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跨学科实践——自制天文望远镜观察月球
1．为纪念伽利略将望远镜用于天文观察四百周年，联合国将2009年定为天文年。伽利略望远镜
利用了凸透镜成像的原理，它是由两组透镜组成的。靠近被观测物体的叫作 ，靠近眼睛的叫作
。前者的作用与 相同。
【答案】 物镜 目镜 照相机
【详解】望远镜的目镜和物镜都是凸透镜，望远镜是由两组凸透镜组成的，靠近眼睛的叫目镜，
靠近被观测物体的叫物镜。
物镜的作用相当于一个照相机，被观测物体在物镜 凸透镜 的二倍焦距以外，成倒立缩小的实像；
这个倒立缩小的实像正好落在目镜的一倍焦距内的位置，又通过目镜 凸透镜 成一个正立、放大的虚
像。
2．如图所示，这是简易天文望远镜的内部结构。物镜的成像原理与 （选填“投影仪”或
“照相机”）相同，物镜成的像会落在目镜 的位置，目镜所成的像是正立、放大的 像；
如果你想制作简易天文望远镜，没有现成的透镜，可以选用合适的 （选填“近视”或“远
视”）眼镜镜片来代替。
z
【答案】 照相机 焦点以内 虚 远视
【详解】望远镜中物镜是一个凸透镜，远处的物体处在该凸透镜的二倍焦距之外，经该凸透镜成
倒立缩小的实像，物镜的成像原理与照相机相同，这个倒立缩小的实像正好落在目镜焦点以内的位置，
目镜的作用相当于一个放大镜，这个实像经过目镜成一个正立、放大的虚像，因远视眼的镜片是凸透
镜，所以想制作简易天文望远镜，没有现成的透镜，可以选用合适的远视镜片来代替。
3. 从远古时代迄今，人们从没有停止过对宇宙的探索，下列空间尺度最大的是（ ）
A．地球 B．月球 C．太阳系 D．银河系
【答案】D
【详解】银河系很大，太阳系只是其中之一，太阳是太阳系的中西天天，体积质量最大，地球是
太阳系中一员，比太阳小，地球的大小约月球的49倍，故空间尺度最大的是银河系，故ABC不符合
题意，D符合题意。故选D。
4. 如图，小明用两个焦距不同的凸透镜模拟望远镜观察远处的物体，其中离眼睛较远的凸透镜可
使远处物体成 （选填“虚像”或“实像”），较近的凸透镜相当于生活中的 （选填
“照相机”“投影仪”或“放大镜”）。
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学学学科科科网网网（（（北北北京京京）））股股股份份份有有有限限限公公公司司司【答案】 实像 放大镜
【详解】望远镜是由两组凸透镜组成，离眼睛较远的凸透镜相当于物镜，观察远处的景物时，物
距大于2倍焦距，物镜成倒立、缩小的实像，这个倒立缩小的实像正好落在目镜焦距内的位置，目镜
的作用相当于一个放大镜，这个实像经过目镜后成一个正立、放大的虚像，故较近的凸透镜相当于生
活中的放大镜。
5．如图是天文爱好者所使用的望远镜，下列说法正确的是（ ）
A．A镜是目镜，B镜是物镜
B．太空中的星体通过A镜成的是虚像
C．望远镜的A镜成像原理与投影仪一致
D．通过B镜看到的是放大的虚像
z
【答案】D
【详解】A．望远镜的物镜和目镜都是凸透镜，靠近眼睛的B是目镜，靠近物体的A是物镜，故
A错误；
B．太空中的星体通过A镜成的是倒立缩小的实像，故B错误；
C．望远镜的物镜成倒立缩小的实像，相当于照相机，故C错误；
D．物镜成的像通过目镜成正立、放大的虚像，与放大镜的成像原理相同，故D正确。
故选D。
6. 下列有关地球、太阳与宇宙的说法错误的是（ ）
A．太阳系属于银河系的一部分
B．太阳是太阳系唯一发光的恒星
C．人们已能用天文望远镜观测到宇宙的边缘
【答案】C
【详解】A．宇宙包括银河系和河外星系，太阳系是银河系的一部分，故A正确，不符合题意；
B．银河系有无数个发光的恒星，太阳是太阳系中唯一的恒星和会发光的天体，是太阳系的中心天
体，故B正确，不符合题意；
