5. 某同学用两个焦距分别为10 cm和20 cm的凸透镜制作了一个如图3-9-4(a)所示的望远镜。
(1) 目镜的作用相当于一个（照相机/投影仪/放大镜）。

(2) 这种望远镜的放大倍率是物镜的焦距与目镜的焦距之比，为了让成像质量好一些，放大倍率为2～3倍即可，因此应选择焦距为cm的凸透镜作为物镜，另一个凸透镜作为目镜。
(3) 该同学制作的望远镜结构如图3-9-4(b)所示，用它观察远处物体时，眼睛在该图中（填字母）位置观察效果更好。当他观察的物体变近时，应将纸筒（拉长一些/缩短一些/保持不变）。

5. (1) 放大镜 (2) 20 (3) C 拉长一些

【分析】
要解决这道题，需掌握望远镜的结构与原理：望远镜由物镜和目镜组成，物镜成倒立缩小的实像，目镜相当于放大镜，将实像放大；放大倍率为物镜焦距与目镜焦距之比；观察时眼睛需在目镜侧，物体远近变化时需调节镜筒长度。
(1) 明确目镜的作用是放大物镜所成的像，对应光学仪器的类型；
(2) 根据放大倍率要求，结合两个凸透镜的焦距计算，选择合适的物镜焦距；
(3) 确定目镜位置，再根据凸透镜成像规律，物体变近时像距变化，调节镜筒长度。
【解析】
(1) 望远镜的目镜相当于放大镜，其作用是将物镜所成的实像进一步放大，使人能看清远处物体，故填放大镜；
(2) 已知放大倍率=物镜焦距/目镜焦距，要求倍率为2~3倍，现有焦距10cm和20cm的凸透镜，20cm/10cm=2，符合要求，因此焦距为20cm的凸透镜作为物镜；
(3) 望远镜观察时，眼睛应在目镜一侧，图(b)中C位置为目镜侧，故在C处观察效果好；当物体变近时，物距减小，根据凸透镜成像规律，像距会增大，因此需将纸筒拉长一些，增大物镜与目镜的距离，才能成清晰的像。
【答案】
(1) 放大镜 (2) 20 (3) C；拉长一些
【知识点】
望远镜原理、凸透镜成像规律
【点评】
本题考查望远镜的基本原理与应用，属于光学基础题，需牢记望远镜的结构、各部分作用及成像调节方法，难度适中。
【难度系数】
0.6

6. 请利用家中常见的凸透镜和凹透镜(如放大镜、老花镜片、近视镜片等)，设计并制作一个简易的天文望远镜。要求：
（1）说明所选镜片的作用(物镜、目镜)及其成像原理。
（2）尝试用自制望远镜观察远处景物，描述看到的像的特点。
（3）从材料选择、结构稳定性、成像清晰度、便携性等角度，对作品进行评价与改进说明。

解：
（1）镜片选择与成像原理：
选择焦距较大的老花镜片（凸透镜）作为物镜，焦距较小的近视镜片（凹透镜）作为目镜。
物镜成像原理：远处的观测物体位于物镜的2倍焦距以外，经物镜成倒立、缩小的实像。
目镜成像原理：物镜所成的实像位于目镜的虚焦点以内，经凹透镜对光线的发散作用后，人眼逆着出射光线观察，最终得到正立的虚像。
（2）观察远处景物的像的特点：
通过自制望远镜观察远处的建筑、树木等景物，看到的是正立、被放大的虚像，相比肉眼直接观察，景物的可视细节更丰富，视觉上远处景物被明显拉近。
（3）作品评价与改进说明：
①材料选择：初始选用硬卡纸卷制镜筒，材料易得、成本低，但纸质材料易受潮变软、结构易变形；改进方案：替换为轻质PVC嵌套套管，防水性好，不易发生形变。
②结构稳定性：初始两个套接的纸筒调节好成像距离后易发生滑动，无法稳定保持清晰成像的状态；改进方案：在镜筒套接位置加装可旋紧的塑料卡扣，调节完成后即可固定镜筒长度，避免移位。
③成像清晰度：初始镜片直接粘贴在纸筒端面，容易出现镜片歪斜、两镜光轴不对齐的问题，镜筒内壁还会反射杂光导致画面边缘模糊；改进方案：用硬塑料圈固定镜片，保证镜片平面与镜筒轴线垂直，在镜筒内壁粘贴黑色哑光纸吸收杂光，减少成像的重影和模糊问题。
④便携性：初始固定长度的镜筒整体长度较长，不便收纳携带；改进方案：采用多段嵌套式可伸缩镜筒，使用时拉出调节长度，收纳时完全收缩，大幅减小整体体积，提升便携性。

