2022年中考科学一轮复习讲义知识点5:凸透镜成像及人的眼睛(含答案)
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1、知识点知识点 5、凸透镜成像及人的眼睛、凸透镜成像及人的眼睛 一、两种透镜 1凹透镜:对光有发散作用。 2凸透镜:对光有会聚作用。 二、凸透镜成像特点 物距(u) 像的性质 像距(v) 应用 正倒 大小 虚实 u2f 倒立 缩小 实像 fv2f 照相机 u2f 倒立 等大 实像 v2f 计算焦距 fu2f 倒立 放大 实像 v2f 投影仪 uf 不成任何像 / 测焦距 uf 正立 放大 虚像 / 放大镜 一倍焦距分虚实、二倍焦距分大小;实像:物远像近像变小,物近像远像变大;虚像:物近像近像变小,物远像远像变大。 三、人的眼睛和视力矫正 思维导图 教材精析 1折光系统:眼球中的晶状体和角膜的共同
2、作用相当于一个凸透镜, 能在视网膜上成倒立缩小的实像。 成像时,物距大于两倍焦距,即 u2f,视网膜相当于光屏。 2近视与远视成因及矫正方法如图所示。 3不管是近视、远视还是正常的眼,视觉的形成部位不是眼睛,而是在大脑皮层的视觉中枢。 Eg1 (2021浙江台州中考真题) “方寸天地纳寰宇”描述了小小眼球可尽观广袤世界。下列能够解释眼球成像原理的是( ) A B 典例精讲 C D 【答案】A 【详解】 眼球成像时,晶状体和角膜相当于凸透镜,此时物距大于两倍焦距,像距大于一倍焦距小于二倍焦距,成倒立缩小实像,故 BCD 不符合题意,A 符合题意。 故选 A。 Eg2 (2020浙江台州中考真题)
3、为满足特殊人群的需求,有一种眼镜的镜片可以改变(如图甲) ,它的改变是通过在透明的薄膜中注入或抽出光学液体来实现。图乙是某人看远处物体时的成像情况,此时该人的视力缺陷和矫正时应选择的镜片是( ) A近视眼,镜片 B近视眼,镜片 C远视眼,镜片 D远视眼,镜片 【答案】A 【详解】 由题干中的图可知:像呈在视网膜的前方,所以该人患的是近视眼;近视眼是晶状体曲度变大,会聚能力增强,即折光能力增强,应佩戴凹透镜,使光线推迟会聚;凹透镜的特点是中间薄边缘厚,所以矫正时应选择的镜片。 故选 A。 Eg3 (2020浙江中考真题)在“探究凸透镜的成像特点”实验中,所用凸透镜的焦距为 10cm,光屏是用表面
4、涂有白漆的铁板制成。小科把“F”发光物置于离凸透镜 13cm 处,移动光屏,在光屏上找到清晰的像,如图所示。小科看到光屏上像的形状和大小分别是( ) A、放大 B 、放大 C、缩小 D、缩小 【答案】A 【详解】 由于凸透镜的焦距f=10cm,物距u=13cm,满足 2fuf条件,成倒立、放大的实像;倒立的实像与“F”左右相反,上下颠倒,但因为是从透镜一侧看,所以只有上下颠倒形状为“” ,故 A 正确,BCD 错误。 故选 A。 Eg4 (2020浙江杭州中考真题)照相机和放大镜都是凸透镜成像原理的具体应用。对应下图,下列关于照相机、放大镜使用和成像的说法正确的是( ) A照相机:被拍物体应在
