2020-2021学年第六章 常见的光学仪器综合与测试单元测试随堂练习题

第六章 常见的光学仪器

一、随堂选择题（共9道题）

1．如图，F是透镜的焦点，其中正确的光路图是（　　）

A． B． 

C． D．

2．2021年12月9日下午，“天宫课堂”开课，神舟十三号乘组航天员翟志刚、王亚平、叶光富在中国空间站进行太空直播授课，水球中出现了王亚平倒立的像，如图所示。下列说法正确的是（　　）

A．这个像是光的反射形成的

B．这个像能成在光屏上

C．若王亚平距水球变远，像会变大

D．投影仪就是利用这一成像原理制成的

3．在探究凸透镜成像的实验中，蜡烛、凸透镜和光屏的位置如图所示，烛焰在光屏上恰好成一清晰的像。现将蜡烛向左移动5cm，后移动光屏使光屏上的像再次清晰。以下判断正确的是（　　）

A．需将光屏适当右移，移动距离大于5cm B．需将光屏适当左移，移动距离小于5cm

C．移动后光屏上会成放大的像 D．该凸透镜焦距为20cm

4．透镜在我们生活、学习中应用广泛，下列说法正确的是（　　）

A．放大镜的镜片是凹透镜

B．无论是凸透镜还是凹透镜，通过光心的光传播方向不变

C．照相时，被照者应站在镜头的两倍焦距以内

D．投影仪使物体在屏幕上成正立的放大的虚像

5．下列现象中，由光的反射形成的是（　　）

A．小孔成像 B．水中倒影 C．海市蜃楼 D．透镜成像

6．如图甲所示，珍珍将一个装有水的圆柱形玻璃杯放在漫画前，惊奇地发现透过水杯看到漫画中的老鼠变“胖”了，还掉头奔向猫，如图乙所示。关于此现象，下列说法正确的是（　　）

A．装有水的圆柱形玻璃杯相当于一个凹透镜

B．透过水杯看到变“胖”的老鼠是虚像

C．此时漫画中的老鼠到玻璃杯的距离应满足

D．将漫画离水杯远一些，透过水杯看到的老鼠会变更“瘦”一些

7．在“探究凸透镜成像的规律”的实验中，蜡烛、凸透镜和光屏的位置如图所示，此时烛焰在光屏上成一个清晰的像，则下列判断正确的是（　　）

A．这个清晰的像是倒立、放大的实像

B．此凸透镜的焦距可能为20cm

C．若蜡烛和光屏位置不变，将凸透镜向左移动适当距离，仍可在光屏上得到清晰的像

D．如果在原凸透镜位置换一焦距更小的凸透镜，光屏要向右移动才能得到清晰的实像

8．照相机、幻灯机、放大镜的使用，正确的是（　　）

A．应将被拍照的物体放在照相机镜头的二倍焦距以内

B．应把被观察的物体放在放大镜的焦点上

C．应把被放大的物体放在幻灯机镜头的二倍焦距之外

D．物体远离照相机，胶片上的像变小

9．某班同学在“探究凸透镜成像规律”的实验中，记录并绘制了像到凸透镜的距离v跟物体到凸透镜的距离u之间关系的图象，如图所示，下列判断正确的是（　　）

A．该凸透镜的焦距是 8cm

B．当 u=12cm 时，在光屏上能得到一个倒立缩小的像

C．当 u=20cm 时成放大的像，投影仪就是根据这一原理制成的

D．把物体从距凸透镜 12cm 处移动到 24cm 处的过程中，像逐渐变大

二、随堂填空题题（共6道题）

10．用开普勒天文望远镜观测夜晚的星空时，能看见许多没有见过的美丽天体，该望远镜物镜的成像原理与______相似；显微镜可以帮助我们看清肉眼看不清的微小物体，如动植物的细胞，显微镜目镜的成像原理与______相似（前两空均选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”），成放大的______（选填“实”或“虚”）像。

11．国家卫生健康委发布数据显示，我国儿童青少年近视总体发生率为53.6%，高中生为81%，大学生总体发生率为90%。近视已经成为国民健康的重要问题。如图所示，图中______（选填“A”或“B”）是近视眼的成因，应佩戴______透镜矫正。

12．如图，用眼睛去观察平面镜时，平面镜前看光似乎是从镜中N点发出的，透镜的焦距是_________cm。移去平面镜，在N点放一蜡烛，在凸透镜另一侧会得到一倒立、___________的实像。

