中考物理一轮复习讲测练专题06 透镜及其应用（讲练）（教师版）

这是一份中考物理一轮复习讲测练专题06 透镜及其应用（讲练）（教师版），共34页。试卷主要包含了了解，理解，掌握，透镜的作用，5cm＜f＜15cm；，0；右；靠近等内容，欢迎下载使用。
专题06 透镜成像及应用（讲练）

1.了解：透镜的种类和特点；透镜成像原理；生活中常用光学仪器及特点；眼睛的构造及成像特点；显微镜和望远镜的工作原理。
2.会：画透镜成像光路；进行凸透镜成像作图；利用凸透镜成像规律解答实际问题。
3.理解：透镜的三条主要光线；成像虚实；眼睛视力矫正方法。
4.掌握：凸透镜成像规律及应用。
5.能：通过生活中的实例分析透镜应用。

一、思维导图

二、知识梳理
知识点一、透镜及其概念
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，透镜是根据光的折射现象制成的。
2.透镜与面镜区别：面镜利用光的反射现象成像，透镜利用光的折射现象成像；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：透镜分为凸透镜和凹透镜。
（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：图（1）是透镜光路示意图。
（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。


a.凸透镜光路
b.凹透镜光路
图(1) 透镜光路示意图
（2）平行于凸透镜主光轴的光线经凸透镜折射后会聚于主光轴上一点，这点叫凸透镜焦点，用“F”表示，如图（2）a所示；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），如图（2）b所示。


a.凸透镜光路概念
b.凹透镜光路概念
图（2）透镜光路概念
（3）焦点到光心的距离焦距，焦距用“f”表示，图（1）中就是“OF”之间的距离。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）物体到光心的距离叫物距，用“u”表示。
（5）像到光心的距离叫像距，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不改变，如图（3）所示。

图（3）过光心的光线
（2）平行于主光轴的光线，经凸透镜折射后经过另一侧焦点；经凹透镜折射后向外发散，但其反向延长线过同侧焦点，如图（4）所示。

图（4）平行于主轴的光线
（3）经过凸透镜焦点的光线经凸透镜折射后平行于主光轴；射向异侧焦点的光线经凹透镜折射后平行于主光轴，如图（5）所示。

图（5）过焦点的光线
6.透镜的作用：凸透镜有会聚光线作用，所以凸透镜也叫会聚透镜；凹透镜有发散光线作用，所以凹透镜也叫发散透镜。
要点诠释：
1.凡是透光性能优良的材料都能磨制成透镜，如冰、水晶、金刚石、高分子透明树脂、有机玻璃等。透镜是一种模型，常见的物体如近视镜、远视镜、放大镜，甚至一滴水都可以看做是一个透镜。
2.凸透镜对光具有会聚作用，并不是说光通过凸透镜后一定会聚在一点或一定是一束会聚光束。会聚是相对于不发生折射时的光来说的。
3.凹透镜对光具有发散作用，并不是说通过凹透镜后的光束一定是发散的或延长不相交。发散是相对于不发生折射时的光来说的。
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，成倒立、缩小的实像（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、放大的实像；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凸透镜，放大镜到物体的距离（物距）小于一倍焦距，成的是放大、正立的虚像。
4.实像和虚像区别
（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，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。
要点诠释：
1.为了使幕上的像“正立”（朝上），幻灯片要倒着插。　
2.照相机的镜头相当于一个凸透镜，暗箱中的胶片相当于光屏，我们调节调焦环，并非调焦距，而是调镜头到胶片的距离，物离镜头越远，胶片就应靠近镜头。
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）
成像的性质
像距（v）
应用
u﹥2f
倒立、缩小的实像
f﹤v﹤2f
照相机（图a）
u=2f
倒立、等大的实像
v=2f
图d
f﹤u﹤2f
倒立、放大的实像
v﹥2f
投影仪（图b）
u=f
不成像

射出的是平行光线
0﹤u﹤f
正立、放大的虚像
v﹥f
放大镜（图c）


a. u﹥2f
b. f﹤u﹤2f


c.0﹤u﹤f
d.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
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

