第五章 《透镜及其应用》能力提升训练（解析版）

第五章透镜及其应用一、选择题(每小题3分,共30分)1.如图所示,实物投影仪的镜头相当于一个焦距为10cm的凸透镜,下列有关投影仪的分析正确的是()A.平面镜的作用是成像B.投影仪所成的像可以是实像,也可以是虚像C.灯片离镜头的距离应该在20cm至40cm之间D.要使银幕上的像变大一点,应该将镜头向下移动一点,同时使投影仪远离银幕一点【答案】D【解析】投影仪成像满足f<u<2f，成倒立、放大的实像，所以其灯片离镜头的距离应满足10cm<u<20cm;平面镜的作用是改变光路;要使银幕上的像变大一点，应该将镜头向下移动一点，同时使投影仪远离银幕一点，故D正确.2.下列光路图中正确的是()【答案】A【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,A正确;过凸透镜焦点的光线经凸透镜折射后平行于主光轴射出,B错误;凹透镜对光线有发散作用,且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过虚焦点,故C、D错误.3.用水彩笔在磨砂电灯泡的侧面画一个你喜欢的图案,然后接通电源,拿一个凸透镜在灯泡和白墙之间移动,下列情况不可能发生的是()A.能在墙上看到倒立、缩小的所画图案的像 B.只能在墙上看到放大的所画图案的像C.能在墙上看到倒立、放大的所画图案的像 D.不能在墙上看到所画图案的像【答案】B【解析】当物距大于2倍焦距时，像距大于1倍焦距小于2倍焦距，所成的像为倒立、缩小的实像;当物距小于2倍焦距大于1倍焦距时，像距大于2倍焦距，成一个倒立、放大的实像;当物距小于1倍焦距时，不能成实像;当物距等于1倍焦距时，不能成像.综上分析，不可能发生的是B，故选B.4.在“探究凸透镜成像的规律”实验中,当把物体放在距凸透镜20cm处时,在另一侧距凸透镜20cm处得到一个倒立、等大的实像.下列说法正确的是()A.将物体移至距透镜15cm处时,得到的像与照相机成的像的性质相同B.将物体移至距透镜5cm处时,在另一侧会得到倒立、放大的实像C.将物体移至距透镜5cm处时,在同一侧会得到正立、放大的实像D.距透镜20cm处发出的两条光线(如图所示),经过透镜后能会聚在主光轴上的一点【答案】D【解析】物体放在距凸透镜20cm处时，在光屏上得到一个等大清晰的像，所以20cm=2f，则f=10cm.将物体移至距透镜15cm处时，物距在1倍焦距和2倍焦距之间，成倒立、放大的实像，得到的像与投影仪成的像的性质相同，故A错误;将物体移至距透镜5cm处时，物距小于焦距，成正立、放大的虚像，故B、C错误;距透镜20cm处发出的两条光线，由于物距等于2倍焦距，成倒立、等大的实像，则这两条光线经过凸透镜后能会聚在主光轴上的一点，这一点为2倍焦距处，故D正确.故选D.5.保护视力,要有良好的读书、写字姿势,需要坚持做到“三个一”,即“一尺、一拳、一寸”,其中“一尺”指书本与眼睛之间的距离保持一尺左右(30~35cm).如果患上近视眼,必须到专业眼镜店配近视眼镜,关于配戴了近视眼镜能正常阅读的同学,下列说法正确的是()A.该同学的眼镜是凸透镜制成的B.戴上近视眼镜后在视网膜上成的像是虚像C.戴上近视眼镜后像仍然成在视网膜的前方D.所戴的近视眼镜对光有发散作用【答案】D【解析】近视眼是由于人眼的晶状体变凸,会聚能力增强,使像成在了视网膜的前方,故应配戴凹透镜,使所成的像后移到视网膜上,该同学的眼睛仍是近视眼,故A、C错误;戴上近视眼镜后在视网膜上成的像仍然是实像,故B错误;凹透镜对光线有发散作用,故D正确.6.关于透镜的应用,下列说法正确的是()A.近视镜利用了凹透镜对光的会聚作用B.照相机与眼睛的成像原理相同C.显微镜的目镜成正立、缩小的虚像D.