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人教版（2024）八年级上册（2024）第5节 跨学科实践：制作望远镜优秀课时训练
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这是一份人教版（2024）八年级上册（2024）第5节 跨学科实践：制作望远镜优秀课时训练，文件包含55跨学科实践制作望远镜知识点梳理含答案解析docx、55跨学科实践制作望远镜知识点梳理docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共32页， 欢迎下载使用。
•知识点1 视角
•知识点2 望远镜的原理和制作
•知识点3 望远镜与宇宙探索
•作业 巩固训练
知识点1
视角
1、视角的概念：从眼睛的中心向物体两端所引的两条直线的夹角。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。
2、物体的两端到人眼处所夹的角叫视角。用望远镜观察物体时，望远镜所成的像离我们的眼睛很近，增大了视角（选填“增大”或“减小”），因而通过望远镜能清楚地看到远处的物体。
【典例1-1】2016年11月14日夜空出现的“超级月亮”如图所示。下列对“超级月亮”的解释，你认为比较合理的是（ ）
A．月亮本身变大了
B．月亮距离我们很近时，视角变大了
C．月亮距离我们很远时，视角变小了
D．月亮变大且距离我们很近
【答案】B
【详解】超级月亮是指月亮距离地球最近的状态，此时，月亮围绕地球转动，到达离地球最近的地方，距离我们最近，使视角增大，所以我们看到的月亮好像比平时的增大了。实际上月亮本身的大小不变。
故选B。
【典例1-2】如图所示是“5G远程驾驶”，三个大屏幕分别显示多个视角及车速等信息。屏幕上显示的彩色画面是由红、 、蓝三种色光混合而成的。被控制的汽车上装有摄像头，摄像头成像的原理与 （填“显微镜”或“望远镜”）的物镜成像的原理相同。
【答案】 绿 望远镜
【详解】（1）[1]红、绿、蓝三色光混合后能产生各种色彩，这三种色光叫做色光的三原色，所以根据色光的混合规律，在电视屏幕中只需要红、绿、蓝三种颜色即可配出各种绚丽的色彩来。
（2）[2]望远镜由两组凸透镜组成，物镜的作用是使远处的物体在焦点附近成倒立、缩小的实像，与摄像头成像的原理相同。
【变式1-1】物体在视网膜上所成的像的大小是由视角决定的，下面四种情况中，眼睛感觉到最高的物体是（ ）
A．站在20 m远处高1.6 m的人
B．18 m远处一棵高1.7 m的小树
C．20 m远处高1.7 m的栏杆
D．40 m远处高1.7 m的竹竿
【答案】B
【详解】因为距离物体越近，视角越大，如果视角大，物体在视网膜上所成的像就大，眼睛所看到的物体就大；所以四个选项中，20m远的1.6m高的人，1.7m高的栏杆，40m远的1.8m高的竹竿都不如一棵18m远1.7m高的小树距离近，故这棵18m远的小树，在视网膜上所成的像最大，眼睛所看到的物体就大。
故选B。
【变式1-2】人观察物体时，视角越大，被观察的物体看起来越 （填“大”或“小”），且越 （填“清楚”或“模糊”）．
【答案】 大 清楚．
【详解】人观察物体时，视角越大，被观察的物体看起来越大；
成像越大，看起来越清楚．
望远镜就是增大了物体的视角，从而看清楚远处的物体．
知识点2
望远镜的原理和制作
1、望远镜：望远镜也是由两组凸透镜（目镜和物镜）组成，它的结构特点是物镜的焦距长而目镜的焦距短。
2、望远镜的成像原理是：物镜的作用是得到远处物体的实像，由于物体离物镜非常远，所以物体上各点发射到物镜上的光线几乎是平行光束，这样的光线经过物镜汇聚后，就在物镜焦点以外，在离焦点很近的地方，形成了一个倒立的、缩小的实像。这个倒立的、缩小的实像又位于目镜的焦点以内，所以目镜起了放大镜的作用，目镜把经过物镜的倒立、缩小的实像放大成了一个正立的、放大的虚像。这就是远处物体通过望远镜所成的虚像。
3、望远镜对视角的放大：用望远镜观察物体时，望远镜所成的像离我们的眼睛很近，增大了视角，因而通过望远镜能清楚地看到远处的物体。
4、设计简易望远镜
（1）确定望远镜的放大倍率
自制的望远镜可以采用单片的凸透镜作为目镜和物镜。为了让成像质量好一些，其放大倍率不宜过大，取放大倍率为2~3倍即可。
（2）选择物镜和目镜
望远镜的物镜和目镜可以选择老人阅读用放大镜的镜片，也可以使用老花镜的镜片，还可以直接购买凸透镜。利用本章所学知识测量凸透镜的焦距，并根据放大倍数的要求，选择适当焦距的凸透镜分别作为物镜和目镜。
在选择两块凸透镜时，除了需要满足焦距的要求，物镜的直径还要比目镜的直径大一些。测量凸透镜的直径，以便于制作直径合适的镜筒。
由此，应选择焦距较长、直径较大的凸透镜作为物镜，焦距较短、直径较小的凸透镜作为目镜。
（3）设计镜筒：在用望远镜对不同远近的物体进行观察时，需要调节两块凸透镜间的距离。如图所示，镜筒可以设计成两段，让物镜的镜筒较目镜的镜筒粗一些，这样套在一起，便于在使用时调节。观察最远处的物体时，两块凸透镜间的距离约等于两块凸透镜的焦距之和；观察较近处的物体时，两块凸透镜间的距离要稍大一些。
5. 制作及调试望远镜
（1）制作：根据所选凸透镜的焦距和直径制作镜筒。例如，可以选用如图所示的两块凸透镜。其中，物镜的焦距约为20cm，直径约为5cm；目镜的焦距约为10cm，直径约为4cm。
制作时，根据凸透镜的焦距、直径等数据，以及对镜筒长度的要求，我们可以利用现成的圆筒状物品（如装羽毛球的筒），也可以通过截取适当尺寸的长方形纸板（如瓦楞纸板或其他材料），并把它卷起来制成镜筒。此外，还要考虑如何把物镜和目镜方便地固定在镜筒上。
（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清晰的像为止。
【典例2-1】如图所示是显微镜和望远镜原理示意图，下面是关于它们的二次成像的说法正确的是（ ）
A．显微镜先成放大的虚像，再成放大的虚像
B．显微镜先成缩小的实像，再成放大的虚像
C．望远镜先成放大的实像，再成放大的虚像
D．望远镜先成缩小的实像，再成放大的虚像
【答案】D
【详解】AB．显微镜的物镜和目镜都是一个凸透镜，物镜成倒立、放大的实像，这个像成在目镜一倍焦距以内，目镜成正立、放大的虚像，故AB错误；
CD．望远镜的物镜和目镜都是一个凸透镜，物镜成倒立、缩小的实像，这个像成在目镜一倍焦距以内，目镜成正立、放大的虚像，故C错误，D正确。
故选D。
【典例2-2】显微镜的物镜和目镜都是 （选填“凸”或“凹”）透镜，其中物镜的作用相当于 （选填“照相机”或“投影仪”）；如图所示是简易天文望远镜的内部结构，远处的物体经过物镜成一个倒立的 （选填“实”或“虚”）像。
【答案】 凸 投影仪 实
【详解】[1][2]根据透镜的知识可知，显微镜的物镜和目镜都是凸透镜，其物镜相当于投影仪，能成倒立、放大的实像；此实像再通过目镜成立放大的虚像，这样经过两次放大，能使很小的物体被人眼观察到。
[3]如图所示是简易天文望远镜的物镜是一个凸透镜，相当于照相机，成倒立、缩小的实像。
