初中应用物理知识竞赛辅导讲座5
专题五透镜及其应用
【知识要点解读】
1.凸透镜对光线有会聚作用。凸透镜对光线有会聚作用指的是：光通过凸透镜后，其折射光线在原光线的
传播方向上合拢一些或相交点提前一些。注意凸透镜对光线有会聚作用不是指光线通过凸透镜后是会聚光束。
2.凹透镜对光线有发散作用。凹透镜对光线有发散作用指的是：光通过凹透镜后，其折射光线在原光线的
传播方向上发散一些或相交点延后一些。注意凹透镜对光线有发散作用不是指光线通过凹透镜后是发散光束。
3.照相机、投影仪、放大镜都是利用凸透镜成像来工作的。照相机把处在2倍焦距之外的物体成像与焦点
与2倍焦距之间；投影仪上所放胶片为物体，放在凸透镜的焦点与2倍焦距之间，通过凸透镜成像于银幕上，上面的平面镜仅起到改变光路的作用。放大镜所放大的物体处于凸透镜的焦点以内，成一正立放大虚像。
4.眼睛和眼镜。人类的眼睛可看作是一个可改变焦距的凸透镜。人看到物体是由于物体发出（或反射）的
光线经眼睛（晶状体）这个凸透镜折射后在视网膜上成像。所谓近视眼是指无穷远处的物体发出（或反射）的光线经眼睛（晶状体）这个凸透镜折射后会聚在视网膜前，这是要佩戴一个近视眼镜（凹透镜），使无穷远处的物体发出（或反射）的光线经凹透镜先发散一些，再经眼睛（晶状体）这个凸透镜折射后会聚在视网膜上。所谓远视眼是指无穷远处的物体发出（或反射）的光线经眼睛（晶状体）这个凸透镜折射后会聚在视网膜后，这是要佩戴一个远视眼镜（凸透镜），使无穷远处的物体发出（或反射）的光线经凹透镜先会聚一些，再经眼睛（晶状体）这个凸透镜折射后会聚在视网膜上。
【竞赛知识拓展】
初中应用物理知识竞赛关于透镜及其应用拓展的知识点主要有：
1. 透镜成像作图遵循的三条原则（三条特殊光线）：①平行于主光轴的光线，经透镜折射后通过主焦点；②通过光心的光线经透镜折射后方向不变；③通过主焦点的光线，经透镜折射后跟主光轴平行。
2.凸透镜成像公式：1
u
+
1
v
=
1
f
。对凸透镜成像规律的理解：
a) 一个结论：实倒异，虚正同。即实像总是倒立在异侧，不但可以看到且可以用光屏承接；虚像总
是正立在同侧，可以看到但不能用光屏承接。
b) 两个分界点：焦点和2倍焦距处。焦点是实像与虚像的分界点。当物体位于凸透镜的焦点以内时，
成虚像；当物体位于凸透镜的焦点以外时，成实像。可简记为：焦点内外分虚实，内虚外实。2倍焦距
处点是放大像与缩小像的分界点。当物体位于凸透镜的2倍焦距和焦点之间时，成放大的实像；当物体位于凸透镜的2倍焦距以外时，成缩小的实像。可简记为：2倍焦距点内外分大小，内大外小。
c) 三个变化：①像的大小和像距的变化：物体向焦点移近，所成的像就变大，同时像距变大。②像
物移动速度的变化：物体位于2倍焦距处点之外（u>2f ），物距大于像距，成倒立缩小实像，物体移动速度大于像移动速度；物体位于2倍焦距处点和焦点之间（f<u<2f ），物距小于像距，成倒立放大实像，物体移动速度小于像移动速度。③物像之间的距离变化：当物体位于2倍焦距处，成像在另一侧2倍焦距处，物像距离最小，等于4倍焦距。当物体位于2倍焦距处以外，成像在另一侧焦点与2倍焦距处点之间，物体向2倍焦距处点移动，物像之间距离变小；物体远离2倍焦距处点移动，物像之间距离变大。当物体位于2倍焦距处以内（焦点与2倍焦距处点之间），成像在另一侧2倍焦距处以外，物体向2倍焦距处点移动，物像之间距离变小；物体向焦点移动，物像之间距离变大。
【经典竞赛题分析】