5、甲区域内,成倒立缩小实像 B照相机:被拍物体应在乙区域内,成倒立缩小实像 C放大镜:被观察物体应在乙区域内,成正立放大虚像 D放大镜:被观察物体应在丙区域内,成正立放大实像 【答案】A 【详解】 A当物体在甲区域内,u2f,物体通过凸透镜所成的像为倒立缩小的实像,应用于照相机,故 A 正确; BC当物体在乙区域内,2fuf,物体通过凸透镜所成的像为倒立放大的实像,应用于投影仪。故 BC 错误; D当物体在丙区域内,uf,在凸透镜的同一侧会看到正立、放大的虚像,应用于放大镜。故 D 错误。 故选 A。 Eg5 (2021浙江浙江七年级专题练习)在凸透镜的主光轴上放一根粗细均匀的木棒,a端在 2
6、倍焦距之外,b端在1倍焦距与2倍焦距之间, 如图所示, 现将木棒稍往右移动一段距离, 那么木棒所成的像将会 ( ) Aa端和b端均变细 Ba端和b端均变粗 Ca端变更细,b端变更粗 Da端变更粗,b端变更细 【答案】C 【详解】 因此时b端位于 1 倍焦距与 2 倍焦距之间,故所成的像是倒立、放大的,因a端位于 2 倍焦距之外,故所成的像是倒立、缩小的;所以木棒所成的像将是a端变细,b端变粗。 故选 C。 Eg6 (2021浙江湖州中考真题)小明用手机拍照,发现手机镜头过于靠近拍摄对象时(如图所示)无法正常对焦,拍出的照片模糊,此时像成在感光器(相当于光屏)_(选填“前”或“后” ) 。小明发
7、现将_透镜紧靠在手机镜头上可以解决这一问题,从而理解了手机微距镜头的工作原理。 【答案】后 凸 【详解】 12手机镜头过于靠近拍摄对象时,由凸透镜成实像时,物近像远像变大可知,像成在感光器(相当于光屏)后;因为凸透镜对光有会聚作用,将凸透镜紧靠在手机镜头上可以解决这一问题。 Eg7 (2019浙江舟山中考真题)如图,保持矿泉水瓶与白纸的位置不变,当向空瓶中倒入水后,可观察到“黑白颠倒“的现象,这是由于倒入水后的矿泉水瓶相当于形成了一块_镜。此时,若要将”黑白颠倒“的现象重新颠倒回来,白纸应_矿泉水瓶(选填“靠近”或“远离” ) 。 【答案】凸透 靠近 【详解】 图中的矿泉水瓶是圆柱形,当向空瓶
8、中倒入水后,会形成一个水透镜,看到的“黑白颠倒“的现象,是经凸透镜所成的倒立的实像;此时,若要将”黑白颠倒“的现象重新颠倒回来,根据凸透镜成像规律可知,成正立放大的虚像,物距要小于该透镜的焦距,所以白纸应靠近矿泉水瓶,减小物距。 Eg8 (2020浙江绍兴中考真题)在“研究凸透镜成像规律”的实验中。 (1)某次实验过程中,小敏移动光屏直到出现清晰的像,蜡烛、透镜和光屏在光具座上位置如图所示,此时所成的是倒立_的实像。 (2)若通过移动透镜,使光屏上再次成清晰的像,透镜应该移到_厘米刻度处。 (3)实验一段时间后,原来成在光屏中央的像“跑”到图甲所示的位置。下列操作可以让像重新回到光屏中央的有_
9、。 光屏上移一段距离 蜡烛下移一段距离 透镜下移一段距离 (4)研究好成像规律后,小敏模拟了近视和远视的矫正。图乙中,小敏给透镜A戴上“眼镜” (凸透镜 B) ,光屏上刚好出现清晰的像,摘下“眼镜”后,光屏上的像变模糊,如图丙所示。若要通过移动蜡烛使像再次清晰,应将蜡烛向_(选填“靠近”或“远离” )透镜方向移动一段距离。 【答案】放大 45 远离 【分析】 (1)凸透镜成实像时,物距大于像距,成倒立缩小的实像;物距小于像距,成倒立放大的实像; (2)凸透镜成像实质是光的折射,光的折射现象中,光路是可逆的; (3)根据物与像移动方向相来定调节方法; (4)凸透镜对光线由会聚作用。 【详解】 (