【变式2-1】如图所示是开普勒望远镜，其物镜和目镜都是凸透镜。下列说法正确的是（ ）
A．物镜相当于照相机，使远处的物体成像在目镜焦距之内
B．物镜相当于投影仪，把远处的物体先放大，便于观察
C．目镜相当于投影仪，通过目镜看到的是正立放大的虚像
D．目镜相当于放大镜，把物镜成的放大实像再次放大观察
【答案】A
【详解】望远镜由物镜和目镜组成，物镜和目镜都是凸透镜，物镜相当于照相机，成倒立、缩小的实像，是远处的像成在目镜的一倍焦距以内，目镜相当于放大镜，成正立、放大的虚像，故A正确，BCD错误。
故选A。
【变式2-2】如图所示是简易天文望远镜的内部结构。远处的物体经过物镜成一个 的实像，落在目镜 的位置；这个实像经过目镜成一个正立、 的 像。如果你想制作简易天文望远镜，没有现成的透镜，可以选用合适的 （选填“近视”或“远视”）镜片来代替。
【答案】 倒立、缩小 焦点以内 放大 虚 远视
【详解】望远镜是由两组凸透镜组成的，靠近眼睛的叫目镜，靠近被观测物体的叫物镜，物镜的作用是使远处的物体在焦点附近成实像，目镜的作用相当于一个放大镜，用来把这个像放大。
[1][2][3][4][5]望远镜中物镜是一个凸透镜，远处的物体处在该凸透镜的二倍焦距之外，经该凸透镜成倒立、缩小的实像；这个倒立、缩小的实像正好落在目镜焦点以内（物距小于一倍焦距）的位置，目镜的作用相当于一个放大镜，这个实像经过目镜成一个正立、放大的虚像；近视眼镜片是凹透镜，远视眼镜片是凸透镜，所以想制作简易天文望远镜，没有现成的透镜，可以选用合适的远视镜片来代替。
知识点3
望远镜与宇宙探索
1、伽利略望远镜：意大利天文学家、物理学家伽利略是第一位把望远镜指向天空的人。1609年伽利略用自制的望远镜观察天体，以确凿的证据支持了哥白尼的“日心说”。第一个观测到了木星的卫星、太阳黑子和月球上的环形山。
2、“海王星”的发现：1846年，科学家根据牛顿发现的万有引力定律，猜想天王星外还存在一颗未知的行星。不久，人们用望远镜在预测的位置发现了这颗行星，它被命名为“海王星”。
3、哈勃太空望远镜：为改进对星体的观察，1990年美国向太空发射了一台望远镜，叫哈勃太空望远镜，可以排除大气层的干扰，使人类观测宇宙的能力空前提高。
4、郭守敬望远镜与“中国天眼”：我国不仅古代在天文观测上取得了丰硕的成果，在现代也对宇宙探索作出了很大贡献。2009年，郭守敬望远镜建成，并于2011年启动光谱巡天任务，成为世界上第一个获取光谱数突破千万量级的望远镜。2020年，中国天眼正式开放运行，它是目前全球单口径最大、灵敏度最高的射电天文望远镜。
5、我们的宇宙
（1）宇宙：我们的宇宙中拥有上千亿个星系。
（2）银河系：银河系只是宇宙中上千亿个星系中的一个。银河系异常巨大，一束光穿越银河系需要10万年的时间。
（3）太阳系：太阳不过是银河系中几千亿颗恒星中的一员。太阳周围有水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星等行星绕它运行。此外，还有若干其他天体绕太阳转动。
（4）地球：地球在离太阳比较近的第三条轨道上，是太阳系中的一颗行星。
【典例3-1】下列关于物理学家及其贡献对应正确的是（ ）
A．哥白尼——地心说B．伽利略——观察天体运动
C．牛顿——相对论D．爱因斯坦——量子力学
【答案】B
【详解】A．哥白尼提出了日心说，故A错误；
B．伽利略自制望远镜，观察天体运动，故B正确；
C．牛顿提出了牛顿运动定律和万有引力定律，建立完整的经典力学体系，故C错误；
D．普朗克、玻尔建立了量子力学，故D错误。
故选B。
【典例3-2】如图照片是“罗塞塔”飞船上的数码相机在35千米高度拍摄的彗星表面，我们能清楚地看到彗星上的岩石是因为光射到岩石表面发生了 （选填“镜面”或“漫”）反射．若该数码相机的焦距为30mm，则数码相机的感光层（数码相机的感光层相当于普通照相机的胶片）到镜头的距离 30mm（选填“大于”、“小于”或“等于”）．在地球上的我们可以借助大型 （填“望远镜”或“显微镜”）观察到该彗星．
【答案】 漫； 大于； 望远镜．
【分析】（1）反射分为镜面反射和漫反射，平行光线入射到平而光滑反射面上，反射光线还是平行射出，这种反射是镜面反射；平行光线入射到粗糙的反射面上，反射光线射向四面八方，这种反射是漫反射．
（2）凸透镜成像时，u＞2f，成倒立、缩小的实像，f＜v＜2f，应用于照相机和摄像机．
（3）利用凸透镜成像原理制成望远镜，可观察到太空中的星体．
【详解】岩石是凹凸不平的，平行光线入射到粗糙的岩石上，反射光线射向四面八方，发生漫反射；若镜头焦距为30mm，感光层到镜头的距离为像距，因此要满足的条件是f＜v＜2f；被拍景物在感光层上成倒立、缩小的实像，因此胶片到镜头的距离大于30mm；利用凸透镜成像原理制成望远镜，能够观测远处太空中的星体情况．
故答案为漫；大于；望远镜．
【点睛】此题涉及到漫反射、凸透镜成像规律及其应用等多个知识点，是一道综合性较强的题目．重点是凸透镜成像规律及其应用．
【变式3-1】在物理学发展的漫长历程中，有不少前辈做出了卓越的贡献。下列物理学家与其贡献不相符的是（ ）
A．哥白尼提出了日心说B．牛顿是量子力学奠基人
C．爱因斯坦提出了相对论D．伽利略率先用望远镜观察天空
【答案】B
【详解】A．哥白尼提出了日心说，纠正了地心说，故A不符合题意；
B．牛顿是经典力学的奠基人，量子力学是在20世纪初由一大批物理学家共同创立的，故B不符合题意；
C．爱因斯坦提出了相对论，由研究对象可分为广义相对论和狭义相对论，故C不符合题意；
D．伽利略是第一个用望远镜观察天空的人，故D不符合题意。
故选B。
【变式3-2】为了预防近视眼，同学们读写时眼睛与书本的距离应保持在 左右．第一位用自制的望远镜观察天空的科学家是意大利物理学家 ．光线通过透镜上的一个点时，光的传播方向不变，这个点叫作透镜的 ．
【答案】 25cm 伽利略 光心
【详解】正常眼睛观察近处物体最清晰而又不疲劳的距离大约是25cm，这个距离叫明视距离．为了预防近视眼，同学们读写时眼睛与书本的距离应保持在25cm左右．第一位用自制的望远镜观察天空的科学家是意大利物理学家伽利略．光线通过透镜的光心时，光的传播方向不变．
点睛：眼睛看近处物体最舒服的距离是25cm，这个距离是明视距离．过光心的光线传播方向不改变．
一、单选题
1．如图所示的光学器材不是应用凸透镜成像的是（ ）
A．照相机B．望远镜C．自行车尾灯D．放大镜
【答案】C
【详解】解答：A. 照相机是利用了凸透镜可成倒立缩小的实像的原理，所以不合题意；B. 望远镜有物镜和目镜组成，物镜利用凸透镜可成倒立缩小的实像的原理，目镜利用凸透镜成放大虚像的原理，所以不合题意；C. 自行车尾灯是利用了平面镜对光的反射作用，改变光的传播方向，所以符合题意；D. 放大镜是利用了凸透镜可成放大虚像的原理，所以不合题意．
点睛 ：当物体在凸透镜不同位置时，可以成不同特点的像，因此，在具体应用中，应针对其特点，进行具体分析才行．
2．首次把望远镜指向太空的科学家是（ ）
A．牛顿B．伽利略C．阿基米德D．爱迪生
【答案】B
【详解】历史上第一次尝试进行光速的测量，也是第一个把望远镜用于天文学研究的物理学家是伽利略，故ACD不符合题意，B符合题意。
