专题10 用“水透镜”探究近视眼的形成原因【两大题型】（解析版）

专题10用“水透镜”探究近视眼的形成原因【两大题型】【考点一近视眼及其矫正】1．成因：晶状体变厚，对光的偏折能力变强，像落在视网膜前方。2．矫正：佩戴凹透镜（相当于削薄凸透镜）。【考点二水凸透镜】1．水凸透镜的厚薄可通过注射器注入透镜的水量来调节。2．推动活塞使水凸透镜变厚，焦距变短；抽出活塞使水凸透镜变薄，焦距变长。【题型一近视眼及其矫正】1．（2024•武威模拟）如图所示，光路表示近视眼将远处物体的像成在视网膜前，对此说法正确的是（）A．矫正需戴对光有发散作用的凸透镜 B．矫正需戴对光有发散作用的凹透镜 C．矫正后，物体在人眼中成的是放大的实像 D．矫正后，物体在人眼中成的是等大的实像解：AB．近视眼是因为晶状体变厚或眼球太长，使像成在视网膜的前方，利用凹透镜对光线有发散作用矫正，使会聚成像的光线错后会聚在视网膜上，故B正确，A错误；CD．人眼球相当于照相机，校正后也成倒立缩小的实像，故CD错误。答案：B。2．（2024•兰州模拟）现代生活中智能手机给人们带来了许多便利，但长时间盯着手机屏幕，容易导致视力下降。关于近视的成因及解决办法正确的是（）A．近视眼成像在视网膜的前方，可用凸透镜来进行矫正 B．近视眼成像在视网膜的后方，可用凹透镜来进行矫正 C．长时间看手机，导致眼球的晶状体变薄，折光能力变弱 D．长时间看手机，导致眼球的晶状体变厚，折光能力变强解：近视眼是只能看清近处的物体，看不清远处的物体，产生近视眼的原因是：长时间看手机，导致眼球的晶状体变厚，折光能力太强，因此来自远处点的光会聚在视网膜前；对近视眼的矫正可通过凹透镜对光线的发散作用进行纠正，故D正确，ABC错误。答案：D。3．（2023•北京期末）小乐拿着甲、乙两副眼镜分别正对太阳光，在下方纸板上承接到它们的“影子”甲′、乙′，如图所示。根据这一现象可以判断（）A．甲对光有会聚作用，是近视镜 B．甲对光有发散作用，是近视镜 C．乙对光有会聚作用，是近视镜 D．乙对光有发散作用，是近视镜解：图甲光斑的中间比较暗，图乙中间出现亮斑，所以甲对光线具有发散作用，是凹透镜，是近视镜；乙对光线具有会聚作用，是凸透镜，是远视镜。答案：B。4．（2024•邵阳模拟）“守护“晴”彩视界，点“亮”光明未来”是全国“爱眼日”的宣传口号之一，保护视力、科学用眼已成为社会共识。下列有关眼睛和眼镜的说法正确的是（）A．近视眼看远处的物体时，像成在视网膜的后方 B．物体在正常眼睛的视网膜上成倒立缩小的虚像 C．矫正近视眼前，像离视网膜越近配戴眼镜的度数越高 D．矫正近视眼的方法是配戴合适度数的凹透镜解：A．近视眼是眼轴过长或角膜曲率过高，导致平行光线无法正常聚焦在视网膜上。我们可以简单理解为晶状体变厚，焦距较短，所以看远处的物体时，像成在视网膜的前方，故A不符合题意；B．眼睛的晶状体相当于是凸透镜，眼睛看见物体和照相机原理相同，物距大于二倍焦距，所以物体在正常眼睛的视网膜上成倒立、缩小的实像，故B不符合题意；C．矫正近视眼前，像离视网膜越近，说明近视程度越低，则配戴眼镜的度数越低，故C不符合题意；D．