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学学学科科科网网网（（（北北北京京京）））股股股份份份有有有限限限公公公司司司C．在实际观测中，人们使用高倍的射电望远镜，搜索到了200亿光年以外的类星体天狼巨星，这
是目前人类能确实掌握的最远的星体，也是人们认识的最大范围，当然，它还不是宇宙的实际边缘。
目前人类没有观测到宇宙边缘，故C错误，符合题意。
故选C。
7. 为了揭示大自然的奥秘，人们不懈探索。下列说法正确的是（ ）
A．光年是天文学中的常用时间单位
B．大自然中无论是宏观的天体还是微观的粒子都在不停地运动，其中太阳是宇宙的中心
C．人们认为宇宙诞生于137亿年的一次大爆炸，涉及到全部物质及空间，但不包括时间
D．宇宙是一个有层次的天体结构系统，它是有起源的，它在不断的膨胀中
【答案】D
【详解】A．光年是天文学中距离的单位，1光年表示光一年通过的距离，故A错误；
B．大自然中无论是宏观的天体还是微观的粒子都在不停地运动，太阳是太阳系的中心，而不是宇
宙的中心，故B错误；
C．宇宙在最开始时是炽热的“原始火球”，距今约137亿年前，原始火球发生了大爆炸；大爆炸
是整体的，涉及宇宙的全部物质及时间和空间，故C错误；
D．宇宙是一个有层次的天体结构系统，目前最被人接受的宇宙起源假说是大爆炸理论，随后一直
处于碰撞、演化、膨胀之中，故D正确。
故选D。
8. 小强对历史上著名的物理学家非常崇敬，他记得很多物理学家取得的丰功伟绩，请你指出他记
忆不准确的一项（ ）
A．第一位把望远镜指向天空的是意大利物理学家伽利略
B．伽利略第一个观察到了木星的卫星、太阳黑子和月球上的环形山
z
C．伽利略根据万有引力定律猜想天王星外还有一颗未知行星并计算出其运动轨道
D．伽利略用自制的望远镜观察天体，以确凿的证据支持了哥白尼的“日心说”
【答案】C
【详解】A．第一个把望远镜用于天文学研究的物理学家是伽利略，故A正确，不符合题意；
B．伽利略是第一个观察到了木星的卫星、太阳黑子的科学家，故B正确，不符合题意；
C．牛顿根据万有引力定律猜想天王星外还有一颗未知行星并计算出其运动轨道，故C错误，符合
题意；
D．伽利略用自制的望远镜观察天体，以确凿的证据支持了哥白尼的“日心说”，故D正确，不
符合题意。
故选C。
9. “金星凌日”是一种天文奇观，即从地球上看去，有一个小黑点在太阳表面缓慢移动。
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学学学科科科网网网（（（北北北京京京）））股股股份份份有有有限限限公公公司司司（1）要使观测到的景象更加清晰，最好借助 （选填“显微镜”或“望远镜”）观察；
（2）“金星凌日”现象可以用 原理来解释。光在传播过程中 （选填“需要”或“不
需要”）介质；
（3）如图为太阳及八大行星示意图，据图分析，你认为在地球上除了可以看到“金星凌日”外，
还能看到“ 凌日”现象。
【答案】 望远镜 光的直线传播 不需要 水星
【详解】（1）显微镜有放大的作用，用于观察微小物体，利用凸透镜成像原理制成的望远镜，能
够用来观测远处的星体情况。
（2）“金星凌日”现象的成因是光是沿直线传播的，当金星转到太阳和地球中间且三者在一条直
线上时，在地球上看，金星在太阳表面移动，这就是“金星凌日”现象；光可以在真空中传播，说明
光在传播过程中不需要介质。
（3）如图所示，根据图片中的信息分析，在地球和太阳之间还有水星，所以当水星转到太阳与地
球的中间，且三者在一条直线上时，就会发生“水星凌日”现象。
10．取两个焦距不同的放大镜，一只手握住一个，通过两个透镜看前面的物体（如图）。调整两
个放大镜间的距离，直到看得最清楚为止。物体是变大了还是变小了？把两个放大镜的位置前后对调，
你有什么新的发现？
z
【答案】变小；从物镜处观察，那么视角就被缩小了，自然看到缩小的物体。
