专项07 透镜及其应用作图与实验专题 （重难点训练）初中物理人教版（2024）八年级上册 第五章 透镜及其应用（解析版）

2/2专项07\o"第5章透镜及其应用"透镜及其应用作图与实验专题一．凸透镜的三条特殊光线作图（共9小题）二．凹透镜的三条特殊光线作图（共5小题）三．根据光线画出透镜类型（共5小题）四．远视眼或近视眼的形成原因及矫正作图（共5小题）五．探究凸透镜成像的规律（共7小题）六．利用水透镜探究眼睛的成像原理（共6小题）七．\o"5.5跨学科实践：制作望远镜"跨学科实践：制作简易望远镜（共6小题）一．凸透镜的三条特殊光线作图（共9小题）1．小华拍照得到虾的胶片后，他用如图所示的投影仪展示给同学们看。如图，来自于物体MN的三束光线a、b、c平行于主光轴，O是透镜的光心，a经过透镜后的光线过主光轴的一点；①在图中画出b经透镜后的光线；②根据凸透镜的成像原理，画出MN经透镜后所成的像M′N′。【答案】解：①由图可知，a平行于主光轴的光线，经过凸透镜后会过焦点，即焦点的位置在30cm刻度线处；b也是平行于主光轴的光线，经过凸透镜后会过焦点，连接b光线与凸透镜的折射点和焦点，并标上向下的箭头即为b的折射光线；②要确定M的像点，还需要画一条特殊光线与已知光线相交，根据过凸透镜光心的光线传播方向不变，画光线MO与a的折射光线相交于M′，再从M′向主光轴作垂线，与主光轴的交点即为N的像点N′，用实线连接M′N′两点，即为MN经透镜后所成的像，如图所示：2．请在图中画出光线a、b对应的出射光线和入射光线。【答案】解：平行于主光轴的光线经凸透镜折射后折射光线通过焦点，过凸透镜光心的光线其传播方向不变，如图3．如图所示，一条光线沿竖直方向射向平面镜，与镜面的夹角为45°，画出其反射光线并画出经过透镜后的折射光线。【答案】【解答】解：过入射点做出法线，入射光线与镜面的夹角为45°，则反射角等于入射角等于90°﹣45°＝45°，根据反射角等于入射角在法线的另一侧即可做出反射光线；反射光线与入射光线的夹角为90°，即反射光线平行于凸透镜的主光轴，平行于主光轴的光线经凸透镜折射后将过焦点，如下图所示：4．图是投影仪的简化结构图，F为透镜焦点。请在图中画出凸透镜的入射光线和平面镜的反射光线。【答案】【解答】解：根据凸透镜的三条特殊光线可知，过凸透镜焦点的光线平行于主光轴射出，据此做出凸透镜的入射光线；根据反射角等于入射角，做出反射光线，如图所示：5．在图中完成两条入射光线通过凸透镜折射后的光路。【答案】【解答】解：通过焦点的光线经凸透镜折射后将平行于主光轴；过凸透镜光心的光线传播方向不改变，如图所示：6．如图所示，将凸透镜一半浸入水中，两条平行光线射向透镜（F为凸透镜在水中的焦点），请完成光路（包括缺少的入射光线或折射光线）。【答案】【解答】解：凸透镜对光线有会聚作用，上方的入射光线经凸透镜后折射光线与原来的入射光线相比，向下偏折，该折射光线从空气进入水中，折射角小于入射角；下方的水中的入射光线经过焦点，经凸透镜折射后折射光线平行于主光轴，如图所示：7．如图甲是小明爷爷看书时用的放大镜，请在图乙中画出小明爷爷用放大镜看书上的文字（用箭头A代替）时成像的光路图。【答案】【解答】解：从A点画出平行与主光轴的光线，平行于主光轴的光线经过凸透镜后会聚到焦点上，经过光心的光线的传播方向不变，这两条光线的反向延长线的交点即为A的像A'，如图所示：8．小红去观看了一场美仑美幻的魔术表演，对其中的一个道具——魔术箱（如图甲）很感兴趣，箱的左右两侧同一水平线上各有一个小孔，一束光从左侧的小孔射入，将一块遮光板从顶部的窄缝插入箱中，正好挡住光线，可光仍从右孔射出。小红回家找到了一只凸透镜和一只平面镜，请你在图乙中帮她完成魔术箱的设计。要求：（1）把凸透镜（用“”表示）放在A点，要求标明焦点F与光心O的位置；（2）把平面镜放在B点，以达到光的传播要求。【答案】【解答】解：过A点垂直入射光线画出凸透镜，凸透镜的光心为O，过O点画出与入射光线平行的直线，可得凸透镜的主光轴，与折射光线的交点为凸透镜的焦点F；折射光线向下继续传播，经遮光板下的平面镜的反射后，反射光线经B点平面镜再次反射，反射光线从右侧小孔射出，过B点作遮光板右侧两光线的夹角的平分线，为法线，垂直法线作出镜面向下的平面镜，如图所示：9．如图，L表示凸透镜，MN为主光轴，O为光心，F为焦点。从光源S点发出三条光线，经凸透镜折射后相交于S′，请在图中做出光源S点的位置，以及这三条光线的入射光线。【答案】【解答】解：经过光心O的光线不改变方向；平行于主光轴光线折射经过右焦点，据此作出两条入射光线，其交点为光源S，连接SE可得另外一条入射光线，如图所示：二．凹透镜的三条特殊光线作图（共5小题）10．在图中完成光路。【答案】【解答】解：指向另一侧焦点的光线经凹透镜折射后折射光线平行于主光轴，过凹透镜光心的光线其传播方向不变，如图所示：11．如图，一束光垂直于凹透镜的主光轴射向平面镜，请在图中画出该束光经平面镜反射再通过凹透镜折射的光路图。【答案】【解答】解：过入射点垂直于镜面作出法线，在法线右侧根据反射角等于入射角画出反射光线；由题知，入射光线与平面镜的夹角为45°，则反射角等于入射角，大小为：90°﹣45°＝45°，所以反射光线垂直于入射光线；由题知，入射光线垂直于主光轴，则反射光线平行于凹透镜的主光轴，而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焦点，如图所示：12．