2020-2021中考物理二轮 光学问题求解方法 专项培优及答案解析

一、初中物理光学问题求解方法
1．某人站在离湖岸边8m 的C 处，刚好能看见湖对岸的一棵树HG 在水中的完整的像，如果眼距地面的高度为l.6m ，湖两岸均高出湖水面lm ．湖宽50m ，则该树HG 的高度为（ ）
A ．10m
B ．9m
C ．8m
D ．7m
【答案】C
【解析】
【详解】 某人刚好能看见湖对岸的一棵树HG 在水中的完整的像，这就意味着树H 在水中的像'H 与人眼的连线刚好经过距离C 处8m 的湖岸边，作出树HG 在水中的像''H G ，如下图所示． 可知
''OA BA BC DC = 可求得'5m OA =，那么45m OA =，三角形'OAH 与三角形'OA B 相似，可知
'
''
OA AH OA BA = 可求得'9m AH =，那么
''9m 1m 8m H G =-=
即该树HG 的高度为8m ，故选C ．
2．如图是用手机、凸透镜和纸盒制成的简易“投影仪”，它能将手机画面放大投射到墙上，下列说法正确的是（ ）
A ．若透镜表面有一只小虫，墙上能看到小虫的像
B ．眼睛贴近透镜向纸盒里面看，能看到手机画面放大的像
C ．要使墙上的像变大一些，应将手机靠近透镜，同时使透镜离墙远一些
D ．要使看到的像更清楚，应将手机屏幕调亮一些，使周围的环境暗一些
【答案】CD
【解析】
【分析】
本题考查凸透镜的成像规律。

【详解】
A ．投影仪的成像条件是物距大于一倍焦距而小于二倍焦距，而小虫在透镜表面，意味着物距小于一倍焦距，则不能在墙上成像，故A 错误；
B ．投影仪所成的像与透镜的距离较大，若眼睛贴近透镜，则无法观察到清晰的像，故B 错误；
C ．根据凸透镜的成像规律：物近像远像变大，将手机靠近透镜相当于将物体靠近透镜，那么像会变大，且像距变远，所以应将透镜离墙远一些，故C 正确；
D ．将手机屏幕调亮，是让物体本身光线更强，成像更清晰，而环境暗一些可避免环境光线对成像的影响，故D 正确。

故选CD 。

3．小明在做探究凸透镜成像的实验时，保持凸透镜位置不变，如图所示，先后使烛焰位于a 、b 、c 、d 四点，并分别调整光屏的位置实验后，他归纳出以下说法，其中错误的是
A ．烛焰位于a 点时，屏上出现的实像最小
B ．烛焰位于b 点时，成等大的实像
C ．烛焰位于c 点时，屏上出现的实像最大
D ．烛焰位于d 点时，成放大的实像
【答案】BD
【解析】
【详解】
A ．使烛焰位于a 点时，2U f ＞，成倒立、缩小的实像，物体在a 点的物距大于物体在b 点的物距，即a 点物距最大，像距最小，像最小。

故A 项正确，A 项不符合题意；
B ．使烛焰位于b 点时，2f U f ＞＞，成倒立、放大的实像，故B 项错误，B 项符合题意；
C ．使烛焰位于c 点时，2f U f ＞＞，成倒立、放大的实像，物体在一倍焦距以外，在c 点，物距最小，像距最大，像最大，故C 项正确，C 项不符合题意；
D ．使烛焰位于d 点时，U f ＜，成正立、放大的虚像。