10、1)由图片可知,凸透镜成实像时,物距小于像距,成倒立、放大的实像; (2)不改变蜡烛和光屏位置,要通过移动透镜,使光屏上再次成清晰的像,移动后物距为原来的像距,即凸透镜距光屏应为 15cm,故应移动到 45cm 刻度处; (3)如图甲所示,实验一段时间后,蜡烛变短,像移动到光屏的上方,要让像重新回到光屏中央,可将蜡烛向上移动、将光屏向上移动、将凸透镜向下移动,正确的操作为; (4)如图乙,在蜡烛和凸透镜 A 之间放置具有会聚作用的凸透镜 B,光屏上呈现清晰的像,移除凸透镜 B后,像距将变大,要得到清晰的像,需增大物距,减小像距,故蜡烛应远离凸透镜。 【点睛】 此题主要考查的是凸透镜成像规律及其
11、探究实验操作的理解,难点是物距的大小与成像性质的关联,但只要熟练掌握凸透镜成像规律即可解答。 Eg9 (2021浙江九年级专题练习)小江做了如下光学实验: (1) 在探究光的反射定律时, 小江发现用前后可折的纸扳 (如图甲) 不仅能呈现光路, 还能探究反射光线、入射光线和法线是否在同一平。 (2)探究平面镜成像规律时他用玻璃板代替平面镜进行探究: 他在找准右侧像的位置后,画出了 A、B、C 三点做标记(如图乙) ,在测量物距和像距时,他应分别测出_两点到平面镜的距离作为物距和像距,并加以比较,经多次试验得出像和物到平面镜的距离关系的结论。 判断所成的像是虚像的实验方法是:_。 (3)探究凸透镜
12、成像规律 在利用如图丙所示的光具座探究凸透镜成像规律时,光屏上呈现了一个清晰的像,此像一定是:_的实像。 某小组实验时对图丁中的装置进行了改进, 将蜡烛换成 “F” 形的 LED 灯, 光屏贴上方格纸, 如图丁所示,请写出改进后其中一个优点_。 【答案】A、C 将光屏放到像的位置,不透过玻璃板,直接观察光屏上有无像,若光屏上有像,则为实像,若无,则为虚像 倒立缩小 实验现象更明显、便于观察、减少了污染、便于比较像的大小等 【详解】 (2)1由图可知,要分别测出物体和像两点到平面镜的距离作为物距和像距,则应分别测出 A、C 两点到平面镜的距离作为物距和像距,经多次试验得出:像和物到平面镜的距离是
13、相等的。 2为了判断物体在平面镜中所成的像是实像还是虚像,实验方法应为:将光屏放到像的位置,不透过玻璃板,直接观察光屏上有无像,若光屏上有像,则为实像,若无,则为虚像。 (3)3由图可知,uv,该图的光屏上已成清晰的像,则u2f,fv2f,那么这个像是倒立缩小的实像。 4蜡烛换成 LED 灯的优点: 实验现象更明显、 便于观察、 减少了污染等; 光屏换成带有方格光屏的优点:便于比较像的大小。 Eg10 (2021浙江浙江七年级专题练习)在某次探究凸透镜成像规律的实验中: (1)小明通过甲实验测凸透镜焦点,让透镜镜面垂直于阳光,在透镜下面放上白纸(纸、镜平行) ,测出透镜与白纸间的距离s与对应的
14、白纸被烤焦的时间t,绘出图象如图乙,则该透镜的焦距f为_cm。 (2)实验前先调整烛焰的焰心、凸透镜和光屏的中心在同一高度,再固定好透镜和蜡烛后,发现无论如何移动光屏,光屏上都只有一个与透镜大小几乎相同的光斑,其原因可能是_。 (3)实验过程中,燃烧的蜡烛在不断缩短,光屏上的像会向_(填“上”或“下” )移动。 (4)把一块焦距为 15cm 的凸透镜固定在 50cm 刻度线处,蜡烛固定在 15cm 刻度线处,如图丙,光屏应在_(填“” 、 “”或“” )区域内左右移动才能观察到清晰的像。 (5)小明在实验中将蜡烛从略大于一倍焦距处逐渐远离凸透镜,物距u随时间t的变化图象如图所示,则像距v与t的
