中考物理一輪復(fù)習(xí)單元復(fù)習(xí)講練考專題13 透鏡及其應(yīng)用 單元知識點講解與典型題解析（解析版）

第五單元透鏡及其應(yīng)用專題13透鏡及其應(yīng)用單元知識點講解與典型題解析新課標(biāo)對單元考點要求1.了解凸透鏡對光的會聚作用和凹透鏡對光的發(fā)散作用。2.探究并了解凸透鏡成像的規(guī)律。3.了解凸透鏡成像規(guī)律的應(yīng)用。單元知識思維導(dǎo)圖單元考點知識講解考點1：透鏡及透鏡作圖1.透鏡的分類：凸透鏡和凹透鏡。凸透鏡：中間厚邊緣薄的透鏡；凹透鏡：中間薄邊緣厚的透鏡。2.有關(guān)透鏡的科學(xué)術(shù)語：主光軸，光心，焦點（F），焦距（f），3.透鏡對光線的作用。凸透鏡對光線有會聚作用，又叫會聚透鏡；凹透鏡對光線有發(fā)散作用，又叫發(fā)散透鏡。4.三條特殊光線：（如圖所示，比較兩透鏡的異同）（1）凸透鏡A.平行主光軸的光線——通過焦點；B.通過焦點的光線——平行于主光軸；C.通過光心的光線——傳播方向不改變。（2）凹透鏡A.平行主光軸的光線——反向延長線通過同側(cè)虛焦點；B.正對凹透鏡另一側(cè)焦點射出的光線——平行于主光軸；C.通過光心的光線——傳播方向不改變?？键c2：凸透鏡成像的規(guī)律及應(yīng)用凸透鏡成像的規(guī)律物距（u）像距（v）像的性質(zhì)應(yīng)用大小正倒虛實無限遠v=f極小光斑測焦距u＞2f2f＞v＞f縮小倒立實像照相機u=2fv=2f等大倒立實像測焦距2f＞u＞fv＞2f放大倒立實像幻燈機（投影儀）u=f無限遠獲平行光源和測焦距u＜f同側(cè)放大正立虛像放大鏡焦點內(nèi)外分虛實，二倍焦距分大小，實像分居兩側(cè)倒，虛像則是同側(cè)正，物近像遠像越大，物遠像近像越小?？键c3：顯微鏡和望遠鏡（一）顯微鏡1.構(gòu)造：目鏡、物鏡、載物片、反光鏡等幾部分構(gòu)成。如圖所示2.目鏡和物鏡：目鏡和物鏡都相當(dāng)于凸透鏡，靠近物體的叫物鏡，焦距較短；靠近眼睛的叫目鏡，焦距較長，兩鏡間的距離是可以調(diào)節(jié)的。3.成像原理：來自被觀察物體的光經(jīng)物鏡后，在物鏡的焦點以內(nèi)成倒立、放大的實像，這一實像又經(jīng)目鏡成正立、放大的虛像。如圖所示：說明：1.顯微鏡由目鏡和物鏡組成，物鏡、目鏡都是凸透鏡，它們使物體兩次放大。物鏡像投影儀一樣成像，成倒立、放大的實像；目鏡的作用像一個普通放大鏡，以物鏡成的實像為物，再成一個正立、放大虛像。所以總的來說，顯微鏡成的是倒立、放大、虛像。（物鏡的實像被目鏡又變成虛像了，而我們看到的是目鏡成的虛像，而不是物鏡成的實像）。2.對于顯微鏡，要理解它的結(jié)構(gòu)由物鏡和目鏡組成，它兩次成像，一次成實像一次成虛像，放大倍數(shù)等于兩次放大倍數(shù)之積。（二）望遠鏡1.構(gòu)造：由兩種凸透鏡組成，靠近被觀察物體的叫物鏡，焦距較長；靠近眼睛的叫目鏡，焦距較短。如圖：2.成像原理：由于從天體上各點射到物鏡上的光可以看作是平行光，經(jīng)物鏡折射后，在物鏡焦點外很近的地方，得到天體的倒立縮小的實像。