如图所示，由水中折射出的一条光线ab照射到凹透镜上，光线ab与凹透镜的主光轴平行。已知F为凹透镜的虚焦点，O为光心。请画出：（1）折射光线ab在水中的入射光线；（2）光线ab通过凹透镜后的折射光线。【答案】【解答】将诶：（1）首先做出法线；光从水中斜射入空气中时，折射角大于入射角，所以作出入射光线，并使入射角小于折射角。（2）入射光线平行于主光轴，该光线经凹透镜折射后会发散，折射光线的反向延长线过焦点；如图所示：13．如图所示，请画出AB的入射光线和CO的折射光线。【答案】【解答】解：指向另一侧焦点的光线经凹透镜折射后折射光线平行于主光轴；过凹透镜光心的光线其传播方向不变；如图所示：14．如图所示，S'是点光源S在平面镜中所成的像，S发出的一条光线经平面镜反射后恰好射向凹透镜右侧虚焦点F。请画出点光源S并补全光路图。【答案】解：（1）平面镜成像时，像与物体关于镜面是对称的，据此作出发光点S；（2）由图可知，像与反射光线的连线与镜面的交点为反射点，连接S和反射点，该光线为入射光线；（3）延长线过另一侧焦点的光线经凹透镜折射后将平行于主光轴，如图所示：三．根据光线画出透镜类型（共5小题）15．请按要求完成下列作图：根据画出的光线，在图中虚线框内画出一个适当的透镜。【答案】解：图中平行主光轴的光线经透镜后变为发散，则应为凹透镜，因为凹透镜对光线有发散作用，如图所示：16．请根据入射光线和折射光线，在图中的虚线框内画出适当类型的透镜，并作出光线a、b分别经该透镜之后的折射光线。【答案】【解答】解：两条光线，经图示透镜折射后，变得发散，因此该透镜对光线有发散作用，为凹透镜，过光心的光线a经凹透镜折射后传播方向不改变，b经该透镜之后的折射光线发散，如图所示：17．游泳池底安装一支射灯，当池内无水时会在右侧池壁上形成一个亮斑A；当向池内注水至图中虚线位置时，会在右侧池壁上形成一个亮斑B，请在图甲中通过作图确定亮斑A、B的大致位置。根据图乙中方框前后的光路图在方框中画出合适的透镜。【答案】（1）（2）【解答】解：（1）根据光的直线传播，将光线延长与池壁相交为A点；往池内注水，水面升至虚线位置时，发生折射，根据折射定律，折射角大于入射角，偏转后与池壁相交与B点，如图所示：（2）解：折射光线比起入射光线更加远离主光轴，所以该透镜对光线有发散作用，因此填凹透镜，如图所示：18．如图，AO是入射光线，OB是其经某一光学元件后的出射光线。请你分别选用凸透镜和凹透镜，在图中画出透镜的位置，并标出焦点（或虚焦点）（强调：保留作图痕迹）。【答案】【解答】解：若把入射光线看成过凸透镜焦点的光线，先在OB上方画出OB的平行线，即主光轴，过入射点O画出垂直于主光轴的凸透镜，AO与主光轴的交点为凸透镜的焦点；若把入射光线看成平行于凹透镜主光轴的光线，先在AO左下方画出AO的平行线，即主光轴，反射延长OB，与主光轴的交点为凹透镜的焦点，过入射点O画出垂直主光轴的凹透镜，光路如图所示：19．根据入射光线和折射光线，在图中的虚线框内画出适当的透镜。【答案】解：（1）入射光线是会聚的，经过透镜折射后，变为了平行光，由此可知该透镜对光线有发散作用，应该是凹透镜。（2）平行光经过透镜折射后会聚与一点，由此可知该透镜对光线有会聚作用，因此是凸透镜。如下图所示：四．远视眼或近视眼的形成原因及矫正作图（共5小题）20．小华眼睛正常，他戴上一眼镜后看物体眼睛的成像情况如图，请在虚线框内画出透镜，并标明小华戴的这个眼镜是远视眼镜还是近视眼镜。【答案】解：由图可知，戴上之后，相对位置后移，发散了，是近视眼镜，戴凹透镜矫正，如下图所示：21．如图甲是某人眼睛观察物体的成像示意图，请在图乙中的虚线框内画上适当的透镜，使该物体能成像在视网膜上。【答案】【解答】解：远视眼的晶状体较薄，会聚能力较弱，看近处的物体时，将像成在视网膜的后面。所以甲图中人的眼睛是远视眼，需戴凸透镜矫正。故答案为：。22．请在图中大致画出来自远处的光进入近视眼晶状体后的光线。【答案】【解答】解：近视眼的晶状体变厚，远处物体的像成在视网膜的前方，如图所示：23．如图所示是一位同学眼球成像的示意图，为了使成像在视网膜上，请在虚线框中画上适当的透镜。【答案】解：近视眼的晶状体太厚，使像成在视网膜的前方，所以需要用对光有发散作用的凹透镜矫正，作图如下：24．甲图是近视眼的成像示意图，其中晶状体相当于凸透镜，平行光经过晶状体等结构未会聚在视网膜上。请在乙图虚线框内画出适当的透镜，使光线会聚在视网膜上的a点，并将两条光线的光路补充完整。【答案】【解答】解：近视眼的晶状体较厚，会聚能力较强，看远处的物体时，将像成在视网膜的前面，为了使像正好成在视网膜上，需戴发散作用的凹透镜矫正，如下图所示：五．探究凸透镜成像的规律（共7小题）25．如图是“探究凸透镜成像的规律”实验装置。（1）调节实验器材的高度时，蜡烛需要（填“需要”或“不需要”）点燃。（2）实验过程中，当蜡烛、凸透镜、光屏位置如图所示时，光屏上恰好出现清晰的像，透镜的焦距可能为10（填“10”或“20”）cm。若将蜡烛向左移动5cm，要在光屏上再次成清晰的像，应该将光屏适当向左（填“右”或“左”）移动。【答案】（1）需要；（2）10；左。