一、填空題(每空2分，共26分)
1．【2024亳州期末】如圖所示，西漢時期的《淮南萬畢術(shù)》中記載：“削冰令圓，舉以向日，以艾承其影，則火生?！睂⒈鶋K削成冰透鏡生火是利用了凸透鏡對光有 作用，請判斷：若要快速“火生”應把“艾”放在冰透鏡的 位置。
(第1題)
2．為了防盜，在門上裝上一個“貓眼”如圖?！柏堁邸笔窃谛】字星度胍欢ㄐ螤畹牟Ａ哥R，不僅可以使屋內(nèi)的人能看清屋外的人，還可以擴大觀察范圍，這是因為“貓眼”對光有發(fā)散作用，所以“貓眼”中安裝的是 (填“凸”或“凹”)透鏡。
(第2題)
3．如圖所示是兩束激光分別射向并通過甲、乙兩透鏡的傳播路徑。由圖可知， (填“甲透鏡”或“乙透鏡”)是凹透鏡。
4．如圖所示是生活中用手機掃描二維碼的情形，這相當于給二維碼拍了一張照片，攝像頭鏡頭相當于一個凸透鏡，二維碼經(jīng)攝像頭掃描成倒立、 (填“縮小”“等大”或“放大”)的實像。
(第4題)
5．如圖甲所示，透過圓柱形玻璃杯觀察到其后面白紙上面有一水平方向的箭頭，慢慢向玻璃杯中注水至水面高過箭頭位置，透過玻璃杯看紙上的“箭頭”如圖乙所示，注入水的圓柱形玻璃杯相當于凸透鏡，此時白紙距玻璃杯的距離u滿足 。
(第5題)
6．【2023定遠縣校級一模】如圖為一點光源S通過透鏡AB的光路圖，請你判斷該點光源成的像 (填“能”或“不能”)用光屏接收到。
(第6題)
7．如圖是放置在水平桌面上的刻度尺的一部分，甲、乙、丙、丁是通過凸透鏡所看到的刻度尺的像。若凸透鏡先貼著刻度尺然后逐漸遠離，則最后看到的像是 (填“甲”“乙”“丙”或“丁”)。
8．【立德樹人】“小眼鏡”成為全社會的“大關(guān)切”，有人大代表建議要高度重視近視低齡化問題。如圖甲所示為某同學看遠處物體時的光路圖，該同學的眼睛是 (填“近視”或“遠視”)眼，需要選擇圖中 (填“乙”或“丙”)型號鏡片對其眼睛進行矯正。
(第8題)
9．某同學利用光具座、凸透鏡、蠟燭、光屏探究凸透鏡成像的規(guī)律。他根據(jù)記錄的物距u、像距v數(shù)據(jù)繪制了如圖所示的圖像，則該凸透鏡的焦距為 cm。
(第9題)
10．生物課上同學們在顯微鏡下觀察人口腔上皮細胞，通過顯微鏡看到的是人口腔上皮細胞放大的 (填“實”或“虛”)像，當玻片向 移動時，從像A變成像B。
二、選擇題(每小題3分，共21分；每小題給出的四個選項中，只有一個選項是符合題意的)
11．目前合肥市的很多路口都安裝了監(jiān)控攝像頭，如圖所示，它可以拍攝違章行駛或發(fā)生交通事故的現(xiàn)場照片，下列光學器材的成像原理與監(jiān)控攝像頭的成像原理相同的是( )
A．放大鏡B．照相機
C．投影儀D．潛望鏡
12．【2024·蕪湖三模改編】我國自主研制的某新型戰(zhàn)斗機上的光電搜索跟蹤系統(tǒng)與攝像機功能相似，能為戰(zhàn)斗機提供感知外界的“視覺”。關(guān)于該系統(tǒng)說法正確的是( )
A．該系統(tǒng)的光學元件是一個凹透鏡
B．該系統(tǒng)的光學元件是一個凸透鏡，成的是倒立、放大的實像
C．當戰(zhàn)斗機靠近目標時，該系統(tǒng)所成像的大小不變
D．周圍景物通過該系統(tǒng)成像時，景物到鏡頭的距離大于鏡頭的2倍焦距
13．小聰在探究凸透鏡成像規(guī)律時，發(fā)現(xiàn)將蠟燭放在如圖所示位置時，光屏上出現(xiàn)了一個和透鏡等大的光斑(未畫出)，左右移動光屏時，光斑大小無明顯變化，關(guān)于此透鏡的焦距f和實驗過程說法正確的是( )
A．該凸透鏡的焦距為13 cm
B．透鏡位置不動，蠟燭移到20 cm刻度線處，再調(diào)節(jié)光屏位置，在光屏上呈現(xiàn)倒立、放大的像
C．光屏上已成清晰的像，在燭焰和凸透鏡之間放一近視眼鏡，應向靠近透鏡方向移動光屏才能再次成清晰的像