故选B。
3．对下列四幅图阐述正确的是（ ）
A．甲图：近视眼成像在视网膜前，用凹透镜矫正
B．乙图：远视眼成像在视网膜后，用凹透镜矫正
C．丙图：显微镜的物镜相当于放大镜，目镜相当于投影仪的镜头
D．丁图：天文望远镜的物镜相当于投影仪的镜头，目镜相当于放大镜
【答案】A
【详解】A．由甲图可知，像成在视网膜的前方，故该眼睛是近视眼，近视眼是晶状体曲度变大，会聚能力增强，即折光能力增强，应佩戴发散透镜，使光线推迟会聚，即用凹透镜矫正，故A正确；
B．乙图中像成在了视网膜的后面，该眼睛是远视眼，远视眼应该配戴凸透镜进行矫正，故B错误；
C．显微镜的物镜相当于投影仪的镜头，成放大的实像，目镜成放大的虚像，相当于放大镜，故C错误；
D．天文望远镜中物镜的作用是使远处的物体成倒立缩小的实像，这个倒立缩小的实像正好落在目镜焦距内的位置，目镜再对这个像进行放大。因此物镜相当于照相机的镜头，目镜相当于放大镜，故D错误。
故选A。
4．用显微镜和望远镜观察物体时，关于像的倒正，以下说法正确的是（ ）
A．用显微镜观察时像是正立的，用天文望远镜观察时像是倒立的；
B．用显微镜观察时像是正立的，用天文望远镜观察时像也是正立的；
C．用显微镜观察时像是倒立的，用天文望远镜观察时像是正立的；
D．用显微镜观察时像是倒立的，用天文望远镜观察时像也是倒立的
【答案】D
【详解】显微镜和天文望远镜的物镜都是成倒立的实像，这个实像再通过它们各自的目镜后成正立放大的虚像。它们分别都经过一次倒立的像，再经过一次正立的像，两次成像的结果，使人们最终观察到的都是倒立的像。但是通过显微镜得到的是物体倒立放大的像，通过天文望远镜得到的是物体倒立缩小的像。
故选D。
5．如图甲所示是福建的天文爱好者颜明哲通过纯手工打磨镜片自制的望远镜，该望远镜不仅可以看到8亿公里外的木星，甚至能清晰地看到木星表面的斑纹，图乙是该望远镜内部结构及光路示意图。下列关于该自制望远镜的说法正确的是（ ）
A．颜明哲通过纯手工磨制的镜片是凹透镜
B．看到8亿公里外的木星只利用了光沿直线传播
C．清晰看到木星表面的斑纹时物镜的成像原理与照相机相同
D．木星到物镜的距离u满足（f为物镜的焦距）
【答案】C
【详解】A．望远镜的目镜和物镜都是由凸透镜组成，所以颜明哲通过纯手工磨制的镜片是凸透镜，故A错误；
B．光线通过望远镜的凸透镜，发生了折射，故B错误；
CD．望远镜的目镜相当于放大镜，成正立的放大的虚像，物镜相当于照相机，木星到物镜的距离u满足，成倒立缩小的实像，故C正确，D错误。
故选C。
6．关于如图所示的望远镜，下列说法正确的是（ ）
A．靠近眼睛的镜片为目镜，靠近被观测物体的镜片为物镜
B．它的物镜和目镜都是凹透镜
C．它的物镜相当于投影仪
D．它的物镜与显微镜的物镜成像原理相同
【答案】A
【详解】AB．望远镜是由两组凸透镜组成的，靠近眼睛的凸透镜叫做目镜，靠近被观测物体的凸透镜叫做物镜，故A正确，B错误；
C．物镜的作用是使得无限远处的物体在凸透镜的焦点附近成一个倒立缩小的实像，相当于一个照相机，故C错误；
D．显微镜的物镜成倒立放大的实像，望远镜的物镜成倒立缩小的实像，两者成像原理不同，故D错误。
故选A。
7．下列关于透镜的描述中正确的是（ ）
A．近视眼镜利用了凸透镜对光的会聚作用
B．放大镜与报纸的距离应大于两倍焦距，才可以看到正立、放大的字
C．人眼相当于一架照相机，看物体时，会在视网膜上形成倒立缩小的实像
D．所有的望远镜和显微镜的目镜和物镜都是凸透镜
【答案】C
【详解】A．近视眼镜是凹透镜，利用了凹透镜对光的发散作用，故A错误；
B．根据凸透镜成像规律，当物距小于一倍焦距时，成正立、放大的虚像，应用是放大镜，故B错误；
C．人眼的晶状体和角膜共同作用，相当于一个凸透镜，看物体时，会在视网膜上形成倒立缩小的实像，类似于照相机，故C正确；
D．并非所有的望远镜和显微镜的目镜和物镜都是凸透镜，例如望远镜除了“双凸透镜”类型，还有“凹凸透镜”类型，即物镜和目镜分别是一个凸透镜和一个凹透镜，故D错误。
故选C。
8．对下列四幅图阐述正确的是（ ）
A．甲图：近视眼成像在视网膜前，成因是晶状体太厚，折光能力太弱
B．乙图：远视眼成像在视网膜后，用凹透镜矫正
C．丙图：显微镜的目镜相当于放大镜，物镜相当于投影仪的镜头
D．丁图：天文望远镜的目镜相当于投影仪，物镜相当于照相机的镜头
【答案】C
【详解】A．甲图中像成在视网膜的前方，说明该眼睛是近视眼，近视眼是由于晶状体曲度变大，会聚能力（即折光能力）增强，应佩戴发散透镜（凹透镜），使光线推迟会聚，故A错误；
B．乙图中像成在了视网膜的后面，说明该眼睛是远视眼，远视眼应该佩戴凸透镜进行矫正（使光线提前会聚），故B错误；
C．显微镜其物镜相当于投影仪的镜头，成倒立放大的实像，目镜相当于放大镜，成正立放大的虚像，故C正确；
D．望远镜中物镜的作用是使远处的物体成倒立缩小的实像，这个倒立缩小的实像正好落在目镜焦距内的位置，目镜再对这个像进行放大。因此其物镜相当于照相机的镜头，目镜相当于放大镜，故D错误。
故选C。
9．我市在重要的位置都安装了“电子眼”，形成“天网”。关于“电子眼”的光学知识说法正确的是（ ）
A．“电子眼”成像原理与显微镜物镜成像原理相同
B．“电子眼”形成的像是正立的虚像
C．物体距离“电子眼”越远，所成像越小
D．“电子眼”的镜头是凹透镜
【答案】C
【详解】A．显微镜的物镜成倒立、放大的实像，与投影仪的成像原理相同，而“电子眼”相当于照相机，故A错误；
BCD．电子眼相当于摄像机（照相机），摄像头的镜头相当于一个凸透镜，拍摄路面情况时，物距远大于2倍焦距，所以此时成倒立缩小的实像；凸透镜成实像时，物体距离“电子眼”越远，物距越大，像距越小，则所成像越小，故BD错误，C正确。
故选C。
10．小明学习光学之后，对光学仪器很感兴趣，下列光学仪器，说法正确的是（ ）
A．在山道拐弯处安装凸面镜，主要是凸面镜对光有会聚作用，能扩大视野
B．物体经过显微镜和望远镜所成的像都比实际物体大了很多倍
C．近视眼是晶状体太厚，折光能力太强需要戴凸透镜来矫正
D．显微镜的物镜相当于投影仪，成倒立放大的实像，目镜相当于放大镜
【答案】D
【详解】A．凸面镜对光线有发散作用，在山道拐弯处安装凸面镜，可以扩大视野，故A错误；
B．显微镜有物镜和目镜组成，显微镜的物镜成的是放大、倒立的实像，目镜成的是正立、放大的虚像，望远镜物镜相当于照相机成倒立的缩小的实像，目镜成的是正立、放大的虚像，故B错误；
C．近视眼是晶状体太厚，折光能力太强，凹透镜对光线有发散作用，近视眼需要戴凹透镜来矫正，故C错误；
D．显微镜的物镜相当于投影仪的镜头成倒立放大的实像，目镜相当于放大镜，成正立放大的虚像，故D正确。
故选D。
二、填空题
11．被誉为经典力学和实验物理学先驱的 ，率先用望远镜观察天空，由此得到关于天体运行的结果，支持了著名天文学家、自然科学先驱 提出的“日心说”。（均填科学家名）
【答案】 伽利略 哥白尼
【详解】[1][2]伽利略是经典力学和实验物理学等的先驱，他率先用望远镜观察天空，由此得到的关于天体运行的结果有力地支持了哥白尼的日心说。