【解答】解：（1）为了使像成在光屏中央，应调整烛焰中心、凸透镜光心、光屏的中心大致在同一高度上，因此蜡烛需要点燃；（2）由图可知，u＜v，且成实像，说明2f＞u＝15cm＞f，v＝30cm＞2f，即15cm＞f＞7.5cm，故透镜的焦距可能为10cm；若将蜡烛向左移动5cm，此时物距增大，根据凸透镜成实像时，物远像近像变小，可知，要在光屏上再次成清晰的像，应该将光屏适当向左移动。故答案为：（1）需要；（2）10；左。26．如图所示，用焦距为10cm的凸透镜、高度为6cm的F形光源、光屏、刻度尺和光具座等器材探究凸透镜成像大小的变化规律，通过测量像的高度反映像的大小。物高6cm实验序号123物距u/cm302015像距v/cm152030像高h/cm3612（1）将光源逐渐靠近凸透镜，移动光屏，三次成倒立实像的相关数据记录如上表。分析表中数据，可得出结论：凸透镜成实像时，物距变小，像距变大，像变大。（2）继续移动光源至物距为6cm时，发现无论如何移动光屏，均不能在光屏上成像，人眼从光屏（填“光源”或“光屏”）一侧透过凸透镜可以观察到光源的正立放大的像，生活中的放大镜就是依据此时的成像性质工作的。【答案】（1）大；大；（2）光屏；放大镜。【解答】解：（1）由表中数据可知，当凸透镜成实像时，物距变小，像距变大，像变大；（2）继续移动光源至物距为6cm，此时u＜f，成正立、放大的虚像，虚像与物同侧，因此人眼应从光屏一侧透过凸透镜观察光源的像，生活中的放大镜就是依据此时的成像性质工作的。故答案为：（1）大；大；（2）光屏；放大镜。27．光让我们的世界变得色彩斑斓，下面是有关光的探究实验，请回答相关问题：（1）利用甲图探究平面镜成像特点时，用透明玻璃板代替平面镜的目的是便于确定像的位置。（2）实验时将点燃的蜡烛靠近玻璃板移动，观察到像的大小不变（选填“变大”“变小”或“不变”），在像的位置放一张白纸，那么白纸上不能（选填“能”或“不能”）承接到像。（3）利用乙图探究凸透镜成像规律时，此时在光屏上恰好形成清晰的像，与图中成像规律相同的是照相机（选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”）。（4）若在乙图中蜡烛与透镜之间放入丙图的异形镜，想要在光屏上再次得到清晰的像，需要将光屏远离（选填“靠近”或“远离”）透镜，这样的透镜可用于矫正近视眼（选填“近视眼”或“远视眼”）。【答案】（1）便于确定像的位置；（2）不变；不能；（3）照相机；（4）远离；近视眼。【解答】解：（1）玻璃板有透光性，既能成像，也能确定像的位置，小王在实验中用透明的玻璃板代替平面镜，目的是：透过玻璃板确定像的位置；（2）实验时将点燃的蜡烛靠近玻璃板移动，由平面镜成像特点可知，蜡烛A的像到平面镜的距离变小，蜡烛A的像大小不变；验证像的虚实时，将白纸放在像的位置上，眼睛直接观察白纸，通过看到白纸上没有承接到像，可知平面镜所成的像是虚像；（3）凸透镜成实像时，物距大于像距，成倒立缩小的实像，是照相机成像的原理；（4）乙图透镜中间为空气，从中间分开看，两边相当于两个凹透镜，故对光线有发散作用，在乙图中蜡烛与透镜之间放入丙图的异形镜，想要在光屏上再次得到清晰的像，需要将光屏远离透镜，这样的透镜可用于矫正近视眼。故答案为：（1）便于确定像的位置；（2）不变；不能；（3）照相机；（4）远离；近视眼。28．某小组探究平面镜和凸透镜成像的特点，将光源和光屏分别竖直放置在水平光具座上的A、C位置，B是AC的中点，如图1所示。在AB之间朝向A观察，看到的光源形状如图2中的甲所示。（1）当在图1的B处竖直放置一块平面镜，镜面朝向光源，小丽在AB之间观察平面镜中的像，观察到的是图2中的乙（选填“甲”“乙”“丙”“丁”或“戊”）；小明在BC之间观察光屏，观察到的是图中的丙（选填“甲”“乙”“丙”“丁”或“戊”）；（2）小亮再将平面镜更换为一个凸透镜，恰能在光屏上成等大的像，他在BC之间观察光屏上的像。小亮观察到的是图2中的丁（选填“甲”“乙”“丙”“丁”或“戊”）；（3）小亮又在（2）的基础上，将光源从A点向左移动适当距离，发现C处的光屏上原来清晰的像变模糊了，要想在光屏上能重新得到清晰的像，则应将光屏适当向左移动。【答案】（1）乙；丙；（2）丁；（3）左。【解答】解：（1）在AB之间观察平面镜中的像，平面镜成正立等大的虚像，且左右相反，所以小丽看到的像是图中乙。小明在BC之间观察光屏，平面镜所成的像不能用光屏承接，所以小明看到的是图中丙，说明平面镜成的是虚像。（2）将平面镜更换为一个凸透镜，恰能在光屏上成等大的像，当u＝v＝2f时，凸透镜成倒立等大的实像，所成的像上下左右都相反，他在BC之间观察光屏上的像，所以小亮看到的像是图丁。（3）将光源从A点向左移动适当距离，物距变大，像和像距都会变小，所以应将光屏向左移动才能再次在光屏上成清晰的像，此时像的大小比刚才的要小。故答案为：（1）乙；丙；（2）丁；（3）左。29．清城区某中学的科创团队进行“探究凸透镜成像规律”实验和“自制投影仪”项目，他们找到焦距分别为10cm、15cm、20cm的凸透镜。（1）探究：如图甲所示，此时烛焰在光屏上成倒立、放大的实（选填“实”“虚”）像，利用此规律可制成投影仪（选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”）。