矫正近视眼的方法是利用凹透镜发散光线的特点，使通过晶状体的光线会聚范围变大，只要配戴合适度数的凹透镜就能在视网膜上成清晰的像，故D符合题意。答案：D。5．（2024•广元模拟）人眼相当于一架照相机（选填“照相机”或“投影仪”），小明的眼睛似乎出了问题，他看远处的景物很模糊，当他戴上眼镜后看东西就变得清晰明亮了，由此可见小明患上的是近视（选填“近视”或“远视”）眼，他所戴的眼镜是由凹（选填“凸”或“凹”）透镜制成的。解：人眼相当于一架照相机，小明的眼睛似乎出了问题，他看远处的景物很模糊，当他戴上眼镜后看东西就变得清晰明亮了，由此可见小明患上的是近视眼，为了使像正好呈在视网膜上，应使光线推迟会聚，使所成的像相对于晶状体后移，应佩戴发散透镜即凹透镜。答案：照相机；近视；凹。6．（2023•新乡模拟）2023年6月6日是第28个全国“爱眼日”，今年的活动主题为“关注普遍的眼健康”。每位同学都要注意用眼卫生，保护自己的视力。正常眼睛观察物体最清晰而又不易疲劳的距离叫做明视距离，约为25cm。但部分同学因忽视用眼卫生，眼睛的明视距离明显小于25cm，则此类眼睛很有可能是近视眼（选填“近视眼”或“远视眼”），需要佩戴合适度数的凹透镜（选填“凸透镜”或“凹透镜”）来矫正。解：因正常人的明视距离为25cm，而部分同学的明视距离明显小于25cm，所以属于近视眼。近视眼所成的像在视网膜的前方，为了使像正好呈在视网膜上，应使光线推迟会聚，使所成的像相对于晶状体后移，所以应佩戴发散透镜即凹透镜。答案：近视眼；凹透镜。7．（2023•十堰期末）如图是小亮写字时的情景，此姿势长时间书写容易患近视（选填“近视”或“远视”）眼，需配戴合适的凹透镜制作的眼镜进行矫正，健康用眼的正确做法是：读写姿势正确，眼睛与书本保持一定距离（填写一条即可）。解：与正确的姿势相比，此时的物距较小，此时眼睛的晶状体会变厚，折光能力变强，此姿势长时间书写容易患上近视眼，像会成在视网膜的前方，需要佩戴对光线具有发散作用的凹透镜进行矫正，所以可以读写姿势正确，眼睛与书本保持一定距离。答案：近视；凹；读写姿势正确，眼睛与书本保持一定距离。8．（2024•济南模拟）“小眼镜”成为全社会的“大关切”，有人大代表建议要高度重视近视低龄化问题。正常人眼看远近不同物体时能实现自动变焦，使来自物体的光通过晶状体在视网膜上成倒立（选“正立”或“倒立”）缩小的实像；现流行的全飞秒近视手术，在眼角膜上削去一部分并从切口取出，使角膜形成一个凹透镜（选填“凸透镜”或“凹透镜”）的形状，形似近视眼镜从而达到矫正近视的目的，但也有一定的后遗症。解：（1）正常人眼看远近不同物体时能实现自动变焦，使来自物体的光通过晶状体在视网膜上成倒立、缩小的实像；（2）全飞秒近视手术，在眼角膜上削去一部分并从切口取出，从而使角膜形成一个凹透镜，由于凹透镜对光线具有发散作用，能使像成在视网膜上。答案：倒立；凹透镜。【题型二水凸透镜】9．（2024•烟台模拟）为满足特殊人群的需求，有一种眼镜的镜片可以改变（如图甲），它的改变是通过在透明的薄膜中注入或抽出光学液体来实现。图乙是某人看远处物体时的成像情况，此时该人的视力缺陷和矫正时应选择的镜片是（）A．近视眼，镜片Ⅰ B．近视眼，镜片Ⅱ C．远视眼，镜片Ⅰ D．