要点诠释：
做凸透镜成像实验时，为了保证成像在光屏的中央。应该调节蜡烛、凸透镜、光屏的中心在同一条直线上，并且在同一高度。
知识点四、眼睛和眼镜
1.眼睛：眼睛的晶状体相当于凸透镜，视网膜相当于光屏（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，缩小的实像，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前，晶状体曲度过大，需戴凹透镜调节，所以近视镜是凹透镜。
（3）远视眼看不清近处的物体，近处的物体所成像在视网膜后面，晶状体曲度过小，需戴凸透镜调节，所以远视镜（花镜）是凸透镜。
2.近视眼：近视眼是指眼球在调节放松状态下，平行光线（一般认为来自5m以外）经眼球屈光系统后聚焦在视网膜之前，产生远距视物模糊。所以近视眼的远点不在无穷远处，而在某个有限距离处，近视眼的进点也比正常眼近，近视眼的明视距离小于25cm。
（1）特点：近视眼只能看清近处的物体，看不清远处的物体。
（2）原因：近视眼晶状体比正常人眼睛要凸一些，晶状体折光能力强。远处来的平光会聚在视网膜前面，而在视网膜上是一个光斑了。
（3）矫正方法：配戴适当的凹透镜做眼睛，使远处来的光先发散后再进入眼睛，可矫正近视眼视力。
3.远视眼：在完全静止的调节状态下，由远距离（指5米以上）目标投射的光线，集合在视网膜之后。这种反常的屈光状态称为远视眼。远视眼的近点比正常眼远些。远视眼的明视距离大于25cm。
（1）特点：远视眼只能看见远处的物体，看不清近处的物体。
（2）原因：晶状体比正常人要凹一些，晶状体对光线的折射能力变弱，远处来的光线会聚点在视网膜后。①眼轴过短如小眼球；②眼轴正常而屈光系统的屈光力过弱，如角膜的弧度过平以及屈光指数偏低等。
（3）矫正方法：利用凸透镜能使光线会聚的特点，在眼睛前面放一个凸透镜，就能使来自近处物体的光会聚在视网膜上了。配戴适当的凸透镜做眼睛，可矫正远视眼的视力。
4.眼镜的度数：
（1）焦度：透镜的焦距越短，折光本领越大，透镜焦距的倒数叫透镜焦度。用φ表示即：。
（2）焦距以米为单位时，焦度的单位是屈光度。眼镜度数是屈光度数乘以100。如焦距为1/5m的凸透镜，焦度为5屈光度，用它做成的远视镜片为+500度。
（3）度数：远视镜的度数为正数，近视眼的度数为负数。
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、目镜都是凸透镜，它们对物体进行两次放大。
普通光学显微镜是根据凸透镜成像原理，经过凸透镜的两次成像。第一次先经过物镜（凸透镜1）成像，这时候的物体应该在物镜(凸透镜1）的一倍焦距和两倍焦距之间,成的像应该是放大、倒立的实像。而后以第一次成的物像作为“物体”，经过目镜的第二次成像。由于我们观察的时候是在目镜的另外一侧,第二次成的像应该是一个虚像，这样像和物才在同一侧，因此第一次成的像应该在目镜（凸透镜2）的一倍焦距以内，这样经过第二次成像，第二次成的像是一个放大的正立的虚像。
2.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。
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。

考点一：透镜与透镜对光线的作用
【备考方略】
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，透镜是根据光的折射现象制成的。
2.透镜分为凸透镜和凹透镜。（1）凸透镜：中间厚、边缘薄的透镜；（2）凹透镜：中间薄、边缘厚的透镜。
3.凸透镜对光有汇聚作用。凸透镜中间越后，焦距越短，对光的汇聚作用越强；凹透镜对光有发散作用。
【经典例题】（2020•淮安）将如图甲所示的黑白卡片放在一只未装满水的薄高脚玻璃杯后面，在高脚杯前方观察到的现象如图乙所示，此时装水部分的高脚杯和杯内水的组合相当于一个（ ）。

A．凸透镜 B．凹透镜 C．凸面镜 D．凹面镜
【答案】A。
【解析】玻璃杯中有水的这一部分中间厚，边缘薄，相当于一个凸透镜。黑白卡片是左右颠倒的，成倒立、放大的实像。故选：A。
【举一反三】
1.（2021·四川凉山彝族自治州）请在下图的方框内画出合适的光学元件。______、______