【详解】如图所示模拟望远镜，物镜与照相机原理相同，成倒立缩小的实像，目镜与放大镜原理
相同，成正立放大的虚像，最终看到的仍是缩小的像。望远镜的目镜是小焦距透镜，物镜是大焦距透
镜，二者组成望远镜的条件是共焦，即焦点重合，这样，物镜进来的远处的平行光，从目镜出来仍然
是平行光，反过来平行光从目镜进入从物镜出去也是平行光，平行光就意味着物体位于无穷远处，而
为了达到便于观察的目的，目镜的焦距大于目镜的焦距，就能起到扩大目镜处观察视角的目的，因此
这种设计结构才被成为望远镜，如果反过来的话，从物镜处观察，那么视角就被缩小了，自然看到缩
小的物体。
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学学学科科科网网网（（（北北北京京京）））股股股份份份有有有限限限公公公司司司11. 小阳学习了望远镜的原理之后，自己动手制作了一个望远镜，结构如图甲所示，其中物镜的焦
距为20cm，目镜的焦距为5cm。经过不断的调试，他看到了远处物体最大最清晰的像（成像原理的光
路图如图乙所示）。下列说法错误的是（ ）
A．远处的物体经过物镜成像在物镜的焦点附近
B．眼睛看到的是远处物体的倒立的实像
C．此时物镜和目镜之间的距离约为25cm
D．物镜的作用相当于照相机，使远处的物体成像在距离眼睛很近的位置
【答案】B
【详解】A．望远镜的物镜就是使远处的物体在焦点附近成一个倒立缩小的实像，故A正确；
B．望远镜的物镜使远处物体在焦点附近成一个倒立缩小的实像，实像在目镜的焦点以内，目镜相
当于放大镜，成正立放大的虚像，所以，这个望远镜最终看到的是倒立的虚像，故B错误；
C．这个望远镜的物镜的焦点与目镜的焦点几乎是重合的，所以物镜到目镜的距离约为两个透镜的
焦距之和25cm，故C正确；
D．物镜成倒立缩小的实像，与照相机的成像特点相同，相当于照相机，同时使特别远的物体成像
在距离眼睛很近的位置，增大视角，使看到的像感觉大一些，故D正确。
z
故选B。
12. 2016年11月14日夜空出现的“超级月亮”如图所示。下列对“超级月亮”的解释，你认为比
较合理的是（ ）
A．月亮本身变大了
B．月亮距离我们很近时，视角变大了
C．月亮距离我们很远时，视角变小了
D．月亮变大且距离我们很近
【答案】B
【详解】超级月亮是指月亮距离地球最近的状态，此时，月亮围绕地球转动，到达离地球最近的
地方，距离我们最近，使视角增大，所以我们看到的月亮好像比平时的增大了。实际上月亮本身的大
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学学学科科科网网网（（（北北北京京京）））股股股份份份有有有限限限公公公司司司小不变。故选B。
13. （1）如图所示，CD是发光体AB经凸透镜所成的像，F为凸透镜焦点，O为光心。①请根据
凸透镜后的折射光线，画出入射光线，并确定像点D对应的物点A ；②相对于物体AB，所成
的像CD是 立的 的 像；
（2）如图所示，有一种望远镜由两组凸透镜组成，靠近眼睛的叫做 ，靠近被观测物体的叫
做 。
【答案】 见下图 倒 放大 实 目镜 物镜
【详解】（1）①由过光心光线传播方向不变，和平行于主光轴的光线过另一侧焦点得，像点D对
应的物点A如图：
z
②由物点A和像点D的位置可知，此时物距小于像距，由凸透镜成像的特点可知，此时所成的像
是放大倒立的实像；
（2）望远镜的结构中，靠近眼睛的叫做目镜，靠近被观测物体的叫做物镜。
14. 阅读材料，回答问题。
我们都知道，望远镜的重要用途是使我们能把远处的东西看得近些，看一件若干千米以外的东西
竟能仿佛是在几米之内。造成这种结果的光学工具就是用的一些很大的磨得很好的透镜，只不过更大
更精美罢了。
收集从物体来的光至少有两种方法：一是让光通过许多透镜；二是用一凹面镜把光反射出来。因
此我们有多种望远镜：一种叫做折射望远镜，一种叫反射望远镜，是一组凸透镜，相当于照相机的镜