15、大致变化关系为图中的_。 ABCD 【答案】12 蜡烛在焦点处 上 C 【详解】 (1)1由图乙可知,当透镜与白纸间距s=12cm 时,白纸被烤焦的时间t=4min,所用的时间最短,说明太阳光经过凸透镜会聚后该点的温度最高, 这个点就是凸透镜的焦点, 则测出透镜与白纸间距即为焦距f=12cm。 (2) 2实验中固定好透镜和蜡烛后, 发现无论如何移动光屏, 光屏只有一个与透镜大小几乎相同的光斑,说明光平行主光轴射出,则可能将蜡烛置于焦点处了。 (3)3蜡烛不断燃烧,烛焰不断降低,过光心的光线不改变方向,像的位置向上移动。 (4)4凸透镜焦距是 15cm,当把凸透镜固定在 50cm 刻度线位置,蜡
16、烛固定在 15cm 刻度线位置时,物距为 50cm-15cm=35cm 大于 2 倍焦距,所以此时成倒立缩小的实像,像在 1 倍和 2 倍焦距之间,光屏应在区域内左右移动才能观察到清晰的像。 (4)5当物距大于焦距时凸透镜成的是实像;将蜡烛从略大于一倍焦距处逐渐远离凸透镜,物距变大,像距则变小,成反比例,且像距最小接近一倍焦距,故图象为 C 图。 Eg11 (2021浙江九年级专题练习) (1)在“探究凸透镜成像规律”的实验中:根据图乙可知该凸透镜的焦距是_。 (2)如图示是某次成清晰像的实验情景,则此时光屏上出现的像的性质_;实验时,由于实验时间较长,蜡烛变短,烛焰的像在光屏上的位置会向_方
17、移动(选填“上”或“下” ) 。 (3)若保持图中凸透镜和蜡烛位置都不变,在凸透镜左侧(蜡烛的右侧)附近放置一近视眼镜(图中未画出) ,则需要将光屏向_(选填“左”或“右” )移动才能再次在光屏上成清晰的像。 【答案】10cm 倒立等大实像 上 右 【详解】 (1)1由图乙知道,u=v=2f=20cm,所以,凸透镜的焦距是f=10cm (2)2由图甲知道,u=v,根据凸透镜成像规律知道,此时成倒立、等大的实像。 3应用凸透镜成倒立的实像,当蜡烛由于燃烧逐渐变短, 相对于凸透镜向下移动, 所以像逐渐向上移动。 (3)4近视镜为凹透镜,有发散光线的作用,在凸透镜左侧(蜡烛的右侧)附近放置一近视眼镜
18、,通过凸透镜的光线将会延迟会聚,则需要将光屏向右移动。 Eg12 (2021浙江浙江七年级专题练习)根据材料,回答问题 透镜焦距f的长短标志着折光本领的大小,焦距越短,折光本领越大。通常把透镜焦距的倒数叫作透镜的焦度,用表示,即1f 如果某透镜的焦距是 0.5m,它的焦度就11=2m0.5m,而平时说的眼镜片的度数就是镜片的透镜的焦度乘 100 的值,例如,400 度远视镜片的透镜焦度是 4m-1,它的焦距是 0.25m。通常远视镜片的度数是正数,而近视镜片的度数是负数。 (1)如图 1 是我们人的眼睛的结构图,眼睛很像一架照相机。眼球相当于一个_透镜,_相当于光屏。 (2)如图 2 所示是小
19、明的眼睛看物体时的成像情况,则小明的眼睛需要佩戴如图中的_(填字母)透镜。 (3)小明同学所戴眼镜镜片的焦距为 200cm,该镜片的度数为_度。 【答案】凸 视网膜 A 50 【详解】 (1)12人的眼球好像一架照相机,晶状体和角膜的共同作用相当于一个凸透镜,视网膜相当于光屏,外界物体在视网膜上所成的像是倒立、缩小的实像。 (2)3近视眼看远处的物体时,将像成在视网膜的前面,为了使像正好呈在视网膜上,应使光线推迟会聚,使所成的像相对于晶状体后移,所以应佩戴发散透镜即凹透镜,A 是凹透镜,BC 是凸透镜,D 属于平面镜,即矫正时佩戴的眼镜镜片应选用 A。 (3)4此透镜的焦距是 200cm=2m