故D 项错误，D 项符合题意；
【点睛】
掌握凸透镜成像的三种情况，正确理解凸透镜的一倍焦距分虚实，二倍焦距分大小。

4．在“探究凸透镜成像的规律”时，将点燃的蜡烛放在距凸透镜30cm 处，在透镜另一侧距离透镜16cm 处的光屏上得到烛焰清晰的像。

下列说法正确的是（ ）
A ．此时的成像特点与投影仪相同
B ．该透镜的焦距满足8cm < f <15cm
C ．将蜡烛和光屏互换后，光屏上不能承接到清晰的像
D ．将蜡烛和光屏同时远离凸透镜，可再次承接到清晰的像
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】
A ．由题可知，蜡烛放在距凸透镜30cm 处，在透镜另一侧距离透镜16cm 处的光屏上得到烛焰清晰的像，物距大于像距，光屏上成倒立缩小的实像，与照相机原理相同，故A 不正确；
B ．由凸透镜成像规律可知，此时物距在二倍焦距以外，像距在一倍焦距和二倍焦距之间，即
2f v f >>，2u f >
即
216cm f f >>，30cm 2f >
可得
16cm 8cm f >>，15cm f <
则
8cm 15cm f <<
透镜的焦距满足8cm 15cm f <<，故B 正确；
C ．由光路可逆原理可知，将蜡烛和光屏互换后，光屏上能承接到清晰的像，故C 项不正确；
D ．将蜡烛远离凸透镜时，光屏要靠近凸透镜，才能在光屏上成清晰的像，故D 项不正确。

故选B 。

5．如图，F 为凸透镜的两个焦点，A′B′为物体AB 的像，则AB 在 （ ）
A．图中Ⅰ区域，箭头水平向左
B．图中Ⅱ区域，箭头水平向左
C．图中Ⅰ区域，箭头方向向左斜下方
D．图中Ⅰ区域，箭头方向向左斜上方
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
根据图中告诉的像距与焦距的关系，结合凸透镜成像的规律即可确定像与物体之间的大小关系，以及物距与焦距的关系．由题意知，像在一倍焦距和二倍焦距之间，根据凸透镜成像的特点，此时物体应在二倍焦距以外，且成的像是倒立缩小的实像，因此物体应比A′B′大，箭头方向向上；像在主光轴下方，根据凸透镜的三条特殊光线，利用折射时光路是可逆的，作出物体AB，由图可知；则物体应在主光轴上方，所以物体在图中Ⅰ区域，箭头方向向左斜上方．
故选D．
6．如图所示，一束光从介质甲射向介质乙，两种介质中有一种是空气，另一种是玻璃，MN是其分界面。

则图中的折射角和甲介质的种类分别是
A．50°,空气B．50°,玻璃
C．60°,空气D．60°,玻璃
【答案】D
【解析】
【详解】
由图可知，过入射点作出法线，水平直线MN为界面，竖直虚线为EF法线；
因为入射角是入射光线与法线的夹角，反射角是反射光线与法线的夹角，折射角是折射光线与法线的夹角；且入射光线与折射光线，入射光线与反射光线均据法线两侧，因此CO
为入射光线，OB为反射光线，OA为折射光线，则折射角
∠AOE=90°-30°=60°
入射角
∠COF=90°-40°=50°
入射角小于折射角，因此可得甲介质是玻璃，故选D。

