课时3.5 奇妙的透镜-【帮课堂】2024-2025学年八年级物理上册同步学与练（沪粤版2024）

第三章 光和眼睛 课时3.5 奇妙的透镜 2022年课程标准 物理素养 2.3.5 了解凸透镜对光的会聚作用和凹透镜对光的发散作用。 物理观念：了解凸透镜和凹透镜的形状以及对光的作用。 科学思维：知道什么是主光轴、光心、焦点和焦距。 科学探究：观察凸透镜对光的会聚作用和凹透镜对光的发散作用。 科学态度与责任：通过实验探究，使学生能保持对自然的好奇心，初步领略自然现象的美好与和谐。 知识点一、透镜的分类 1．透镜有两类，中间比边缘厚的叫做_________，中间比边缘薄的叫做_________。 2．在如图所示的透镜中，属于凸透镜的有_________；属于凹透镜的有_________。 友情提醒 凸透镜能使光会聚，凹透镜能使光发散，会聚不一定相交，而发散不一定不相交；会聚指光线经过透镜折射后较原光线向主光轴偏折，发散指光线经透镜折射后较原光线远离主光轴。 典例01　如图所示，从光源发出的光线，穿过金属板上的小孔进入烟箱，按图示那样传播，则a、b、c三个位置上必然分别放置着（　　） A．a是凹透镜，b是平板玻璃，c是凸透镜 B．a是凹透镜，b是平板玻璃，c是凹透镜 C．a是平板玻璃，b是凸透镜，c是凹透镜 D．a是凸透镜，b是平板玻璃，c是凹透镜 知识点二、透镜对光的作用 1．透镜对光线的作用： 类型 凸透镜 凹透镜 作用 对光有_________作用 (会聚透镜) 对光有_________作用 (发散透镜) 光路图 2．在台湾南投县一间道场曾发生火灾，当时勘查发现祸源竟是“水晶球”，原来道场为趋吉避凶，在门口摆放了一个水晶球，水晶球相当于一个_________镜，对光线有_________作用，使水晶球下方的塑料地毯点燃，引起火灾。 典例02 完成光源B发出的光线a、b经过凹透镜折射后的光路图和B的像B′______；根据作图说明凹透镜成的像是实像还是虚像？_____；人眼在S处透过凹透镜能否观察到这个像？_____。 知识点三、透镜的焦点和焦距 1．如图所示，图中O点是凸透镜的_________，F点是凸透镜的_________，f叫凸透镜的_________，直线MN叫凸透镜的_________。 2．如图所示是利用手电筒在光具座上测量凸透镜焦距的实验装置，测量前，应调节手电筒的反光碗，使其发出的光线尽量接近于_________光，使其垂直射入凸透镜，调节光屏的位置，直到在光屏上得到最小的光点为止，_________到_________的距离就是凸透镜的焦距。为了提高实验的准确度，可以__________________。 典例03 如图甲所示，是凹透镜的三条特殊光线画法。实际上凹透镜也可以成像，物体经凹透镜所成的像是正立缩小的虚像。如图乙所示，MN是主光轴，A'B'是物体AB通过凹透镜所成的像，请你根据凹透镜的三条特殊光线，在乙图中画出凹透镜的位置并标出其中一个焦点的位置。（保留作图痕迹） 问题一：透镜三条特殊光线的作图 【典例1】作出经透镜折射后的光线。 【解题思路】解题口诀“一箭穿心，焦点与平行共存”。 在利用凸透镜和凹透镜的三条特殊光线作图时，两种透镜的三条特殊光线都可以总结成：一箭穿心，焦点与平行共存。 凸透镜三条特殊光线：过光心的光线经凸透镜后传播方向不改变；平行主光轴的光线经过凸透镜后经过焦点；经过凸透镜焦点的光线经凸透镜后平行于主光轴。 凹透镜三条特殊光线：过光心的光线经凹透镜后传播方向不改变；平行于主光轴光线经凹透镜后向外发散，但其反向延长线必过虚焦点；射向异侧虚焦点的光线经凹透镜后平行于主光轴。 【答案】见解析 【解析】一箭穿心，焦点与平行共存，故作图如图所示： 【变式1-1】防盗门上的“猫眼”相当于一个薄凹透镜，人透过“猫眼”可以看到室外的景象。如图为其简化原理图，请通过光路作图说明人眼在室内A点所能看到室外景象的范围。 