专题05 透镜及其应用考点、考题与提升训练
对本章考点提炼总结，对考题进行解析
【考点提炼】
本章常考热点有两个：一、透镜成像规律及应用；二、眼睛与眼镜。尤其是透镜成像规律更是重点，此类型题目所占分值高，涉及考题形式变化多样，在掌握透镜成像规律基础上要加强练习。
1.透镜成像规律及应用
★本考点常考方向有：一、透镜成像规律（重点是凸透镜）；二、透镜的应用。
透镜成像规律：既是本章重点，也是知识点、难点和考点集中的内容，所以此问题应作为重点加以重视。本考点的考题，以考查透镜成像规律、凸透镜成像规律探究实验以及动态变化（物距、相距、焦距变化）时成像特点与变化情况。透镜成像规律考题，主要集中在对凸透镜成像规律的理解上，例如成像虚实、大小和位置。此种考题形式变化多样，尤其透镜成像动态变化对考生是个难点。对透镜作图，考生只要能很好的使用三条主要光线，利用透镜成像的规律，一般都可以很好的解答。
透镜的应用：透镜的应用主要内容是光学仪器利用透镜成像原理的问题，主要有照相机、投影仪和放大镜。解答此类考题要牢记每种仪器利用的是透镜成像的哪条规律；如：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）；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）；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）。
★本考点考题形式有选择题、填空题、作图题和实验探究题四个类型。
选择题：选择题是本章考点常见题型，选择题较填空题更多一些。透镜成像规律和透镜的应用在选择题中都有出现，考查透镜成像规律会更多一些；有时也会有两个问题同时出现在选择题中的考题。对于透镜成像规律常考热点有：一、成像大小、正立还是倒立和虚实；二、“物”或“透镜”移动时，“屏”移动方向；三、成像特点与生活中光学仪器的对照关系。透镜的应用常考热点主要集中在光学仪器利用透镜成像规律的哪种特点，光学仪器工作原理两个方面。对这些问题进行有针对性的训练，找准其规律，定会很好的解答此类考题。
填空题：考查透镜成像规律及其应用的填空题要少于选择题，但也不容忽视。对于考题的内容、注意问题同选择题，这里不再赘述。
作图题：作图题是中考试卷考题中的一种类型，透镜成像作图也是考试内容之一，但在作图题中出现透镜成像规律作图要低于透镜三条主要光线作图；所以，此考点的作图训练重点应放在三条主要光线作图上，在此基础上即便出现透镜成像作图也会很好的解答。对于三条主要光线作图，熟悉并理解三条主要光线作图要求，利用历年中考真题加强训练，定会很好地完成此考点的复习任务。
实验探究题：再次需要指明的是凸透镜成像规律探究实验作为必考的实验内容更应给与重视。此考点的实验探究主要问题集中在下面几个方面：一、能否用光屏承接“像”探究像的虚实；二、“物”移动，探究“像”的大小；三、“物”或“光屏”移动探究相距与物距的关系；四、成像规律与生活中的透镜对于关系等。找准实验探究题经常考查的内容，再加以针对性训练，就会很好完成此考点的复习。
2.眼睛和眼镜
★本考点常考方向有：一、近、远视眼的成因和透镜的关系；二、视力的矫正。
近、远视眼的成因和透镜的关系：考查此问题的考题较为少见，但作为一个考点，备考时仍需要重视。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。它的特点是近视眼只能看清近处的物体，看不清远处的物体。原因是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。
远视眼是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写。远视眼的明视距离大于25cm。特点是远视眼只能看见远处的物体，看不清近处的物体。原因是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。
视力的矫正：近视眼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。远视眼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。了解这些知识就可以很好地解答此考点的考题。