（2）设计：若手机和凸透镜相距15cm，应选择焦距为10cm的凸透镜，自制投影仪如图乙所示，亮起手机画面，可在投影屏幕上看到它的投影。（3）调试：为投影出来的画面正立，手机画面需像图丙B（选填“A”“B”）所示方式放置。投影屏幕应选择粗糙白墙（选填“平滑白板”“粗糙白墙”）。（4）交流：要使投影出来的画面更大，将图乙纸板改成可移动的，再将纸盒远离光屏，同时将手机靠近凸透镜。【答案】（1）实；投影仪；（2）10；（3）B；粗糙白墙；（4）将纸盒远离光屏，同时将手机靠近凸透镜。【解答】解：（1）由图甲可知物距小于像距，根据凸透镜成像规律可知此时成倒立、放大的实像，投影仪就是利用该原理制成的。（2）根据投影仪的成像特点可知，物距应满足大于一倍焦距小于二倍焦距，成倒立、放大的实像，若手机和凸透镜相距15cm，则可选择焦距为10cm的凸透镜。（3）由于投影仪成倒立、放大的实像，因此为了能够将手机动画正立投影到屏幕上观看，手机要倒立放置，即图丙的B。为了能够在各个角度均能观察到像，即发生漫反射，因此应选择粗糙的白墙作为投影屏幕。（4）根据凸透镜成像特点“物近像远，像变大”可知，为了使像变大，应减小手机与凸透镜间的距离，同时增大凸透镜与墙壁间的距离，所以在图乙中可将纸盒远离光屏，同时将手机靠近凸透镜。故答案为：（1）实；投影仪；（2）10；（3）B；粗糙白墙；（4）将纸盒远离光屏，同时将手机靠近凸透镜。30．在以下两个光学实验中：（1）小明同学在探究平面镜成像特点时，如图甲，所用的实验器材有单面镀膜的玻璃板、支架、两支相同的蜡烛、白纸和刻度尺。①在白纸上画一条直线，将玻璃板竖直立在白纸上，使玻璃板有膜那一面的下边线与直线重合；（有膜\无膜）②如图甲所示观察到蜡烛B与蜡烛A的像完全重合，说明像与物大小相等。③如图乙所示，小明把一枚硬币放在平面镜前，若将平面镜沿图中虚线水平向右移动3cm，则硬币在a处的像不动（向右移动6cm\向右移动3cm\不动）。（2）在探究“凸透镜成像规律”时，老师准备了凸透镜、光具座、光屏、蜡烛和火柴。①点燃蜡烛后，光屏上出现了如图丙像，这是因为在实验前没有将烛焰和光屏的中心调到凸透镜的主光轴上；②如图丁所示是小明通过实验得到的像到凸透镜的距离v和物到凸透镜的距离u的关系图象。由图象可知凸透镜的焦距是10cm；③在丙图中作出这条入射光线透过透镜的折射光线；④当烛焰距凸透镜25cm时，移动光屏，可在光屏上得到一个清晰的实像，生活中利用这一原理制成的光学仪器是照相机（照相机\投影仪\放大镜）；⑤小明取下自己戴的近视眼镜放在蜡烛与凸透镜之间靠近透镜的位置，若用光屏模拟他眼球视网膜的位置，应该把光屏位置适当远离（不动\适当远离透镜\适当靠近透镜）。【答案】（1）①有膜；②大小相等；③不动；（2）①凸透镜的主光轴上；②10；③；④照相机；⑤适当远离。【解答】解：（1）①平面镜成像原理是光的反射，在白纸上画一条直线，将玻璃板竖直立在白纸上，有膜的一面成像更清晰，故有膜那一面的下边线与直线重合。②在竖立的玻璃板前点燃蜡烛A，拿一支与蜡烛A完全相同但未点燃的蜡烛B竖直在玻璃板后面白纸上移动，人眼一直在玻璃板的前侧（A侧）观察，直至它与蜡烛A的像完全重合，说明像与物大小相等。③平面镜所成的像与物关于平面镜对称，硬币位置不变，将平面镜平移，平面镜仍在原来像与成像物体对称轴上，像的位置不变，因此硬币在a处的像不动。（2）①由图丙可知，烛焰在光屏成的像在光屏的上方，是因为在实验前没有将烛焰和光屏的中心调到凸透镜的主光轴上。②在凸透镜成像规律中，当物距等于像距时，成倒立、等大的实像，而且u＝v＝2f，由图丁可知u＝v＝20cm，故凸透镜的焦距f＝10cm；③平行于主光轴的光线经凸透镜折射后，凸透镜的焦距f＝10cm，折射光线过凸透镜的焦点，如图所示：④当烛焰距凸透镜25cm时，物距大于2倍焦距，成倒立缩小的实像，照相机根据此原理制成的。⑤将近视眼镜放在蜡烛与凸透镜之间靠近透镜的位置，近视眼镜是一个凹透镜，凹透镜对光线有发散作用，应该把光屏位置适当远离透镜，得到清晰的像。故答案为：（1）①有膜；②大小相等；③不动；（2）①凸透镜的主光轴上；②10；③；④照相机；⑤适当远离。31．小文和同学们一起在探究“凸透镜成像的规律”，进行了如下操作：（1）实验前要调整烛焰的焰心和光屏的中心位于同一高度；当他将蜡烛、凸透镜和光屏调节到如图甲所示的位置时，烛焰恰好在光屏上成清晰的像，这个像的成像原理与照相机（选填“放大镜”、“投影仪”或“照相机”）的成像原理相同。（2）在上述操作的基础上，李老师取下自己戴的眼镜放于蜡烛和凸透镜之间，光屏上的像又变得模糊。当光屏向靠近透镜方向移动适当距离后像又清晰了，由此可知李老师的眼睛是远视眼（选填“近视眼”、“远视眼”或“正常眼”）；如果光屏不动，将蜡烛向靠近透镜（选填“靠近透镜”、“远离透镜”）方向移动适当距离后像也变清晰。（3）同学们根据实验测得的几组数据画出了如图乙所示的图像，则他们所用透镜的焦距内10cm；若用此凸透镜成像，当物体到凸透镜的距离为2cm时成的一定是正立、放大、虚像。（填写像的正倒、大小和虚实）（4）小文继续进行实验，如图丙所示，将盛满水的圆柱形透明玻璃杯贴近书本，并逐渐增大玻璃杯到书本的距离，尝试透过玻璃杯观看书上的鹦鹉图片（圆圈中的鹦鹉图与书本中的鹦鹉图实际大小相等），他所看到像不可能是B（选填“A”、“B”、“C”或“D”）。【答案】（1）同一高度；照相机；（2）远视眼；靠近透镜；（3）10；正立、放大、虚；（4）B。