例1. （上海市第30届初中物理竞赛初赛试题）凸透镜的焦距为f ，点光源S 和光屏M 位于凸透镜的左右两侧，点光源位于凸透镜的主光轴上，光屏与凸透镜的主光轴垂直并和点光源的距离保持L 不变，且f<L<4f. 左右移动凸透镜的位置，当光屏上的光斑最小时，凸透镜与点光源的距离为（）05网全部答案
（A ）2L f +  （B ）2L f -  （C    （D 【参考答案】C
例2.（上海市第30届初中物理竞赛初赛试题）凸透镜的焦距大小为20cm，点光源位于透镜主光轴上距离光心30cm，现移动凸透镜，使点光源距离凸透镜100cm，该过程中，点光源的像移动的路程为
A．25cm B．35cm C．45cm D．55cm
【参考答案】D
例3．（全国初中应用物理知识竞赛初赛）用一直径为20cm的凸透镜正对着阳光方向，在透镜的另一侧15cm 处，有一垂直于主轴的光屏，此光屏上呈现一个直径是10cm的光斑，则该透镜的焦距( )
A．可能是10cm B．可能是15cm
C．一定是30cm D．一定是45cm
【答案】A
【名师点评】此题考查凸透镜成像光路。要注意，光屏上呈现一个直径是10cm的光斑，光屏可能放在凸透镜与焦点之间，也可能放在凸透镜的焦点右边，因此对应两个可能焦距值。
例4. （全国初中应用物理知识竞赛）小明在用可变焦的光学照相机（一种镜头焦距大小可根据需要发生
改变的光学照相机)给小兰拍了一张半身照之后，保持相机和小兰的位置不变，又给小兰拍了一张全身照。关于这个过程对相机的调节，下列说法中正确的是( )
A.焦距变大，像距也变大
B.焦距变小，像距也变小
C.焦距变大，像距变小
D.焦距变小，像距变大
【答案】B
【名师点评】此题也可根据凸透镜成像公式：1
u
+
1
v
=
1
f
，得出f=uv/(u+v)，式中u+v为物像之间距离不变。
照相机拍人身体照片，物距u一定大于相距v。拍全身照时物距更大，uv减小，焦距变小。
例5．（全国初中物理竞赛）图中画的是王小刚同学的眼镜，从眼镜判断，
他的眼睛（）
A．是远视眼。
B．是近视眼。
C．视力正常，眼镜是太阳镜。
D．一只眼视力基本正常，另一只是近视眼。
【答案】.A 学科网
【名师点评】佩戴凸透镜的是远视眼，佩戴凹透镜的近视眼。
【竞赛实战训练】
一．选择题
1.（上海市初中物理竞赛初赛试题）用普通相机拍照时，要根据物距进行“调焦”，使用起来不太便捷。有一种“傻瓜”相机，只要将景物全部纳入取景区内，不论景物的远近，都能得到比较清晰的像，从而使拍照的过程变得十分快捷。这种“傻瓜”相机不用‘调焦’的奥秘是（）
A．采用了长焦距的镜头，使远近不同的物体成像的位置相差不大
B．采用了短焦距的镜头，使远近不同的物体成像的位置相差不大
C．采用了长焦距的镜头，使远近不同的物体成像的位置相同
D．采用了短焦距的镜头，使远近不同的物体成像的位置相同
【参照答案】B．
2.（上海市初中物理竞赛初赛试题）用凸透镜成像时，定义像与物的大小之比为“放大率”，则在物体成像的情况下（）
A．物距一定时，焦距越小放大率越大
B．物距一定时，焦距越大放大率越大
C．焦距一定时，物体离透镜越近放大率越大
D．焦距一定时，物体离同侧焦点越近放大率越大
【参照答案】．
3. （上海市初中物理竞赛初赛试题）焦距为f1的凸透镜与焦距为f2的凹透镜的主光轴重合，光心间为15cm。平行于主光轴的一束平行光通过两透镜后得到一束宽度为d的平行光束，如图8（a）所示；若将两透镜位置互换，将得到一束宽度为4d的平行光束，如图8（b）所示。则（）
A．f1=30cm,f2=15cm B．f1=15cm,f2=15cm