【解析】折射光线比入射光线向主光轴发散一点，该透镜对光线有发散作用，因此填凹透镜，如图所示：

图中的光学元件不能使光线透过，但能改变光路，所以该图中是平面镜，如图所示：

2.（2020·恩施）将矿泉水瓶遗弃野外易引起山火，是因为瓶中的水相当于______，可会聚太阳光引燃干草或枯枝。隔着薄膜上的水滴看很近的字，会看到通过水滴形成的______的虚像（具体描述像的性质）；如果想让看到的字再变大点，应让水滴______ （选填“靠近字、远离字”或“面积增大”）。
【答案】(1)凸透镜；(2)正立的放大；(3)远离字。
【解析】[1]矿泉水瓶中的水，中间厚，两边薄，相当于一个凸透镜。
[2] [3]隔着薄膜上的水滴看很近的字，此时薄膜上的水滴相当于一个放大镜，物距在一倍焦距内，放大镜成正立的放大的虚像，若要让看到的字再变大点，此时应该在一倍焦距的范围内增大物距，即应让水滴远离字。
3．（2020·咸宁）关于常见的光学仪器，下列说法正确的是（　　）。
A．焦距越小的凸透镜，对光的会聚作用越明显；
B．校园内安装的监控摄像头，相当于一个凹透镜；
C．想要矫正近视眼，要用适当的凸透镜片做成眼镜；
D．平行于主光轴的光，通过凹透镜后一定经过焦点
【答案】A。
【解析】A、焦距越小的凸透镜，焦点离凸透镜越近，偏折越明显，对光线会聚作用越明显，故A正确。
B、校园里安装的监控摄像头，和照相机的原理相同，是一个凸透镜，故B错误。
C、凹透镜对光线有发散作用，近视眼是因为晶状体过厚，像成在视网膜的前方，所以矫正近视眼选择适当的凹透镜做镜片，故C错误。
D、平行于主光轴的光线，通过凹透镜后变得发散，发散光线的反向延长线过焦点，折射光线不过焦点，故D错误。故选：A。
考点二：透镜作图
【备考方略】
1.透镜作图主要是依据透镜成像规律作图；同时也是利用作图形式考查透镜与成像规律等知识点一种方式。
透镜成像作图时，要注意光线上的箭头方向，光线实际到达的位置是实线，反向延长线是虚线。另外在画图时要根据物理现象所遵循的规律为依据，灵活运用社会实践和生活体验，科学合理地作出能够反映题目要求的图解。
透镜及其成像规律：透镜作图的基础就是透镜的三条主要光线。在做透镜作图题时，需要注意以下两点：（1）注意凸透镜和凹透镜三条主要光线的异同；凸透镜是会聚透镜，凹透镜是发散透镜，入射光线经透镜折射后，传播方向会不同。（2）作物的像时，只作“物”的关键点即可。
2.解题要求
考查方向
解答思路
给出透镜入射光线画折射光线
凸透镜是会聚透镜、凹透镜是发散透镜，按三条主要光线作图
确定透镜种类
确定光线是会聚还是发散，根据凸透镜是会聚透镜、凹透镜是发散透镜确定
画物在透镜中的像
根据透镜成像规律和三条主要光线，成虚像时像用虚线表示
【经典例题】（2021·安徽中考真题）如图，L表示凸透镜，MN为主光轴。O为光心，F为焦点。从S点发出两条光线，一条经过光心，另一条平行于主光轴，请在图中画出它们经凸透镜后的出射光线。

【解析】通过光心后传播方向不变，故将SO延长，并标上向下的箭头，平行于主光轴后，过焦点，故将折射点与焦点用实线连接，并标上向下的箭头，故如下图所示：
。
【举一反三】
1．（2021·云南昆明市）如图1所示，从P点发出的三条特殊光线经过凸透镜后会聚于点。现有一条光线也从P点发出，经过凸透镜后的传播路径，在图2的四种表示中，正确的是（ ）。


A．甲 B．乙 C．丙 D．丁
【答案】A。
【解析】P'点为像点，经过P点发出的光线最终都会通过P'点，故BCD不符合题意，A符合题意。故选A。
2．（2021·广西贵港市）请在图中画出光线经过凹透镜后的光路图。（F为焦点）

【解析】平行主光轴的光线射入凹透镜，折射光线的反向延长线直线左侧的虚焦点，故用直线将虚焦点和折射点相连，并延长，标上向上的箭头，即为折射光线，指向虚焦点的将平行主光轴，故过折射点画一条直线，平行主光轴，并在直线上标上箭头，故如下图所示：

