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专题05 透镜及其应用
一、选择题
1.(2023·江苏南通·统考中考真题)运载火箭搭载神舟十六号飞船腾空而起,它在地面摄像机中
所成的像是( )
A.实像,像变大 B.实像,像变小 C.虚像,像变大 D.虚像,像变小
【答案】B
【详解】摄像机与照相机成像原理相同,都成成倒立、缩小的实像;在腾空而起的过程中,物距
变大,根据“成实像时,物远像近像变小”可知,像变小,故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
2. (2023·内蒙古赤峰·统考中考真题)如图所示,通过焦距为10cm的凸透镜观察窗外远处的风景,
看到的是( )
A.正立放大的虚像 B.倒立放大的实像
C.倒立缩小的实像 D.倒立缩小的虚像
【答案】C
【详解】窗外远处的风景相当于物体,到透镜的距离大于二倍焦距,根据凸透镜成像规律可知,
此时成倒立、缩小的实像,故C符合题意,ABD不符合题意。故选C。
3. (2023·西藏·统考中考真题)中国航天员王亚平在离地球表面约400km的“天宫”空间站上通
过天地连线,给同学们展示了一堂精彩的科学课。如图为王亚平老师做“水球”实验时的情景,下列
说法正确的是( )
A.“水球”相当于凸透镜 B.“水球”对透过它的光有发散作用C.王亚平远离“水球”时,她的像会变大 D.图中通过“水球”看到王亚平的像是虚像
【答案】A
【详解】ABD.王亚平面前的水球相当于凸透镜,凸透镜对光线有会聚作用,此时的“倒影”是
通过凸透镜成的倒立的、缩小的实像,故A正确、BD错误;
C.王亚平远离“水球”时,物距变大,像距变小,像变小,故C错误。故选A。
4. (2023·黑龙江哈尔滨·统考中考真题)因为有了光,自然界才绚丽多彩。下列说法正确的是(
)
A.甲图:物体通过小孔成的是虚像
B.乙图:小聪和小猫能互相看到对方,利用了反射时光路可逆
C.丙图:平面镜中舞者的像是光沿直线传播形成的
D.丁图:近视眼需要戴凸透镜矫正
【答案】B
【详解】A.小孔成的是实像,故A错误;
B.小聪和小猫能互相看到对方,说明在反射时光路是可逆的,故B正确;
C.平面镜中舞者的像是光的反射现象,故C错误;
D.近视眼需要戴凹透镜矫正,故D错误。
故选B。
5. (2023·湖北·统考中考真题)如图是超市安装的一种刷脸自助储物柜。某顾客站在屏幕前50cm
处,按下“存”按钮,屏幕上方的摄像头启动,出现人脸缩小的像,柜门打开。下列说法正确的是(
)
A.该摄像头相当于一个凹透镜 B.该摄像头对光线具有发散作用
C.该摄像头的焦距可能是0.20m D.该摄像头成像原理是光的反射
【答案】C
【详解】A.该摄像头相当于一个凸透镜,当人站在透镜二倍焦距之间以外时,在摄像机中成倒立、缩小的实像,故A错误;
B.该摄像头是凸透镜,对光线具有会聚作用,故B错误;
C.顾客刷脸时,距摄像头50cm,物距
u=50cm>2f
由此可知,该摄像头的焦距f<25cm,因此摄像头的焦距可能是0.20m,故C正确;
D.凸透镜成像是由于光的折射,该摄像头成像原理与凸透镜成像原理相同,都是光的折射,故D
错误。
6.(2023·山东菏泽·统考中考真题)图为“探究凸透镜成像规律”的实验中观察到的一种成像情
景,下列器械的工作原理与该成像方式相同的是( )
A.照相机 B.投影仪 C.潜望镜 D.放大镜
【答案】A
【详解】从图可知,所成的像为倒立、缩小的实像。
A.照相机的原理:物距大于2倍焦距,成倒立缩小的实像,故A符合题意;