目鏡的前焦點和物鏡的后焦點重合在—起，所以天體通過物鏡所成的實像，位于目鏡的一倍焦距以內(nèi)。這倒立的縮小的實像對目鏡來說是物體，它經(jīng)目鏡所成的像是放大的虛像。3.視角：被觀察的物體兩端到人眼光心所夾的角叫視角。如圖所示視角的大小和物體到眼睛的距離，物體越大，或離眼睛越近，視角越大。說明：1.望遠鏡由目鏡和物鏡組成，物鏡、目鏡都是凸透鏡，它們使遠處物體先成實像，后成虛像。物鏡使物體成縮小、倒立的實像（相當(dāng)照相機）；目鏡的作用像一個普通放大鏡，以物鏡成的實像為物，成一個正立、放大虛像。2.望遠鏡的作用是看清遠處的物體，望遠鏡的物鏡成的像是倒立縮小的，但是像離我們的眼睛更近了，經(jīng)過目鏡的放大，我們觀察像的視角變大，這樣就能觀察的清楚了。3.望遠鏡的物鏡的直徑越大，來自遠處的物體的光射到物鏡上的就越多，經(jīng)物鏡會聚后所成的像就越亮。這對與觀察天空中的暗星非常重要。注意：顯微鏡與望遠鏡區(qū)別1.對于顯微鏡而言（1）作用：用來觀察細微物體或物體細微部分。（2）原理：先用一個接近物體的凸透鏡使物體成一放大的實像，然后再用另一個接近眼睛的凸透鏡把這個實像再一次放大，就能看清很微小的物體了。離物體近的這個透鏡叫物鏡，其焦距較短；離眼睛近的這個透鏡叫目鏡，其焦距比物鏡稍大。兩鏡間的距離可以調(diào)節(jié)。（3）使用顯微鏡的注意事項①拿顯微鏡時，要一手緊握鏡臂，一手托鏡座，不要單手提拿，以防目鏡或其他零件滑落。②顯微鏡不可放置在實驗臺的邊緣，以免碰翻落地。③不要隨意取下目鏡或拆卸顯微鏡的各種部件，以防灰塵落入內(nèi)部或發(fā)生丟失損壞等。④使用顯微鏡時，操作要正規(guī)，養(yǎng)成兩眼同睜、兩手并用的習(xí)慣，邊觀察邊計數(shù)和繪圖等。⑤要保持顯微鏡的清潔，發(fā)現(xiàn)有灰塵或操作中不慎使鏡頭和載物臺沾上染料、水滴等，應(yīng)及時擦去。光學(xué)和照明部分的鏡面只能用擦鏡紙輕輕擦拭，切勿用手指、手帕和綢布等擦摸，以免磨損鏡面。機械部分可以用布擦拭。⑥顯微鏡使用完畢，轉(zhuǎn)動粗調(diào)螺旋上升鏡筒或下降載物臺，取下標(biāo)本片，轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換器使物鏡離開通光孔，然后再下降鏡筒或上升載物臺使接近物鏡，垂直反光鏡，下降集光器，關(guān)閉虹彩光闌，復(fù)原傾斜關(guān)節(jié)和報片器位置，把顯微鏡放回鏡箱。（4）顯微鏡的放大倍數(shù)①顯微鏡的放大倍數(shù)等于物鏡和放大倍數(shù)和目鏡的放大倍數(shù)的乘積。②顯微鏡的放大倍數(shù)是指長和寬的倍數(shù)③物鏡、目鏡的焦距越短，放大率越高。2.對于望遠鏡而言（1）作用：利用望遠鏡能看清遠處的（大）物體。（2）組成：有一種望遠鏡（開普勒望遠鏡）由兩組凸透鏡組成?？拷矬w的叫物鏡，焦距較長；靠近眼睛的叫目鏡，焦距較短。物鏡的第二焦點與目鏡的第一焦點重合。（3）原理：物鏡的作用是使遠處的物體在焦點附近成實像，目鏡的作用相當(dāng)于一個放大鏡，用來把這個像放大。（4）視覺效果：望遠鏡所成的像是縮小的，但是由于“視角”增大，人感覺物體被放大了。