远视眼，镜片Ⅱ解：由图乙可知，某人看远处物体时，像成在了视网膜的前方，所以是近视眼，需要配戴对光线具有发散作用的凹透镜矫正，由图可知，镜片Ⅰ是凹透镜，镜片Ⅱ是凸透镜，故应佩戴Ⅰ。答案：A。10．（2023•广州期末）小明利用自制水透镜代替凸透镜，模拟视力矫正如图甲。已知水透镜的水稍减少，对光的会聚作用变弱。未放眼镜前，光屏上成像模糊，放上眼镜或者使水透镜的水稍减少，像变清晰。则（）A．该眼镜为远视眼镜 B．矫正前后，像均为虚像 C．未矫正时，模拟光路图如图乙 D．图乙P对光的会聚作用比正常眼睛弱解：AC、使水透镜的水稍减少，水透镜的会聚能力变弱，像变清晰，这说明像成在了光屏的前方，为近视眼，光路图为乙图所示，故A错误、C正确；B、矫正前后，像能被接收，是实像，故B错误；D、图乙P对光的会聚作用比正常眼睛强，所以像会成在光屏的前方，故D错误。答案：C。11．（2024•河南中考）在“爱眼日”宣传活动中，小明用如图所示的装置研究眼睛的成像，此时烛焰在光屏上成清晰的像，用此模拟正常眼睛的成像。接下来下列操作可模拟近视眼的是（）

A．向水透镜注水，烛焰的像成在光屏右侧 B．向水透镜注水，烛焰的像成在光屏左侧 C．从水透镜抽水，烛焰的像成在光屏右侧 D．从水透镜抽水，烛焰的像成在光屏左侧解：AB、近视眼的晶状体凸度过大或眼球前后径过长，外界物体的像成在视网膜前方，所以应该向透镜内注水，烛焰的像成在光屏左侧，故A错误、B正确；CD、远视眼的晶状体凸度过小或眼球前后径过短，外界物体的像成在视网膜后方，从水透镜抽水，模拟的是远视眼，不符合题意，故CD错误。答案：B。12．（2023•孝感期末）小明用薄膜充水后制成水透镜模拟眼球中的晶状体，来比较正常眼、近视眼和远视眼的焦距大小。实验中测得甲图焦距为10cm，再将甲分别挤压成乙图、丙图的形状，并分别测量焦距，如图所示。（1）测得焦距大于10cm的是图丙；（2）目前很多近视患者戴隐形眼镜来矫正视力。隐形眼镜是一种直接贴在角膜表面的超薄镜片，此镜片对光有发散作用（选填“会聚”或“发散”）。解：（1）凸透镜的凸度越大（即凸透镜越厚），对光的会聚能力越强，则焦距越小；实验中测得甲图焦距为10cm，再将甲分别挤压成乙图、丙图的形状，并分别测量焦距，由图可知，乙图的凸度比甲图大，所以图乙中测得的焦距小于10cm；而丙图的凸度比甲图小，则图丙中测得的焦距大于10cm。（2）矫正近视眼须配戴凹透镜，中间比周围薄，由题可知，超薄镜片的中心厚度只有0.05mm，因此其边缘厚度大于0.05mm；凹透镜对光有发散作用。答案：（1）丙；（2）发散。13．（2024•上海模拟）有一种特殊镜片b，如图所示，其厚度变化可通过抽出液体（或注入液体）来实现。为矫正近视，可调整为镜片a佩戴（选填“a”或“c”）。镜片c对光有会聚作用（选填“会聚”或“发散”）；将某物体放在镜片c前1厘米处，在镜片的另一侧透过镜片能看到一个正立放大的像，镜片c的焦距大于1厘米（选填“大于”“等于”或“小于”）。解：近视眼成像时，像成在了视网膜的前方，需要佩戴对光线具有发散作用的凹透镜矫正；镜片a中间薄、边缘厚，为凹透镜；镜片c中间厚、边缘薄，为凸透镜，对光线具有会聚作用，所以镜片a可以矫正近视眼；将某物体放在镜片c前1厘米处，在镜片的另一侧透过镜片能看到一个正立放大的像，此时的物距应该小于一倍焦距，即镜片c的焦距大于1厘米。