20、 它的焦度 =-11=0.5m2m 故其镜片的度数为 0.5m-1100=50 度 Eg13 (2019浙江江北一模)在 17 世纪,有多位科学家在几何光学领域作出了杰出贡献,他们改变了光学世界。 (1) 1666 年, 英国科学家_在暗室中让太阳光通过三棱镜折射到墙上, 结果太阳光被分解成七种色光,依次是红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫,如图甲所示(图中仅标出红光和紫光光路) 。 (2)图乙画出了平行的紫光经凸透镜后的光路,请你在图乙上画出平行的红光经凸透镜后大致的光路_(请画在所示图上) 。 【答案】牛顿 【详解】 (1)1当太阳光经过三棱镜后,会分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种单色光,这是
21、光的色散现象,因为这条彩色的光带最下面的为紫光,即偏折最大的是紫色光,这一现象是由英国物理学家牛顿发现的。 (2)2用红光和紫光平行于同一个凸透镜的主光轴射入,红光、紫光对凸透镜的焦距不相同。红色光对凸透镜的焦距大,紫色光对凸透镜的焦距小,这是因为红色光较紫色光偏折能力弱。如图: 一、选择题一、选择题 1下列四幅图,分别表示近视眼成像情况和矫正做法的是( ) A B C D 2在探究凸透镜成像规律的实验中,将点燃的蜡烛放在凸透镜前某一位置,在凸透镜后 20cm的光屏上出现一个等大倒立的像,如果将蜡烛移动到凸透镜前 25cm处,则( ) A光屏在原来位置,光屏上会出现倒立放大的实像 B将光屏靠近
22、凸透镜一段距离,光屏上会出现倒立缩小的实像 C将光屏远离凸透镜一段距离,光屏上会出现倒立放大的实像 D无论怎样移动光屏,光屏上均找不到像 3“刷脸支付”已成为人们购物付款的一种常用方式。如图所示,顾客只需面对付款设备,该设备就会利用摄像头自动进行人脸识别,识别成功即付款完成。摄像头的光学核心元件是个凸透镜。下列分析正确的是( ) A摄像头对光有发散作用 B人脸识别时,人脸要处于摄像头一倍焦距以内 C人脸通过摄像头所成的像是正立、缩小的实像 D当人脸远离摄像头时,人脸经摄像头所成的像会变小 4现在航拍越来越多地被应用到了日常生活中。某学校使用小型无人机来拍摄校运会的盛况,如图所示,无人机底部的摄
23、像机镜头的透镜组可以看成一个凸透镜,那么当无人机在高空拍摄整个学校时,学校的像大致会成在( ) Aa 点 Bb 点 Cc点 Dd点 5下列有关光现象的描述正确的是( ) A近视眼应配戴凸透镜来矫正 B平面镜成像是由光的反射形成的 课堂小练 C照相机形成的是正立、缩小的实像 D向平面镜走近时,人在镜中的像将变大 6在探究凸透镜成像规律的实验中,当物体离透镜16cm时,在光屏上得到一个倒立放大的像;那么,当物体离透8cm时,在光屏上将( ) A能得到一个倒立放大的像 B能得到一个倒立缩小的像 C能得到一个正立放大的像 D不能得到像,但可以透过透镜看到一个正立放大的像 7以下关于光学知识说法正确的是
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