13．水下飞天洛神舞《祈》深受观众好评，如图所示，位于水面上方的人看到水中的演员和实际位置相比，会偏______（选填“浅”或“深”）；用照相机拍下了舞蹈演员的美妙身姿，则相机镜头与演员之间的距离应满足______（选填“u>2f”“f<u<2f”或“u<f”）。

14．2021年12月9日，三位“太空教师”在中国空间站为广大青少年带来了一场精彩的太空科普课。王亚平老师向水膜中注水变成一个亮晶晶的大水球，叶光富老师立即向水球内注入空气，在其中形成一个球形气泡，此时水球产生了双重成像，中间和外部分别形成一正一倒两个像，这是因为气泡将水球的中心部分变成两个________（选填“凸”或“凹”）透镜的组合从而形成一个正立的________（选填“实像”或“虚像”），周围部分仍是凸透镜形成了倒立的________（选填“实像”或“虚像”）。

15．周末，小丽同学在某商场乘坐观光电梯匀速下降过程中，感到周围建筑物在“上升”，她选择的参照物是______；“自拍神器”给旅行者自拍带来方便，如图所示，与直接拿手机自拍相比，利用自拍杆可以_______物距，减小人像的大小，从而________取景范围，取得更好的拍摄效果。（均填“增大”或“减小”）

三、随堂作图题（共3道题）

16．如图所示为光源S发出的两条光线，请作出光源S的像点S′。已知两条光线：一条平行于主光轴，一条过P点（即2F点）。

17．如图，F是透镜两个焦点所在的位置，请完成光路图。

18．如图，根据给出的入射光线或折射光线，画出相应的折射光线或入射光线。

四、随堂实验题（共3道题）

19．在探究“凸透镜成像的规律”的实验中：

（1）小明按如图甲所示的操作，测出了凸透镜焦距为______cm；

（2）接着他把蜡烛依次安装在光具座上，点燃蜡烛，调整烛焰、凸透镜、光屏三者的中心大致在同一高度，这样做的目的是：______；

（3）如图乙所示，小明将蜡烛固定在光具座20cm刻度线处，移动光屏，在光屏上得到烛焰清晰的像，利用该成像规律制成的光学仪器是______（选填“放大镜”、“投影仪”或“照相机”）实验中他发现，随着蜡烛燃烧变短，烛焰在光屏上的像会向______移动；

（4）接下来小明将蜡烛向远离凸透镜方向移动一段距离，为了能在光屏上再次看到烛焰清晰的像，他应将光屏向______（选填“靠近”或“远离”）透镜方向移动。

20．如图所示是探究“凸透镜成像的规律”的实验。

（1）为了使像能够成在光屏的中央，应先调节烛焰、凸透镜与光屏三者的中心在 _____。

（2）当烛焰、凸透镜、光屏处于如图所示的位置时，恰能在光屏上得到一个清晰的像，则凸透镜的焦距为 _____cm。

（3）保持凸透镜不动，把蜡烛向左移动一段距离，要想在光屏上再次得到清晰的像，应该把光屏向 _____（选填“左”或“右”）移动一段距离，像 _____（选填“变大”、“变小”或“不变”）。

（4）将近视眼镜片放在蜡烛与凸透镜之间，光屏上原来清晰的像变模糊了，使光屏 _____（选填“远离“或“靠近”）透镜移动，又能在光屏上看到蜡烛清晰的像。由此可知，在近视眼得到矫正之前，物体的像成在视网膜的 _____。

（5）将蜡烛换成“F”光源（图乙），放在离凸透镜20cm的地方，我们能看到的清晰的像是图丁中的 _____（请填序号）。

21．2021年12月9日，“天宫课堂”中的水球成像实验，激发了小明探究凸透镜成像特点的学习热情。他利用凸透镜、蜡烛、光屏和光具座等器材，进行了如下实验：

（1）测焦距：让一束平行光正对着凸透镜，移动光屏，直到在光屏上得到一个最小、最亮的光斑，如图甲所示，该凸透镜的焦距为___________cm；

（2）调器材：把蜡烛、凸透镜、光屏依次放在光具座上，把凸透镜固定在50cm刻度线处，并确保凸透镜的主光轴与光具座_________（选填“平行”或“垂直”）；点燃蜡烛，将烛焰、凸透镜、光屏三者中心调到___________；

