2020年中考物理知识精选专题 3.1透镜及其应用 知识精析
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1、专题3.1 透镜及其应用丨知识精析丨挖空练知识点一:透镜1.透镜是用透明物质制成的表面为球面一部分的光学元件,透镜是根据光的 制成的。2.透镜与面镜区别:面镜利用光的 成像,透镜利用光的 成像;透镜成像遵循光的折射定律,面镜成像遵循光的反射定律。3.透镜分类:透镜分为 透镜和 透镜。(1)凸透镜:中间厚、边缘薄的透镜(远视镜镜片,照相机的镜头、投影仪的镜头、放大镜等)。(2)凹透镜:中间薄、边缘厚的透镜(近视镜等)。4.透镜光路基本概念:(1)过透镜两个球面球心的直线叫主光轴(主轴),用“CC/”表示,透镜的几何中心叫光心,用“O”表示。(2)平行于凸透镜主光轴的光线经凸透镜折射后 于主光轴上
2、一点,这点叫凸透镜焦点,用“F”表示;平行于凹透镜主光轴的光线经凹透镜折射后发散,其反向延长线会交于一点,这是凹透镜的焦点(虚焦点)。(3)焦点到 的距离叫焦距,焦距用“f”表示。凸透镜和凹透镜都各有两个焦点,凸透镜的焦点是实焦点,凹透镜的焦点是虚焦点。(4)物体到 的距离叫物距,用“u”表示。(5)像到 的距离叫像距,用“v”表示。5.透镜的三条特殊光线(1)过光心的光线,经透镜折射后传播方向 。(2)平行于主光轴的光线,经凸透镜折射后经过另一侧 ;经凹透镜折射后向外发散,但其反向延长线交于同侧焦点。(3)经过凸透镜焦点的光线经凸透镜折射后 主光轴;射向 焦点的光线经凹透镜折射后平行于主光轴
3、。6.透镜的作用:凸透镜有会聚光线作用,所以凸透镜也叫 透镜;凹透镜有发散光线作用,所以凹透镜也叫 透镜。【真题跟踪一】(2019湘潭)在“探究凸透镜成像的规律”时,当烛焰离透镜14cm时成放大的实像,当烛焰离透镜8cm时成放大的虚像则这个透镜的焦距可能是( )。A4cm B7cmC10cm D16cm【答案】C。【解析】当烛焰离透镜13厘米时时,得放大的实像,则物体在一倍焦距和二倍焦距之间,即2f14cmf,所以7cmf14cm;当烛焰离透镜8厘米时成的是放大的虚像,则物体在一倍焦距以内,即8cmf。综上所述8cmf14cm,C符合题意。故选C。【真题跟踪二】(2018泰安)如图所示,入射光
4、线平行于凸透镜的主光轴,在答题卡上画出通过透镜后的折射光线。【解析】平行于主光轴的入射光线经过凸透镜折射后,折射光线过焦点,由此可以确定该条入射光线对应的折射光线。故画图如下。【真题跟踪三】(2019遂宁)为保障市民的出行安全,交管部门在很多十字路口安装了监控摄像头,它可以拍下违章车辆的现场照片,拍照时,摄像头的镜头相当于一个_(选填“凸”或“凹)透镜,所成的像是_(选填“放大”,“缩小”或“等大”)的实像,当车辆远离摄像头时,所成的像将会_(选填“变大”、“变小”或“不变”)。【答案】凸;缩小;变小。【解析】拍照时,摄像头的镜头相当于一个凸透镜;照相机和摄像头的原理:当u2f时,凸透镜成倒立
5、、缩小的实像;当车辆远离摄像头时,物距增大,像距减小,像变小。故答案为:凸;缩小;变小。知识点二:生活中的透镜1.照相机:镜头是凸透镜,物距大于二倍焦距,成 、缩小的 像(实像是由实际光线会聚而成,胶片能感光,所以能成实像)。2.投影仪:镜头是凸透镜,物体在一倍焦距与二倍焦距之间,成倒立、 的实像;透过平面镜使倒立,放大的像再倒立一次,这样我们在屏幕上看到的就是一个正立的实像了。注意:照相机、投影仪要使像变大,应该让透镜靠近物体,远离胶卷、屏幕。3.放大镜:放大镜是一个短焦距 透镜,放大镜到物体的距离(物距)小于一倍焦距,成的是放大、正立的 像。4.生活中透镜分类解析:见下表。照相机投影仪放大