7．3D电影具有三维立体视觉效果，拍摄时，将两个摄像头按照人两眼间的距离放置，同时拍摄，制成胶片；放映时，两个放映机在银幕上呈现两个略有差异的画面，观看者带上特殊眼镜后，就能看到立体效果．关于3D电影，下列说法不正确的是
A．光在银幕上发生的是漫反射
B．画面在人眼视网膜上所成的像是倒立、缩小的实像
C．拍摄时，两摄像头中心间的距离约为7cm
D．放映时，胶片到放映机镜头的距离大于2倍的镜头焦距
【答案】D
【解析】
【分析】
凸透镜成像规律是：u＞2f，成倒立、缩小的实像，应用是照相机；2f＞u＞f，成倒立、放大的实像，应用是投影仪；u＜f，成正立、放大的虚像，应用是放大镜．
为了使电影院里的每一位观众都能看到银幕上的画面，幕布表面比较粗糙，当光线射到的幕布上，反射光线会射向四面八方，这种反射称为漫反射．
人的两眼之间大约有6厘米的距离，所以在观看除了正前方的物体外，两只眼睛必然有角度的不同，这个差别在大脑中就能自动形成上下、左右、前后、远近的区别，从而产生立体视觉．
【详解】
A．观众能从各个不同的角度看到银幕上的画面，这是由于光在银幕上发生了漫反射，故A 正确，不符合题意；
B．人眼的晶状体相当于凸透镜，人眼相当于一架微型照相机，画面在人眼视网膜上所成的像是倒立、缩小的实像，故B正确，不符合题意；
C．人的两眼之间大约有6厘米的距离，拍摄时，为了产生立体视觉．两镜头中心间的距离约为7cm，故C正确，不符合题意；
D．放映时，胶片到放映机镜头的距离在一倍焦距和2倍焦距之间，银幕上呈现的是倒立、放大的实像，故D错误，符合题意．
【点睛】
解决本题的关键是掌握凸透镜成像的三种情况及其应用，另外本题还考查了能从各个角度看到物体就是发生了漫反射的缘故，此题涉及到的3D电影的相关知识，有一定的难度．
8．小明用自制的“水凸透镜”（向水透镜里注水时，水透镜的焦距将变小）来研究凸透镜成像规律，当他把自己的近视眼镜给水透镜“戴上”时，如图所示，光屏上原来清晰的像变得模糊，为了能在光屏上重新得到清晰的像，下列操作可行的是（）
①将光屏靠近“水透镜”②将蜡烛远离“水透镜”③对“水透镜”注水④将光屏和蜡烛同时靠近“水透镜”
A．①和②都行B．②和③都行
C．①和③都行D．②和④都行
【答案】B
【解析】
【详解】
近视镜是凹透镜，给水透镜戴上近视镜后，相当于减弱了凸透镜的会聚能力，所以像远离了凸透镜，若要在光屏上得到像，须将光平远离透镜；或增大凸透镜的会聚能力，向水透镜中注水。

故选B。

9．有一个焦距为f的凸透镜，现在将一个物体从离凸透镜4f处沿主光轴移动到1.5f处，在此过程中（）
A．物体和像之间的距离一直在减小B．物体和像之间的最小距离为4f
C．像的大小和物体大小的比值先减小后增大 D．像移动速度与物体移动速度的比值先减小后增大
【答案】BD
【解析】
【详解】
A．从4f向2f移动过程中，物体和像之间的距离减小，从2f继续向1.5f处移动过程中，物体和像之间的距离增大，物体和像之间的距离先减小后增大，故不符合题意；
B．当物距等于2f时，像距等于2f，物体和像之间的距离最小为4f，故符合题意；
C．成实像时，物近像远像变大，物体从离凸透镜4f处沿主光轴移动到1.5f处，物大小不变，像一直变大，因此像的大小和物体大小的比值一直变大，故不符合题意；
D．从4f向2f移动过程中，物体移动速度大于像的移动速度，从2f继续向1.5f处移动过程中，物体移动速度小于像的移动速度，因此像移动速度与物体移动速度的比值先减小后增大，故符合题意。

10．如图，两个平面镜相互垂直竖直放置，点光源在平面镜内成三个像，现让点光源S在水平面内沿圆周顺时针运动，则可以观察到镜子内的三个像
A．全都做顺时针运动
B．全都做逆时针运动
C．一个顺时针运动，另外两个逆时针运动
D．一个逆时针运动，另外两个顺时针运动
【答案】C
【解析】
【详解】
S在竖直的平面镜中成的像为S′，在水平的平面镜中所成的像为S0；S′在水平的平面镜中成的像为S″，而S0在竖直的平面镜中所成的像点也是S″，即再次成像的像点是重合的，所以一共有3个像，如图所示：
现让点光源S在水平面内沿圆周顺时针运动，则镜子内的三个像中，S0、S′均做逆时针运动．S″是重合的像，相反了两次，应该做顺时针时针转动，故选C．
【点睛】
解答此题的关键是要明确平面镜成像的特点，像与物体是左右相反的．解答此题要求学生应具备一定的空间想像能力．
11．晚上，在桌面上铺一张白纸，把一块小平面镜平放在白纸上，让手电筒的光正对平面镜和白纸照射，如图所示，从侧面看去，会看到的现象和对此分析正确的是( )
A．镜子比较亮，因为它发生了镜面反射
B．镜子比较亮，因为它发生了漫反射
C．白纸比较亮，因为它发生了镜面反射
D．白纸比较亮，因为它发生了漫反射
【答案】D
【解析】
【分析】
人看物体的条件是物体发出的光线或反射的光线进入人的眼睛，进入眼睛的光越多，感觉越亮，进入的越少感觉越暗；平行光线射向平滑的反射面，反射光线平行射出，平行光线射向粗糙的反射面将发生漫反射，反射光线射向四面八方。

