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（原卷版）

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′。2．请在图中画出光线a、b对应的出射光线和入射光线。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。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。5．在图中完成两条入射光线通过凸透镜折射后的光路。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）。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。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。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。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。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。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。13．如图所示，请画出AB的入射光线和CO的折射光线。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。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。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。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。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）。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。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。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。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。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。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。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（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（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（填“右”或“左”）移动。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，像变。（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（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，生活中的就是依据此时的成像性质工作的。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。（2）实验时将点燃的蜡烛靠近玻璃板移动，观察到像的大小（选填“变大”“变小”或“不变”），在像的位置放一张白纸，那么白纸上（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（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（选填“靠近”或“远离”）透镜，这样的透镜可用于矫正（选填“近视眼”或“远视眼”）。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（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（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（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，则应将光屏适当向移动。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（选填“实”“虚”）像，利用此规律可制成（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cm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（选填“A”“B”）所示方式放置。投影屏幕应选择（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。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。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（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；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cm；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\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（不动\适当远离透镜\适当靠近透镜）。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；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（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（选填“近视眼”、“远视眼”或“正常眼”）；如果光屏不动，将蜡烛向（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cm；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（选填“A”、“B”、“C”或“D”）。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（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，并且观察到成像变近。【交流】（6）本实验中用模拟眼睛的晶状体，用模拟眼睛的视网膜；（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，折光能力变强，远处景物成像会成在视网膜的方，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。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（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，并且观察到成像变近。【交流】（1）本实验中用模拟眼睛的晶状体，用模拟眼睛的视网膜；（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，折光能力变强，远处景物成像会成在视网膜的方，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。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（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（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；针对不良用眼习惯，写出一条预防近视眼的建议：。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，目的是。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/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/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。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（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。（3）请对“保护视力，科学用眼”提一条建议。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、的像；（2）向水凸透镜内（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（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透镜。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）对光线有作用，人通过望远镜最终看到的是远处物体（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。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（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（填“大于”或“小于”）物镜的焦距。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，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。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，记录。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？（器材可另外自选）。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（选填“目镜”或“物镜”）；②远处的物体经透镜甲成一个倒立、（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；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：fL。（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，成像效果。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，测温原理是