（3）找规律：如图乙所示，将蜡烛移至20cm刻度线处，移动光屏，可在光屏上得到一个清晰倒立、_______（选填“放大”或“缩小”）的实像。将蜡烛移至35cm刻度线处时，光屏上的成像特点与________（选填“幻灯机”、“照相机”）相同；

（4）巧应用：如图乙所示，保持各器材的位置不变，仅把凸透镜换成焦距为15cm的凸透镜，想在光屏上承接到清晰的像，需在蜡烛和凸透镜之间放一个_________（选填“近视镜片”或“远视镜片”）。

参考答案：

1．D

【解析】

【详解】

A．过透镜光心的光心方向不发生改变，故A不符合题意；

B．入射光线平行于主光轴，经过凸透镜折射后，折射光线应该过焦点，故B不符合题意；

C．凹透镜对光线有发散作用，而图中的凹透镜对光线起了会聚作用，故C不符合题意；

D．平行于主光轴的入射光线经过凹透镜折射后发散，折射光线的反向延长线过焦点，故D符合题意。

故选D。

2．B

【解析】

【详解】

A．水球边缘薄、中间厚，相当于凸透镜，水球中出现了王亚平倒立的像利用了光的折射，故A错误；

B．水球的焦距在水球表面附近，满足物距大于2倍焦距时，则像距在1倍焦距和2倍焦距之间，成倒立、缩小的实像，像能成在光屏上，故B正确；

C．若王亚平距水球变远，物距变大，则像会变小，故C错误；

D．投影仪使用时，物距小于2倍焦距、大于1倍焦距，则像距大于2倍焦距，成倒立、放大的实像，没有利用此原理，故D错误。

故选B。

3．B

【解析】

【详解】

D．由图可知，像距等于物距时为两倍的焦距，成的是等大的实像，则

所以该凸透镜焦距为

故D错误；

ABC．由题意可知，将蜡烛向左移动5cm，此时物距大于两倍的焦距，要想移动光屏使光屏上的像再次清晰，此时需要使像距在一倍和两倍焦距之间，所以要减小像距，根据凸透镜成像规律可知，成缩小的实像时物体移动的速度大于像移动的速度，故需将光屏适当左移，移动距离要小于5cm，此时成一个倒立缩小的实像，故AC错误，B正确。