【详解】
光照到平面镜上发生镜面反射，如图手电筒正对着平面镜向下照射，此时反射光线竖直向上射出，而人从侧面观察，所以这部分反射光线不能进入侧面的人眼中，所以看到镜子是暗的；而光照到白纸上发生漫反射，反射光线向四面八方，有一部分反射光线进入了人眼，所以人看到白纸比较亮。

故选D。

【点睛】
解题思路：仔细分析题目中的情境，注意区分发生的反射现象属于镜面发射还是漫反射，再根据二者的特点进行作答。

12．如图甲测凸透镜的焦距，图乙“探究凸透镜成像的规律”，实验过程中小明同学将蜡烛分别放在甲、乙、丙、丁不同的位置，下列说法正确的是（）
A．图甲可知凸透镜的焦距是40.0cm
B．图乙四个位置中，移动光屏，有4个位置上的蜡烛可以在光屏上成像
C．将蜡烛放在丙位置，若凸透镜上有一个泥点，则在光屏上不会出现泥点的影子
D．将蜡烛放在乙位置，光屏应向左移动才能找到清晰的像，此时的成像特点与投影仪的成像原理相同
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
A．从图甲可以看到，凸透镜所在的位置是30.0cm刻度，而光屏所在的位置是40.0cm刻度，而平行光线经凸透镜折射后，会聚于焦点，可知凸透镜的焦距是
40.0cm-30.0cm10.0cm
f==
凸透镜的焦距是10.0cm，A错误；
B．一倍焦距以外是实像，以内是虚像，因为甲乙丙在焦点外，所以成实像，可以成在光屏
上，B错误；
C．凸透镜成实像时，所有透过透镜的光会聚到光屏上成像，凸透镜上有一个泥点，整个物体发出的光虽有一小部分被挡住，但总会有一部分的光通过凸透镜而会聚成像，因此像与原来的相同，大小不变，但是由于透镜的一小部分被遮住，因此折射出的光线与原来相比减少了，像是完好的，只是亮度变暗，不会出现泥点的影子，C正确；
D．将蜡烛放在乙位置，这时物距大于两倍焦距，根据凸透镜的成像规律可知，像距会大于一倍焦距，小于两倍焦距，从图乙可以看到，光屏应向左移动才能找到清晰的像，这是成倒立缩小的实像，此时的成像特点与照相机的成像原理相同，D错误。

故选C。

13．城市的很多街口都安装了 360°高清晰摄像头，由公安局实施 24 小时监控，来保护人民的安全，摄像机的像距几乎不变，但镜头的功能类似于人眼睛的晶状体，焦距可以调节，如图所示，某嫌疑犯在成像板上已经成清晰的像，此时镜头的焦点在 F 处，在监控此人的过程中（该人在成像板上的像保持清晰），下列说法正确的是（）
A．不管该人走近还是走远，所成的像都是正立缩小的实像
B．如果该人远离镜头，镜头的焦点可能变在 a 点
C．如果该人靠近镜头，镜头的焦点可能变在 c 点
D．如果该人靠近镜头，镜头的焦点可能变在 b 点
【答案】D
【解析】
【详解】
A．该人走近还是走远时，所成的像是倒立的实像，不是正立的，A错误；
B．如果该人远离镜头，那么物距变大，像距变小，像更靠近焦点，如果还想要像成在成像板上，那么焦距应该变大，焦点不可能在a点，B错误；
C D．如果该人靠近镜头，那么物距变小，像距变大，像更远离焦点，如果还想要像成在成像板上，那么焦距应该变小，焦点不可能在c点，可能变在b点，C错误、D正确．
14．小明探究“凸透镜成像规律”，当蜡烛到透镜的距离是30cm时，调节透镜另一侧的光屏，屏上得到清晰放大的像。