【分析】
要制作简易天文望远镜，需先明确伽利略式望远镜的核心结构（凸透镜作物镜、凹透镜作目镜），结合透镜成像规律分析镜片的作用与成像原理；再通过实际观察远处景物，总结像的特点；最后从材料选择、结构稳定性等实际制作的维度，结合物理知识和实际问题对作品评价并提出改进方案，需紧扣光学原理与实践操作的结合。
【解析】
（1）镜片选择与成像原理：选择焦距较大的老花镜片（凸透镜）作为物镜，焦距较小的近视镜片（凹透镜）作为目镜。物镜成像原理：远处观测物体位于物镜2倍焦距以外，经物镜成倒立、缩小的实像；目镜成像原理：物镜所成的实像位于目镜的虚焦点以内，经凹透镜对光线的发散作用，人眼逆着出射光线观察，最终得到正立的虚像。
（2）观察远处景物的像的特点：通过自制望远镜观察远处建筑、树木等景物，看到的是正立、被放大的虚像，相比肉眼直接观察，景物可视细节更丰富，视觉上远处景物被明显拉近。
（3）作品评价与改进说明：①材料选择：初始用硬卡纸卷制镜筒，材料易得但易受潮变软、变形；改进为轻质PVC嵌套套管，防水且不易形变。②结构稳定性：初始套接纸筒易滑动，无法稳定成像；改进为加装可旋紧的塑料卡扣，调节后固定镜筒长度。③成像清晰度：初始镜片歪斜、光轴不对齐，内壁反射杂光导致模糊；改进为用硬塑料圈固定镜片保证垂直，内壁贴黑色哑光纸吸收杂光。④便携性：初始固定长度镜筒过长不便携带；改进为多段嵌套可伸缩镜筒，使用时调节，收纳时收缩，提升便携性。
【答案】
（1）镜片选择与成像原理：选择焦距较大的老花镜片（凸透镜）作为物镜，焦距较小的近视镜片（凹透镜）作为目镜。物镜成像原理：远处的观测物体位于物镜的2倍焦距以外，经物镜成倒立、缩小的实像。目镜成像原理：物镜所成的实像位于目镜的虚焦点以内，经凹透镜对光线的发散作用后，人眼逆着出射光线观察，最终得到正立的虚像。
（2）观察远处景物的像的特点：通过自制望远镜观察远处的建筑、树木等景物，看到的是正立、被放大的虚像，相比肉眼直接观察，景物的可视细节更丰富，视觉上远处景物被明显拉近。
（3）作品评价与改进说明：①材料选择：初始选用硬卡纸卷制镜筒，材料易得、成本低，但纸质材料易受潮变软、结构易变形；改进方案：替换为轻质PVC嵌套套管，防水性好，不易发生形变。②结构稳定性：初始两个套接的纸筒调节好成像距离后易发生滑动，无法稳定保持清晰成像的状态；改进方案：在镜筒套接位置加装可旋紧的塑料卡扣，调节完成后即可固定镜筒长度，避免移位。③成像清晰度：初始镜片直接粘贴在纸筒端面，容易出现镜片歪斜、两镜光轴不对齐的问题，镜筒内壁还会反射杂光导致画面边缘模糊；改进方案：用硬塑料圈固定镜片，保证镜片平面与镜筒轴线垂直，在镜筒内壁粘贴黑色哑光纸吸收杂光，减少成像的重影和模糊问题。④便携性：初始固定长度的镜筒整体长度较长，不便收纳携带；改进方案：采用多段嵌套式可伸缩镜筒，使用时拉出调节长度，收纳时完全收缩，大幅减小整体体积，提升便携性。
【知识点】
凸透镜成像规律、凹透镜的光学性质、望远镜工作原理
【点评】
本题为实践探究类题目，将透镜成像的物理知识与实际制作、观察、评价相结合，既考查学生对光学核心知识的掌握，又锻炼了学生的动手实践能力和问题解决能力，体现了物理学科理论联系实际的特点，有助于提升学生的科学探究素养。
【难度系数】
0.5