【解答】解：（1）蜡烛、凸透镜、光屏，三者在同一条直线上，三者的中心大致在同一高度，像才能呈在光屏的中央位置；根据图示可知，物距大于像距，成倒立、缩小的实像，因此与照相机原理相同。（2）把眼镜放于蜡烛和凸透镜之间，当光屏向靠近透镜的方向移动适当距离后像又清晰，说明该眼镜对光线具有会聚作用，为凸透镜，是远视眼镜，李老师的眼睛属于远视眼；如果光屏不动，根据物近像远像变大，将蜡烛向靠近透镜方向移动适当距离后像也变清晰；（3）图中1v=5m﹣1时，1u（4）因为左右方向的玻璃杯面呈弧形，左右中间厚、边缘薄，与凸透镜一样，所以像是左右方向发生变化；当物距小于焦距时，成正立放大的虚像，即左右变大；当物距大于焦距小于二倍焦距时，成倒立、放大的实像，即左右颠倒；当物距等于二倍焦距时，成倒立、等大的实像，即左右颠倒；当物体大于二倍焦距时，成倒立、缩小的实像，即左右颠倒。由于玻璃杯面上下相同（不是呈弧形），不会起到放大作用，所以像与图片应该是左右发生变化，而上下与图片相同，故不可能出现B选项中的图片；故选B。故答案为：（1）同一高度；照相机；（2）远视眼；靠近透镜；（3）10；正立、放大、虚；（4）B。六．利用水透镜探究眼睛的成像原理（共6小题）32．用“水透镜”探究近视眼的形成原因【证据】（1）如图所示，用注射器向“水透镜”的薄膜中缓慢注水，使薄膜略微凸起；（2）将“水透镜”置于图中光具座的B（选填“A”“B”或“C”）滑块上，点燃蜡烛，调节“水透镜”和光屏的高度，使它们的中心跟烛焰的中心大致在同一高度上；（3）移动蜡烛，当物距为30cm时，调节光屏的位置，直至呈现烛焰清晰的像并记录像距；（4）保持物距不变，继续向“水透镜”中注入适量的水，增加“水透镜”的凸起程度，调节光屏的位置，直至呈现烛焰清晰的像并记录像距；（5）把实验中收集的数据和观察的现象填入表。序号物距/cm“水透镜”的凸起程度像距/cm130.0较小17.4230.0较大9.2【解释】依据表，在物距不变的情况下，增加“水透镜”的凸起程度，像距变小，并且观察到成像变近。【交流】（6）本实验中用水透镜模拟眼睛的晶状体，用光屏模拟眼睛的视网膜；（7）经多次实验后，结合所学知识分析，当近视眼观察远处的景物时，由于晶状体的凸起程度较大，折光能力变强，远处景物成像会成在视网膜的前方，导致看不清楚；（8）为了预防近视，我们应养成良好的学习和生活习惯。【答案】【证据】（2）B；（3）30cm；（4）物距；【解释】（5）小；【交流】（6）水透镜；光屏；（7）大；前。【解答】解：（2）因为在探究凸透镜成像规律实验中，凸透镜应放在蜡烛和光屏之间，这样才能使蜡烛的像成在光屏上，所以水透镜应放在中间的滑块B上。（3）物体到凸透镜的距离为物距，移动蜡烛，由图可知，当物距为30cm时，调节光屏的位置，直至呈现烛焰清晰的像并记录像距；（4）保持物距（或蜡烛到水透镜的距离）不变，继续向“水透镜”中注入适量的水，增加“水透镜”的凸起程度，调节光屏的位置，直至呈现烛焰清晰的像并记录像距；【解释】（5）因为要探究水透镜凸起程度对成像的影响，需要控制物距这个变量不变，只改变水透镜的凸起程度，来观察像距和成像位置的变化。根据表格数据可得，在物距不变的情况下，增加“水透镜”的凸起程度，像距变小。【交流】（6）本实验中用水透镜模拟眼睛的晶状体，用光屏模拟眼睛的视网膜。（7）当近视眼观察远处的景物时，由于晶状体的凸起程度较大，折光能力变强，远处景物成像会成在视网膜的前方，导致看不清楚。故答案为：【证据】（2）B；（3）30cm；（4）物距；【解释】（5）小；【交流】（6）水透镜；光屏；（7）大；前。33．用“水透镜”探究近视眼的形成原因【证据】（1）如图1所示，用注射器向“水透镜”的薄膜中缓慢注水，使薄膜略微凸起；（2）将“水透镜”置于图2中光具座的B（选填“A”“B”或“C”）滑块上，点燃蜡烛，调节“水透镜”和光屏的高度，使它们的中心跟烛焰的中心大致在同一高度上；（3）移动蜡烛，当物距为30.0cm时，调节光屏的位置，直至呈现烛焰清晰的像并记录像距；（4）保持物距不变，继续向“水透镜”中注入适量的水，增加“水透镜”的凸起程度，调节光屏的位置，直至呈现烛焰清晰的像并记录像距；（5）把实验中收集的数据和观察的现象填入如表。序号物距/cm“水透镜”的凸起程度像距/cm130.0较小17.4230.0较大9.2【解释】依据如表，在物距不变的情况下，增加“水透镜”的凸起程度，像距变小，并且观察到成像变近。【交流】（1）本实验中用水透镜模拟眼睛的晶状体，用光屏模拟眼睛的视网膜；（2）经多次实验后，结合所学知识分析，当近视眼观察远处的景物时，由于晶状体的凸起程度较大，折光能力变强，远处景物成像会成在视网膜的前方，导致看不清楚；（3）为了预防近视，我们应养成良好的学习和生活习惯。【答案】【证据】（2）B；（4）物距；（5）【解释】小；【交流】（1）水透镜；光屏；（2）大；前。【解答】解：【证据】（2）水透镜应置于光具座的B滑块上。因为在探究凸透镜成像规律实验中，凸透镜应放在蜡烛和光屏之间，这样才能使蜡烛的像成在光屏上，所以水透镜应放在中间的滑块B上。（4）保持物距（或蜡烛到水透镜的距离）不变，继续向“水透镜”中注入适量的水，增加“水透镜”的凸起程度，调节光屏的位置，直至呈现烛焰清晰的像并记录像距；（5）【解释】应保持物距不变。