下列判断中正确的是（）
A．此时的像是正立放大的虚像
B．该透镜的焦距是15cm
C．当蜡烛到透镜的距离是60cm时，调节光屏，屏上可得缩小的像
D．当蜡烛到透镜的距离是15cm时，调节光屏，屏上可得放大的像
【答案】C
【解析】
【详解】
AB．像能用光屏承接，说明像是实像，虚像不能用光屏承接，凸透镜成放大的实像时，v>2f，f<u<2f，即f<30cm<2f。

故AB错误；
C．当u=60cm时，由f<30cm可知2f<60cm，即u>2f。

当物距大于2f 时，f<v<2f，光屏上得到倒立缩小的实像。

故C正确；
D．当u=15cm时，由30cm<2f可知15cm<f，即u<f，当物距小于f时，成正立放大的虚像，光屏上将承接不到像。

故D错误。

15．如图，正午时，太阳光直射在水平地面，取一圆形薄透镜正对阳光，在距透镜20cm 的地面上得到一个光斑，其直径与透镜直径相等，透镜的焦距是
A．10cm B．20cm
C．30cm D．40cm
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】
由图可知该透镜为凸透镜，根据凸透镜对光有会聚作用，以及在距透镜20cm的地面上得到一个光斑的直径与透镜直径相等，得到透镜的焦距是10cm。

故B、C、D项不符合题意，A项符合题意。

16．凸透镜成像实验中，移动物体到某位置时，能在光屏上成清晰放大的像，则下面说法正确的是
A．将物体靠近透镜后，无论如何移动光屏，光屏上都不能呈现物体的像，则一定成虚像B．保持透镜位置不变，将物体和光屏位置互换，一定可以在光屏上得到清晰缩小的像C．如果物体靠近透镜，仍要在光屏上得到清晰的像，光屏必须远离透镜且光屏移动距离小于物体移动距离
D．将透镜遮挡一部分，则一定不能成完整的像
【答案】B
【解析】
【详解】
A．由题意可知，移动物体到某位置时，能在光屏上成清晰放大的像，说明此时
>>这个范围，此时只2f u f
>>，2
>；将物体靠近透镜后，只要物距仍在2f u f
v f
需要把光屏远离凸透镜，还可以成放大的实像；故A 项错误；
B ．保持透镜位置不变，将物体和光屏位置互换后，此时2f v f >>，2u f >，故此一定可以在光屏上得到清晰缩小的像；故B 项正确；
C ．物体靠近透镜即物距减小，像距增大，光屏应远离透镜，当2u f >时光屏移动距离小于物体移动距离，当2f u f >>时光屏移动距离大于物体移动距离，故C 项错误；
D ．凸透镜成实像时，所有透过透镜的光会聚到光屏上成像，当将透镜的下半部分挡住后，整个物体发出的光虽有一部分被挡住，但总会有一部分光通过上半部分凸透镜而会聚成像，因此，像与原来相同，仍然完整；由于透镜的一半被遮住，因此折射出的光线与原来相比减少了一半，故亮度会减弱，像会变暗。