望遠鏡的直徑比我們的眼睛的瞳孔大得多，這樣它可以會聚更多的光，使得所成的像明亮。還有一種望遠鏡用凸透鏡作物鏡，用凹透鏡作目鏡（伽利略望遠鏡）。天文望遠鏡也常用凹面鏡作物鏡。望遠鏡成的是倒立的像，而日常及軍用望遠鏡所成的像是正立的。考點4：眼睛和眼鏡（一）眼睛1.構(gòu)造：睫狀體、瞳孔、角膜、晶狀體、視網(wǎng)膜、視神經(jīng)、玻璃體等部分構(gòu)成。眼睛的晶狀體相當(dāng)于凸透鏡，視網(wǎng)膜相當(dāng)于光屏（膠卷）。2.視物原理：晶狀體和角膜的共同作用相當(dāng)于凸透鏡，來自物體的光，經(jīng)過他的折射后在視網(wǎng)膜上成倒立縮小的實像，再經(jīng)視神經(jīng)系統(tǒng)傳入大腦，就能看到物體。3.遠點：依靠眼睛的調(diào)節(jié)所能看清的最遠的點。正常眼睛的遠點在無限遠處。4.近點：依靠眼睛的調(diào)節(jié)所能看清的最近的點。正常眼睛的近點大約在10cm處。5.明視距離：正常眼睛觀察近處物體最清晰而又不疲勞的距離大約是25cm，這個距離叫明視距離。（二）近視眼及其矯正1.表現(xiàn)與成因：近視眼看不清遠處的物體，原因是晶狀體太厚折射能力太強，或眼球在前后方向上太長，因此來自遠處某點的光線匯聚在視網(wǎng)膜前，遠處的物體成像在視網(wǎng)膜前面，到達視網(wǎng)膜上的是一個模糊的光斑。2.矯正：佩戴凹透鏡。矯正近視眼，要抵消過度的折光作用?？膳浯饔冒纪哥R制成的近視眼鏡，使入射的光線經(jīng)凹透鏡發(fā)散后再射入眼睛，會聚點就能移到視網(wǎng)膜上，如圖所示。（三）遠視眼及其矯正表現(xiàn)與成因：遠視眼看不清近處的物體，是因為晶狀體太薄折射能力太弱，或眼球在前后方向上太短，因此來自近處某點的光線還沒匯聚就到達視網(wǎng)膜上了，近處的的物體成像在視網(wǎng)膜后面，在視網(wǎng)膜上形成一個模糊的光斑。2.矯正：佩戴凸透鏡。矯正遠視眼，增強對光的折射作用?？膳浯饔猛雇哥R制成的遠視眼鏡，使入射的光線經(jīng)凸透鏡折射后進入眼睛，會聚點就能移到視網(wǎng)膜上，如圖所示。（四）眼鏡的度數(shù)1.透鏡的焦度：:把透鏡焦距的倒數(shù)叫做透鏡焦度。SKIPIF1<02.透鏡的度數(shù)：透鏡焦度乘以100的值。叫做透鏡度數(shù)。D＝100/f，遠視鏡的度數(shù)為正數(shù)，近視眼的度數(shù)為負數(shù)。單元考點解題規(guī)律總結(jié)1.透鏡作圖問題基本方法掌握三條特殊的入射光線，經(jīng)過透鏡折射后的折射光線的特點是光學(xué)透鏡光路作圖的重要方法。見下圖表：2.對凸透鏡成像規(guī)律的思維方法（1）焦點是成實像和虛像的分界點；（2）二倍焦距處是成放大實像和縮小實像的分界點；（3）倒立的都是實像、正立的都是虛像；（4）當(dāng)u>v時，像是縮小的；反之，像是放大的；（5）成實像時：當(dāng)物距減小時，像距和像都增大；反之，物距增大，像和像距都減小。