借助放大镜看地图时,地图到放大镜的距离应大于1倍焦距【答案】B【解析】凹透镜能够矫正近视眼，但是对光线有发散作用，故A错误;显微镜的目镜的作用相当于放大镜，成正立、放大的虚像，故C错误;凸透镜用作放大镜时物体应在1倍焦距以内，故D错误.故选B.7.蜡烛放在如图所示的位置,通过凸透镜成倒立、缩小的像,小玉画了图中的光路,下列说法中正确的是()A.小玉画的光路是正确的B.蜡烛通过凸透镜成的是虚像C.凸透镜的焦距等于20cmD.凸透镜的焦距小于10cm【答案】D【解析】由题图知,物距为20cm,已知物体经凸透镜折射后成倒立、缩小的像,则20cm>2f,所以f<10cm,故C错误,D正确;平行于主光轴的光线经凸透镜折射后过焦点,而f<10cm,所以折射光线不可能过凸透镜右侧的“20cm”处,故A错误;已知此时成的是倒立、缩小的像,所以是实像,故B错误.8.在“探究凸透镜成像的规律”实验中,实验桌上有光具座、蜡烛、光屏、焦距分别为15cm和20cm的凸透镜L1和L2等器材,小明先将点燃的蜡烛、凸透镜、光屏正确安放在光具座上,如图所示.下列说法正确的是()A.若凸透镜是L1,小明能在光屏上看到烛焰清晰的像B.若凸透镜是L1,小明将光屏向右移动适当的距离,光屏上能出现烛焰清晰的像C.若凸透镜是L2,小明将光屏移到60cm刻度线处,光屏上能出现烛焰清晰的像D.若凸透镜是L2,小明将光屏移到70cm刻度线处,光屏上能出现烛焰清晰的像【答案】B【解析】若凸透镜是L1，此时物距u=40cm>2f，成倒立、缩小的实像，像距应该是f<v<2f，而图中v=12cm，故不能在光屏上看到烛焰清晰的像，当将光屏向右移动适当的距离，光屏上能出现烛焰清晰的像，A错误，B正确;若凸透镜是L2，此时物距u=40cm=2f，成倒立、等大的实像，像距应该是v=2f=40cm.将光屏移到60cm刻度线处，此时v=10cm，则光屏上不能出现烛焰清晰的像，C错误;将光屏移到70cm刻度线处，此时v=20cm，光屏上也不能出现烛焰清晰的像，D错误.故选B.9.(多选)如图所示,小丽和小明相距2m,通过同一块焦距为15cm的凸透镜观看对方,小明能通过透镜看到小丽眼睛正立的像,则下列说法正确的是()A.此时小丽的眼睛在凸透镜的一倍焦距以外B.此时小丽从透镜中一定能看到小明倒立、缩小的像C.此时小丽从透镜中看不到小明的像D.若图中小丽的手将透镜水平向右移动一定距离,则小明看到的正立的像有可能变大【答案】BC【解析】小明通过透镜能看到小丽眼睛正立的像,说明小丽的眼睛通过凸透镜成的是虚像,所以小丽的眼睛在凸透镜的一倍焦距以内,A错误;小明距凸透镜的距离大于二倍焦距,小明通过透镜成的像在透镜左侧一倍焦距到二倍焦距之间,而小丽的眼睛在透镜的一倍焦距内,所以小丽从透镜中看不到小明的像,B错误,C正确;凸透镜成虚像时,当物距增大时,像会变大,D正确.10.（多选）某班同学在“探究凸透镜成像的规律”实验中,记录并绘制了像到凸透镜的距离v跟物体到凸透镜的距离u之间关系的图像,如图所示,下列判断正确的是()A.该凸透镜的焦距是16cmB.当u=12cm时,在光屏上能得到一个放大的像C.当u=20cm时,成放大的像,投影仪就是根据这一原理制成的D.把物体从距凸透镜12cm处移动到24cm处的过程中,像逐渐变小【答案】BD【解析】从题图可知，当物距等于像距时物体刚好在2倍焦点上，故焦距为8cm，A错误;当u=12cm时，f<u<2f，故成倒立、放大的实像，故B正确;当u=20cm时，u>2f，成倒立、缩小的实像，故C错误;把物体从距凸透镜12cm向24cm移动的过程中，物距逐渐变大，因为“物远像近像变小”，故D正确.二、填空题(每空2分,共42分)11.人的眼球的晶状体相当于透镜.近视眼看不清远处的物体,是因为物体的像落在视网膜的面,应该利用透镜矫正.