B.投影仪的原理:物距大于1倍焦距小于2倍焦距,成倒立放大的实像,故B不符合题意;
C.潜望镜成正立等大的虚像,故C不符合题意;
D.放大镜的原理:物距小于1倍焦距,成正立、放大的虚像,故D不符合题意。
故选A。
7.(2023·山东德州·统考中考真题)如图所示,小红用相机拍下了石桥与它在水中倒影交相辉映
的照片,下列说法正确的是( )
A.桥在水中的倒影与海市蜃楼成像原理相同
B.我们能看到本身不发光的桥,原理是光的反射
C.若相机镜头焦距为f,拍摄此照片时镜头到底片的距离要大于2f
D.桥在相机的底片上成的像是虚像
【答案】B
【详解】A.桥在水中的倒影是光的反射现象,海市蜃楼是光的折射现象,故A错误;B.光在不发光的物体表面发生了反射,光线反射进入人眼,我们才能看到本身不发光的物体,故
B正确;
CD.照相机成像原理,物距在二倍焦距以外,像距(镜头到底片的距离)在一倍和二倍焦距之间,
成倒立缩小的实像,故CD错误;
故选B。
8. (2023·湖北省直辖县级单位·统考中考真题)如图是近视眼及其矫正的光路图,下列说法不正
确的是( )
A.近视眼的成像原理和小孔成像的原理相同
B.近视眼看远处的物体,像成于视网膜前
C.近视眼用凹透镜矫正
D.为预防近视,读写时眼睛与书本的距离应保持在25cm左右
【答案】A
【详解】A.晶状体和角膜的共同作用相当于一个凸透镜,眼睛成像利用了凸透镜的成像原理,而
小孔成像利用光的直线传播,二者原理不同,故A错误,符合题意;
B.近视眼晶状体折光能力强或眼球前后径过长,看不清远处的物体,远处物体的像成于视网膜前,
故B正确,不符合题意;
C.凹透镜对光线有发散作用,可以使光线延后成像,正好成在视网膜上,近视眼用凹透镜矫正,
故C正确,不符合题意;
D.为预防近视,应养成良好的用眼习惯,读写时眼睛与书本的距离应保持在25cm左右,故D正
确,不符合题意。
故选A。
9. (2023·山东烟台·统考中考真题)近视是影响青少年健康的重大问题,保护视力、科学用眼已
成为社会共识。下列有关眼睛和眼镜的说法正确的是( )
A.物体在正常眼睛的视网膜上成倒立缩小的虚像
B.近视眼看远处的物体时,像成在视网膜的前方
C.矫正近视眼的方法是配戴合适度数的凸透镜
D.矫正近视眼前,像离视网膜越近配戴眼镜的度数越高
【答案】B【详解】A.眼睛的晶状体相当于是凸透镜,眼睛看见物体和照相机原理相同,物距大于二倍焦距,
所以物体在正常眼睛的视网膜上成倒立、缩小的实像,故A错误;
B.近视眼是眼轴过长或角膜曲率过高,导致平行光线无法正常聚焦在视网膜上。我们可以简单理
解为晶状体变厚,焦距较短,所以看远处的物体时,像成在视网膜的前方,故B正确;
C.矫正近视眼的方法是利用凹透镜发散光线的特点,使通过晶状体的光线会聚范围变大,只要配
戴合适度数的凹透镜就能在视网膜上成清晰的像,故C错误;
D.矫正近视眼前,像离视网膜越近,说明近视程度越低,则配戴眼镜的度数越低,故D错误。
故选B。
10. (2022·北京·统考中考真题)小京通过焦距为10cm的凸透镜看到了提示牌上“关灯”两字放
大的像,如图所示。下列说法正确的是( )
A.“关灯”两字放大的像是实像
B.提示牌上“关灯”两字在凸透镜的焦点上
C.提示牌上“关灯”两字到凸透镜的距离小于10cm
D.提示牌上“关灯”两字到凸透镜的距离大于20cm
【答案】C
【详解】由图可知,像是正立的,所以成正立放大的虚像,由凸透镜成像规律可知,当物距小于
一倍焦距时,成正立放大的虚像,由于该凸透镜焦距为10cm,所以提示牌上“关灯”两字到凸透镜的
距离小于10cm,故ABD错误,C正确。
故选C。