头；另一个是“目镜”，用来在人眼看得最清晰的地方形成新的像。
（1）根据本文叙述，如果想搜集从物体来的光，应该怎样操作？
（2）根据你掌握的物理知识和本文的描述，远处物体经折射式望远镜的物镜后会成一个 立
（选填“正”或“倒”）和 的（选填“放大”或“缩小”） 像（选填“实”或“虚”）。
【答案】 见解析 倒 缩小 实
【详解】（1）从文中内容可知，收集从物体来的光至少有两种方法：一是让光通过许多透镜；二
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学学学科科科网网网（（（北北北京京京）））股股股份份份有有有限限限公公公司司司是用一凹面镜把光反射出来。
（2）由文中内容可知，折射式望远镜的物镜相当于照相机，成倒立、缩小的实像。
15．如图1所示，我国首个大型巡天空间望远镜目前正在研制，按照中国载人航天工程计划，该
望远镜预计于2024年投入科学运行。
【巡天空间望远镜与中国天眼（FAST）】
中国天眼（FAST）是射电望远镜，它接收来自宇宙天体的微弱无线电波，传给后端计算机记录。
由于无线电波可穿透宇宙空间，射电望远镜不太会受光照和气候的影响，可以全天候工作。巡天空间
望远镜则是光学望远镜，捕捉的是近紫外至可见光波段，通过组成望远镜的直径大、焦距长的物镜和
直径小、焦距短的目镜，实现远距离物体近处成像。
请阅读上述短文，回答下列问题：
（1）地面望远镜容易受到地球大气的影响，会使星光在观测路径中发生光的 ，形成所谓
的“大气像差”；
（2）巡天空间望远镜属于 （选填“射电”、“光学”）望远镜，在观测宇宙时，物镜所
成的像是 立、缩小的 像；
（3）如图2所示，巡天空间望远镜在维修升级时，与“天宫”空间站交会对接。该过程中，巡天
空间望远镜与空间站是相对 的；
（4）目前，人类观测到的最远的天体距离我们约130亿光年。光年是 （选填“长度”、
“时间”）计量单位，也就是说，如z 果有一束光以 的速度从这个天体发出，那么要经过约
年才能到达地球。
（5）如图3所示，“四周特别黑，深不见底的黑，万丈深渊都不足以形容。”这是我国宇航员刘
洋在太空中生活的一句评价。请你从物理的角度解释“黑”的原因： 。
【答案】 折射 光学 倒 实 静止 长度 1.3×1010 缺少反射面，
没有光经过反射进入人眼
【详解】（1）气层中含有密度不均匀的空气，星光在透过不均匀的大气层时，会发生折射现象，
形成“大气像差”。
（2）由题意得巡天望远镜可以捕捉近紫外至可见光波段，属于光学望远镜。在观测太空时，由于
观测的天体距离物镜距离很远，所以根据凸透镜成像规律可知，此时可以成倒立缩小的实像。
（3）两者对接时，巡天望远镜与“天宫”空间站之间的位置关系一直保持不变，因此它们之间是
相对静止的。
（4）光年指的是光在真空传播，经过一年所通过的路程，因此属于长度计量单位。由速度公式
v=s/t可知，该束光从天体到达地球的时间为
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学学学科科科网网网（（（北北北京京京）））股股股份份份有有有限限限公公公司司司（5）[8]太空中是真空状态，因此光穿过时，没有物体可以被照射，也就没有反射面，因此人的眼
睛就看不到反射到眼睛中的光，因此一切看起来都是黑暗的。
16．（2023·吉林长春·中考真题）下列物体尺度最大的是（ ）
A．太阳 B．月亮 C．地球 D．人造卫星
【答案】A
【详解】地球是太阳的行星，月亮和人造卫星都是地球的卫星，人造卫星比月亮小的多，所以，
尺度最大的是太阳。故选A。
17. （2024·广东广州·二模）世梁同学取两个焦距不同的放大镜，一只手握住一个，调整两个放大
镜间的距离，可以看清远处的广州塔。以下说法错误的是（ ）
A．靠近眼睛的镜片，能使光线靠近主光轴