★本考点考题形式有选择题、填空题两种类型。对于选择题和填空题，其特点与上面分析相同，不再赘述。
以近三年中考真题为例，呈现考点常考题型
【考点一】透镜成像及其应用
★典例一：（2019·河北）如图所示，小明将凸透镜（f＝10cm）固定在光具座40cm的位置，探究凸透镜的成像规律。下列说法正确的是（ ）。
A．将蜡烛从焦点内某处向透镜方向移动过程中，像逐渐变小；
B．当光屏上成清晰像时，拿开光屏，眼睛在一定范围内仍能看到像；
C．将蜡烛放在10cm处，移动光屏，光屏上可得到倒立缩小的清晰像；
D．当光屏上成清晰像时，在贴近凸透镜左侧的位置放一远视镜片，向右移动光屏，光屏上仍能得到清晰的像
【答案】ABC。
【解析】A、根据“无论实像或虚像，物靠近焦点像变大”可知，蜡烛从焦点内某处向透镜方向移动过程中，即蜡烛远离焦点，所成的虚像将变小，故A正确；
B、发光物体发出的光线经凸透镜折射后是会聚的，经过成像点后是发散的，所以眼睛必须在成像点以外的光线发散区域才能看到这个像；当眼睛在原光屏处不能看到发光体的像，眼睛靠近凸透镜也不能看到像，当眼睛从原光屏位置远离凸透镜，能看到像。故B正确；
C、当蜡烛放在10cm处，物距u＝40cm﹣10cm＝30cm＞2f，成倒立缩小的实像，故C正确；
D、若在蜡烛和透镜间放一远视眼镜，远视眼镜为凸透镜，对光线有会聚作用，此时所成的像将靠近透镜，所以应向左移动光屏，故D错误。故选ABC。
★典例二：（2019·河南）购物支付已进入“刷脸”时代，如图所示，消费者结账时只需面对摄像头（相当于一个凸透镜），经系统自动拍照、扫描等，确认相关信息后，即可迅速完成交易。下列有关说法正确的是（ ）。
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A．光经过摄像头成像利用的是光的反射 |
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B．摄像头成像特点与投影仪相同 |
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C．“刷脸”时，面部应位于摄像头两倍焦距之外 |
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D．“刷脸”时，面部经摄像头成正立缩小的实像 |
【答案】C。
【解析】A、摄像头相当于一个凸透镜，光经过摄像头成像利用的是光的折射，故A错误；
B、光通过摄像头成倒立、缩小的实像，与照相机的成像特点相同，故B错误；
CD、当u＞2f时，成倒立、缩小的实像，所以，“刷脸”时，面部应位于摄像头两倍焦距之外，故C正确，D错误。故选C。
★典例三：（2017·泰安）关于透镜的应用，下列说法正确的是（ ）。
A．远视眼镜利用了凸透镜对光的会聚作用；
B．照相时，景物在镜头二倍焦距以内；
C．投影仪中的投影片在镜头二倍焦距以外；
D．望远镜的物镜使远处的物体成正立、放大的虚像
【解析】A．远视眼镜利用了凸透镜对光的会聚作用；此说法正确。远视眼是因为成像在视网膜后面，晶状体对光的会聚作用变差产生的。所以应该佩戴凸透镜进行矫正。
B．照相时，景物在镜头二倍焦距以内；此说法错误。照相机照相时，景物都在镜头的2倍焦距以外。
C．投影仪中的投影片在镜头二倍焦距以外；此说法错误。投影仪所成的像是倒立、放大的实像，投影片应该在焦距和2倍焦距之间。
D．望远镜的物镜使远处的物体成正立、放大的虚像；此说法错误。望远镜的物镜是凸透镜，看远处物体时，所成的像一定时倒立、缩小的实像。
【答案】A。
★典例四：（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】掌握凸透镜成像的三种情况和应用是解决此题的关键。（1）凸透镜成像时，u＞2f，成倒立、缩小的实像，应用于照相机或摄像头；（2）凸透镜成实像时，物距越大，像距越小，像也变小。