11.(2022·山东枣庄·统考中考真题)在“探究凸透镜成像的规律”实验中,蜡烛、凸透镜、光屏
在光具座上的位置如图所示,这时烛焰在光屏上能成等大清晰的像。关于本实验下列说法正确的是(
)A.凸透镜的焦距是20cm
B.把蜡烛移至刻度尺10cm处,凸透镜不动,移动光屏,能在光屏上得到清晰的像
C.把蜡烛移至刻度尺32cm处,凸透镜不动,移动光屏,能在光屏上得到清晰的像。这与照相机
的成像原理相同
D.把蜡烛移至刻度尺45cm处,凸透镜不动,移动光屏,会再次在光屏上得到清晰的像
【答案】B
【详解】A.当物距等于二倍焦距时,凸透镜成等大像时,由图可知
u=20cm=2f
解得f=10cm,故A错误;
B.把蜡烛移至刻度尺10cm处,凸透镜不动,此时物距40cm,大于二倍焦距,根据凸透镜成像规
律可知,移动光屏,能在光屏上得到清晰的倒立的缩小的实像,故B正确;
C.把蜡烛移至刻度尺32cm处,凸透镜不动,此时物距为18cm,等于一倍焦距而小于二倍焦距,
根据凸透镜成像规律可知,移动光屏,能在光屏上得到清晰的倒立的放大的实像,这与投影仪的成像
原理相同,故C错误;
D.把蜡烛移至刻度尺45cm处,凸透镜不动,此时物距为5cm,小于焦距,根据凸透镜成像规律
可知,此时成的是虚像,不能在光屏上不成像,故D错误。
故选B。
12.(多选题)(2021·辽宁铁岭·统考中考真题)汽车电子后视镜通过摄像头成像,将车侧后方路
况呈现在显示屏上,如图所示。下列说法正确的是( )
A.摄像头成的是正立、缩小的虚像
B.当侧后方车靠近摄像头时,显示屏上车的像变大
C.屏上的彩色画面是由红、绿、蓝三种色光混合而成D.普通后视镜与电子后视镜成像原理相同
【答案】BC
【详解】A.摄像头成的是倒立、缩小的实像,故A错误;
B.凸透镜成实像时,物近像远像变大,当侧后方车靠近摄像头时,物距减小,显示屏上车的像变
大,故B正确;
C.光的三原色是红、绿、蓝,屏上的彩色画面是由红、绿、蓝三种色光混合而成,故C正确;
D.普通后视镜是光的反射形成的,电子后视镜成像是凸透镜成像,光的折射形成的,故D错误。
故选BC。
二、填空题
13.(2023·山东威海·统考中考真题)如图所示,深秋的清晨观察到草叶上形成了串串露珠,透过
露珠能够看到远处景物倒立的像,露珠相当于 (填光学元件);在生活中利用该成像原理的
仪器有: (写出一个即可)。
【答案】凸透镜,照相机。
【详解】露珠呈球状,露珠相当于凸透镜,透过露珠能够看到远处景物倒立、缩小的实像,生活
中照相机就是利用了该原理。
14. (2022·甘肃金昌·中考真题)烈日下,汽车玻璃窗上的小水珠应尽快擦干,这是由于小水珠相
当于一个 (选填“凸透镜”或“凹透镜”),对太阳光有 (选填“会聚”或“发散”)
作用,可能使车内某处温度升高而导致火灾。
【答案】 凸透镜,会聚。
【详解】小水珠边缘薄,中间厚,所以相当于凸透镜。
凸透镜对光线具有会聚作用,凹透镜对光线有发散作用,而小水珠相当于凸透镜,故对光线有会
聚作用。
15.(2023·四川攀枝花·统考中考真题)正常眼睛观察近距离物体的明视距离约为25cm。小刚看
书时,把书本放在眼睛前15cm处,为了看清书上的文字,晶状体将会变厚,焦距 (选填“不
变”、“变大”或“变小”),长此以往,就可能会形成 (选填“近”或“远”)视眼。
【答案】 变小,近。【详解】把书本放在眼睛前 15cm 处,晶状体的曲度变大,焦距变小,长此以往,晶状体的调节
能力变弱,看远处物体,像成在视网膜的前方,形成近视眼。
16. (2022·江苏扬州·统考中考真题)请你补全关于“像”的知识结构图。
、 、 。
【答案】 直线传播,凸透镜,倒立实像。