6、镜原理凸透镜成像像的性质倒立、缩小、实像倒立、放大、实像正立、放大、虚像光路图透镜不动时的调整像偏小:物体靠近相机,暗箱拉长像偏大:物体远离相机,暗箱缩短像偏小:物体靠近镜头,投影仪远离屏幕像偏大:物体远离镜头,投影仪靠近屏幕像偏小:物体稍微远离透镜,适当调整眼睛位置像偏大:物体稍微靠近透镜,适当调整眼睛位置物体不动时的调整像偏小:相机靠近物体,暗箱拉长像偏大:相机远离物体,暗箱缩短像偏小:镜头靠近物体(位置降低),投影仪远离屏幕像偏大:镜头远离物体(位置提高),投影仪靠近屏幕像偏小:透镜稍远离物体,适当调整眼睛位置像偏大:透镜稍靠近物体,适当调整眼睛位置其他内容镜头相当于一个凸透镜。像越小,
7、像中包含的内容越多。镜头相当于一个凸透镜。投影片要颠倒放置。平面镜的作用:改变光路,使得射向天花板的光能够在屏幕上成像。5.实像和虚像(见下图):照相机和投影仪所成的像,是光通过凸透镜射出后会聚在那里所成的,如果把感光胶片放在那里,真的能记录下所成的像。这种像叫做实像。物体和实像分别位于凸透镜的两侧。 凸透镜成实像情景:实际光线会聚所形成的像,物和实像在凸透镜异侧。凸透镜成虚像情景:不是由实际光线会聚所形成的像,物和虚像在凸透镜同侧 。6.实像与虚像的区别(1)成像原理不同实像:物体上每一点射出的光线经反射或折射后,光线会聚到一点所成的像。虚像:物体上每一点射出的光线经反射或折射后,光线散发,
8、但其反方向延长线相交与一点。(2)承接方式不同实像:可以用光屏承接,也可以用眼睛观看。虚像:只能用眼睛观看。【真题跟踪一】(2019达州)甲图为电影放映机,其成像原理如图乙所示。为让观众看到清晰的实像,应将胶片放在距离透镜 的位置(选填序号:一倍焦距以内一倍焦距到二倍焦距之间二倍焦距以外),白色银幕是为了 所有颜色的光(选填“反射”或“吸收”)。【答案】;反射。【解析】电影放映机的镜头相当于一个凸透镜,可以成放大的实像,则此时物距2fuf,像距v2f,即所成的像位于二倍焦距以外;白色银幕是为了反射所有颜色的光,让观众看到五彩的画面。故答案为:;反射。【真题跟踪二】 (2018威海)下列关于凸透
9、镜应用的说法,正确的是( )。A.近视眼需要佩戴凸透镜来矫正;B.放大镜成正立、放大的实像;C.用手机扫描二维码时,应使二维码位于手机镜头一倍焦距之内;D.要使投影仪成像变大,应使投影仪远离屏幕,同时使镜头靠近投片【答案】D。【解析】A. 近视眼需要佩戴凹透镜来矫正,远视眼佩戴凸透镜矫正,故A错误;B. 根据凸透镜的成像规律知,物距在焦距以内时,即放大镜的应用,成的是正立、放大的虚像,故B错误;C. 用手机扫描二维码时,应用的是凸透镜成倒立缩小的实像的原理,此时物距应大于二倍焦距,所以应使二维码位于手机镜头二倍焦距以外,故C错误;D. 根据凸透镜成倒立实像时的规律,要使投影仪成像变大,应增大像
10、距,使投影仪远离屏幕,同时减小物距,使镜头靠近投影片,故D正确;故选D。【真题跟踪三】(2018玉林)为了公民的安全,公安部门在很多路口安装监控摄像头,如图所示,它可以拍下作案嫌疑人的现场照片,拍照时,摄像头的镜头相当于一个 (选填“凸”或“凹”)透镜,所成的像是缩小的 (选填“实”或“虚”)像。【答案】凸;实。【解析】摄像头的镜头相当于一个凸透镜,拍摄违章行驶或发生交通事故的现场照片时,物距远大于2倍焦距,所以此时成倒立、缩小的实像。故答案为:凸;实。知识点三:凸透镜成像规律1.凸透镜成像规律:如图是常见凸透镜成像规律光路图,详见下表(1)。表(1)凸透镜成像规律表成像条件物距(u)成像的性