簡言之“物近像遠像變大；”（6）無論是成實像還是虛像，只要物體向焦點靠近，所成的像都變大；（7）像與物左右相反，上下相反；（8）凸透鏡破損或有污漬，不影響成像的完整性，只是讓像變暗；（9）物和像在透鏡同側(cè)的是虛像；異側(cè)的是實像。3.探究凸透鏡成像規(guī)律實驗思維方法1.實驗操作：實驗時點燃蠟燭，使?fàn)T焰中心、凸透鏡光心、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?fàn)T焰的像成在光屏中央。實驗時發(fā)現(xiàn)蠟燭的像呈在光屏的上半部分，要想使像呈在光屏的中心，該如何操作：①向上移動光屏；②向上移動蠟燭；③向下移動凸透鏡。2.如果用手將凸透鏡遮住一半，則光屏上依然是一個完整的像，但亮度較暗。3.若在實驗時，無論怎樣移動光屏，在光屏都得不到像，可能得原因有：①蠟燭在焦點以內(nèi)（u<f）；②燭焰在焦點上(u=f)；③燭焰、凸透鏡、光屏的中心不在同一高度；④蠟燭到凸透鏡的距離稍大于焦距，成像在很遠的地方，光具座的光屏無法移到該位置。4.燃燒的蠟燭不斷變短，光屏上的像向上移動，為使像呈在光屏中央，應(yīng)該將光屏向上移動或蠟燭向上移動或凸透鏡向下移動。5.實驗結(jié)論：凸透鏡成像規(guī)律內(nèi)容。6.對規(guī)律的進一步認識：一倍焦距分虛實二倍焦距分大小，物近像遠像變大。像跟著物體跑。單元對點例題解析考點1：透鏡及透鏡作圖【例題1】（2022湖南長沙）我國出土的文物“水晶餅”為中部鼓起的透明圓餅，古籍記載“正午向日，以艾承之，即火燃”。關(guān)于“水晶餅”利用太陽光生火，下列說法正確的是（）A.這是光的反射現(xiàn)象 B.這是光的色散現(xiàn)象C.“水晶餅”對光有會聚作用 D.“水晶餅”對光有發(fā)散作用【答案】C【解析】A．“水晶餅”相當(dāng)于凸透鏡，發(fā)生的是光的折射現(xiàn)象，故A錯誤；B．光的色散現(xiàn)象是指太陽光（白光）透過三棱鏡分解成各種色光的現(xiàn)象，故B錯誤；CD．“水晶餅”相當(dāng)于凸透鏡，凸透鏡對光有會聚作用，把一束太陽光的能量會聚到焦點上，從而點燃了焦點處的艾草，故C正確，D錯誤。故選C?！纠}2】（2022湖南衡陽）凸透鏡是照相機，放大鏡等光學(xué)儀器的重要元件，下列說法正確的是（）A.凸透鏡對光線有發(fā)散作用 B.近視眼矯正的鏡片是凸透鏡C.照相機成的是倒立縮小的實像 D.放大鏡成的是正立放大的實像【答案】C【解析】A．凸透鏡對光有會聚作用，凹透鏡對光有發(fā)散作用，故A錯誤；B．近視眼是由于晶狀體太厚，折光能力太強，像成在視網(wǎng)膜的前方，需要戴一副凹透鏡來矯正，故B錯誤；C．照相機是根據(jù)物距大于2倍焦距，成倒立縮小的實像的原理制成的，故C正確；D．由凸透鏡成像規(guī)律可知，放大鏡成正立、放大的虛像，不是實像，故D錯誤。故選C【例題3】（2022廣西桂林）在如圖所示的光學(xué)元件中，屬于凸透鏡的是（）A.B.C.D.【答案】C【解析】AB．中間薄，邊緣厚的透鏡是凹透鏡，故AB不符合題意；C．該透鏡中間厚，邊緣薄，屬于凸透鏡，故C符合題意；D．該元件厚度相同，不是凹透鏡，也不是凸透鏡，故D不符合題意。故選C?！