12．望远镜物镜的作用是使远处的物体在 附近成实像，目镜的作用相当于一个放大镜，用来把这个像放大。现代天文望远镜都力求把物镜的口径加大，这样它可以 ，使得所成的像更加明亮。
【答案】 焦点 会聚更多的光
【详解】[1]望远镜的物镜相当于照相机，其作用是使远处的物体在焦点附近成倒立、缩小的实像，望远镜的目镜相当于放大镜，用来把像放大。
[2]望远镜的物镜的直径做的大些，能会聚更多的光，使所成的像更加明亮。
13．为了形象地说明宇宙大爆炸，课本上将一个粘有小金属粒的气球看成宇宙，如图所示，将 看成是宇宙中的天体，气球膨胀时，任一小金属粒周围的其他小金属粒都在离它远去。表示宇宙中的天体在相互 。这里主要运用的一种思维方法是 （选填“等效法” “类比法”或“转换法”）。
【答案】 小金属粒 远离 类比法
【详解】[1][2][3]为了形象地说明宇宙大爆炸，课本上将一个黏有小金属粒的气球看成宇宙，金属粒看成是宇宙中的天体，气球膨胀时，任一小金属粒都在离它远去，说明宇宙中的天体在相互远离，这里用到类比法。
14．来自远处物体的光进入望远镜的物镜后，成 （选填“倒立”或“正立”） （选填“放大”或“缩小”） （选填“实”或“虚”）像，这个像成在其目镜的 （选填“二倍焦距以外”、“一倍焦距和二倍焦距之间”或“焦点以内”）。
【答案】 倒立 缩小 实 焦点以内
【详解】[1][2][3]望远镜的物镜为凸透镜，远处的物体处于凸透镜二倍焦距以外的位置，通过凸透镜成倒立的、缩小的实像。
[4]望远镜的原理是：将物体通过物镜的像成在目镜的一倍焦距以内的位置处，这个像通过目镜成一个放大的像，从而使人通过望远镜看清远处的物体。
15．如图，小明用两个焦距不同的凸透镜模拟望远镜观察远处的物体，其中离眼睛较远的凸透镜可使远处物体成 （选填“虚像”或“实像”），较近的凸透镜相当于生活中的 （选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”）。
【答案】 实像 放大镜
【详解】[1][2]望远镜是由两组凸透镜组成，离眼睛较远的凸透镜相当于物镜，观察远处的景物时，物距大于2倍焦距，物镜成倒立、缩小的实像，这个倒立缩小的实像正好落在目镜焦距内的位置，目镜的作用相当于一个放大镜，这个实像经过目镜后成一个正立、放大的虚像，故较近的凸透镜相当于生活中的放大镜。
三、实验题
16．小明生日时爸爸送给他一台手持单筒望远镜，如图所示。小明阅读说明书。了解到该望远镜的目镜和物镜都是凸透镜，他想知道目镜和物镜哪个的焦距大，于是他将望远镜的目镜和物镜的镜片拆了下来。请你设计实验帮助小明进行比较。
(1)实验步骤： ；
(2)实验结论： 。
【答案】(1)见解析
(2)见解析
【详解】（1）分别将两个凸透镜正对着太阳光，上下移动透镜，当纸上形成最小、最亮的光斑时，量出此时透镜到纸的距离即为焦距。
（2）物镜的焦距比目镜的焦距大。
17．项目化学习小组从实验室找到几只透镜准备自制一只望远镜。
（1）如图甲所示，将某透镜放在点光源与光屏中间，此时屏上呈现一个比透镜尺寸大的圆形光斑，将光源向 （左/右）移动，若观察到 现象，则该透镜为凸透镜；
（2）选出一对焦距合适的凸透镜作为物镜和目镜，按照如图乙所示方法组装成一只望远镜。小明用望远镜观察天空星星时发现镜中视野范围较小，很难找到目标，为此，他用两块相同的带开口的挡板制作了一个寻星装置，安装在望远镜套筒上后，借助挡板能快捷寻找目标（图丙所示），并将目标锁定在望远镜视野中，下列设计的各挡板中最适合的是 ；
（3）小明用该望远镜看远处物体时，发现像与物相比较上下、左右都颠倒了，为使看到的像与物相比不失真，老师建议他将望远镜设计成物镜与目镜不共轴、中部为空腔的形状（图丁所示），再利用几片小平面镜，安装到中部空腔内以改变光路，可以满足要求。
小明按照图戊所示方法，将两块平面镜彼此平行安装在空腔中，你认为这样制作能够达到要求吗？如果能请说明理由；如果不能，请保留图上可取的设计，对无用的设计打“×”，并补上接下来的设计（只需补上一步即可） ，且至少需要 块平面镜。
【答案】 左 圆形光斑变小 D 能，因为最开始所成的像上下、左右都颠倒，经过平面镜反射后所成的像刚好与物相比不失真 2
【详解】（1）[1][2]凸透镜对光线具有会聚作用，此时屏上呈现一个比透镜尺寸大的圆形光斑，根据凸透镜成像规律，根据凸透镜成实像时，物远像近像变小的特点，应将将光源向左移动，若观察到圆形光斑变小现象，且光斑可以变得比透镜小，则该透镜为凸透镜。凹透镜形成的圆形光斑也会变小，但是不可能比透镜小。
（2）[3]A．用两块相同的带开口的挡板制作了一个寻星装置，安装在望远镜套筒上后，借助挡板能快捷寻找目标，利用了光沿直线传播的特点，增大视角，应该选择比较大的圆孔，可以扩大视野范围，故A不符合题意；
B．由A选项可知，故B不符合题意；
C．由A选项可知，故C不符合题意；
D．由A选项可知，故D符合题意。
故选D。
（3）[4][5]小明按照图戊所示方法，将两块平面镜彼此平行安装在空腔中，那么光路图如下：
因为最开始所成的像上下、左右都颠倒了，而经过平面镜反射后所成的像刚好与物相比不失真，所以能达到要求，所以最少需要2块平面镜。
四、科普阅读题
18．如图1所示，我国首个大型巡天空间望远镜目前正在研制，按照中国载人航天工程计划，该望远镜预计于2024年投入科学运行。
【巡天空间望远镜与中国天眼（FAST）】
中国天眼（FAST）是射电望远镜，它接收来自宇宙天体的微弱无线电波，传给后端计算机记录。由于无线电波可穿透宇宙空间，射电望远镜不太会受光照和气候的影响，可以全天候工作。巡天空间望远镜则是光学望远镜，捕捉的是近紫外至可见光波段，通过组成望远镜的直径大、焦距长的物镜和直径小、焦距短的目镜，实现远距离物体近处成像。
请阅读上述短文，回答下列问题：
（1）地面望远镜容易受到地球大气的影响，会使星光在观测路径中发生光的 ，形成所谓的“大气像差”；
（2）巡天空间望远镜属于 （选填“射电”、“光学”）望远镜，在观测宇宙时，物镜所成的像是 立、缩小的 像；
（3）如图2所示，巡天空间望远镜在维修升级时，与“天宫”空间站交会对接。该过程中，巡天空间望远镜与空间站是相对 的；
（4）目前，人类观测到的最远的天体距离我们约130亿光年。光年是 （选填“长度”、“时间”）计量单位，也就是说，如果有一束光以的速度从这个天体发出，那么要经过约 年才能到达地球。
（5）如图3所示，“四周特别黑，深不见底的黑，万丈深渊都不足以形容。”这是我国宇航员刘洋在太空中生活的一句评价。请你从物理的角度解释“黑”的原因： 。
【答案】 折射 光学 倒 实 静止 长度 缺少反射面，没有光经过反射进入人眼
【详解】（1）[1]大气层中含有密度不均匀的空气，星光在透过不均匀的大气层时，会发生折射现象，形成“大气像差”。
（2）[2][3][4]由题意得巡天望远镜可以捕捉近紫外至可见光波段，属于光学望远镜。在观测太空时，由于观测的天体距离物镜距离很远，所以根据凸透镜成像规律可知，此时可以成倒立缩小的实像。
（3）[5]两者对接时，巡天望远镜与“天宫”空间站之间的位置关系一直保持不变，因此它们之间是相对静止的。
