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藏在显微镜里的问题,可大可小!

祝远超 学科探究 2017-09-04 0 0
显微镜是生物学实验中常用的一种仪器,其种类很多,其中高中生物学实验中常用的是光学显微镜。因此,有关光学显微镜的试题在高考生物……

显微镜是生物学实验中常用的一种仪器,其种类很多,其中高中生物学实验中常用的是光学显微镜。因此,有关光学显微镜的试题在高考生物试卷中屡见不鲜。那么,高考常考的有关光学显微镜的试题有哪些类型?又该如何解答呢?

1.光学显微镜成像的原理和特点

现代普通光学显微镜利用目镜和物镜两组透镜系统来放大成像,其原理如图1:

由图1可知,普通光学显微镜呈放大倒立的虚像,即像的上下、左右颠倒,如将“b”字放在显微镜下观察,则视野内看到的是“q”。

例1:图2为显微镜视野内某生物体所处位置及运动路线,则此生物体的实际位置及运动路线应为(  )

解析:由上可知答案为A。

点拨:解答此类试题时,只需将图片在平面上按顺时针或逆时针方向旋转180°即可。

思维警示:像的上下、左右均与实物相反,但其圆周运动方向与实物相同。

针对性训练1:图3为显微镜下黑藻细胞的细胞质环流示意图,视野中的叶绿体位于液泡的右方,细胞质环流的方向为逆时针,则实际上,黑藻细胞中叶绿体的位置和细胞质环流的方向分别为(  )

A. 叶绿体位于液泡的右方,细胞质环流的方向为顺时针

B. 叶绿体位于液泡的左方,细胞质环流的方向为逆时针

C. 叶绿体位于液泡的右方,细胞质环流的方向为逆时针

D. 叶绿体位于液泡的左方,细胞质环流的方向为顺时针

参考答案:B。

2.光学显微镜放大倍数的相关问题

2.1光学显微镜放大倍数的含义

放大倍数是指眼睛看到的像的大小与对应标本大小的比值,且是长度或宽度(或直径)的比值,而不是面积或体积的比值。

例2:用显微镜观察一个细小物体时,这个细小物体若被放大100倍,则这里“被放大100倍”是指细小物体的(  )

A. 表面积 B. 体积

C. 长度或宽度 D. 像的面积

参考答案:C。

2.2光学显微镜放大倍数的计算方法

由图1可知,显微镜的放大倍数=目镜的放大倍数×物镜的放大倍数。

例3:如果使用10倍的目镜和10倍的物镜在视野中央观察到一个细胞,在只换40倍物镜的情况下,该细胞比原先观察到的细胞直径放大了(  )

A. 4倍 B. 16倍

C. 100倍 D. 400倍

解析:换物镜前后显微镜的放大倍数分别为10×10=100和40×10=400,故答案为A。

2.3光学显微镜放大倍数与镜头长度的关系

光学显微镜的目镜无螺纹,其放大倍数与长度成反比;物镜有螺纹,其放大倍数与长度成正比。而且物镜的类型较多,且特性各异,如表1:

表1 不同显微镜物镜的特性比较[1]

特性 搜索物镜 低倍镜 高倍镜 油镜
放大倍数 10× 40~45× 90~100×
数值孔径值 0.10 0.25 0.55~0.65 1.25~1.4
焦深 40 mm 16 mm 4 mm 1.8~2.0 mm
工作距离 17~20 mm 4~8 mm 0.5~0.7 mm 0.1 mm
蓝光 (450 nm)时可以达到的分辨率 2.3 µm 0.9 µm 0.35 µm 0.18 µm

由表1可知,物镜的放大倍数越高,工作距离越近。

2.4光学显微镜放大倍数与视野明暗、视野实际大小、细胞大小及细胞数目多少的关系

表2 显微镜的放大倍数与视野明暗、视野实际大小、细胞大小及细胞数目多少的关系

放大倍数 视野明暗 视野实际大小 视野中细胞大小 视野中细胞数目多少
较高 较暗 较小 较大 较少
较低 较亮 较大 较小 较多

例4:显微镜镜头盒中有4个镜头:甲、乙镜头一端有螺纹,丙、丁皆无螺纹;甲镜头长3厘米,乙镜头长5厘米,丙镜头长3厘米,丁镜头长6厘米。请问:使用上述镜头观察某装片,观察清楚时物镜与装片之间距离最近的是    ;在同样光源条件下,视野中光线最暗的一组镜头是    。

解析:由4个镜头的特点可知,甲、乙均为物镜,且乙比甲的放大倍数高,工作距离也较近;丙、丁均为目镜,且丙比丁的放大倍数高。在同样光源条件下,显微镜的放大倍数越高,视野光线越暗。故答案为:乙,乙和丙。

针对性训练2:图4中A、B、C、D为显微镜的4个镜头,E、F为物镜与标本间的距离。欲获得最大放大倍数的效果,其正确的组合是(  )。

A. A、C、E   B. B、D、F

C. B、C、E   D. B、D、E

参考答案:C。

2.5当显微镜的放大倍数改变时,视野中细胞数目的变化规律

2.5.1当显微镜的放大倍数改变时,视野直径线上细胞数目的变化规律

例5:当显微镜的目镜为10×、物镜为10×时,在视野直径线上看到一行相连的8个细胞。若目镜不变,物镜换成40×时,则在视野中可看到这行细胞中的(  )

A. 2个 B. 4个

C. 16个 D. 32个

解析:物镜变换后,视野直径的放大倍数是物镜变换前的4倍,视野直径的实际大小是原来的1/4,故物镜变换后可看到视野直径线上细胞的数目是8/4=2个。所以,答案为A。