【详解】凸透镜成像是由光的折射形成的,根据凸透镜成像的规律,当物距大于二倍焦距时,成
倒立缩小的实像,当物距大于一倍焦距小于二倍焦距时,成倒立放大的实像,故当物距大于一倍焦距
时成倒立的实像;小孔成像是利用光在同种均匀介质中沿直线传播形成的倒立的实像。故小孔成像和
凸透镜成像的相同点是都可以成倒立的实像。
17.(2022·广西柳州·统考中考真题)人的眼球结构如图所示,眼睛的成像原理跟 (选填
“凸”或“凹”)透镜类似,其中 相当于光屏。
【答案】凸,视网膜。
【详解】人的眼球好像一架照相机,晶状体和角膜共同作用相当于一个凸透镜,它把来自物体的
光会聚在视网膜上,形成物体倒立缩小的实像,视网膜相当于光屏。
18.(2023·四川遂宁·统考中考真题)疫情防控期间,为了控制外来人员出入小区,遂宁很多小区
装备了人脸识别系统(如图所示)。其中摄像机可以自动将镜头前0.4m处的人脸拍摄成数码照片,则
摄像机镜头的焦距应小于 (m),该镜头与 眼镜属同一类透镜。
【答案】 0.2,远视。【详解】摄像机摄像时应用的原理是物距大于凸透镜二倍焦距时成缩小、倒立的实像。摄像机可
以自动将镜头前0.4m处的人脸拍摄成数码照片,说明0.4m大于二倍焦距,即凸透镜焦距小于0.2米。
因为摄像机的镜头是一个凸透镜,它是与矫正远视眼的眼镜属于同一类透镜。
19.如图所示,凸透镜的焦距是 cm,把一个物体放到距离该凸透镜25cm处时,在凸透镜
另一侧的光屏上成一个倒立、 的实像。此成像原理与 工作原理相同。
【答案】10.0,缩小,照相机。
【详解】平行于主光轴的光线经过凸透镜折射后会聚于一点,该点就是凸透镜的焦点,焦点到透
镜的距离叫焦距,所以该凸透镜的焦距为
f=40.0cm-30.0cm=10.0cm
当把烛焰放在距凸透镜25cm处时,物距大于二倍焦距,即u >2f,像成在一倍焦距与二倍焦距
之间,即f<v<2f,像距小于物距,成倒立、缩小的实像,利用其原理可制成照相机。
20.(2023·山东德州·统考中考真题)如图所示,小刚自制了一架模型照相机。已知凸透镜的焦距
为10cm,外壳的长度为20cm,若将凸透镜对准窗外景物,在外壳内前后移动内纸筒,在半透明膜上
可以得到景物 (选填“倒立”或“正立”)的 (选填“放大”或“缩小”)的像;若将
凸透镜正对燃烧的蜡烛,当蜡烛距离凸透镜至少 cm时,可以在外壳内移动的半透明膜上得到清
晰的烛焰的像。
【答案】 倒立,缩小,20。
【详解】半透膜相当于光屏,凸透镜的焦距为10cm,窗外景物处于凸透镜的二倍焦距以外,此时
成倒立、缩小的实像。
因为外壳的长度为20cm,即像距处于大于一倍焦距小于等于二倍焦距,根据凸透镜成像规律可知,
蜡烛距凸透镜至少20cm时,才可以在外壳内移动的半透明膜上得到清晰的烛焰的像。
三、作图题21.(2023·山东威海·统考中考真题)从光源A点发出的一束光其传播径迹如图所示,请再画出从
A点发出的另一束光的传播径迹,以此来确定A的像点并标为A'。
【答案】见右图。
【详解】如图,根据凸透镜成像规律,另一条光线选择过光心的特殊光线,穿过透镜后传播方向
不变,与此前过焦点的光线相交于一点,即为像点A'。
22.(2023·辽宁阜新·统考中考真题)在探究凸透镜成像规律的实验中,小新透过凸透镜看到烛
焰S的像点S´,画出光路图确定像点S´的位置,图中O为光心,F为焦点(保留必要的作图痕迹)。
【答案】见右图。
【详解】从点S画两条光线,过光心的光线经凸透镜折射后传播方向不改变,平行于主光轴的光
线经凸透镜折射后将过焦点,两条折射光线的反向延长线的交点即为发光点S的像点S′。如图所示。