11、质像距(v)应用u2f倒立、缩小的实像fv2f照相机(图a)u=2f倒立、等大的实像v=2f图dfu2f倒立、放大的实像v2f投影仪(图b)u=f不成像射出的是平行光线0uf正立、放大的虚像vf放大镜(图c)a. u2fb. fu2fc.0ufd.u=2f凸透镜成像光路图凸透镜成像规律需要牢记,同学们可以自己总结其规律。也可以背下下面口诀:“物大焦,倒立实,物越大,像越小;物小焦,正立虚;物为焦,不成像”。这里的“物”指物距,“像”指像距,“焦”指焦距。2.注意:(1)实像是由实际光线会聚而成,在光屏上可呈现,可用眼睛直接看,所有光线必过像点;(2)虚像不能在光屏上呈现,但能用眼睛看,由光线的
12、反向延长线会聚而成。3.凹透镜成像规律:凹透镜始终成缩小、正立的虚像,如图所示。凹透镜成像光路图4.凸透镜与凹透镜比较:表(2)对凸透镜、凹透镜做出了比较,凹透镜、凸透镜的辨别、特点、典型光路和应用作出了系统性总结。注意:大家还要记住:虚像,物、像同侧;实像,物、像异侧。表(2)凸透镜、凹透镜比较表【真题跟踪一】(2019天津)小明在探究凸透镜成像规律时,做了如下实验:用平行光正对凸透镜照射,移动光屏得到一个最小、最亮的光斑,如图甲所示;保持该透镜位置不变,将点燃的蜡烛放在图乙所示的位置,移动光屏得到烛焰清晰的像(图中未画出)。则( )A. 实验中,烛焰在光屏上成放大的像;B. 实验中,像到透
13、镜的距离一定大于15cm;C. 若增大蜡烛与透镜的距离,所成的像会变大;D. 若使该透镜成虚像,蜡烛与透镜的距离应小于10cm【答案】ABD。【解析】平行于主光轴的光线经凸透镜折射后将汇聚于点F,点F即为此透镜的焦点,从焦点到透镜中心的距离即为焦距,则透镜的焦距为40cm-30cm=10cm;A、图乙中,物距u=50cm-35cm=15cm,2fuf时,成倒立放大的实像,图乙中烛焰成的是倒立放大的实像,故A正确;B、由凸透镜成像规律可知,当2fuf时,v2f=210cm=20cm15cm。故B正确;C、因为凸透镜成实像时,物距增大,像距减小,像变小,故C错误;D、凸透镜物距小于焦距成正立放大的
14、虚像,即uf=10cm,故D正确。故选ABD。【真题跟踪二】(2019荆门)在探究凸透镜成像规律时,小明在光具座上依次摆放了蜡烛、凸透镜、光屏,并调节它们中心在一高度上。(1)如图甲,当他将蜡烛、光屏位置固定后,左右移动透镜,发透镜在两个位置时,屏上都能得到倒立的像,则镜在位置相比在位置时,所上得到的像 (选填“较大”或“较小”)。(2)当他将透镜和光屏的位置固定后,发现无论怎么移动蜡烛,在屏上都不能得到像(光具座足够长),为了在屏上得到清晰的像,他应将凸透镜 (选填“靠近”或“远离”)光屏移动一些。经过调整,在屏上得到了清晰的像,他发现若将凸透镜用纸遮住,屏上将得到 (选填“完整”或“一半”
15、)的像;若将蜡烛稍微上移,屏上的像将 (选填“上移”或“下移”)。(3)如图乙,他把“上”形状的遮光板放在蜡烛和凸透镜之间,则屏上观察到的形状是 。A上 BCD下【答案】(1)较小;(2)远离;完整;下移;(3)C。【解析】(1)光屏上能接到像,像是实像,实像都是倒立的;当凸透镜在处时,物距小,像距大,成的是放大的像,成像原理和投影机原理一样;当凸透镜在处时,物距大,像距小,成的是缩小的像,故与镜在位置相比在位置时,所上得到的像较小;(2)在烛焰、透镜、光屏三者中心在同一高度的情况下,若固定蜡烛与透镜,无论怎样移动光屏,光屏上不出现清晰像,原因可能是蜡烛放在了焦点以内,此时的物距小于焦距,成的
16、是正立、放大的虚像,光屏无法接收虚像,为了在屏上得到清晰的像,增大物距即可,他应将凸透镜远离光屏移动一些;遮住凸透镜的下半部,物体上任一点射向凸透镜的上半部,经凸透镜折射后,照样能会聚成像,像的大小不发生变化,折射光线减少,会聚成的像完整但变暗;若将蜡烛稍微上移,屏上的像将下移;(3)凸透镜成像时,成的实像,与原物体相比,上下颠倒、左右相反,故选C。故答案为:(1)较小;(2)远离;完整;下移;(3)C。【真题跟踪三】(2019遂宁)如图,OA是光源S发出的一条经平面镜反射后的反射光线,反射光线OA经过了凸透镜焦点F。请作出OA的入射光线和经凸透镜折射后的折射光线。【解析】过反射点垂直于镜面作