（4）[6][7]光年指的是光在真空传播，经过一年所通过的路程，因此属于长度计量单位。由速度公式可知，该束光从天体到达地球的时间为
（5）[8]太空中是真空状态，因此光穿过时，没有物体可以被照射，也就没有反射面，因此人的眼睛就看不到反射到眼睛中的光，因此一切看起来都是黑暗的。
•知识点1 视角
•知识点2 望远镜的原理和制作
•知识点3 望远镜与宇宙探索
•作业 巩固训练
知识点1
视角
1、视角的概念：从眼睛的中心向物体两端所引的两条直线的夹角。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。
2、物体的两端到人眼处所夹的角叫视角。用望远镜观察物体时，望远镜所成的像离我们的眼睛很近，增大了视角（选填“增大”或“减小”），因而通过望远镜能清楚地看到远处的物体。
【典例1-1】2016年11月14日夜空出现的“超级月亮”如图所示。下列对“超级月亮”的解释，你认为比较合理的是（ ）
A．月亮本身变大了
B．月亮距离我们很近时，视角变大了
C．月亮距离我们很远时，视角变小了
D．月亮变大且距离我们很近
【答案】B
【详解】超级月亮是指月亮距离地球最近的状态，此时，月亮围绕地球转动，到达离地球最近的地方，距离我们最近，使视角增大，所以我们看到的月亮好像比平时的增大了。实际上月亮本身的大小不变。
故选B。
【典例1-2】如图所示是“5G远程驾驶”，三个大屏幕分别显示多个视角及车速等信息。屏幕上显示的彩色画面是由红、 、蓝三种色光混合而成的。被控制的汽车上装有摄像头，摄像头成像的原理与 （填“显微镜”或“望远镜”）的物镜成像的原理相同。
【答案】 绿 望远镜
【详解】（1）[1]红、绿、蓝三色光混合后能产生各种色彩，这三种色光叫做色光的三原色，所以根据色光的混合规律，在电视屏幕中只需要红、绿、蓝三种颜色即可配出各种绚丽的色彩来。
（2）[2]望远镜由两组凸透镜组成，物镜的作用是使远处的物体在焦点附近成倒立、缩小的实像，与摄像头成像的原理相同。
【变式1-1】物体在视网膜上所成的像的大小是由视角决定的，下面四种情况中，眼睛感觉到最高的物体是（ ）
A．站在20 m远处高1.6 m的人
B．18 m远处一棵高1.7 m的小树
C．20 m远处高1.7 m的栏杆
D．40 m远处高1.7 m的竹竿
【答案】B
【详解】因为距离物体越近，视角越大，如果视角大，物体在视网膜上所成的像就大，眼睛所看到的物体就大；所以四个选项中，20m远的1.6m高的人，1.7m高的栏杆，40m远的1.8m高的竹竿都不如一棵18m远1.7m高的小树距离近，故这棵18m远的小树，在视网膜上所成的像最大，眼睛所看到的物体就大。
故选B。
【变式1-2】人观察物体时，视角越大，被观察的物体看起来越 （填“大”或“小”），且越 （填“清楚”或“模糊”）．
【答案】 大 清楚．
【详解】人观察物体时，视角越大，被观察的物体看起来越大；
成像越大，看起来越清楚．
望远镜就是增大了物体的视角，从而看清楚远处的物体．
知识点2
望远镜的原理和制作
1、望远镜：望远镜也是由两组凸透镜（目镜和物镜）组成，它的结构特点是物镜的焦距长而目镜的焦距短。
2、望远镜的成像原理是：物镜的作用是得到远处物体的实像，由于物体离物镜非常远，所以物体上各点发射到物镜上的光线几乎是平行光束，这样的光线经过物镜汇聚后，就在物镜焦点以外，在离焦点很近的地方，形成了一个倒立的、缩小的实像。这个倒立的、缩小的实像又位于目镜的焦点以内，所以目镜起了放大镜的作用，目镜把经过物镜的倒立、缩小的实像放大成了一个正立的、放大的虚像。这就是远处物体通过望远镜所成的虚像。
3、望远镜对视角的放大：用望远镜观察物体时，望远镜所成的像离我们的眼睛很近，增大了视角，因而通过望远镜能清楚地看到远处的物体。
4、设计简易望远镜
（1）确定望远镜的放大倍率
自制的望远镜可以采用单片的凸透镜作为目镜和物镜。为了让成像质量好一些，其放大倍率不宜过大，取放大倍率为2~3倍即可。
（2）选择物镜和目镜
望远镜的物镜和目镜可以选择老人阅读用放大镜的镜片，也可以使用老花镜的镜片，还可以直接购买凸透镜。利用本章所学知识测量凸透镜的焦距，并根据放大倍数的要求，选择适当焦距的凸透镜分别作为物镜和目镜。
在选择两块凸透镜时，除了需要满足焦距的要求，物镜的直径还要比目镜的直径大一些。测量凸透镜的直径，以便于制作直径合适的镜筒。
由此，应选择焦距较长、直径较大的凸透镜作为物镜，焦距较短、直径较小的凸透镜作为目镜。
（3）设计镜筒：在用望远镜对不同远近的物体进行观察时，需要调节两块凸透镜间的距离。如图所示，镜筒可以设计成两段，让物镜的镜筒较目镜的镜筒粗一些，这样套在一起，便于在使用时调节。观察最远处的物体时，两块凸透镜间的距离约等于两块凸透镜的焦距之和；观察较近处的物体时，两块凸透镜间的距离要稍大一些。
5. 制作及调试望远镜
（1）制作：根据所选凸透镜的焦距和直径制作镜筒。例如，可以选用如图所示的两块凸透镜。其中，物镜的焦距约为20cm，直径约为5cm；目镜的焦距约为10cm，直径约为4cm。
制作时，根据凸透镜的焦距、直径等数据，以及对镜筒长度的要求，我们可以利用现成的圆筒状物品（如装羽毛球的筒），也可以通过截取适当尺寸的长方形纸板（如瓦楞纸板或其他材料），并把它卷起来制成镜筒。此外，还要考虑如何把物镜和目镜方便地固定在镜筒上。
（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清晰的像为止。
【典例2-1】如图所示是显微镜和望远镜原理示意图，下面是关于它们的二次成像的说法正确的是（ ）
A．显微镜先成放大的虚像，再成放大的虚像
B．显微镜先成缩小的实像，再成放大的虚像
C．望远镜先成放大的实像，再成放大的虚像
D．望远镜先成缩小的实像，再成放大的虚像
【答案】D
【详解】AB．显微镜的物镜和目镜都是一个凸透镜，物镜成倒立、放大的实像，这个像成在目镜一倍焦距以内，目镜成正立、放大的虚像，故AB错误；
CD．望远镜的物镜和目镜都是一个凸透镜，物镜成倒立、缩小的实像，这个像成在目镜一倍焦距以内，目镜成正立、放大的虚像，故C错误，D正确。
故选D。
【典例2-2】显微镜的物镜和目镜都是 （选填“凸”或“凹”）透镜，其中物镜的作用相当于 （选填“照相机”或“投影仪”）；如图所示是简易天文望远镜的内部结构，远处的物体经过物镜成一个倒立的 （选填“实”或“虚”）像。
【答案】 凸 投影仪 实
【详解】[1][2]根据透镜的知识可知，显微镜的物镜和目镜都是凸透镜，其物镜相当于投影仪，能成倒立、放大的实像；此实像再通过目镜成立放大的虚像，这样经过两次放大，能使很小的物体被人眼观察到。
[3]如图所示是简易天文望远镜的物镜是一个凸透镜，相当于照相机，成倒立、缩小的实像。
【变式2-1】如图所示是开普勒望远镜，其物镜和目镜都是凸透镜。下列说法正确的是（ ）
A．物镜相当于照相机，使远处的物体成像在目镜焦距之内
B．物镜相当于投影仪，把远处的物体先放大，便于观察
C．目镜相当于投影仪，通过目镜看到的是正立放大的虚像
D．目镜相当于放大镜，把物镜成的放大实像再次放大观察
【答案】A