23.(2023·山东聊城·统考中考真题)如图所示,把小灯泡放在凸透镜的焦点上,请画出从小灯
泡发出的两条光线经凸透镜折射后的光线。
【答案】见右图。
【详解】通过焦点的光线经凸透镜折射后将平行于主光轴,如图所示。
24.(2022·黑龙江大庆·统考中考真题)甲图是近视眼的成像示意图,其中晶状体相当于凸透镜,
平行光经过晶状体等结构未会聚在视网膜上。请在乙图虚线框内画出适当的透镜,并将两条光线的光
路补充完整。使光线会聚在视网膜上的a点。【答案】见下图。
【详解】图甲是近视眼的成像示意图,需要用凹透镜来矫正,故虚线框内应该画凹透镜,凹透镜
对光线有发散作用,再经过晶状体会聚到视网膜上的a点。如下图所示:
25.(2023·四川成都·统考中考真题)如图甲所示是博物馆内“刘充国印”的展台,上方是凸透镜,
透过它能看到放大的印章;下方是平面镜,通过它能看到印章底部的字。图乙是其示意图,F为凸透镜
的焦点,O为凸透镜的光心,光线a平行于凸透镜的主光轴(图中虚线)。请在图乙中画出:①光线a
经过凸透镜折射后的光线;②光线b经过平面镜反射后的光线。
【答案】见下图。
【详解】凸透镜能将平行光会聚到焦点,所以平行于主光轴的光线a经过凸透镜后,会聚于焦点;
先过入射点做法线垂直于平面镜,由光的反射定律可得,反射角等于入射角,做出反射光线,如下图
所示:四、探究实验题
26.(2023·黑龙江哈尔滨·统考中考真题)在观察“凸透镜对光的作用”实验中,小明做了如图所
示的实验。
(1)对比两图可以得到结论:光从空气射入凸透镜时, ;
(2)小明利用此凸透镜、蜡烛、光屏等器材继续探究凸透镜成像规律,记录部分数据如下。
实验序号 物距u/cm 像距v/cm 像的性质
1 60.0 12.0 倒立缩小实像
2 35.0 14.0 倒立缩小实像
3 30.0 15.0 倒立缩小实像
4 20.0 20.0 倒立等大实像
5 12.5 50.0
小明根据表中数据发现:
①凸透镜成缩小实像时,像距和物距的大小关系是 ;
②当像距等于物距时,成像的性质是 ;
③小明进一步猜想,当物距为12.5cm时.成像的性质是 ;
④观察前三组数据,小明发现同一物体都成缩小的像,那么随着像距的增加,像会变大吗?为了探
究这个问题,原表格中还需要增加的项目是 。
【答案】(1) 凸透镜对光有会聚作用;(2)像距小于物距;倒立等大实像;倒立放大实像;像
的大小变化。【详解】(1)对比两图可以看出,凸透镜对光有会聚作用。
(2)由表中前三组数据可知,凸透镜成缩小实像时,像距小于物距。
]由表中第4组数据可知,当像距等于物距时,凸透镜成倒立等大实像。
凸透镜成倒立等大实像时,凸透镜位于2倍焦距处,则凸透镜的焦距为10.0cm;则当物距为
12.5cm时,此时物体位移一倍到二倍焦距之间,成倒立放大实像。
要观察像的变化,需要记录的项目是像的大小变化。
27.(2022·辽宁盘锦·统考中考真题)小明利用一个纸筒、凸透镜和半透明薄膜自制了如图甲所示
的模型照相机。在使用时发现,被拍摄物体和照相机的距离有变化时,像会变得不清晰。老师告诉小
明,当物距改变时,照相机可通过伸缩镜头或调节镜头焦距两种方式再次得到清晰的像。为了验证老
师的说法,小明选取了蜡烛、多个不同焦距的凸透镜、光具座等器材进行实验探究:
(1)实验前应将烛焰中心、凸透镜光心、光屏中心调至 ;
(2)当蜡烛、光屏、凸透镜在如图乙所示位置时,光屏上成清晰的像。将蜡烛向左调节到某一位
置时,凸透镜向 (选填“左”或“右”)调节,光屏上再次成清晰倒立缩小的像。得出:当物
距改变时,伸缩镜头可以再次获得清晰的像;
(3)小明将蜡烛、光屏、凸透镜调回如图乙所示位置。将蜡烛向左调节到某一位置时,换用焦距