因为要探究水透镜凸起程度对成像的影响，需要控制物距这个变量不变，只改变水透镜的凸起程度，来观察像距和成像位置的变化。解释：在物距不变的情况下，增加“水透镜”的凸起程度，像距变小。【交流】（1）本实验中用水透镜模拟眼睛的晶状体，用光屏模拟眼睛的视网膜。（2）当近视眼观察远处的景物时，由于晶状体的凸起程度较大，折光能力变强，远处景物成像会成在视网膜的前方，导致看不清楚。故答案为：【证据】（2）B；（4）物距；（5）【解释】小；【交流】（1）水透镜；光屏；（2）大；前。34．小梦学习小组用“水透镜”模拟眼睛的晶状体，探究近视眼的形成原因，如图所示。（1）用注射器向“水透镜”的薄膜中缓慢注水，使薄膜略微凸起，然后点燃蜡烛，调整光屏的位置，此时在光屏上恰好得到烛焰清晰的像（图中未画出），生活中的照相机（选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”）利用了这个成像原理。（2）用注射器继续向薄膜中注水，增加薄膜的凸起程度，为了再次在光屏上得到烛焰清晰的像，应将光屏向左（选填“左”或“右”）移动。（3）通过实验探究可知，近视眼的形成原因是晶状体过厚、导致折光能力过强，使得远处物体的光经过晶状体折射后成像在视网膜的前方；针对不良用眼习惯，写出一条预防近视眼的建议：避免长时间近距离用眼。【答案】（1）照相机；（2）左；（3）晶状体过厚、导致折光能力过强，使得远处物体的光经过晶状体折射后成像在视网膜的前方；避免长时间近距离用眼。【解答】解：（1）当用注射器向“水透镜”的薄膜中缓慢注水，使薄膜略微凸起时，此时“水透镜”相当于一个凸透镜。调整光屏的位置后，在光屏上恰好得到烛焰清晰的像，此时由于物距大于像距，由凸透镜成像规律可知，此时所成的像为倒立、缩小的实像，这个成像原理与照相机相同，因为照相机也是利用凸透镜成倒立、缩小的实像的原理来工作的。（2）当用注射器继续向薄膜中注水，增加薄膜的凸起程度时，“水透镜”聚光能力变强，焦距变小。经透镜会聚所成像的像距会变小，为了再次在光屏上得到烛焰清晰的像，应将光屏向左移动。（3）通过实验探究可知，近视眼的形成原因是晶状体过厚、导致折光能力过强，使得远处物体的光经过晶状体折射后成像在视网膜的前方，而不能成像在视网膜上。因此，看远处的物体就会变得模糊不清。针对不良用眼习惯，预防近视眼的建议包括：保持正确的读写姿势、避免长时间近距离用眼、适当进行户外活动以放松眼睛等。故答案为：（1）照相机；（2）左；（3）晶状体过厚、导致折光能力过强，使得远处物体的光经过晶状体折射后成像在视网膜的前方；避免长时间近距离用眼。35．在探究近视眼和远视眼成因与矫正的主题实践中，该小组利用橡皮膜和注射器制作了水透镜来模拟眼睛的晶状体，打开夹子，通过注射器向橡皮膜中注水或抽水，来改变橡皮膜凸起的程度，如图甲所示。具体操作如下：①将蜡烛、水透镜和光屏依次摆放在水平光具座上，点燃蜡烛，使烛焰、水透镜和光屏三者的中心在同一高度，目的是使像成在光屏中央。②将蜡烛放在离水透镜较远的位置，移动光屏，直到屏上出现烛焰清晰的像，如图乙所示，记下此时光屏所在的位置；③用注射器向水透镜里加适量的水，水透镜对光的偏折能力会变强（强/弱），此时屏上的像变得模糊，这是模拟近视眼看远处物体的情况。将光屏慢慢靠近水透镜，直到光屏上出现清晰的像，这说明近视眼所成的像在视网膜前（前/后）；④将光屏移回原来标记的位置，选择不同的眼镜在烛焰和水透镜之间前后移动，直到光屏上出现清晰的像，如图丙所示，这说明矫正近视眼应配戴凹透镜；⑤从水透镜里向外抽取适量的水，再次实验，探究远视眼的成因和矫正。【答案】①同一高度；使像成在光屏中央；③强；前；④凹。【解答】解：①将蜡烛、水透镜和光屏依次放在光具座上，点燃蜡烛后，调整它们的高度，使烛焰、水透镜和光屏三者中心大致在同一高度，是为使烛焰的像成在光屏的中心。③用注射器向水透镜里加适量的水，水透镜变厚，焦距变短，水透镜对光的偏折能力变强。④根据近视眼的成因可知，远处来的光线经晶状体后，在视网膜前会聚，这是晶状体太厚，聚光能力太强或眼球前后距离太远造成的，是近视眼，要佩戴对光有发散作用的凹透镜矫正。故答案为：①同一高度；使像成在光屏中央；③强；前；④凹。36．在跨学科实践活动中，小亮对“眼睛视物原理”和“视力矫正原理”进行探究。（1）如图1为眼球结构示意图，图2为小亮模拟眼球成像原理的实验装置示意图，则模拟成像实验中的凸透镜相当于眼球的晶状体（填名称）。（2）如图3所示，他观察到如下现象：将近视眼镜片放在发光体和凸透镜之间，光屏上原来清晰的像变模糊了；使光屏远离透镜，又能在光屏上看到发光体清晰的像，这说明近视眼镜对光线有发散作用。由此可知，在近视眼得到矫正之前，物体的像成在视网膜的前面。（3）请对“保护视力，科学用眼”提一条建议不要在强光或弱光下看书。【答案】（1）晶状体；（2）发散；前方；（3）不要在强光或弱光下看书。【解答】解：（1）模拟成像实验中的凸透镜相当于眼球的晶状体；（2）凹透镜对光线有发散作用。将近视眼镜片放在发光体与凸透镜之间，光屏上原来清晰的像变模糊了；使光屏远离透镜，又能在光屏上看到发光体清晰的像。这说明近视眼镜对光线有发散作用，是凹透镜。近视眼是因为晶状体太厚或眼球太长，像成在视网膜的前方；（3）为了保护视力，需要注意：不要在强光或弱光下看书、看书时不能离书太近等。