故选B。

4．B

【解析】

【分析】

【详解】

A．放大镜是一个凸透镜，利用物体在凸透镜的一倍焦距以内成正立、放大的虚像工作的，故A错误；

B．由凸透镜和凹透镜的三条特殊光线的传播规律可知，经过透镜光心的光线传播方向不改变，故B正确；

C．照相机是应用物距大于二倍焦距时，凸透镜成倒立、缩小的实像工作的，则被照者应站在凸透镜的两倍焦距以外，故C错误；

D．投影仪是应用物距大于一倍焦距小于二倍焦距时，凸透镜成倒立、放大的实像工作的，故D错误。

故选B。

5．B

【解析】

【详解】

A．小孔成像是光的直线传播形成的，故A不符合题意；

B．水中倒影是平面镜成像现象，光的反射形成的，故B符合题意；

C．海市蜃楼是光在不均匀空气中发生的折射现象，故C不符合题意；

D．透镜成像是光从空气进入透镜时，发生折射形成的，故D不符合题意。

故选B。

6．D

【解析】

【详解】

A．圆柱形玻璃杯盛满水，圆柱形玻璃杯中的水中间厚边缘薄，形成凸透镜，故A错误；

B．该凸透镜能使图片横向放大、颠倒；由乙图可知，此时的老鼠的像与甲图中的老鼠相比，是放大的，左右颠倒的实像，故B错误；

C．老鼠的像与甲图中的老鼠相比，是放大的，左右颠倒的实像，是投影仪原理，此时物距，故C错误；

D．将漫画离水杯远一些，物距增大，像距减小，像变小，所以透过水杯看到的老鼠会变更“瘦”一些，故D正确。

故选D。

7．C

【解析】

【详解】

A．由图可知物距大于像距，满足物距大于2倍焦距，像距在1倍焦距和2倍焦距之间，成倒立、缩小的实像，故A错误；

B．由图可知，物距为30cm，根据物距大于2倍焦距可知凸透镜的焦距应小于15cm，故B错误；

C．根据光的可逆性，若蜡烛和光屏位置不变，将凸透镜向左移动适当距离，使原来的物距与像距调换，则仍可在光屏上得到清晰的像，故C正确；

D．如果在原凸透镜位置换一焦距更小的凸透镜，对光的折射能力更强，光屏要向左移动才能得到清晰的实像，故D错误。

故选C。

8．D

【解析】

【详解】

A．照相机是利用凸透镜成倒立缩小实像的性质制成，物体应放在照相机镜头两倍焦距以外的位置，故A错误；

B．放大镜是利用凸透镜成正立放大虚像的性质制成的，物体到放大镜距离应小于放大镜的焦距，故B错误；

C．幻灯机是利用凸透镜成倒立放大实像的性质制成的，物体到凸透镜的距离应大于焦距而小于两倍焦距，故C错误；

D．凸透镜成实像时的规律是：物远像近像变小。因此，物体远离照相机，胶片上的像将变小，故D正确。

故选D。

9．A

【解析】

【详解】

A．当

u=v=2f

凸透镜成倒立、等大的实像，如图

u=v=2f=16cm

所以该凸透镜的焦距

f=8cm

故A正确；

B．当u=12cm时，此时

2f>u>f

成倒立、放大的实像，故B错误；

C．当u=20cm时，u>2f，成倒立、缩小的实像，应用于照相机，故C错误；

D．物体从距凸透镜12cm处移动到24cm处的过程中，凸透镜的物距大于焦距，成实像，凸透镜成实像时，物距增大，像距减小，像变小，故D错误。

故选A。

10．     照相机     放大镜     虚

【解析】

【详解】

[1][2][3]望远镜观察物体时，物距大于2f，成倒立缩小的实像，与照相机的成像原理相似；显微镜的物镜和目镜都是凸透镜，靠近眼睛的是目镜，靠近被观察物体的是物镜，物体先经物镜成一个倒立放大的实像，目镜相当于放大镜，这个像再经目镜放大，成一个正立放大的虚像。

11．     A     凹

【解析】

【详解】

[1]近视眼是因为晶状体的会聚能力过强或眼球的前后距离过大，使像成在视网膜的前方造成的，故A为近视眼的成因图。

[2]凹透镜对光线有发散作用，根据近视眼的成因，应佩戴凹透镜矫正。

12．     10     缩小

【解析】

【详解】

[1]由凸透镜成像的规律可知，平行于凸透镜主光轴的光线经凸透镜折射后会从凸透镜的焦点射出，由题意可知，点N为凸透镜的焦点在平面镜中的像，由平面镜成像的规律可知，物与像关于平面镜对称，故可知焦点到平面镜的距离与焦点的像到平面镜的距离相等，即焦点到平面镜的距离为0.4m，因凸透镜到平面镜的距离为0.5m，故可知凸透镜到焦点的距离为

l=0.5m-0.4m=0.1m=10cm

即凸透镜的焦距为10cm。

[2]由图中可知，N点到凸透镜的距离为

l′=0.5m+0.4m=0.9m

此时物距大于二倍焦距，故由凸透镜成像的规律可知，在凸透镜另一侧会得到倒立、缩小的实像。

13．     浅     u>2f

【解析】

【详解】

[1]光从水中斜射向空气中时，折射角要大于入射角，观众逆着折射光线看到像时要比物体所在位置偏高，故看上去要浅一些。

[2]照相机成倒立、缩小的实像，根据凸透镜成像的规律，物距要大于2倍的焦距，即u>2f。

14．     凹     虚像     实像

【解析】

【详解】

[1][2]水球内注入空气，在其中形成一个球形气泡后，水球的中间部分相当于两个凹透镜的组合，凹透镜使物体成正立、缩小的虚像，所以组合后形成一个正立、缩小的虚像。

[3]水球的周围全部是水，仍是一个凸透镜，由于此透镜的焦距较小，人处在两倍焦距以外，所以形成的是倒立、缩小的实像。

15．     电梯     增大     增大

【解析】

【详解】

[1]运动具有相对性，小丽同学在某商场乘坐观光电梯匀速下降过程中，感到周围建筑物在“上升”，则参照物相对于建筑物在下降，所以她选择的参照物是观光电梯。

[2][3]与直接拿手机自拍相比，使用自折杆时手机离人的距离更远，所以利用自拍杆可以增大物距，根据凸透镜成像规律，物距变大，像距变小，像也变小，故可以增大取景范围。