【变式1-2】物理课上，罗老师在水平桌面上放置一块平面镜，用一支带凸透镜的手电筒竖直向下照射在平面镜上，侧面的同学几乎不能看到经平面镜反射后的光，同学们通过作图明白了其中的道理。如图所示，F为凸透镜的焦点，一条光线经过焦点F射向凸透镜。请在图中画出该条光线经过凸透镜后的折射光线和经过平面镜后的反射光线。    【变式1-3】光通过透镜会发生折射，请将图中的入射光线或折射光线补画完整。    问题二：透镜对光线的作用 【典例2】小明将水滴滴在透明玻璃纸上，透过水滴观察报纸上的字，发现变大了，这个水滴相当于一个凸透镜。如图甲所示，通过“嫦娥一号”把它带到太空中，水滴由于不受重力，会变得如图乙所示，则在太空中，该水滴透镜（ ） A．焦距不变 B．焦距会变长 C．对光线偏折能力增强 D．对光线偏折能力减弱 【解题思路】解题口诀“胖子脚短折光强”。 焦距改变类问题，当题目出现“水透镜”或者是“变化透镜”等字样，我们可以分析出，透镜注水，透镜更厚，所以折光能力更强，焦距更短。但同学们记忆成本较高，所以总结一句口诀“胖子脚短折光强”：也就是越厚的透镜，焦距越短，折光越强。 【答案】C 【解析】由大招“胖子脚短折光强”可以判断：从甲图到乙图，变“胖”，焦距变短，折光能力变强；故答案为C。 【变式1-1】一个透明均匀的玻璃球被摔碎成三部分，下列说法正确的是（　　） A．①②都是凸透镜 B．①③对光具有会聚作用 C．②③对光具有发散作用 D．只有①对光具有会聚作用 【变式1-2】近年，森林火灾频发，有调查显示，一部分森林火灾的“罪魁祸首”是装有水的瓶子。这些装有水的瓶子在阳光照射下引起茅草等物体自燃，从而导致火灾发生，装有水的瓶子所起的作用相当于（　　） A．平面镜 B．凸透镜 C．三棱镜 D．凹透镜 【变式1-3】两只激光笔并排放置，它们发出的光束经过透镜（未画出）的光路如图所示，说明该透镜对光有 作用。    【基础强化】 1．如图所示的水晶球是小明暑假研学过程中获得的奖品，妈妈提醒小明不要把它们放在向阳的窗台上，因为水晶球相当于（    ） A．凸透镜 B．凸面镜 C．凹透镜 D．凹面镜 2．关于凸透镜和凹透镜，下列说法中正确的是（    ） A．几束光经过凸透镜后一定会聚到一点 B．几束光经过凸透镜后，一定会平行射出 C．凹透镜对光有发散作用 D．几束光经过凹透镜，折射光线的反向延长线一定会相交 3．公元前2世纪，西汉淮南王刘安的《淮南万毕术》记载：“削冰令圆，举以向日，以艾承其影，则火生”，其描述的现象如图所示，下列说法错误的是（    ） A．“削冰令圆”指的是把冰削成凹透镜 B．“举以向日”指的是冰透镜正对太阳光 C．“以艾承其影”中的“影”指冰透镜的焦点 D．“则火生”是因为冰透镜能会聚光线 4．小明同学利用太阳光测量凸透镜的焦距，方法如图所示。他注意到让凸透镜正对阳光，但没有仔细调节纸片与透镜的距离，在纸片上的光斑并不是最小时，就测出了光斑到凸透镜中心的距离L，那么，凸透镜的实际焦距（    ） A．一定小于L B．一定大于L C．可能等于L D．可能小于L，也可能大于L 5．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．该凸透镜的焦距为 cm。 6．如图所示，小明手持凸透镜正对着太阳，下面放一张白纸，调节透镜到白纸的距离，会在白纸上得到最小最亮的光斑，在该光斑处能将火柴点燃，该光斑所处位置就是透镜的 ，该光斑到透镜中心的距离叫 ，经过 的光不改变方向。 7．早在2000多年前，我国古人就能“削冰向日取火”，即用冰磨成一种透镜，让太阳光透过它点燃柴草取火，如图甲所示。请在图乙中画出光线AB经冰透镜后的折射光线和光线CD对应的入射光线（O点为透镜的光心，F为透镜的两个焦点）。 8．作图题 (1)如图所示，一束光从空气中斜射到水面，请画出这条入射光线的反射光线和大致的折射光线。 (2)如图所示，请完成出凸透镜的两条光路图。 