答案：a；会聚；大于。14．（2023•东莞期末）小白用水凸透镜模拟人眼的晶状体，光屏相当于视网膜（如图）。当用注射器向胶膜内注水，水凸透镜的凸起程度增加，光屏上原来清晰的像变模糊了；为了再次得到清晰的像，应将光屏靠近（选填“靠近”或“远离”）水透镜，此过程模拟的是近视眼的成因，该眼睛用凹透镜进行矫正。解：当用注射器向胶膜内注水，水凸透镜的凸起程度增加，焦距变小，光屏上原来清晰的像变模糊了，将光屏靠近水凸透镜，光屏上再次得到清晰的像，这说明像成在光屏的前方，这是近视眼的成因，由于凹透镜对光线具有发散作用，所以可以用凹透镜矫正近视眼。答案：靠近；近视眼；凹透镜。15．（2024•佛山模拟）小明在学完“凸透镜成像规律”的内容后，用透明橡皮膜自制了一个水透镜，利用注射器向水透镜内注水或往外抽水，来改变水透镜焦距。小明利用此水透镜进行了如下探究：（1）在如图所示位置，光屏上可得到清晰、等大的烛焰的像，则凸透镜的焦距为10.0cm；（2）小明查阅相关资料后得知近视眼的晶状体要比正常眼更凸一些。要探究近视眼的成因，在保持蜡烛和水透镜位置不动的情况下，他要用注射器向水透镜中注水（填“向水透镜中注水”或“从水透镜里往外抽水”），并向左（填“左”或“右”）移动光屏，才能在光屏上再次得到清晰的实像；（3）在上图所示位置时，保持各器材的位置不变，小明用注射器从水透镜里往外抽取适量水后获得一个焦距不同的新凸透镜，要想在光屏上再次承接到清晰的像，在水透镜和光屏位置不变的情况下，应向左（填“左”或“右”）移动蜡烛，或者在蜡烛和水透镜之间放一个远（填“近”或“远”）视镜片。解：（1）根据凸透镜成像规律中物距等于二倍焦距时，成倒立等大的实像，此时像距也等于二倍焦距，即：u＝2f＝20.0cm则f＝10.0cm。（2）因为近视眼的晶状体要比正常眼更凸些，故需要用注射器向水透镜中注水，使晶状体变厚，折光能力变强，成像较近，像距较小，需向左移动光屏，才能在光屏上再次得到清晰的实像。（3）在上图所示位置时，保持各器材的位置不变，小明用注射器从水透镜里往外抽取适量水后获得一个焦距不同的新凸透镜，使晶状体变薄，折光能力变弱，焦距变大，此时像距小于两倍焦距，故在水透镜和光屏位置不变的情况下，要想在光屏上再次承接到清晰的像，就要增大物距，所以应向左移动蜡烛，或者在蜡烛和水透镜之间放一个远视镜片（凸透镜），使光线会聚一些，相当于增大了像距。答案：（1）10.0；（2）向水透镜中注水；左；（3）左；远。16．（2024•扬州模拟）某兴趣小组利用透明橡皮膜、注射器、乳胶管、止水夹等器材制成形状可改变的水透镜进行以下探究实验，装置如图所示：（1）在探究“凸透镜对光线的作用”时，先在两个透明长方体玻璃容器中喷入蚊香烟雾，然后将水注入橡皮膜制成水透镜，再将其放在两个玻璃容器之间，如图甲所示。让一束光沿箭头方向射入玻璃容器，经水透镜折射后光将偏向（选填“偏离”或“偏向”）主光轴。如果此时再向水透镜中注水，改变水透镜的凸起程度，折射光偏折的程度将改变（选填“改变”或“不改变”），上述实验在玻璃容器中喷入蚊香烟雾的目的是显示光的传播路径。