17、出法线,根据反射光线与入射光线分居法线两侧,反射角等于入射角,在法线左侧作出入射光线,对于凸透镜,过焦点的光线经凸透镜折射后,其折射光线平行于主光轴;如下图所示。知识点四:眼睛与眼镜1.眼睛:眼睛的晶状体相当于 ,视网膜相当于 (胶卷)。(1)眼睛的成像原理:从物体发出的光线经过晶状体等一个综合的凸透镜在视网膜上形成倒立,缩小的 像,分布在视网膜上的视神经细胞受到光的刺激,把这个信号传输给大脑,人就可以看到这个物体了(眼睛的晶状体相当于凸透镜,视网膜相当于光屏(胶卷)。(2)近视眼看不清远处的物体,远处的物体所成像在视网膜 ,晶状体曲度过大,需戴 调节,所以近视镜是凹透镜。(3)远视眼看不清近
18、处的物体,近处的物体所成像在视网膜 ,晶状体曲度过小,需戴 调节,所以远视镜(花镜)是凸透镜。2.眼睛与照相机的比较眼睛实际上是一个可以改变透镜焦距(厚度)的高档照相机。眼睛照相机结构角膜、房水、晶状体和玻璃体(相当于一个凸透镜)镜头(相当于一个凸透镜)瞳孔光圈视网膜(有感光细胞)底片(有感光材料)成像缩小、倒立、实像缩小、倒立、实像调节作用像距不变,当物距变小或变大时,增大(或减小)晶状体的曲率以减小(或增大)焦距,使物体在视网膜上成清晰的像焦距不变。当物距增大(或减小)时,减小(或增大)镜头与底片间的距离(即像距),使物体在底片上成清晰的像【真题跟踪一】(2019邵阳)小红同学利用爷爷不用
19、了的老花眼镜的一片镜片做凸透镜成像实验,肯定不能得到( )。A放大的实像 B倒立的虚像 C倒立的实像 D放大的虚像【答案】B。【解析】解:老花眼镜的镜片是凸透镜,根据凸透镜成像规律可知物体在二倍焦距以外时成倒立缩小实像。物体在一倍焦距和二倍焦距之间时成倒立放大的实像,物体在二倍焦距处时成倒立等大的实像,物体在一倍焦距以内成正立放大虚像,综上所述,不能成倒立的虚像,故B符合题意。故选B。【真题跟踪二】(2019绵阳)人进入老年后,眼睛睫状体对晶状体的调节能力减弱,太远、太近的物体都看不清楚。近视远视一体眼镜(双光镜)可以解决这个问题,戴上这种眼镜,透过下半部分可以看清书上文字,透过上半部分镜片可
20、以看清远处景物。由此可知,近视远视一体眼镜下半部分是_透镜,上半部分镜片对光具有_(选填“会聚”或“发散”)作用。【答案】凸;发散。【解析】远视眼是只能看清远处的物体,看不清近处的物体;由题意可知,戴上这种眼镜,透过下半部分可以看清书上文字,说明近视远视一体眼镜下半部分起到了远视眼镜的作用,即是凸透镜;近视眼是只能看清近处的物体,看不清远处的物体,对近视眼的矫正可通过凹透镜对光线的发散作用进行纠正。由题意可知,透过上半部分镜片可以看清远处景物,说明上半部分镜片是凹透镜,该部分对光线有发散作用。故答案为:凸;发散。【真题跟踪三】(2018玉林)下列关于光现象的描述正确的( )。A人佩戴的凹透镜可
21、以矫正远视眼;B验钞机利用红外线辨别钞票的真伪;C游泳池注水后,由于光的折射看上去好像变浅了;D共享单车的尾灯是靠光的折射来引起后方车辆司机注意的【答案】C。【解析】A、人配戴的凹透镜可以矫正近视眼,而不是远视眼,故A错误;B、紫外线能使钞票上的荧光物质发光,判别钞票的真伪。故B错误。C、游泳池注水后,看上去好像变浅了是由于光的折射产生的,故C正确;D、自行车的尾灯是利用互成直角的小平面镜,将汽车射来的光再沿原路反射回来,引起司机的注意,故D错误。故选C。知识点五:显微镜和望远镜1.显微镜:显微镜由目镜和物镜组成,物镜、目镜都是 透镜,它们对物体进行两次 。普通光学显微镜是根据凸透镜成像原理,
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