解：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u＞2f时，凸透镜成倒立、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。
★典例五：（2019·武威）如图所示，请画出两条光线经过凹透镜后的折射光线。
【解析】在作凸透镜、凹透镜的光路图时，先确定所给的光线的特点再根据透镜的光学特点来作图。凹透镜三条特殊光线的作图：①延长线过另一侧焦点的光线经凹透镜折射后将平行于主光轴。②平行于主光轴的光线经凹透镜折射后，其折射光线的反向延长线过焦点。③过光心的光线经凹透镜折射后传播方向不改变。
【解答】平行于主光轴的光线经凹透镜折射后，其折射光线的反向延长线过焦点；过光心的光线经凹透镜折射后传播方向不改变。如图所示：
示例六：（2019·益阳）在探究凸透镜成像规律实验中，小明在实验室选用了光具座、焦距为15cm的凸透镜、光屏、蜡烛、火柴等器材进行试验，把凸透镜安放在光具座50cm刻度线处。
（1）将蜡烛放在25cm刻度线处，则在光屏上成倒立______（选填“放大”、“等大”或“缩小”）的实像；
（2）如果在试验时不小心把点燃的蜡烛碰到图示位置，在光屏上的像将向______（选填“x轴正方向”、“x轴负方向”、“y轴正方向”、“y轴负方向”）移动；
（3）把点燃的蜡烛放在光具座40cm刻度线处，眼睛在______（选填“透镜左侧”、“透镜右侧”）可观察到蜡烛的像。
【答案】（1）放大；（2）x轴正方向；（3）透镜右侧。
【解析】（1）将蜡烛放在25cm刻度线处，u=50cm-25cm=25cm，f＜u＜2f，则在光屏上成倒立，放大的实像；
（2）如果在试验时不小心把点燃的蜡烛碰到图示位置，蜡烛垂直纸面向里，根据凸透镜成倒立的实像，物体相对于凸透镜左右移动，则像右左移动，方向相反，在光屏上的像将向x轴正方向移动；
（3）将蜡烛移至光具座上40cm刻度线处，物距为50cm-40cm=10cm，u＜f，成正立放大的虚像，眼睛在透镜右侧可观察到蜡烛的像。
故答案为：（1）放大；（2）x轴正方向；（3）透镜右侧。
【考点二】眼睛与眼镜
★典例一：（2019·新疆建设兵团）下列光学仪器或日常用品中，能够成与物体大小相等的虚像的是（ ）。
A．穿衣镜 B．老花镜 C．显微镜 D．望远镜
【答案】A。
【解析】穿衣镜就是平面镜，平面镜能成与物体等大的虚像，A正确；
老花镜是凸透镜，凸透镜能成正立的放大的虚像、倒立的放大的或缩小的或等大的实像，但不能成等大的虚像，B错误；
显微镜成的是倒立的放大的虚像，C错误；
望远镜成放大的虚像，D错误。所以本题选A。
★典例二：（2019··菏泽）小明通过透镜观察“美丽潍坊”四个字，看到的情形如图所示，下列说法正确的是（ ）。
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A．该透镜只能成放大的像 |
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B．该透镜可以用作近视眼镜 |
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C．该透镜可以用作照相机镜头 |
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D．字到透镜的距离小于此透镜的焦距 |
【答案】C。
【解析】图中看到字是倒立的，放大的像。应用了凸透镜成像时2f＞U＞f 时，在另一侧光屏上得到一个倒立、放大的实像，此透镜是凸透镜。
A、已知此透镜是凸透镜，凸透镜也可以成倒立、缩小的实像，故A错误；
B、凹透镜是矫正近视眼的眼镜。此透镜是凸透镜，故B错误；
C、此透镜是凸透镜，U＞2f 时，在另一侧光屏上得到倒立、缩小的实像，照相机利用此原理，因此可以用来做照相机的镜头，故C正确。
D、由凸透镜成像规律可知，此时字到透镜的距离大于此透镜的焦距，故D错误。故选C。
★典例三：（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。
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