【详解】望远镜由物镜和目镜组成，物镜和目镜都是凸透镜，物镜相当于照相机，成倒立、缩小的实像，是远处的像成在目镜的一倍焦距以内，目镜相当于放大镜，成正立、放大的虚像，故A正确，BCD错误。
故选A。
【变式2-2】如图所示是简易天文望远镜的内部结构。远处的物体经过物镜成一个 的实像，落在目镜 的位置；这个实像经过目镜成一个正立、 的 像。如果你想制作简易天文望远镜，没有现成的透镜，可以选用合适的 （选填“近视”或“远视”）镜片来代替。
【答案】 倒立、缩小 焦点以内 放大 虚 远视
【详解】望远镜是由两组凸透镜组成的，靠近眼睛的叫目镜，靠近被观测物体的叫物镜，物镜的作用是使远处的物体在焦点附近成实像，目镜的作用相当于一个放大镜，用来把这个像放大。
[1][2][3][4][5]望远镜中物镜是一个凸透镜，远处的物体处在该凸透镜的二倍焦距之外，经该凸透镜成倒立、缩小的实像；这个倒立、缩小的实像正好落在目镜焦点以内（物距小于一倍焦距）的位置，目镜的作用相当于一个放大镜，这个实像经过目镜成一个正立、放大的虚像；近视眼镜片是凹透镜，远视眼镜片是凸透镜，所以想制作简易天文望远镜，没有现成的透镜，可以选用合适的远视镜片来代替。
知识点3
望远镜与宇宙探索
1、伽利略望远镜：意大利天文学家、物理学家伽利略是第一位把望远镜指向天空的人。1609年伽利略用自制的望远镜观察天体，以确凿的证据支持了哥白尼的“日心说”。第一个观测到了木星的卫星、太阳黑子和月球上的环形山。
2、“海王星”的发现：1846年，科学家根据牛顿发现的万有引力定律，猜想天王星外还存在一颗未知的行星。不久，人们用望远镜在预测的位置发现了这颗行星，它被命名为“海王星”。
3、哈勃太空望远镜：为改进对星体的观察，1990年美国向太空发射了一台望远镜，叫哈勃太空望远镜，可以排除大气层的干扰，使人类观测宇宙的能力空前提高。
4、郭守敬望远镜与“中国天眼”：我国不仅古代在天文观测上取得了丰硕的成果，在现代也对宇宙探索作出了很大贡献。2009年，郭守敬望远镜建成，并于2011年启动光谱巡天任务，成为世界上第一个获取光谱数突破千万量级的望远镜。2020年，中国天眼正式开放运行，它是目前全球单口径最大、灵敏度最高的射电天文望远镜。
5、我们的宇宙
（1）宇宙：我们的宇宙中拥有上千亿个星系。
（2）银河系：银河系只是宇宙中上千亿个星系中的一个。银河系异常巨大，一束光穿越银河系需要10万年的时间。
（3）太阳系：太阳不过是银河系中几千亿颗恒星中的一员。太阳周围有水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星等行星绕它运行。此外，还有若干其他天体绕太阳转动。
（4）地球：地球在离太阳比较近的第三条轨道上，是太阳系中的一颗行星。
【典例3-1】下列关于物理学家及其贡献对应正确的是（ ）
A．哥白尼——地心说B．伽利略——观察天体运动
C．牛顿——相对论D．爱因斯坦——量子力学
【答案】B
【详解】A．哥白尼提出了日心说，故A错误；
B．伽利略自制望远镜，观察天体运动，故B正确；
C．牛顿提出了牛顿运动定律和万有引力定律，建立完整的经典力学体系，故C错误；
D．普朗克、玻尔建立了量子力学，故D错误。
故选B。
【典例3-2】如图照片是“罗塞塔”飞船上的数码相机在35千米高度拍摄的彗星表面，我们能清楚地看到彗星上的岩石是因为光射到岩石表面发生了 （选填“镜面”或“漫”）反射．若该数码相机的焦距为30mm，则数码相机的感光层（数码相机的感光层相当于普通照相机的胶片）到镜头的距离 30mm（选填“大于”、“小于”或“等于”）．在地球上的我们可以借助大型 （填“望远镜”或“显微镜”）观察到该彗星．
【答案】 漫； 大于； 望远镜．
【分析】（1）反射分为镜面反射和漫反射，平行光线入射到平而光滑反射面上，反射光线还是平行射出，这种反射是镜面反射；平行光线入射到粗糙的反射面上，反射光线射向四面八方，这种反射是漫反射．
（2）凸透镜成像时，u＞2f，成倒立、缩小的实像，f＜v＜2f，应用于照相机和摄像机．
（3）利用凸透镜成像原理制成望远镜，可观察到太空中的星体．
【详解】岩石是凹凸不平的，平行光线入射到粗糙的岩石上，反射光线射向四面八方，发生漫反射；若镜头焦距为30mm，感光层到镜头的距离为像距，因此要满足的条件是f＜v＜2f；被拍景物在感光层上成倒立、缩小的实像，因此胶片到镜头的距离大于30mm；利用凸透镜成像原理制成望远镜，能够观测远处太空中的星体情况．
故答案为漫；大于；望远镜．
【点睛】此题涉及到漫反射、凸透镜成像规律及其应用等多个知识点，是一道综合性较强的题目．重点是凸透镜成像规律及其应用．
【变式3-1】在物理学发展的漫长历程中，有不少前辈做出了卓越的贡献。下列物理学家与其贡献不相符的是（ ）
A．哥白尼提出了日心说B．牛顿是量子力学奠基人
C．爱因斯坦提出了相对论D．伽利略率先用望远镜观察天空
【答案】B
【详解】A．哥白尼提出了日心说，纠正了地心说，故A不符合题意；
B．牛顿是经典力学的奠基人，量子力学是在20世纪初由一大批物理学家共同创立的，故B不符合题意；
C．爱因斯坦提出了相对论，由研究对象可分为广义相对论和狭义相对论，故C不符合题意；
D．伽利略是第一个用望远镜观察天空的人，故D不符合题意。
故选B。
【变式3-2】为了预防近视眼，同学们读写时眼睛与书本的距离应保持在 左右．第一位用自制的望远镜观察天空的科学家是意大利物理学家 ．光线通过透镜上的一个点时，光的传播方向不变，这个点叫作透镜的 ．
【答案】 25cm 伽利略 光心
【详解】正常眼睛观察近处物体最清晰而又不疲劳的距离大约是25cm，这个距离叫明视距离．为了预防近视眼，同学们读写时眼睛与书本的距离应保持在25cm左右．第一位用自制的望远镜观察天空的科学家是意大利物理学家伽利略．光线通过透镜的光心时，光的传播方向不变．
点睛：眼睛看近处物体最舒服的距离是25cm，这个距离是明视距离．过光心的光线传播方向不改变．
一、单选题
1．如图所示的光学器材不是应用凸透镜成像的是（ ）
A．照相机B．望远镜C．自行车尾灯D．放大镜
【答案】C
【详解】解答：A. 照相机是利用了凸透镜可成倒立缩小的实像的原理，所以不合题意；B. 望远镜有物镜和目镜组成，物镜利用凸透镜可成倒立缩小的实像的原理，目镜利用凸透镜成放大虚像的原理，所以不合题意；C. 自行车尾灯是利用了平面镜对光的反射作用，改变光的传播方向，所以符合题意；D. 放大镜是利用了凸透镜可成放大虚像的原理，所以不合题意．
点睛 ：当物体在凸透镜不同位置时，可以成不同特点的像，因此，在具体应用中，应针对其特点，进行具体分析才行．
2．首次把望远镜指向太空的科学家是（ ）
A．牛顿B．伽利略C．阿基米德D．爱迪生
【答案】B
【详解】历史上第一次尝试进行光速的测量，也是第一个把望远镜用于天文学研究的物理学家是伽利略，故ACD不符合题意，B符合题意。
故选B。
3．对下列四幅图阐述正确的是（ ）
A．甲图：近视眼成像在视网膜前，用凹透镜矫正
B．乙图：远视眼成像在视网膜后，用凹透镜矫正
C．丙图：显微镜的物镜相当于放大镜，目镜相当于投影仪的镜头
D．丁图：天文望远镜的物镜相当于投影仪的镜头，目镜相当于放大镜
【答案】A