D．蠟燭由于燃燒而逐漸變短，應適當向下調(diào)節(jié)凸透鏡才能讓燭焰的像回到光屏的中央
14．【2024·合肥二?！啃∶饔猛该魉芰虾性O計了一個昆蟲標本觀察器，如圖所示。盒底上放標本，盒蓋上嵌入一凸透鏡。有焦距為5 cm和10 cm的兩種凸透鏡，為了在盒蓋上方附近，通過凸透鏡觀察到標本正立、放大的像，凸透鏡焦距f與盒高h選擇合理的是( )
A． f＝5 cm，h＝16 cmB． f＝10 cm，h＝16 cm
C． f＝5 cm，h＝10 cmD． f＝10 cm，h＝6 cm
15．如圖所示，AC為入射光線，CB為折射光線，且AO＜OB。已知AO＝8 cm，該凸透鏡的焦距可能是( )
A． f＝8 cm
B． f＝4 cm
C． f＝6 cm
D． f＝9 cm
16．【2023安徽一?！坑幸粓A柱體PQ，平放在凸透鏡的左側(cè)，具體位置如圖所示。則該圓柱體通過凸透鏡所成的像是( )
A B C D
17．【2024蚌埠蚌山區(qū)校級月考】如圖所示，在凸透鏡主光軸上的一物點P，物距大于焦距，如果沿直徑對稱切除透鏡很小一部分，如圖所示，再把上、下半截透鏡向原主光軸位置合攏，則成像情況與原來相比( )
A．成兩個像，上半截透鏡A成像點下移，下半截透鏡B成像點上移
B．成兩個像，上半截透鏡A成像點上移，下半截透鏡B成像點下移
C．和原來相同，只是亮度變暗
D．變成亮斑，不能成像
三、實驗題(第18小題9分，第19小題12分，共21分)
18．【2024·合肥二模】在“探究凸透鏡成像規(guī)律”的實驗中：
(1)小聰同學調(diào)整光屏位置，在如圖甲所示位置時，光屏上呈現(xiàn)清晰的燭焰像(像未畫出)， (填“照相機”“投影儀”或“放大鏡”)就是根據(jù)此時的成像原理制成的。
(2)小聰同學繼續(xù)進行實驗，當蠟燭在凸透鏡的焦點和凸透鏡之間時，從右側(cè)向左看，看到蠟燭的正立的虛像，若將一不透明白紙放在圖乙中虛線位置，則蠟燭的像將 。(填字母)
A．會消失B．亮度變暗
C．沒有變化D．成在白紙上
(3)若將圖甲中的凸透鏡換成透明玻璃板，從蠟燭一側(cè)向右看，也能看到一個“像”，該像與圖甲中光屏上的像相比較，“正倒”“大小”“虛實”三個方面中，有 個方面相同。(填字母)
A．0B．1C．2D．3
19．小明用光具座、蠟燭、夾子和透明膠膜組成的水透鏡、光屏等器材模擬眼睛看到物體的過程。(將兩個夾子同時向中心移動相同距離使得水透鏡焦距變小、將兩個夾子同時向遠離中心的方向移動相同距離使得水透鏡焦距變大)
(1)向透明膠膜中注入一定量的水，調(diào)整燭焰、水透鏡、光屏三者的中心在同一高度處，調(diào)節(jié)三者的位置如圖所示，此時光屏上呈現(xiàn)燭焰清晰的像(像未畫出)，則所成的像是倒立、 的，用來模擬正常的眼球成像。
(2)接下來將兩個夾子同時向中心移動相同距離，觀察到光屏上的像變模糊，此過程模擬的是 (填“遠視”或“近視”)眼的成因。
①此時，在不改變蠟燭和水透鏡位置的情況下，可以將光屏適當向 (填“左”或“右”)移動，光屏上可重新得到清晰的像。
②在實際生活中，患有上述視力疾病的人為了能看清物體，通常會通過戴眼鏡進行調(diào)節(jié)，這種做法相當于在水透鏡前面增加一個合適的 (填“凸”或“凹”)透鏡。
四、作圖與推導題(第20小題14分，第21小題18分，共32分；解答要有必要的公式和過程)
20．在研究凸透鏡成像規(guī)律的實驗過程中，細心的同學發(fā)現(xiàn)，當成實像時，物距、像距和焦距間存在一定的關(guān)系，進一步對數(shù)據(jù)進行研究發(fā)現(xiàn)，要成清晰的實像必須滿足：1f＝1u＋1v。
(1)若現(xiàn)用一焦距為10 cm的凸透鏡做成像實驗，當物距為12 cm時，光屏應在透鏡右側(cè)距透鏡多遠的地方才能成清晰的像？