16．

【解析】

【详解】

平行于主光轴的光线经过凸透镜后过另一边焦点，过二倍焦距点的光线经过凸透镜后过另一侧的二倍焦距点，如图所示：

17．

【解析】

【详解】

平行于主光轴的光线经凹透镜折射后，折射光线的反向延长通过焦点；折射光线平行凹透镜的主光轴，则入射光线的延长线过焦点，如图

18．

【解析】

【详解】

过焦点的光线经过凸透镜后平行于主光轴，过光心的光线传播方向不改变；本来要过凹透镜虚焦点的光线经凹透镜后发散至平行于至主光轴。如下图所示：

19．     10.0     使烛焰的像成在光屏的中央     照相机     上     靠近

【解析】

【详解】

（1）[1]平行于主光轴的光线经凸透镜后会聚在主光轴上一点，这点是凸透镜的焦点；焦点到光心的距离是凸透镜的焦距，所以凸透镜的焦距

f=60.0cm-50.0cm=10.0cm

（2）[2]在做实验的过程中，调整凸透镜和光屏的高度，使烛焰、凸透镜和光屏的中心大致在同一高度，是为使烛焰的像成在光屏的中央，便于观察。

（3）[3]当蜡烛固定在光具座10cm刻度线处，此时物距大于2倍焦距时，成倒立、缩小的实像，利用该成像规律制成的光学仪器是照相机。

[4]实验一段时间蜡烛变短，根据过光心的光线传播方向不变，烛焰在光屏上的像会向上移动。

（4）[5]根据凸透镜成实像时，物远像近像变小可知，故为了能在光屏上再次看到烛焰清晰的像，他应将光屏向靠近透镜方向移动。

20．     同一高度          左     变小     远离     前方     B

【解析】

【详解】

（1）[1]实验中为了更好的观察成像情况，需要使烛焰、凸透镜与光屏三者的中心在同一高度，让像能够成在光屏的中央位置。

（2）[2]由甲图可知物距和像距相等，都等于30.0cm，由此可知

所以焦距为

（3）[3][4]由凸透镜成像规律可知，成实像时当物距增大，像距会减小，像会变小；所以保持凸透镜不动，把蜡烛向左移动一段距离，要想在光屏上再次得到清晰的像，应该把光屏向左移动，减小像距，同时会发现像会变小。

（4）[5][6]近视眼镜片是凹透镜，对光线有发散作用，将近视眼镜片放在蜡烛与凸透镜之间，折射光会聚成像的位置比之前靠后，所以应使光屏远离透镜移动，才能在光屏上看到蜡烛清晰的像；近视眼只能看清近处的物体，得到矫正之前，物体的像成在视网膜的前方。

（5）[7]当把物体放在离凸透镜20cm的地方，此时物距为20cm，则

由凸透镜成像规律可知，此时成倒立放大的实像，即图丁中的B图。

21．     10.0     平行     同一高度     缩小     幻灯机     远视镜片

【解析】

【详解】

（1）[1]焦距指焦点到凸透镜光心的距离，由图知道，此时成最小最亮的光斑处到凸透镜的距离即为焦距

f=30.0cm-20.0cm=10.0cm

（2）[2]组装器材时，为了实验时可以直接通过光具座上的刻度读出物距与像距，要让凸透镜的主光轴与光具座平行。

[3]将蜡烛、凸透镜、光屏依次放在光具座上，点燃蜡烛后，为使像能成在光屏的中央，调整烛焰、凸透镜、光屏三者的中心在同一高度。

（3）[4]将蜡烛移至20.0cm刻度线处时，物距

u=50.0cm-20.0cm=30.0cm＞2f

由凸透镜成像规律知道，此时成倒立缩小的实像。

[5]将蜡烛移至35.0cm刻度线处时，物距

u=50.0cm-35.0cm=15.0cm

即2f＞15.0cm＞f时，由凸透镜成像规律知道，此时成倒立放大的实像，幻灯机就是利用此原理制成的。

（4）[6]若不改变烛焰和凸透镜在光具座上的位置，换用另一块焦距为15.0cm的凸透镜，与原来相比，凸透镜焦距变大，像距变大。要使光屏上仍承接到清晰的像，需要光屏应向右移动，若不移动光屏，可以在烛焰和凸透镜之间的合适位置放上一块远视镜片，也能在光屏上得到清晰的像，因为远视镜片是凹透镜，对光线有会聚作用。