【详解】A．由甲图可知，像成在视网膜的前方，故该眼睛是近视眼，近视眼是晶状体曲度变大，会聚能力增强，即折光能力增强，应佩戴发散透镜，使光线推迟会聚，即用凹透镜矫正，故A正确；
B．乙图中像成在了视网膜的后面，该眼睛是远视眼，远视眼应该配戴凸透镜进行矫正，故B错误；
C．显微镜的物镜相当于投影仪的镜头，成放大的实像，目镜成放大的虚像，相当于放大镜，故C错误；
D．天文望远镜中物镜的作用是使远处的物体成倒立缩小的实像，这个倒立缩小的实像正好落在目镜焦距内的位置，目镜再对这个像进行放大。因此物镜相当于照相机的镜头，目镜相当于放大镜，故D错误。
故选A。
4．用显微镜和望远镜观察物体时，关于像的倒正，以下说法正确的是（ ）
A．用显微镜观察时像是正立的，用天文望远镜观察时像是倒立的；
B．用显微镜观察时像是正立的，用天文望远镜观察时像也是正立的；
C．用显微镜观察时像是倒立的，用天文望远镜观察时像是正立的；
D．用显微镜观察时像是倒立的，用天文望远镜观察时像也是倒立的
【答案】D
【详解】显微镜和天文望远镜的物镜都是成倒立的实像，这个实像再通过它们各自的目镜后成正立放大的虚像。它们分别都经过一次倒立的像，再经过一次正立的像，两次成像的结果，使人们最终观察到的都是倒立的像。但是通过显微镜得到的是物体倒立放大的像，通过天文望远镜得到的是物体倒立缩小的像。
故选D。
5．如图甲所示是福建的天文爱好者颜明哲通过纯手工打磨镜片自制的望远镜，该望远镜不仅可以看到8亿公里外的木星，甚至能清晰地看到木星表面的斑纹，图乙是该望远镜内部结构及光路示意图。下列关于该自制望远镜的说法正确的是（ ）
A．颜明哲通过纯手工磨制的镜片是凹透镜
B．看到8亿公里外的木星只利用了光沿直线传播
C．清晰看到木星表面的斑纹时物镜的成像原理与照相机相同
D．木星到物镜的距离u满足（f为物镜的焦距）
【答案】C
【详解】A．望远镜的目镜和物镜都是由凸透镜组成，所以颜明哲通过纯手工磨制的镜片是凸透镜，故A错误；
B．光线通过望远镜的凸透镜，发生了折射，故B错误；
CD．望远镜的目镜相当于放大镜，成正立的放大的虚像，物镜相当于照相机，木星到物镜的距离u满足，成倒立缩小的实像，故C正确，D错误。
故选C。
6．关于如图所示的望远镜，下列说法正确的是（ ）
A．靠近眼睛的镜片为目镜，靠近被观测物体的镜片为物镜
B．它的物镜和目镜都是凹透镜
C．它的物镜相当于投影仪
D．它的物镜与显微镜的物镜成像原理相同
【答案】A
【详解】AB．望远镜是由两组凸透镜组成的，靠近眼睛的凸透镜叫做目镜，靠近被观测物体的凸透镜叫做物镜，故A正确，B错误；
C．物镜的作用是使得无限远处的物体在凸透镜的焦点附近成一个倒立缩小的实像，相当于一个照相机，故C错误；
D．显微镜的物镜成倒立放大的实像，望远镜的物镜成倒立缩小的实像，两者成像原理不同，故D错误。
故选A。
7．下列关于透镜的描述中正确的是（ ）
A．近视眼镜利用了凸透镜对光的会聚作用
B．放大镜与报纸的距离应大于两倍焦距，才可以看到正立、放大的字
C．人眼相当于一架照相机，看物体时，会在视网膜上形成倒立缩小的实像
D．所有的望远镜和显微镜的目镜和物镜都是凸透镜
【答案】C
【详解】A．近视眼镜是凹透镜，利用了凹透镜对光的发散作用，故A错误；
B．根据凸透镜成像规律，当物距小于一倍焦距时，成正立、放大的虚像，应用是放大镜，故B错误；
C．人眼的晶状体和角膜共同作用，相当于一个凸透镜，看物体时，会在视网膜上形成倒立缩小的实像，类似于照相机，故C正确；
D．并非所有的望远镜和显微镜的目镜和物镜都是凸透镜，例如望远镜除了“双凸透镜”类型，还有“凹凸透镜”类型，即物镜和目镜分别是一个凸透镜和一个凹透镜，故D错误。
故选C。
8．对下列四幅图阐述正确的是（ ）
A．甲图：近视眼成像在视网膜前，成因是晶状体太厚，折光能力太弱
B．乙图：远视眼成像在视网膜后，用凹透镜矫正
C．丙图：显微镜的目镜相当于放大镜，物镜相当于投影仪的镜头
D．丁图：天文望远镜的目镜相当于投影仪，物镜相当于照相机的镜头
【答案】C
【详解】A．甲图中像成在视网膜的前方，说明该眼睛是近视眼，近视眼是由于晶状体曲度变大，会聚能力（即折光能力）增强，应佩戴发散透镜（凹透镜），使光线推迟会聚，故A错误；
B．乙图中像成在了视网膜的后面，说明该眼睛是远视眼，远视眼应该佩戴凸透镜进行矫正（使光线提前会聚），故B错误；
C．显微镜其物镜相当于投影仪的镜头，成倒立放大的实像，目镜相当于放大镜，成正立放大的虚像，故C正确；
D．望远镜中物镜的作用是使远处的物体成倒立缩小的实像，这个倒立缩小的实像正好落在目镜焦距内的位置，目镜再对这个像进行放大。因此其物镜相当于照相机的镜头，目镜相当于放大镜，故D错误。
故选C。
9．我市在重要的位置都安装了“电子眼”，形成“天网”。关于“电子眼”的光学知识说法正确的是（ ）
A．“电子眼”成像原理与显微镜物镜成像原理相同
B．“电子眼”形成的像是正立的虚像
C．物体距离“电子眼”越远，所成像越小
D．“电子眼”的镜头是凹透镜
【答案】C
【详解】A．显微镜的物镜成倒立、放大的实像，与投影仪的成像原理相同，而“电子眼”相当于照相机，故A错误；
BCD．电子眼相当于摄像机（照相机），摄像头的镜头相当于一个凸透镜，拍摄路面情况时，物距远大于2倍焦距，所以此时成倒立缩小的实像；凸透镜成实像时，物体距离“电子眼”越远，物距越大，像距越小，则所成像越小，故BD错误，C正确。
故选C。
10．小明学习光学之后，对光学仪器很感兴趣，下列光学仪器，说法正确的是（ ）
A．在山道拐弯处安装凸面镜，主要是凸面镜对光有会聚作用，能扩大视野
B．物体经过显微镜和望远镜所成的像都比实际物体大了很多倍
C．近视眼是晶状体太厚，折光能力太强需要戴凸透镜来矫正
D．显微镜的物镜相当于投影仪，成倒立放大的实像，目镜相当于放大镜
【答案】D
【详解】A．凸面镜对光线有发散作用，在山道拐弯处安装凸面镜，可以扩大视野，故A错误；
B．显微镜有物镜和目镜组成，显微镜的物镜成的是放大、倒立的实像，目镜成的是正立、放大的虚像，望远镜物镜相当于照相机成倒立的缩小的实像，目镜成的是正立、放大的虚像，故B错误；
C．近视眼是晶状体太厚，折光能力太强，凹透镜对光线有发散作用，近视眼需要戴凹透镜来矫正，故C错误；
D．显微镜的物镜相当于投影仪的镜头成倒立放大的实像，目镜相当于放大镜，成正立放大的虚像，故D正确。
故选D。
二、填空题
11．被誉为经典力学和实验物理学先驱的 ，率先用望远镜观察天空，由此得到关于天体运行的结果，支持了著名天文学家、自然科学先驱 提出的“日心说”。（均填科学家名）
【答案】 伽利略 哥白尼
【详解】[1][2]伽利略是经典力学和实验物理学等的先驱，他率先用望远镜观察天空，由此得到的关于天体运行的结果有力地支持了哥白尼的日心说。
12．望远镜物镜的作用是使远处的物体在 附近成实像，目镜的作用相当于一个放大镜，用来把这个像放大。现代天文望远镜都力求把物镜的口径加大，这样它可以 ，使得所成的像更加明亮。
【答案】 焦点 会聚更多的光
【详解】[1]望远镜的物镜相当于照相机，其作用是使远处的物体在焦点附近成倒立、缩小的实像，望远镜的目镜相当于放大镜，用来把像放大。