故答案为：（1）晶状体；（2）发散；前方；（3）不要在强光或弱光下看书。37．在探究“近视眼的矫正”课外实验中，小明同学用水袋做成一个水凸透镜来模拟人眼晶状体，并与注射器相连，其凸起程度可通过注射器注水或吸水量来调节。（1）在调整烛焰（模拟远处所视物）、水透镜、光屏（模拟人眼视网膜）在光具座上的位置，如图乙所示，此时在光屏上得到了烛焰清晰的像，该像是倒立、缩小的实像；（2）向水凸透镜内注入（填“注入”或“吸取”）适量的水来模拟近视眼，发现光屏上原来清晰的像变模糊了。若将光屏向靠近透镜的方向移动适当距离，再次得到清晰的像，说明近视眼将远处的物体成像在视网膜前（选填“前”或“后”）；（3）若光屏不动，要让光屏上得到清晰的像，应在烛焰和水凸透镜间加一个焦距合适的凹透镜。【答案】（1）缩小；实；（2）注入；前；（3）凹。【解答】解：（1）由图可知，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；（2）根据近视眼的成因，应向水凸透镜内注入水，凸透镜变厚，此时凸透镜对光的折射作用变强，像将成在光屏之前，即近视眼将远处的物体成像在视网膜之前，故应将光屏向靠近透镜的方向移动适当距离，可再次得到清晰的像；（3）若光屏不移动，要在光屏上得到清晰的像，则可在烛焰和水凸透镜间加一个焦距合适的凹透镜，凹透镜对光线具有发散作用，会将光线推迟会聚成像。故答案为：（1）缩小；实；（2）注入；前；（3）凹。七．\o"5.5跨学科实践：制作望远镜"跨学科实践：制作简易望远镜（共6小题）38．跨学科实践：制作望远镜项目提出：望远镜有不同的类型，我们在课堂上制作了由两个凸透镜组装成的望远镜（开普勒望远镜）。用一凸透镜和一凹透镜是否也能制作成望远镜。项目分析：1.查找资料，研究用—凸透镜和—凹透镜是否可制成望远镜。2.设计一个望远镜，能够用它观察远处的物体。3.根据你的设计方案，选用合适的器材，制作一个望远镜并进行调试。项目实施：1.查找资料，研究用—凸透镜和—凹透镜是否可制成望远镜望远镜有不同的类型。其中有一种望远镜是由一凸透镜和一凹透镜组成的。靠近眼睛的目镜用的是凹透镜。靠近被观测物体的物镜用的是凸透镜。这种望近镜是由物理学家伽利略发明的，其原理如图（a）。望远镜中的目镜（凹透镜）对光线有发散作用，人通过望远镜最终看到的是远处物体正立（填“正立”或“倒立”）的像。我们能不能看清一个物体，这个凹透镜对我们的眼睛所成“视角”的大小十分重要。视角的大小不仅和物体本身的大小有关，还和物体到眼睛的距离有关。望远镜的物镜所成的像虽然比原来的物体小。但它离我们的眼睛很近，再加上目镜的对光线的发散作用。视角就可以变得比原来大些。2.设计简易望远镜（1）确定望远镜的放大倍率。放大倍率为2～3倍。（2）选择合适的物镜和目镜。根据在课堂上制作望远镜的经验，在选择物镜时，应该选择焦距较大（填“较大”或“较小”）的凸透镜做为物镜。（3）设计镜筒。如图（b）3.制作及调试望远镜（1）制作（2）试用与调整把目镜镜筒插入物镜镜筒内，把目镜放到眼前，通过望远镜观察远处的物体。在观察时要通过对镜筒长度的调节，改变物镜与目镜间的距离，直到在望远镜中看到远处物体的像变清晰为止。展示交流通过制作过程实际体验和对原理图（a）的分析可知。在相同的物镜下，伽利略望远镜的镜筒长度要比开普勒望远镜的镜筒长度“短一些”，其主要原因是，目镜距物镜的距离小于（填“大于”或“小于”）物镜的焦距。【答案】1.发散；正立；2.较大；3.清晰；小于。【解答】解：1.凹透镜对光线具有发散作用，人通过望远镜最终看到的是原创物体正立的虚像，望远镜的物镜所成的像虽然比原来的物体小。但它离我们的眼睛很近，再加上目镜的对光线的发散作用，视角就可以变得比原来大些；2.应该选择焦距较大的凸透镜做为物镜。3.把目镜镜筒插入物镜镜筒内，把目镜放到眼前，通过望远镜观察远处的物体。在观察时要通过对镜筒长度的调节，改变物镜与目镜间的距离，直到在望远镜中看到远处物体的像变清晰为止；4.通过制作过程实际体验和对原理图（a）的分析可知。在相同的物镜下，伽利略望远镜的镜筒长度要比开普勒望远镜的镜筒长度“短一些”，其主要原因是，目镜距物镜的距离小于物镜的焦距。故答案为：1.发散；正立；2.较大；3.清晰；小于。39．在跨学科实践课上，同学们要制作一个望远镜并进行调试。下面是某小组同学交流的实践过程，请帮助完成下列内容：【项目准备】两块凸透镜（甲透镜焦距为20cm，直径约为5cm；乙透镜焦距为10cm，直径约为4cm）、瓦楞纸、剪刀、透明胶、双面胶等。【项目实施】任务一：了解望远镜的基本原理如图为天文爱好者使用的望远镜简化图，观察它的结构，通过已学知识可以分析得出物镜的作用是使远处的物体在焦点附近成倒立、缩小的实像（选填“实”或“虚”），目镜的作用相当于放大镜，用来把这个像放大。任务二：设计简易望远镜（1）选择物镜和目镜首先，我们确定望远镜的放大倍率为2倍。为了确定用哪块透镜作物镜，我们先将甲透镜作为物镜，乙透镜作为目镜，调整二者间距离，观察A4纸上的字，直到找到最大、最清晰的像，然后乙透镜作为物镜，甲透镜作为目镜，再使用两块凸透镜组合看A4纸上的字，直到找到最大、最清晰的像。通过操作我们确定选择甲透镜作为物镜，乙透镜作为目镜。（2）设计镜筒在对不同远处的物体进行观察时，需要调节两块透镜间的距离，于是我们计划设计镜筒将两块透镜固定，并固定物镜，前后移动目镜，来观察成像情况。