像。

故B正确；C．当蜡烛放在10cm处，物距u＝40cm﹣10cm＝30cm＞2f，成倒立缩小的实像，故C正确；D．若在蜡烛和透镜间放一远视眼镜，远视眼镜为凸透镜，对光线有会聚作用，此时所成的像将靠近透镜，所以应向左移动光屏，故D错误。

【例题5】（2018山东潍坊）在“探究凸透镜成像规律”的实验中，拉姆同学所在实验小组用同一凸透镜做了如图所示的实验。

（1）实验前，拉姆同学用图甲所示的方法来测量实验用凸透镜的焦距f，则该凸透镜的焦距f=______cm。

（2）将凸透镜放置在光具座的C点处，如图乙所示，实验过程中，该小组组装并调整实验器材，使烛焰和光屏的中心位于凸透镜的主光轴上，当把点燃的蜡烛放在光具座的A点处时，移动光屏到某一位置恰能在光屏上成清晰的倒立、______（选填“放大”或“缩小”）的实像；______（选填“照相机”、“幻灯机”或“放大镜”）就是利用该原理工作的。

（3）保持凸透镜位置不变，再将蜡烛移到“45cm”刻度线处，此时移动光屏______（选填“能”或“不能”）在光屏上得到一个清晰的像。

【答案】（1）10.0；（2）缩小；照相机；（3）不能。

【解析】（1）由图甲知，焦距为f=40.0cm﹣30.0cm=10.0cm；（2）当蜡烛放在A点时，物距大于2f，成倒立缩小的实像，照相机就是利用该原理工作的；（3）当将蜡烛移到“45cm”刻度线处，物距小于焦距，成正立放大虚像，此时移动光屏不能在光屏上得到一个清晰的像。

【例题6】（2019北京）某同学在做光学实验时，他先将焦距为10cm的凸透镜A固定在光具座上50cm刻度线处，光屏和点燃的蜡烛分别位于凸透镜A两侧，蜡烛放置在20cm刻度线处，如图所示。

左右移动光屏，直至光屏上呈现烛焰清晰的像。

（1）上述光屏上所成的像是______（选填“放大”“等大”或“缩小”）的实像。

（2）将透镜B放在凸透镜A与光屏之间某处（图中未画出），光屏上原来清晰的像变模糊了，将光屏向远离凸透镜A的方向移动，光屏上又呈现烛焰清晰的像，这说明透镜B对光线有______（选填”会聚”或“发散”）作用。

透镜B能用来矫正______（选填“近视眼”成“远视眼”）。

【答案】（1）缩小；（2）发散；近视眼。

【解析】（1）凸透镜A焦距10cm，固定在光具座上50cm刻度线处，蜡烛放置在20cm刻度线处，所以物距u＝30cm＞2f，物距大于二倍焦距成倒立缩小实像；（2）将透镜B放在凸透镜A与光屏之间某处，光屏上原来清晰的像变模糊了，将光屏向远离凸透镜A的方向移动，光屏上又呈现烛焰清晰的像，这说明凸透镜B对光线具有发散作用，是凹透镜，透镜B能用来矫正近视眼。

【2019年题组】一、填空题1.（2019四川南充）小明在探究“凸透镜成像规律”的实验中他把蜡烛放在距透镜30cm时，在光屏上形成清晰缩小的像，此时的成像特点可应用于_____（填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”）。

现将蜡烛向透镜方向移动10cm，要使光屏上再次形成清晰倒立的像，应将光屏_____透镜（填“远离”或“靠近”）。

【答案】照相机；远离。

【解析】（1）凸透镜成像的三种情况和应用之一：u＞2f，成倒立、缩小的实像，应用于照相机和摄像机。

（2）凸透镜成实像时，物近像远像变大。

把蜡烛放在距透镜30cm时，物距为30cm，在光屏上形成清晰缩小的像，则u＞2f，此时的成像特点可应用于照相机。

现将蜡烛向透镜方向移动10cm，物距减小，像距增大、像变大，则要使光屏上再次形成清晰倒立的像，应将光屏远离透镜方向移动。

2．（2018齐齐哈尔）如图所示，在探究“凸透镜成像的规律”实验中，蜡烛、透镜、光屏的位置如图所示，光屏上成一个清晰的像，应用这一原理可制成_____；再将蜡烛远离透镜，同时将光屏_____（填“远离”或“靠近”）透镜，才能在光屏上再次成一个清晰的像。

【答案】投影仪；靠近。

【解析】由图知，v＞u，所以此时在光屏上得到的是倒立、放大的实像，其应用是投影仪；再将蜡烛远离透镜，物距增大，所以像距减小，需要将光屏靠近凸透镜，才能在光屏上再次成一个清晰的像。

二、选择题3.（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，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（）A．4cm B．7cm C．10cm D．16cm【答案】C【解析】凸透镜成像的规律：u＞2f，成倒立、缩小的实像；f＜u＜2f，成倒立、放大的实像；u＜f，成正立、放大的虚像。

当烛焰离透镜13厘米时时，得放大的实像，则物体在一倍焦距和二倍焦距之间，即2f＞14cm＞f，所以7cm ＜f＜14cm；当烛焰离透镜8厘米时成的是放大的虚像，则物体在一倍焦距以内，即8cm＜f。

综上所述8cm＜f＜14cm，C符合题意。

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【解析】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。

此时物距小于像距，f＜u＝8cm＜2f，解得，4cm＜f＜8cm，v＝15cm＞2f，解得f＜7.5cm，焦距范围：4cm＜f＜7.5cm，保持蜡烛和光屏不动，现把凸透镜向光屏方向移动7cm，此时u′＝8cm+7cm＝15cm＞2f，v′＝15cm﹣7cm＝8cm，f＜v′＜2f，凸透镜成倒立缩小的实像，故ACD错误，B正确。