针对性训练3:图5为某学生在光学显微镜视野中看到的一行细胞,此时显微镜镜头的读数是10×和10×,若将镜头换成10×和50×,则在视野中可看到这行细胞中的(  )

A. 1个 B. 2个

C. 4个 D. 50个

参考答案:B。

2.5.2当显微镜的放大倍数改变时,整个视野内细胞数目的变化规律

例6:当显微镜的目镜为10×、物镜为10×时,视野被相连的64个分生组织细胞所充满。若目镜不变,物镜换成40×时,则在视野中可看到的分生组织细胞数为(  )

A. 2个 B. 4个

C. 8个 D. 16个

解析:物镜变换后,视野直径的放大倍数是物镜变换前的4倍,由S=π(D/2)2(S为视野面积,D为视野直径)可知,视野面积的放大倍数是物镜变换前的16倍,视野内看到的实际范围是原来的1/16。故在视野中可看到的细胞数目为64/16=4个。所以,答案为B。

点拨:当显微镜的放大倍数变为原来的m倍时,视野直径线上的细胞数目将变为原来的1/m,整个视野内的细胞数目将变为原来的1/m2。

思维警示:上述结论成立的前提条件是视野直径线上或整个视野内的细胞要相连且均匀分布。

3.影响光学显微镜视野明暗的内在因素

影响光学显微镜视野明暗的内在因素主要有目镜、物镜、光圈和反光镜,其中前3种因素对视野明暗的影响是均匀的,即整个视野亮度相同(要么都较亮,要么都较暗)。

例7:观察玻片标本时,若发现视野上方较暗,下方较亮,应调节(  )

A. 目镜 B. 物镜

C. 光圈 D. 反光镜

解析:视野上方较暗,下方较亮,说明该因素对视野明暗的影响不均匀,由上可知,答案为D。

例8:在光照明亮的教室里,用显微镜观察植物细胞时,在显微镜视野中能够清晰看到细胞壁,但看不清内容物,为便于观察此时应(  )

A. 改用凹面反光镜、放大光圈

B. 改用凹面反光镜、缩小光圈

C. 改用平面反光镜、放大光圈

D. 改用平面反光镜、缩小光圈

解析:由题意可知,看不清内容物是因为视野太亮的缘故,所以可改用平面反光镜、缩小光圈使视野适当变暗。故答案为D。

点拨:用显微镜观察颜色较浅的材料时,应将视野适当调暗;反之则应适当调亮。

4.光学显微镜低倍镜换高倍镜的操作步骤

移动玻片→转动转换器→调节光圈和反光镜→转动细准焦螺旋。

思维警示:(1)用显微镜观察时,必须先在低倍镜下找出标本,并将其移到视野中央;(2)在低倍镜下找标本的过程中先调节粗准焦螺旋,后调节细准焦螺旋使标本清晰。一旦换用高倍物镜,就只能调节细准焦螺旋;(3)移动玻片时应遵循“同向原则”,即标本在低倍镜视野中的哪个方向,玻片就应向哪个方向移动(因像与玻片的移动方向相反)。如,欲将位于低倍镜视野右下方的标本移到视野中央,则玻片应向右下方移动,而不是向相反方向——左上方移动。

例9:下面是用显微镜观察时的几个操作步骤,要把显微镜视野下的标本从图6中的A转为B,其正确的操作步
骤是(  )

①移动玻片标本 ②调节光圈和反光镜 ③转动转换器 ④转动细准焦螺旋 ⑤转动粗准焦螺旋

A. ①③②④ B. ②③④⑤

C. ④③①⑤ D. ③②⑤④

解析:题意是要将低倍镜换成高倍镜,故答案为A。

针对性训练4:图7是用显微镜观察植物细胞的叶绿体和细胞质流动实验中的两个视野,要把视野中的像从甲图转为乙图,下列操作步骤中必须要做的是(  )

①转动粗准焦螺旋 ②重新对光 ③移动装片 ④换另一个装片 ⑤转动转换器

A. ③② B. ④②

C. ①⑤ D. ③⑤

参考答案:D。

例10:用显微镜镜检人血涂片时,发现视野内有一清晰的淋巴细胞如图8。为进一步放大该细胞,首先应将其移至视野正中央,则装片的移动方向应是(  )

A. 向右上方 B. 向左上方

C. 向右下方 D. 向左下方

解析:图8中淋巴细胞位于视野的右上方,由上述“同向原则”可知,答案为A。

5.光学显微镜视野中污点位置的判断方法

例11:某同学用显微镜观察玻片标本时,发现视野中有污物存在,移动玻片时污物不动;换上高倍物镜,污物仍存在。那么污物在(  )。

A. 玻片上 B. 物镜上

C. 目镜上 D. 反光镜上

解析:移动玻片时污物不动,说明污物不在玻片上;换上高倍物镜后污物仍存在,说明污物不在物镜上,则其只能在目镜上,故答案为C。

点拨:此类试题的解题方法为:若玻片移,污点移,则污点在玻片上;若物镜换,污点移,则污点在物镜上;若目镜转,污点移,则污点在目镜上。

思维警示:显微镜视野中的污点不可能在反光镜上。因为反光镜不在观察者眼睛与载物台之间,且它是用来采光的,其上异物不会出现在视野中。

针对性训练5:显微镜的视野中央出现一污点,移动装片和目镜,污点均不动,则污点可能在(  )

A. 装片上 B. 反光镜上

C. 目镜上 D. 物镜上

参考答案:D。

总之,高考常考的有关普通光学显微镜的题型较多,如普通光学显微镜的成像特点及放大倍数问题、低倍镜换高倍镜的操作步骤和视野中污点位置的判断等。只有对这些问题深入理解并掌握相应试题的解题方法,方可立于不败之地。