那么，镜筒的长度是多少合适呢？我们又找来如图乙所示实验器材进行测量并分析最佳成像距离。①组装器材，调节光源、两个不同焦距的凸透镜，使三者中心高度相同。②将F形发光物体放在98cm刻度线处，物镜（f物＝10cm）放在20cm刻度线处，如丙所示。前后调节目镜（f＝5cm），直至找到最大、最清晰的像，记录物镜和目镜之间的距离。通过操作确定了镜筒的长度。任务三：制作及调试望远镜（图丁）根据以上探究我们设计的望远镜的结构如图丁所示，按照设计图我们选择了合适的器材并进行裁剪、粘贴和组装，成功制作了望远镜，并用它观察远处的物体，使用中发现两个镜筒间的缝隙偏大，请说说应如何改进？可增大目镜镜筒的直径（器材可另外自选）。【答案】任务一：实；任务二（1）乙透镜作为物镜，甲透镜作为目镜；（2）①相同；②找到最大、最清晰的像；物镜和目镜之间的距离；任务三：可增大目镜镜筒的直径。【解答】解：任务一：望远镜的物体在凸透镜的二倍焦距之外，所以形成的像是倒立缩小的实像；任务二（1）：选择两个凸透镜哪一个物镜和目镜，可以把目镜和物镜互换，根据观察效果确定，故乙透镜作物镜，甲透镜作物镜，进行观察；（2）①为了便于观察到像，组装器材，调节光源，两个不同焦距的凸透镜，三者高度相同；②调节目镜和物镜的距离，直到观察到最大、最清晰的像位置，记录目镜和物镜直径的距离，由此确定镜筒长度；任务三：两个镜筒之间缝隙大，为了不影响观察效果，可增大目镜镜筒的直径。故答案为：任务一：实；任务二（1）乙透镜作为物镜，甲透镜作为目镜；（2）①相同；②找到最大、最清晰的像；物镜和目镜之间的距离；任务三：可增大目镜镜筒的直径。40．深圳湾栖息了多种鸟类，但是远处的鸟儿很难用肉眼观察到，小明想制作简易望远镜来观鸟。（1）如图甲是一种望远镜。①两个凸透镜中，透镜甲是物镜（选填“目镜”或“物镜”）；②远处的物体经透镜甲成一个倒立、缩小（选填“放大”“等大”或“缩小”）的实像。（2）测量凸透镜的焦距f。①小明将透镜对着太阳光，如图乙所示，移动白纸位置直到白纸上出现最小最亮的点，测量出该点到透镜光心距离，记为焦距。小华指出小明的操作中存在的错误是凸透镜没有正对太阳光；②改正错误后，小明用正确方法测量，当白纸上呈现一个并非最小的光斑时，用刻度尺测出光斑到凸透镜的距离为L，稍微增大凸透镜与白纸之间距离，发现光斑变大，则f与L的大小关系是：f＜L。（3）望远镜物镜所成的像虽然比物体小，但它离人眼很近，再加上目镜的对光线的发散作用，就可以改变视角大小。如图丙，观察物体时，视角的大小与物体的大小有关。（4）如下为小明制定的评价量表：自制望远镜评价量表级别内容优秀合格待改进外观结构牢固，镜筒调节顺畅，镜筒尺寸合适结构比较牢固，镜筒较难调节，镜筒尺寸比较合适结构不够牢固，镜筒不能够调节，镜筒尺寸不合适成像效果能观察到清晰的远景能观察到模糊的远景不能观察到远景小明用望远镜B观察远处的鸟儿时，调节镜筒略显阻塞，调节后清楚看到一只额、脸等部位的裸露部分都呈黑色的黑脸琵鹭。根据评价量表，对望远镜B的评价级别是外观优秀，成像效果良好。【答案】（1）①物镜；②缩小；（2）①凸透镜没有正对太阳光；②＜；（3）物体的大小；（4）优秀；良好。【解答】解：（1）如图甲是一种望远镜。①两个凸透镜中，透镜甲是物镜；②远处的物体经透镜甲成一个倒立、缩小的实像。（2）测量凸透镜的焦距f。①小明将透镜对着太阳光，如图乙所示，移动白纸位置直到白纸上出现最小最亮的点，测量出该点到透镜光心距离，记为焦距。小华指出小明的操作中存在的错误是凸透镜没有正对阳光；②改正错误后，小明用正确方法测量，当白纸上呈现一个并非最小的光斑时，用刻度尺测出光斑到凸透镜的距离为L，稍微增大凸透镜与白纸之间距离，发现光斑㶪大，则f与L的大小关系是：f＜L。（3）望远镜物镜所成的像虽然比物体小，但它离人眼很近，再加上目镜的对光线的发散作用，就可以改变视角大小。如图丙，观察物体时，视角的大小与物体的大小有关。（4）小明用望远镜B观察远处的鸟儿时，调节镜筒略显阻塞，调节后清楚看到一只额、脸等部位的裸露部分都呈黑色的黑脸琵鹭。根据评价量表，对望远镜B的评价级别是外观完整，成像效果良好。故答案为：（1）①物镜；②缩小；（2）①凸透镜没有正对太阳光；②＜；（3）物体的大小；（4）优秀；良好。41．在科技节期间，同学们展示自制器材。（1）图甲是小明设计的A、B两种温度计，他选择其中一种温度计，在不同气温下分别测出其对应水柱的高度h，记录数据如表：温度/℃171921232527h/cm30.024.919.714.69.44.3①根据表中数据可知，此温度计是A、B中的B，测温原理是气体的热胀冷缩；②用此温度计不能（选填“能”或“不能”）测30℃的气温；（2）图乙是小华自制开普勒望远镜的材料：矿泉水瓶、凸透镜、卡纸等。物镜的焦距比目镜长，远处物体通过物镜所成的像是倒立、缩小的实像。【答案】（1）B；气体的热胀冷缩；不能；（2）长；缩小。【解答】解：（1）A温度计，温度升高时，瓶中液体膨胀，所以细管中液柱升高，B温度计，温度升高时，瓶中气体膨胀，所以细管中液柱下降，分析表中的数据，发现随着温度的升高，液柱逐渐变短，所以此温度计是B。温度计的测温原理是测温物质的热胀冷缩，温度计B的原理是气体的热胀冷缩。分析表中数据可知，温度每升高2℃，其液柱大体会下降5cm之多，在27℃时的液柱总