（2）图乙中烛焰清晰的像成在光屏上方，为使像成在光屏中央，应将水透镜向下（选填“向上”或“向下”）移动。（3）当光屏上出现清晰像时，如果再向水透镜中注水，水透镜的形状会变化，凸起程度会变大，像会变模糊。为使光屏上的像变清晰，此时可在蜡烛和水透镜之间放一块度数合适的近视（选填“近视”或“老花”）眼镜片。解：（1）由图可知，玻璃容器的形状相当于一个凸透镜，凸透镜对光有会聚作用，经透镜折射后折射光线将向主光轴方向偏折；凸透镜对光的偏折能力与凸透镜的凸起程度有关，用注射器向橡皮膜注水，改变液体透镜的凸起程度，则折射光线偏折的程度会发生改变；在玻璃容器中充入蚊香烟雾，当光照到烟雾时，烟雾颗粒对光的反射方向是不同的，会发生漫反射现象，所以我们从各角度可以看到光的路径；（2）根据光线过光心不改变方向，像在光屏的上方。为使像在光屏的中心位置，蜡烛向上移动，或凸透镜向下移动，或光屏向上移动；（3）用注射器向水凸透镜里加水，使凸透镜变凸，由于凸透镜折射能力变强，所以像将靠近透镜，像距变小，此时像变模糊，相当于像成在视网膜前，是近视眼的成因；要在光屏上得到清晰的像，光屏应向靠近透镜的方向移动，或者在蜡烛与凸透镜之间再加上一个适当的凹透镜，对光线起发散作用，使像成在原来的位置。答案：（1）偏向；改变；显示光的传播路径；（2）向下；（3）近视。17．（2024•曲靖模拟）如图所示，某同学用自制的水透镜来探究“凸透镜成像规律”，当向水透镜里注水时，水透镜的焦距将变小；当从水透镜抽水时，水透的焦距将变大。（1）如图甲所示；一束平行于主光轴的光射向水透镜，在光屏上得到一个最小光斑，则此时水透镜的焦距为10.0cm。（2）实验开始前要调整烛焰、水透镜、光屏三者的中心在同一高度。（3）保持水透镜的焦距与图甲的相同，当他将蜡烛、水透镜、光屏调节到图乙所示位置时，烛焰恰好在光屏上成清晰的像（像未画出），此时的成像原理与照相机（选填“放大镜”“投影仪”或“照相机”）相同。（4）在图乙所示实验场景下，该同学把自己的眼镜给水透镜“戴上”（如图丙所示），当向水透镜中再注入适量的水后，他发现烛焰的像再次变得清晰，由此判断该同学戴的是近视（选填“近视”或“远视”）眼镜。解：（1）平行于主光轴的光线经凸透镜折射后，会聚在主光轴上一点，这点是凸透镜的焦点，焦点到光心的距离是凸透镜的焦距，所以凸透镜的焦距是f＝20.0cm﹣10.0cm＝10.0cm；（2）为了使像成在光屏中央，应调节烛焰、水透镜和光屏三者中心在同一高度；（3）由图乙可知，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，应用于照相机；（4）当从水凸透镜内注入一部分水后。使透镜凸起程度变大，会聚能力较强，将像成在光屏的前面，为了使像正好呈在光屏上，应使光线向后会聚，使所成的像相对于光屏后移，所以应在水凸透镜前放置一块凹透镜，凹透镜对光线具有发散作用，由此判断该同学戴的是近视眼镜。答案：（1）10.0；（2）同一高度；（3）照相机；（4）近视。18．（2024•银川模拟）在“探究凸透镜成像的规律”实验中：（1）在光具座上，将蜡烛、光