(2)若此時蠟燭在1 s內(nèi)遠離透鏡2 cm，則光屏應該向哪端移動多少厘米像才能清晰？像移動的速度是多少m/s？
21．物體AB距凸透鏡的距離為2f時，在光屏上能成倒立、等大的實像。如圖所示，AD和AO分別是平行于主光軸和經(jīng)過凸透鏡光心的光線。
(1)完成光路圖畫出AB的像A'B'。
(2)請你結(jié)合數(shù)學知識論證此時的像距是2f。
(3)把像距和物距的比值叫成像放大率，用m表示，即：m＝vu。當物體通過凸透鏡成實像時，m＞1時成放大的實像，m＜1時成縮小的實像，且m值越大像就越大。請你解釋：把圖中物體AB靠近凸透鏡的焦點時，像的大小是變大還是變?。?br>參考答案
1．會聚；焦點
2．凹
3．乙透鏡 點撥：由圖可知，通過甲透鏡的光線比入射光線向主光軸靠攏，所以甲對光有會聚作用，因此甲是凸透鏡；通過乙透鏡的光線比入射光線更加遠離主光軸，所以乙對光有發(fā)散作用，因此乙透鏡是凹透鏡。
4．縮小 點撥：攝像頭鏡頭相當于一個凸透鏡，使用攝像頭掃描二維碼時，物距大于2f，像距大于f且小于2f，根據(jù)凸透鏡成像規(guī)律可知，所成的像是縮小、倒立的實像。
5． f＜u＜2f
點撥：注入水的圓柱形玻璃杯相當于一個凸透鏡；由圖可知，此時的像為倒立、放大的實像，所以白紙距玻璃杯的距離在1倍焦距和2倍焦距之間。
6．不能 點撥：如圖所示，反向延長兩條折射光線，交于點S'，即為S的像，因為S'是由實際光線的反向延長線會聚成的，為虛像，虛像不能用光屏接收到。
7．丙
8．近視；丙 點撥：由圖可知，像呈在視網(wǎng)膜的前方，所以該同學的眼睛是近視眼，近視眼是由于晶狀體曲度變大，會聚能力增強，即折光能力增強造成的，應戴具有發(fā)散功能的凹透鏡，使光推遲會聚；乙是凸透鏡，丙是凹透鏡，所以需要選擇圖中丙型號鏡片進行矯正。
9．10 點撥：因為當u＝v＝2f時，凸透鏡成倒立、等大的實像，即1u＝1v時，凸透鏡成倒立、等大的實像，由圖可知，1u＝1v＝5 m－1，則u＝v＝2f＝15m－1＝0．2 m＝20 cm，所以f＝10 cm。
10．虛；左上方 點撥：顯微鏡包括物鏡和目鏡，物鏡相當于投影儀，成倒立、放大的實像，目鏡相當于放大鏡，成正立、放大的虛像，人眼通過顯微鏡看到的是人口腔上皮細胞放大的虛像；物鏡成的像是倒立的像，目鏡成的像是正立的像，因此當玻片向左上方移動時，從像A變成像B，即像向右下方移動。
11．B 點撥：攝像頭的鏡頭相當于一個凸透鏡，當物體位于其2倍焦距以外時，物體經(jīng)凸透鏡成倒立、縮小的實像，此成像原理與照相機的成像原理相同。
12．D 點撥：該系統(tǒng)的光學元件相當于一個凸透鏡，系統(tǒng)功能與攝像機功能相似，成的是倒立、縮小的實像，故A、B錯誤；當戰(zhàn)斗機逐漸靠近目標時，物距變小，像距會變大，目標的像會逐漸變大，故C錯誤；周圍景物通過該系統(tǒng)成像時，景物到鏡頭的距離大于鏡頭的2倍焦距，故D正確。
13．D 點撥：當蠟燭放在如圖所示位置，此時物距為10．0 cm，左右移動光屏時，光屏上光斑大小無明顯變化，根據(jù)從焦點發(fā)出的光經(jīng)過凸透鏡后變?yōu)槠叫泄饪芍?，該凸透鏡的焦距為10．0 cm，故A錯誤；透鏡位置不動，蠟燭移到20 cm刻度線處，此時物距u＝50 cm－20 cm＝30 cm＞2f，光屏上成倒立、縮小的實像，故B錯誤；光屏上已成清晰的像，在燭焰和凸透鏡之間放一近視眼鏡，近視眼鏡是凹透鏡，凹透鏡對光有發(fā)散作用，會使光推遲會聚成像，因此應向遠離透鏡方向移動光屏才能再次成清晰的像，故C錯誤；蠟燭由于燃燒而逐漸變短，根據(jù)過光心的光傳播方向不變可知，應適當向下調(diào)節(jié)凸透鏡才能讓燭焰的像回到光屏的中央，故D正確。