(选填“更大”或“更小”)的凸透镜,光屏上再次成清晰的像。得出:当物距改变时,调节
镜头焦距可以再次获得清晰的像;
(4)蜡烛燃烧一段时间后,光屏上的像位置偏高,小明将光具座左侧抬高, (选填“可
以”或“不可以”)使像回到光屏中央;
(5)请在图丙中画出烛焰S发出的平行于主光轴的光线经过凸透镜后的折射光线。
【答案】(1)同一高度;(2)右(3)更大;(4)不可以;(5)见下图。
【详解】(1)实验前需要将烛焰中心、凸透镜光心、光屏中心调至同一高度,这样做的目的是使
像呈现在光屏中央。
(2)如图乙所示位置时,光屏上成倒立缩小的实像。此时将蜡烛向左调节到某一位置,物距增大,
根据凸透镜成像规律,此时像距减小,故凸透镜应该向右移动,使得光屏上再次呈现清晰的像。
(3)如图乙所示位置时,光屏上成倒立缩小的实像。此时将蜡烛向左调节到某一位置时,物距增大,根据凸透镜成像规律,此时像的位置在原来光屏的左边,故可换用焦距更大的凸透镜,会聚能力
更弱,使得原本提前会聚所成的像回到原来的光屏上。
(4)蜡烛燃烧一段时间后变短,可知光屏上像的位置偏高,将光具座左侧抬高,没有改变烛焰中
心和凸透镜光心之间的位置关系,根据通过光心的光线传播方向不变,可知像在光屏上的位置不会发
生改变,即不可以使像回到光屏中央。
(5)烛焰S发出的平行于主光轴的光线经过凸透镜后会经过凸透镜右侧焦点,故连接入射点和右
侧焦点,作出折射之后的光线,如图所示:
28.(2023·湖北武汉·统考中考真题)用F为焦点,探究焦距为f的凸透镜成像规律,在实验中;
(1)发光物体和凸透镜的位置如图所示,图中光屏未画出,光屏上所成清晰的像在图中 (填
数字序号)区域,像的箭头方向是竖直向 的,像的大小比发光物体要 ;
(2)将光屏放在凸透镜右侧,发光物体放在A处,发现无论怎样调整光屏的位置,在光屏上都无
法得到发光物体的像。撤去光屏,从凸透镜右侧向凸透镜看去,观察到发光物体的像,此像到凸透镜
的距离 (填“大于”“等于”或“小于”)发光物体到凸透镜的距离。
【答案】(1) ③,下,小;(2)大于.
【详解】(1)如图所示,发光物体到凸透镜的距离即物距大于二倍焦距,根据凸透镜成像规律,
像距大于一倍焦距小于二倍焦距,故②④排除;又因为发光物体在透镜主光轴上方,根据过透镜光心
的光线不改变传播方向可知像的位置在主光轴下方,故光屏上所成清晰的像在图中③的区域。
根据凸透镜成像规律,当物距大于二倍焦距,成缩小、倒立的实像,所以像的箭头方向是竖直向
下的;像的大小比发光物体要小。
(2)当物距小于一倍焦距时,我们在凸透镜右边看到的那个正立、放大的虚像是由光经过凸透镜
的折射光线的反向延长线交点形成的,像在物的后方,故像到透镜的距离大于物体到透镜的距离。
五、综合题
29.(2023·广东广州·统考中考真题)如图,凸透镜的光心在0cm处,物体MN上M发出的光线b经过光心,M发出的光线c经过凸透镜后的光线平行于主光轴。
①画出b经过光心后的光线;
②该凸透镜的焦距为 cm;MN经凸透镜成的像相对于MN是 (选填“放大”“缩
小”“等大”)、 (选填“正立”“倒立”)的像。
【答案】①见下图; ②10,缩小,倒立。
【详解】①过凸透镜光心的光线经凸透镜折射后传播方向不改变,据此画出光线b经光心后的光
线,如图所示:
②由图可知,光线c经凸透镜折射平行于主光轴,光线c与主光轴的交点即为焦点,光心O到这一
点的距离为焦距,则该凸透镜的焦距为10cm。
由图知,物距u=25cm,u>2f,根据凸透镜成像规律可知此时成倒立缩小的实像,即物体MN经凸
透镜成的像相对于物是缩小的倒立的。