[2]望远镜的物镜的直径做的大些，能会聚更多的光，使所成的像更加明亮。
13．为了形象地说明宇宙大爆炸，课本上将一个粘有小金属粒的气球看成宇宙，如图所示，将 看成是宇宙中的天体，气球膨胀时，任一小金属粒周围的其他小金属粒都在离它远去。表示宇宙中的天体在相互 。这里主要运用的一种思维方法是 （选填“等效法” “类比法”或“转换法”）。
【答案】 小金属粒 远离 类比法
【详解】[1][2][3]为了形象地说明宇宙大爆炸，课本上将一个黏有小金属粒的气球看成宇宙，金属粒看成是宇宙中的天体，气球膨胀时，任一小金属粒都在离它远去，说明宇宙中的天体在相互远离，这里用到类比法。
14．来自远处物体的光进入望远镜的物镜后，成 （选填“倒立”或“正立”） （选填“放大”或“缩小”） （选填“实”或“虚”）像，这个像成在其目镜的 （选填“二倍焦距以外”、“一倍焦距和二倍焦距之间”或“焦点以内”）。
【答案】 倒立 缩小 实 焦点以内
【详解】[1][2][3]望远镜的物镜为凸透镜，远处的物体处于凸透镜二倍焦距以外的位置，通过凸透镜成倒立的、缩小的实像。
[4]望远镜的原理是：将物体通过物镜的像成在目镜的一倍焦距以内的位置处，这个像通过目镜成一个放大的像，从而使人通过望远镜看清远处的物体。
15．如图，小明用两个焦距不同的凸透镜模拟望远镜观察远处的物体，其中离眼睛较远的凸透镜可使远处物体成 （选填“虚像”或“实像”），较近的凸透镜相当于生活中的 （选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”）。
【答案】 实像 放大镜
【详解】[1][2]望远镜是由两组凸透镜组成，离眼睛较远的凸透镜相当于物镜，观察远处的景物时，物距大于2倍焦距，物镜成倒立、缩小的实像，这个倒立缩小的实像正好落在目镜焦距内的位置，目镜的作用相当于一个放大镜，这个实像经过目镜后成一个正立、放大的虚像，故较近的凸透镜相当于生活中的放大镜。
三、实验题
16．小明生日时爸爸送给他一台手持单筒望远镜，如图所示。小明阅读说明书。了解到该望远镜的目镜和物镜都是凸透镜，他想知道目镜和物镜哪个的焦距大，于是他将望远镜的目镜和物镜的镜片拆了下来。请你设计实验帮助小明进行比较。
(1)实验步骤： ；
(2)实验结论： 。
【答案】(1)见解析
(2)见解析
【详解】（1）分别将两个凸透镜正对着太阳光，上下移动透镜，当纸上形成最小、最亮的光斑时，量出此时透镜到纸的距离即为焦距。
（2）物镜的焦距比目镜的焦距大。
17．项目化学习小组从实验室找到几只透镜准备自制一只望远镜。
（1）如图甲所示，将某透镜放在点光源与光屏中间，此时屏上呈现一个比透镜尺寸大的圆形光斑，将光源向 （左/右）移动，若观察到 现象，则该透镜为凸透镜；
（2）选出一对焦距合适的凸透镜作为物镜和目镜，按照如图乙所示方法组装成一只望远镜。小明用望远镜观察天空星星时发现镜中视野范围较小，很难找到目标，为此，他用两块相同的带开口的挡板制作了一个寻星装置，安装在望远镜套筒上后，借助挡板能快捷寻找目标（图丙所示），并将目标锁定在望远镜视野中，下列设计的各挡板中最适合的是 ；
（3）小明用该望远镜看远处物体时，发现像与物相比较上下、左右都颠倒了，为使看到的像与物相比不失真，老师建议他将望远镜设计成物镜与目镜不共轴、中部为空腔的形状（图丁所示），再利用几片小平面镜，安装到中部空腔内以改变光路，可以满足要求。
小明按照图戊所示方法，将两块平面镜彼此平行安装在空腔中，你认为这样制作能够达到要求吗？如果能请说明理由；如果不能，请保留图上可取的设计，对无用的设计打“×”，并补上接下来的设计（只需补上一步即可） ，且至少需要 块平面镜。
【答案】 左 圆形光斑变小 D 能，因为最开始所成的像上下、左右都颠倒，经过平面镜反射后所成的像刚好与物相比不失真 2
【详解】（1）[1][2]凸透镜对光线具有会聚作用，此时屏上呈现一个比透镜尺寸大的圆形光斑，根据凸透镜成像规律，根据凸透镜成实像时，物远像近像变小的特点，应将将光源向左移动，若观察到圆形光斑变小现象，且光斑可以变得比透镜小，则该透镜为凸透镜。凹透镜形成的圆形光斑也会变小，但是不可能比透镜小。
（2）[3]A．用两块相同的带开口的挡板制作了一个寻星装置，安装在望远镜套筒上后，借助挡板能快捷寻找目标，利用了光沿直线传播的特点，增大视角，应该选择比较大的圆孔，可以扩大视野范围，故A不符合题意；
B．由A选项可知，故B不符合题意；
C．由A选项可知，故C不符合题意；
D．由A选项可知，故D符合题意。
故选D。
（3）[4][5]小明按照图戊所示方法，将两块平面镜彼此平行安装在空腔中，那么光路图如下：
因为最开始所成的像上下、左右都颠倒了，而经过平面镜反射后所成的像刚好与物相比不失真，所以能达到要求，所以最少需要2块平面镜。
四、科普阅读题
18．如图1所示，我国首个大型巡天空间望远镜目前正在研制，按照中国载人航天工程计划，该望远镜预计于2024年投入科学运行。
【巡天空间望远镜与中国天眼（FAST）】
中国天眼（FAST）是射电望远镜，它接收来自宇宙天体的微弱无线电波，传给后端计算机记录。由于无线电波可穿透宇宙空间，射电望远镜不太会受光照和气候的影响，可以全天候工作。巡天空间望远镜则是光学望远镜，捕捉的是近紫外至可见光波段，通过组成望远镜的直径大、焦距长的物镜和直径小、焦距短的目镜，实现远距离物体近处成像。
请阅读上述短文，回答下列问题：
（1）地面望远镜容易受到地球大气的影响，会使星光在观测路径中发生光的 ，形成所谓的“大气像差”；
（2）巡天空间望远镜属于 （选填“射电”、“光学”）望远镜，在观测宇宙时，物镜所成的像是 立、缩小的 像；
（3）如图2所示，巡天空间望远镜在维修升级时，与“天宫”空间站交会对接。该过程中，巡天空间望远镜与空间站是相对 的；
（4）目前，人类观测到的最远的天体距离我们约130亿光年。光年是 （选填“长度”、“时间”）计量单位，也就是说，如果有一束光以的速度从这个天体发出，那么要经过约 年才能到达地球。
（5）如图3所示，“四周特别黑，深不见底的黑，万丈深渊都不足以形容。”这是我国宇航员刘洋在太空中生活的一句评价。请你从物理的角度解释“黑”的原因： 。
【答案】 折射 光学 倒 实 静止 长度 缺少反射面，没有光经过反射进入人眼
【详解】（1）[1]大气层中含有密度不均匀的空气，星光在透过不均匀的大气层时，会发生折射现象，形成“大气像差”。
（2）[2][3][4]由题意得巡天望远镜可以捕捉近紫外至可见光波段，属于光学望远镜。在观测太空时，由于观测的天体距离物镜距离很远，所以根据凸透镜成像规律可知，此时可以成倒立缩小的实像。
（3）[5]两者对接时，巡天望远镜与“天宫”空间站之间的位置关系一直保持不变，因此它们之间是相对静止的。
（4）[6][7]光年指的是光在真空传播，经过一年所通过的路程，因此属于长度计量单位。由速度公式可知，该束光从天体到达地球的时间为
（5）[8]太空中是真空状态，因此光穿过时，没有物体可以被照射，也就没有反射面，因此人的眼睛就看不到反射到眼睛中的光，因此一切看起来都是黑暗的。
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