【答案】凸前凹【解析】人的眼球的晶状体相当于凸透镜;近视眼的晶状体比正常眼厚，聚光能力较强，看远处的物体时，使像成在视网膜的前面;凹透镜能使光线发散，近视眼佩戴凹透镜，可以使光延迟会聚，使像相对于晶状体后移，成在视网膜上.12.如图所示,把点燃的蜡烛放在处(F为凸透镜的焦点),在图示位置处的光屏上可能出现清晰的像;把点燃的蜡烛放在处时,无论怎么移动光屏,光屏上都不会成像.(均选填“A”“B”“C”或“D”)

【答案】AD【解析】由题图可知,点燃的蜡烛放在A处时,蜡烛到凸透镜的距离大于凸透镜的二倍焦距,则像距大于一倍焦距小于二倍焦距;点燃的蜡烛放在B处时,蜡烛到凸透镜的距离等于二倍焦距,则像距等于二倍焦距;点燃的蜡烛放在C处时,蜡烛到凸透镜的距离大于一倍焦距小于二倍焦距,则像距大于二倍焦距;点燃的蜡烛放在D处时,蜡烛到凸透镜的距离小于一倍焦距,在凸透镜的另一侧不成像.综合分析可知,在题图中的光屏上成像对应的蜡烛的位置,可能是A处.将蜡烛放在D处时,无论怎样移动光屏,都不能成像.13.在森林里游客如果随地丢弃装有水的透明塑料饮料瓶,可能会引起森林火灾,这是因为饮料瓶相当于镜,它对光有作用;透过装了水的矿泉水瓶看手指,看到的手指是(填“放大”“缩小”或“不变”)的.

【答案】凸透会聚放大14.如图所示,透过手表盘上光滑的透明凸起,能清楚地读出日期信息,光滑的透明凸起相当于,观看到的是日期数字(填写像的性质)的虚像.

【答案】凸透镜正立、放大【解析】透明凸起的部分，中间比边缘厚，相当于一个凸透镜，其作用相当于一个放大镜，手表数字在凸透镜的1倍焦距以内，则成正立、放大的虚像.15.如图所示,在探究凸透镜成像规律的实验中,凸透镜、蜡烛、光屏放在同一直线上,当烛焰在B点时,成像在A点;当烛焰在A点时,成像在C点;则凸透镜一定固定在之间.

【答案】BC【解析】本题考查凸透镜成像规律.当烛焰在B点时，成像在A点，即像在物的右侧;当烛焰在A点时，成像在C点，即像在物的左侧，两次成像分别在烛焰的不同侧，由凸透镜成像规律可以判定:一次成实像，一次成虚像;根据BA与CA的长度关系，可进一步判断出:烛焰在B点时成的是放大的虚像，物像同侧;烛焰在A点时成的是实像，物像异侧，则可确定凸透镜一定固定在BC之间.16.某手机拍照镜头可看作凸透镜,其拍照的原理是:当被拍摄的物体与凸透镜的距离(填“大于”“等于”或“小于”)2f时,成倒立、的实像.当手机离被拍摄的物体很近时,物体所成实像的像距将变,从手机中看到的像变模糊,为了仍能拍摄出清晰的像,我们可以自制手机微距镜头,即在手机镜头前加一(填“凸”或“凹”)透镜,使近距离被拍摄的物体清晰成像.

【答案】大于缩小大凸【解析】照相机是利用当物距大于2倍焦距时成倒立缩小的实像的原理工作的;当物距很小时，其像距将变大，要使像仍能成在光屏上，则应让光提前会聚，则应该在手机镜头前加一个起会聚作用的凸透镜.17.家中防盗门上的“猫眼”能让我们较清晰地看清门外的人或物,“猫眼”由凹透镜和凸透镜组成,如图所示.从室内观察室外的物体时物镜是凹透镜,目镜是凸透镜,物镜所成的像在目镜的1倍焦距以内,请你根据学过的光学知识推测凹透镜所成的像是(填“倒立”或“正立”)、(填“放大”或“缩小”)的.你的推测理由是.

【答案】正立缩小物体在目镜1倍焦距以内成正立缩小的虚像【解析】因为物镜凹透镜所成的像在目镜凸透镜的1倍焦距以内，再经凸透镜成正立放大的虚像.由图可知，将两条光线的折射光线反向延长，其反向延长线将会交于一点，这一点即为像点，则通过凹透镜所成的像是正立缩小的虚像.18.如图甲所示,一束平行于凸透镜主光轴的光线经过凸透镜后,在光屏上形成一个最小、最亮的光斑,由图甲可知凸透镜的焦距是cm;现把蜡烛放在距凸透镜35cm处(如图乙所示),在凸透镜另一侧前后移动光屏,在光屏上可以看到一个(填“放大”“缩小”或“等大”)的清晰的像.这时,若给凸透镜“戴”上近视镜,则要想在光屏上看到像,需将光屏(填“靠近凸透镜”“远离凸透镜”或“不动”).