3．（2021·广东中考真题）如图所示，蜡烛的烛焰中心A在主光轴上距凸透镜光心O二倍焦距以外。
①根据凸透镜成像规律，在图甲中标出A所成的像A′的大致位置；
②借助辅助线或光路图，在图乙中找到A所成的像A′的确切位置，保留作图痕迹。

【解析】①由题意知，蜡烛与凸透镜的距离大于二倍焦距，由像距小于二倍焦距而大于一倍焦距，且烛焰中心A在主光轴上，则其像也在主光轴上，由此大致可确定像点A′，作图如下：

②过A点作出烛焰在主光轴的上面部分，过烛焰的顶端作两条光线，其一平行于主光轴的入射，其折射光线过焦点，另一光线过光心O，其折射光线传播方向不改变，两光线的交点，即是烛焰顶端通过凸透镜所成的像，过此像点作主光轴的垂线，此线与主光轴的交点即为A所成的像A′的确切位置，面烛焰顶端像点与A′的连线即是烛焰上面部分所成的像，作图如下：

考点三：凸透镜成像规律
【备考方略】
规律1:当物距大于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。此时像距小于物距，像比物小，物像异侧。应用:照相机、摄像机。
规律2:当物距等于2倍焦距时，则像距也在2倍焦距， 成倒立、等大的实像。此时物距等于像距，像与物大小相等，物像异侧。应用:测焦距。
规律3:当物距小于2倍焦距、大于1倍焦距时，则像距大于2倍焦距， 成倒立、放大的实像。此时像距大于物距，像比物大，物像异侧。应用:投影仪、幻灯机、电影放映机。
规律4:当物距等于1倍焦距时，则不成像，成平行光射出。
规律5:当物距小于1倍焦距时，则成正立、放大的虚像。此时像距大于物距，像比物大，物像同侧。应用:放大镜。
【经典例题】（2021·湖北十堰市）小华在用如图所示装置做探究凸透镜成像规律的实验，所用凸透镜的焦距为20cm，他移动光屏找到清晰的蜡烛的像，这个像是图中的（ ）。

A． B． C． D．
【答案】B。
【解析】由图可知，物距为u=35.0cm-5.0cm=30.0cm
因为所用凸透镜的焦距为20cm，物距在一倍焦距和二倍焦距之间，凸透镜成倒立放大的实像，故ACD不符合题意，B符合题意。故选B。
【举一反三】
1．（2021·湖南郴州市）如图所示，把焦距为12cm的凸透镜放在光具座上，将点燃的蜡烛放在距焦点6cm处，则蜡烛通过该凸透镜所成的像（ ）。

A．一定是倒立的 B．一定是正立的
C．一定是放大的 D．一定是缩小的
【答案】C。
【解析】该透镜焦距12cm，两倍焦距为24cm。蜡烛距焦点6cm，有可能离透镜12cm+6cm=18cm，此时位于该透镜的一倍焦距和二倍焦距之间，成倒立放大的实像；也有可能离透镜12cm-6cm=6cm，此时位于该透镜的一倍焦距以内，成正立放大的虚像。故ABD不符合题意；C符合题意。故选C。
2．（2021·四川眉山市）在探究“凸透镜成像规律”的实验中，已知凸透镜的焦距为10cm。如图所示，凸透镜固定在光具座的50cm刻线处，通过移动蜡烛和调节光屏的位置来进行探究实验。下列说法中正确的是（ ）。

A．将蜡烛移到10cm刻线处，光屏上呈现倒立放大的实像；
B．将蜡烛移到45cm刻线处，光屏上呈现正立放大的虚像；
C．将蜡烛移到35cm刻线处，成像特点与照相机成像特点相同；
D．将蜡烛从10cm刻线处移向40cm刻线处的过程中，光屏上呈现的像会变大
【答案】D。
【解析】A．将蜡烛移到10cm刻线处，物距为40cm，大于两倍焦距，故成的是倒立的缩小的实像，故A错误；
B．将蜡烛移到45cm刻线处，物距为5cm，成的是虚像，光屏上无法承接，故B错误；
C．将蜡烛移到35cm刻线处，物距为15cm，在一倍焦距和两倍焦距之间，故成像特点倒立的放大的实像，与投影仪成像特点相同，故C错误；
D．将蜡烛从10cm刻线处移向40cm刻线处的过程中，成实像，物近像远，像变大，故光屏上呈现的像会变大，故D正确。故选D。
3．（2021·湖南邵阳市）2021年4月30日，邵阳市天空出现了难得一见的“日晕”，许多市民都目睹了这美丽的自然奇观，如图是某摄影爱好者用相机拍摄的精彩瞬间，下列对照相机成像特点描述正确的是（ ）。