B．远处的镜片，成的是正立放大像
C．靠近眼睛的镜片，其作用相当于一个放大镜
D．远处的镜片，直径比我们眼睛的瞳孔大得多，这样可以会聚更多的光
【答案】B
【详解】A．靠近眼睛的镜片是目镜，成的是正立放大的虚像，相当于放大镜，能使光线靠近主光
轴，故A正确，不符合题意；
B．两个不同焦距的放大镜组成z了望远镜，远处的镜片是物镜，成的是倒立缩小的实像，故B错误，
符合题意；
C．靠近眼睛的镜片是目镜，成的是正立放大的虚像，相当于放大镜，故C正确，不符合题意；
D．远处的镜片，直径比我们眼睛的瞳孔大得多，这样可以会聚更多的光，使得所成的像更加明亮，
故D正确，不符合题意。
故选B。
18.（2023·广东深圳·三模）深圳市天文台位于大鹏新区南澳街道西涌，配备有反射式望远镜、光
学望远镜等多种观测设备。反射式望远镜的原理如图（甲），利用一个球面反射镜将进入镜头的光线
会聚后反射到位于镜筒前端的一个平面镜上，然后再由这个平面镜将光线反射到镜筒外的目镜里，这
样我们便可以观测到星空的影像。而光学望远镜的原理如图（乙），下列说法正确的是（ ）
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学学学科科科网网网（（（北北北京京京）））股股股份份份有有有限限限公公公司司司A．反射式望远镜的主镜是凹面镜，不遵循光的反射定律
B．反射式望远镜利用了小孔成像的原理
C．光学望远镜的目镜成倒立、缩小的实像
D．光学望远镜的物镜成像原理与照相机相同
【答案】D
【详解】A．反射式望远镜的主镜是凹面镜，凹面镜对光有会聚作用，遵循光的反射定律，故A
错误；
B．反射式望远镜是利用光的反射成像，故B错误；
C．光学望远镜的目镜相当于一个放大镜，成正立、放大的虚像，故C错误；
D．光学望远镜的物镜成像原理与照相机相同，成倒立、缩小的实像，故D符合题意。
故选D。
19.（2024·广东惠州·模拟预测）为纪念伽利略将望远镜用于天文观察四百周年，联合国将2009年
定为天文年。伽利略望远镜利用了凸透镜成像的原理，它是由两组透镜组成的。靠近被观测物体的叫
作 ，靠近眼睛的叫作 。前者的作用与 相同。
【答案】 物镜 目镜 照相机
【详解】望远镜的目镜和物镜都是凸透镜，望远镜是由两组凸透镜组成的，靠近眼睛的叫目镜，
靠近被观测物体的叫物镜。
物镜的作用相当于一个照相机，被观测物体在物镜 凸透镜 的二倍焦距以外，成倒立缩小的实像；
这个倒立缩小的实像正好落在目镜的一倍焦距内的位置，又通过目镜 凸透镜 成一个正立、放大的虚
像。
20．（2023·广东广州·一模）如图为某望远镜内部部分光路图，物镜是凸透镜，O为光心，F为物
镜焦点，焦距为900mm。
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①在图中画出光线a、b经物镜折射前的入射光线 ；
②目镜是 透镜（选填“凹”“凸”）；
③用此望远镜观察距离约100m的小鸟时，小鸟经物镜成一个 （选填“倒立”、“正立”）、
（选填“放大”、“等大”、“缩小”）的像。
【答案】 见下图 凹 倒立 缩小
【详解】①已知物镜是凸透镜，O为光心，F为物镜的焦点；由图可知，折射光线a过焦点，则入
射光线平行于主光轴；折射光线b过光心传播方向不变，则入射光线过光心，如下图所示：
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学学学科科科网网网（（（北北北京京京）））股股股份份份有有有限限限公公公司司司②由图可知，光线经目镜折射后远离主光轴，则说明目镜对光线有发散作用，而凹透镜对光线有
发散作用，所以目镜是凹透镜。
③伽利略望远镜的物镜是凸透镜，目镜是凹透镜，物镜成倒立缩小的像。
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