14．D 點撥：根據(jù)凸透鏡成像規(guī)律可知，當物距小于1倍焦距時，成正立、放大的虛像。由題可知，盒底上放標本，盒蓋上嵌入一凸透鏡，則盒高等于物距。若使用焦距f為5 cm的凸透鏡時，盒高h應小于5 cm；若使用焦距f為10 cm的凸透鏡時，盒高h應小于10 cm，故D符合題意。
15．C 點撥：A點成像在B點，AO＜OB，即物距小于像距，滿足f＜u＜2f，v＞2f，成倒立、放大的實像。因為AO＝8 cm，則f＜8 cm＜2f，故A、B、D不符合題意，C符合題意。
16．B 點撥：圓柱體的左邊P在2倍焦距之外，所成的像P'是倒立、縮小的，在1倍焦距和2倍焦距之間；圓柱體的右邊Q在1倍焦距和2倍焦距之間，所成的像Q'是倒立、放大的，在2倍焦距之外，即右邊Q的像距比左邊P的像距遠，故B符合題意。
17．A 點撥：如果沿直徑對稱切除透鏡很小一部分，相當于把凸透鏡分成了上下兩個小凸透鏡，這兩個小凸透鏡的焦點、焦距和光心與原來的凸透鏡是一樣的，不移動時主光軸、焦點都是重合的，當把上面的小凸透鏡下移后，該小凸透鏡的主光軸向下移，相當于物體向上移，則成像要向下移。下面的小凸透鏡與之相反，像向上移。故選A。
18．(1)照相機 (2)C (3)A
點撥：(1)由圖甲可知，此時物距大于像距，則這時光屏上成倒立、縮小的實像，此成像原理應用于照相機。
(2)因為虛像是由實際光線的反向延長線相交得到的，所以在圖乙中虛線處放置一不透明白紙對成虛像不產(chǎn)生影響，所以蠟燭的像不會發(fā)生變化，故選C。
(3)若將圖甲中的凸透鏡換成透明玻璃板，從蠟燭一側(cè)向右看，也能看到一個“像”，這時相當于蠟燭通過平面鏡成正立、等大的虛像，此時成的像與圖甲中所成的像相比，兩次成像的“正倒”“大小”“虛實”三個方面都不同，故選A。
19．(1)縮小 (2)近視 ①左 ②凹
點撥：(1)由圖可知，物距大于像距，此時光屏上成倒立、縮小的實像。
(2)近視眼眼球的焦距變小，遠視眼眼球的焦距變大，由題意可知，將兩個夾子同時向中心移動相同距離，水透鏡焦距變小，此過程模擬的是近視眼的成因。①近視眼，像成在視網(wǎng)膜前方，所以此時在不改變蠟燭和水透鏡位置的情況下，可以將光屏適當向左移動，光屏上可重新得到清晰的像。②凹透鏡對光有發(fā)散作用，可以用于矯正近視眼。
20．解：(1)凸透鏡焦距為10 cm，物距為12 cm，由1f＝1u＋1v可知，此時要成清晰的像，有110cm＝112cm＋1v，解得v＝60 cm，即此時像距為60 cm，光屏應在透鏡右側(cè)距透鏡60 cm遠處才能成清晰的像。
(2)若此時蠟燭在1 s內(nèi)遠離透鏡2 cm，則物距為u'＝12 cm＋2 cm＝14 cm，由1f＝1u＋1v可知，此時要成清晰的像，有110cm＝114cm＋1v'，解得v'＝35 cm，即此時的像距為35 cm，所以，成像清晰時光屏應該向左端移動的距離Δv＝v－v'＝60 cm－35 cm＝25 cm，則像移動的速度是Δvt＝25cm1s＝25 cm/s＝0．25 m/s。
21．解：(1)如圖所示。
(2)結(jié)合(1)中圖示，且已知此時成倒立、等大的實像，所以AB＝A'B'，又因為∠AOB＝∠A'OB'，∠ABO＝∠A'B'O＝90°，所以△ABO≌△A'B'O，所以B'O＝BO＝2f。
(3)根據(jù)凸透鏡成實像時，物距越小像距越大可知，物體AB靠近凸透鏡的焦點時，物距u變小，像距v變大，根據(jù)m＝vu可知，m變大，故像變大。

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第四章 神奇的透鏡

版本： 滬科版（2024）

年級： 八年級全冊（2024）

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