A．倒立放大的实像 B．倒立缩小的实像
C．正立放大的虚像 D．正立缩小的实像
【答案】B。
【解析】照相机的镜头相当于凸透镜，成像时将物体放在该透镜的两倍焦距以外，成倒立缩小的实像，像的位置在透镜另一侧的一倍焦距和二倍焦距之间。故ACD错误；B正确。故选B。
考点四：凸透镜成像动态变化
【备考方略】
凸透镜成像中，“物”（这里指的是物距）的变化会引起“像”的变化，这种变化不仅是大小的变化，倒立与正立，像的虚实都有可能发生变化。这一问题是学生学习的难点，应该加以重视。下面对这一问题进行概括总结：
1.记忆口诀
一倍焦距分虚实，二倍焦距分大小，二倍焦点物像等。
实像总是异侧倒。物近像远像变大，物远像近像变小。
虚像总是同侧正。物远像远像变大，物近像近像变小。
像的大小像距定，像儿追着物体跑，物距像距和在变。
（1）一倍焦距分虚实，“由虚像变实像”，刚好一倍不成像。
（2）二倍焦距分大小，“物像由大变小”，刚好两倍一样大 。物近像远像变大；物远像近像变小。实像倒立在异侧；虚像正立在同侧。
2.凸透镜成像的两个分界点：2f点是成放大、缩小实像的分界点；f点是成实像、虚像的分界点。
3.二焦以外倒实小，我们用作照相机；一二焦间倒实大，我们用作投影仪；焦点以内正大虚，我们用作放大镜；欲想得到等实像，两倍焦距物体放；焦点之上不成像，点光可变平行光。
4.物进像退，像越退越大。
【经典例题】（2021·广西贺州市）在探究凸透镜成像规律的实验中，蜡烛、凸透镜和光屏的位置如图所示，蜡烛在光屏上恰好成一清晰等大的实像，则下列说法正确的是（ ）。

A．将蜡烛移动到光具座10cm处，保持凸透镜的位置不变，要在光屏上得到清晰的像，光屏应向右移动；
B．将蜡烛移动到光具座10cm处，保持凸透镜的位置不变，移动光屏所成清晰的像与照相机成像的原理相同；
C．该凸透镜的焦距为20cm；
D．随着实验的进行蜡烛逐渐变短，在光屏上所成的像会向下移动
【答案】B。
【解析】ABC．由图示知，物距为20.0cm，光屏上成等大的清晰像，则此凸透镜的焦距
f=u=×20.0cm=10.0cm
将蜡烛移动到10cm刻度线处，则物距为40.0cm，凸透镜位置不变，则与图示位置比较，物距变大，像距应变小，应向左移动光屏，才能再次承接到清晰的像。而此时的物距大于二倍焦距，所成的像是倒立、缩小的实像，这与照相机的原理相同，故AC错误，B正确；
D．实验中，蜡烛变短，过凸透镜光心的光线沿直线传播。故通过凸透镜所成的像会向上移动，故D错误。故选B。
【举一反三】
1．（2021·湖南常德市）在“探究凸透镜成像规律”的实验中，当点燃的蜡烛、凸透镜及光屏处于如图所示的位置时，在光屏上得到烛焰清晰的像。下列说法中正确的是（ ）。

A．该凸透镜的焦距范围为7.5cm＜f＜15cm；
B．光屏上成倒立、放大的实像；
C．透镜不动，蜡烛向右移动，光屏向左移动，可再次得到清晰的像；
D．蜡烛和光屏不动，移动凸透镜到适当位置，光屏上可再次得到清晰的缩小的像
【答案】A。
【解析】A．由图，物距大于像距，成倒立缩小实像，物距满足的条件u>2f
像距满足的条件ff















u=f





u2f
缩小
倒立
实像
2ff
放大
倒立
实像
v>2f
投影仪
u