纠}4】（2022江蘇南通）一束平行光射向凸透鏡的光路圖如圖所示，若把蠟燭放在距該透鏡30cm處時，將得到一個倒立、______（選填“放大”、“等大”或“縮小”）的實像。利用這一成像原理可以制成的光學(xué)儀器是______（答出一個即可）?！敬鸢浮靠s小照相機【解析】平行光通過凸透鏡會聚于一點，該點即焦點，焦點到凸透鏡光心的距離即為焦距；則從圖可知，凸透鏡的焦距為f=10cm則2f=20cm而蠟燭距離該透鏡30cm，即物距為u=30cm此時u>2f，成倒立、縮小的實像，應(yīng)用是照相機?！纠}5】（2022黑龍江綏化）畫出圖中折射光線的入射光線?！敬鸢浮咳鐖D所示?！窘馕觥客雇哥R對光線有會聚作用，平行于主光軸的光線經(jīng)凸透鏡折射后過焦點，則入射光線如下圖所示?！纠}6】（2022廣西百色）如圖所示，請完成圖中兩條入射光線通過凸透鏡后的光路圖。【答案】如圖所示?！窘馕觥坑蓤D可知，根據(jù)三條經(jīng)過凸透鏡的特殊光線可知，平行于主光軸的光線經(jīng)凸透鏡折射后，折射光線經(jīng)過焦點；經(jīng)過凸透鏡光心的光線，其傳播方向不變?？键c2：凸透鏡成像的規(guī)律及應(yīng)用【例題7】（2022黑龍江綏化）某次實驗中各光學(xué)元件在如圖所示位置光屏上得到清晰倒立_______的實像（選填“放大”“縮小”或“等大”），生活中的_________就是根據(jù)這個原理制成的（選填“照相機“投影儀”或“放大鏡”）?！敬鸢浮糠糯笸队皟x【解析】由圖可知，物距小于像距且能成清晰的實像，由凸透鏡成像規(guī)律可知，此時物距大于一倍焦距小于二倍焦距，像距大于二倍焦距，能成倒立放大的實像。照相機成倒立縮小的實像，投影儀成倒立放大的實像，放大鏡成正立放大的虛像，生活中投影儀就是根據(jù)物距大于一倍焦距小于二倍焦距，像距大于二倍焦距這一原理制成的?！纠}8】（2022河北?。┬∶骼萌鐖D所示的裝置探究凸透鏡成像的規(guī)律。將蠟燭放在凸透鏡左側(cè)適當(dāng)位置，調(diào)整光屏到凸透鏡的距離，使?fàn)T焰在光屏上成清晰的像，分別測出物距u和像距v，實驗數(shù)據(jù)如下表。下列說法正確的是（）實驗次數(shù)12345物距u/cm6030201512像距v/cm1215203060A.該凸透鏡的焦距為20cmB.從第1次實驗到第5次實驗，成在光屏上的像越來越大C.當(dāng)u=45cm時，移動光屏，可在光屏上成倒立、縮小的清晰實像D.第5次實驗后，在貼近凸透鏡左側(cè)放一眼鏡片，向右移動光屏，能在光屏上成清晰的像，則眼鏡片對光起會聚作用【答案】BC【解析】A．由第3次實驗數(shù)據(jù)可知，u=v=2f=20cm時，成等大的像，所以焦距為10cm，故A錯誤；B．從第1次實驗到第5次實驗，物距都大于1倍焦距，成實像，且物距減小，根據(jù)凸透鏡的成像規(guī)律“成實像時，物近像遠像變大”可知，光屏上的像越來越大，故B正確；C．當(dāng)u=45cm時，大于20cm，即大于2f，所以移動光屏，可在光屏上成倒立、縮小的清晰實像，故C正確；D．第5次實驗后，在貼近凸透鏡左側(cè)放一眼鏡片，向右移動光屏，能在光屏上成清晰的像，說明放上眼鏡片后，像距變大，說明眼鏡片對光有發(fā)散作用，故D錯誤。