【答案】15.0缩小远离凸透镜【解析】平行于主光轴的光线经凸透镜折射后会聚在凸透镜的焦点上，焦点到光心的距离是凸透镜的焦距，所以凸透镜的焦距是15cm.蜡烛放在距凸透镜35cm处，u>2f，成倒立、缩小的实像.近视镜是凹透镜，对光线有发散作用，使原来会聚成像的光线会聚的位置后移，要在光屏上得到清晰的像，光屏要远离凸透镜.三、作图题(每小题4分,共8分)19.(4分)如图,由点光源S发出的一条光线经平面镜反射后,反射光线经过凸透镜上方的焦点,然后经过凸透镜发生折射,请画出该光线的光路图.【答案】如图所示.20.(4分)请在图中画出物体AB经凸透镜所成的像A'B'.【答案】如图所示.【解析】从A点分别作出平行于凸透镜主光轴、过凸透镜光心的光线,平行于凸透镜主光轴的光线经凸透镜折射后过焦点、过光心的光线传播方向不变,两条折射光线的交点为A',A'为A点的像;同理,画出B点的像B',连接A'B'可得物体AB的像A'B'.四、实验探究题(第21小题7分,第22小题13分,共20分)21.在“探究凸透镜成像规律”实验中,将蜡烛、焦距等于10cm的凸透镜、光屏放在光具座上,如图所示.(1)点燃蜡烛后,下列“调节烛焰、透镜、光屏三者的中心在同一高度上”的操作,比较规范的是(填字母).

A.将三者分散排列,然后用目测的方法调节B.将三者靠拢,然后用目测的方法调节(2)把凸透镜固定在50cm处,当烛焰离凸透镜20cm时,在另一侧光屏上得到一个清晰(填“倒立”或“正立”)的烛焰的像,随着蜡烛的燃烧,可观察到光屏上的像向(填“上”或“下”)移动.

(3)将蜡烛放在A点,光屏放在B点,为了找到清晰的像,应将光屏向(填“左”或“右”)移动,移动过程中光屏上的像将会(填“变大”或“变小”).

(4)当蜡烛移动到距离凸透镜8cm时,发现移动光屏观察不到像,小明由此得出“当物体距离凸透镜较近时,凸透镜不能成像”的结论,你认为这一结论是否正确?(填“正确”或“不正确”),若结论正确,请说明理由;若结论不正确,接下来应如何验证你的想法:.

【答案】(1)B(2)倒立上(3)左变小(4)不正确撤去光屏，在凸透镜的右侧透过凸透镜观察烛焰【解析】(1)“调节烛焰、透镜、光屏三者的中心在同一高度上”的操作，比较规范的是将三者靠拢，然后用目测的方法调节，这样误差较小.(2)把凸透镜固定在50cm处，当烛焰离凸透镜20cm时，u=20cm=2f，凸透镜成倒立、等大的实像;实验过程中，蜡烛燃烧变短，根据光线过光心不改变方向，像会向光屏的上方移动.(3)将蜡烛放在A点，光屏放在B点，此时u>2f，v>2f，为了能在光屏上找到清晰的像，应将光屏向左移动到60~70cm之间;当像距减小时，像变小.(4)当蜡烛移动到距离凸透镜8cm时，u<f，物像同侧，成正立、放大的虚像.移动光屏观察不到像是因为实像可以在光屏上承接，而虚像不能，所以题中结论不正确.撤去光屏，在凸透镜的右侧透过凸透镜观察烛焰，能看到烛焰正立、放大的虚像，可验证结论不正确.22.小明在探究“凸透镜成像”的实验中:(1)将凸透镜正对太阳光,在透镜的另一侧移动光屏,在距透镜10cm处,光屏上呈现出最小最亮的光斑,则此凸透镜焦距约为cm.

(2)如图是小明采用的实验装置图,如果你是他的合作者,请你帮他指出该装置中的两处错误:①;

②.

(3)错误改正后,小明将凸透镜固定在50cm处,小明将点燃的蜡烛放在10cm处,移动光屏,在屏上得到清晰的倒立、的实像.

(4)小明继续将点燃的蜡烛靠近凸透镜,当烛焰移至35cm处时,移动光屏,在屏上得到清晰的倒立、的实像,(填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)是应用这一原理制成的.

(5)小明将点燃的蜡烛放在40cm处,发现无论怎样移动光屏,在光屏中心只能看到一个大小不变的圆形光斑,你认为可能的原因是.

(6)小明在实验中发现:在物距不断减小的过程