故D 项错误；
17．如图所示，光屏上得到一个清晰的像，此时蜡烛到凸透镜的距离为24cm ，则下列说法正确的是（ ）
A ．此时的应用是投影仪，且凸透镜的焦距小于12cm
B ．只将凸透镜向左移动，就可以在光屏上得到倒立缩小的像
C ．在蜡烛和凸透镜之间放一个近视眼镜，凸透镜和光屏不动，蜡烛向右移动光屏上会成清晰的像
D ．将蜡烛移到距离凸透镜18cm ，向右调节光屏到适当位置，在光屏上可能得到放大的像
【答案】D
【解析】
【详解】
A ．物距大于1倍焦距小于2倍焦距成倒立放大的实像，应用是投影仪；则2f u f ＜＜；
又因为24cm u =，所以24cm 12cm f ＞＞
，故A 错误； B ．只将凸透镜向左移，减小物距，此时应该增大像距，且物像之间的距离增大，故光屏向右移动才可以在光屏上得到清晰放大的像，故B 错误；
C ．近视眼镜的镜片是凹透镜，对光线由发散作用；若在蜡烛和凸透镜之间放一个近视眼镜时，光线会延迟会聚，所以像会落在光屏的右侧；如果此时蜡烛向右移动，物距减小，像距增大，像会更加远离光屏，光屏应该向右移动才能得到清晰的像，故C 项错误；
D ．将蜡烛右移至距离凸透镜18 cm ，由24cm 12cm f ＞＞
可知，此时物距仍大于焦距，故向右调节光屏至适当位置，在光屏上仍可能得到清晰放大的像，故D 正确；
18．透镜在我们的生活和学习中应用广泛，下列说法正确的是
A ．近视眼镜利用了凸透镜对光的会聚作用
B ．照相时，被照者应站在照相机镜头的2倍焦距以外
C ．放大镜可使物体成倒立放大的虚像
D ．使用投影仪时，投影仪镜头到屏幕的距离应在1倍焦距和2倍焦距之间
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】
A ．近视眼镜利用了凹透镜对光的发散作用，故A 错误；
B ．照相机利用凸透镜成倒立缩小的实像的原理制成，照相时,被照者应站在照相机镜头的2倍焦距以外，即物距大于二倍焦距，像距在一倍到二倍焦距之间，成倒立缩小的实像，故B 正确；
C ．放大镜使用时物距小于焦距，可使物体成正立放大的虚像，故C 错误；
D ．使用投影仪时,投影仪镜头到屏幕的距离应在2倍焦距以外，成倒立放大的实像，故D 错误。

故选B 。

19．焦距为f 1的凸透镜与焦距为f 2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（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（b ）所示．则（ ）
A ．f 1=30cm ,f 2=15cm
B ．f 1=15cm ,f 2=15cm
C ．f 1=30cm ,f 2=20cm
D ．f 1=45cm ,f 2=30cm
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】 由图a 可知，设入射光的宽度为H ，由于其出来的平行光的宽度为d ，则根据光路图的比例可知
21
f d H f = 由图b 可知，由于入射光的宽度仍为H ，由于其出来的平行光的宽度为4d ，则根据光路图的比例可知
21
4f H d f = 解之得f 1=2f 2，结合四个选项可知选A 。

20．用三块凸透镜做成像实验，在保持各凸透镜跟烛焰距离相等的条件下，得到的实验结
果如下：透镜甲成放大、倒立、实像；透镜乙成缩小、倒立、实像；透镜丙成放大、正立、虚像。

由此可知甲、乙、丙三个透镜的焦距关系为（ ）
A ．f f f >>甲乙丙
B ．f f f >>丙甲乙
C ．f f f <<甲乙丙
D ．f f f <<乙丙甲 【答案】B
【解析】
【详解】
在保持各凸透镜跟烛焰距离相等的条件下，说明物距u 相等，甲透镜成放大、倒立的实像，说明2f u f 甲甲＞＞，所以2u u f 甲＞＞
；乙透镜成缩小、倒立的实像，说明2u f 乙＞，所以2
u f 乙＜；丙透镜成放大、正立的虚像，说明f u 丙＞；所以，f f f 甲乙丙＞＞。

故选B 。