故選BC?！纠}9】（2022湖南邵陽）小宇同學(xué)有一次用爺爺?shù)姆糯箸R（焦距為10cm）看窗外的物體時.發(fā)現(xiàn)看到的物體是倒立的，心里想：放大鏡成像到底有什么規(guī)律呢？于是他從實驗室借來一架光具座，一個光屏、一根蠟燭，進行實驗探究：（1）在圖中的裝置上保持放大鏡的位置不變，將蠟燭移至光具座20cm刻度線處，移動光屏發(fā)現(xiàn)燭焰在光屏上成倒立，縮小的像。根據(jù)這個原理可制成______（選填“照相機”或“投影儀”）；（2）向右將蠟燭移至光具座35m刻度線處，移動光屏至某位置，燭焰在光屏上成一倒立、______（選填“縮小“，“放大”或“等大“）的像；（3）繼續(xù)向右將蠟燭移至光具座45cm刻度線處，小宇同學(xué)發(fā)現(xiàn)無論怎么移動光屏，在光屏上都得不到像。這是因為此時燭焰通過凸透鏡成的是______（選填“實像”或“虛像”）?！敬鸢浮浚?）照相機（2）放大（3）虛【解析】（1）凸透鏡焦距為10.0cm，將蠟燭移至光具座20.0cm刻度線處，此時物距為30.0cm，物距大于二倍焦距，移動光屏發(fā)現(xiàn)燭焰在光屏上成倒立，縮小的像，與照相機成像特點相同。（2）將蠟燭移至光具座35.0cm刻度線處，此時物距為15.0cm，物距大于一倍焦距，小于二倍焦距，根據(jù)凸透鏡成像規(guī)律，此時成倒立、放大、實像，與投影儀成像特點相同。（3）將蠟燭移至光具座45.0cm刻度線處，此時物距為5.0cm，物距小于焦距，成正立、放大、虛像，虛線不能在光屏上呈現(xiàn)，所以小宇同學(xué)發(fā)現(xiàn)無論怎么移動光屏，在光屏上都得不到像?？键c3：顯微鏡和望遠鏡【例題10】如圖為實驗室用顯微鏡和天文望遠鏡，關(guān)于圖中兩種儀器下列說法錯誤的是（）A.顯微鏡的目鏡成正立放大的虛像，物鏡成倒立放大的實像；B.天文望遠鏡的目鏡成正立放大的虛像，物鏡成倒立縮小的實像；C.顯微鏡的目鏡相當(dāng)于凸透鏡，物鏡相當(dāng)于凹透鏡；D.天文望遠鏡的目鏡和物鏡都相當(dāng)于凸透鏡?！敬鸢浮緾【解析】本題考查了學(xué)生對望遠鏡和顯微鏡成像原理的掌握。顯微鏡的原理：顯微鏡包括物鏡和目鏡，物鏡相當(dāng)于投影儀，成倒立放大的實像，目鏡相當(dāng)于放大鏡，成正立的放大的虛像；望遠鏡的原理：望遠鏡包括物鏡和目鏡，物鏡相當(dāng)于照相機，成倒立縮小的實像，目鏡相當(dāng)于放大鏡，成正立的放大的虛像。顯微鏡的目鏡和物鏡都是凸透鏡，目鏡成正立放大的虛像，物鏡成倒立放大的實像，故A正確，不符合題意，C不正確，符合題意；天文望遠鏡的目鏡和物鏡都是由凸透鏡組成，目鏡成正立放大的虛像，物鏡成倒立縮小的實像，故BD正確，不符合題意。故選C。考點4：眼睛和眼鏡【例題11】（2022湖南懷化）現(xiàn)在中學(xué)生近視眼患者越來越多，保護眼睛刻不容緩，學(xué)校開展了上、下午各一次眼保健操活動來預(yù)防近視，下圖中關(guān)于近視眼成因及其矯正的原理圖正確的是（）A.B.C.D.【答案】AB【解析】A．如圖，來