【素养提升】 9．一块矩形玻璃砖，切割成图中形状后拉开一段距离出，平行于光轴的光线从左面射入，右边射出的光线（　　） A．仍然保持平行 B．一定是发散光线 C．一定是会聚光线 D．结论与d有关，以上均有可能 10．如果在图所示方框内放上甲、乙两个光学元件。一束平行入射光ab射入，经过甲、乙的作用后，出射光为a'b'仍是平行光，且a 与a'对应， b与 b'对应，则甲、乙两光学元件的名称分别为（　　） A．甲为凸透镜，乙为凹透镜 B．甲为凹透镜，乙为凸透镜 C．甲、乙均为凸透镜 D．甲、乙均为凹透镜 E．甲为凸透镜，乙为平板破璃 F．甲为凹透镜，乙为平板玻璃 G．甲为平板玻璃，乙为凸透镜 H．甲为平板玻璃，乙为凹透镜 11．如图所示，为入射光线，为出射光线。在图中添加一个合适的光学器件可为（　　） ①平面镜    ②凸透镜    ③凹透镜 A．只有① B．只有②和③ C．只有①和③ D．有①、②、③ 12．如图是一束平行于主光轴的光线入射向水面，请在图中画出。 ①该光线经过凹透镜后的折射光线； ②进入水中的折射光线和在水面的反射光线。 13．“冰能生火”，这是真的吗？为了验证这一现象的真实性，实验小组用冰块制作成透镜。如图所示是用冰块打磨的凸透镜，利用凸透镜实验者成功将手中的报纸点燃。请你回答： (1)制作透镜的过程中要尽量避免阳光直射，原因是为了减缓冰块熔化；(2)能将报纸点燃是因为凸透镜对光产生 作用；凸透镜表面 （选填“光滑”或“粗糙”），可以增加透镜对光的这种作用效果； (3)将报纸放置在凸透镜的 位置，可以更快点燃报纸。 【能力培优】 14．如图所示，在空气中平行于玻璃凸透镜主光轴的光线经凸透镜会聚于主光轴的一点S，若把凸透镜浸没在水中，会聚点S'（　　） A．在S的上方 B．在S的下方 C．与Ｓ重合 D．条件不足，无法判断 15．如图所示，一块矩形玻璃砖切割成图中形状后拉开一段距离，平行于主光轴的光线从左面射入，则从最右边射出的光线（　　） A．可能是平行光线 B．一定是发散光线 C．一定是会聚光线 D．可能是会聚光线，也可能是发散光线 16．如图所示是一个魔术箱。魔术箱顶部的中央有一条窄缝，使激光笔产生的激光束从左侧的小孔射入，从右侧小孔射出。将一块遮光板从顶部的窄缝插入箱中，遮光板并没有挡住激光束的传播。下列关于魔术箱的内部结构，说法正确的是（　　） A．魔术箱内一定有三块平面镜 B．遮光板插入窄缝的高度等于魔术箱的高度 C．激光束的传播方向在魔术箱内可能改变 4 次 D．魔术箱左右两侧的小孔一定要在同一水平高度 17．如图，平面镜MN垂直于凸透镜的主轴CC′，点光源S位于主轴上，光线SA经平面镜反射和透镜折射后与主轴平行。已知S到透镜和平面镜的距离分别是10cm、4cm，则此透镜的焦距是（　　）    A．20cm B．18cm C．14cm D．8cm 18．已知凸透镜L1的焦距为f1，凹透镜L2的焦距为f2，且f1>f2。若把它们的主轴重合相互平行放置，并适当调节两块透镜中心之间的距离，可使一束平行于主轴的入射光通过这两块透镜后仍为平行光束。这时该两块透镜中心间的距离为 。 19．如图所示，不透光小圆盘P和小圆形发光面S的半径均为R，平行竖直放置，二者相距为2d、在它们正中间放置一个焦距为d的凹透镜，透镜的主光轴通过P和S的圆心。在P的右侧相距d处，放置一平行于圆盘面的光屏M（足够大）。则不透光圆盘P在光屏M上形成的本影（发光面S发出的任何光线都不能进入该区域内）面积为 ；不透光圆盘P有光屏M上形成的半影（发光面S发出的光线中只有部分能进入该区域内）面积为 。 ( 12 )原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第三章 光和眼睛 课时3.5 奇妙的透镜 2022年课程标准 物理素养 2.3.5 了解凸透镜对光的会聚作用和凹透镜对光的发散作用。 物理观念：了解凸透镜和凹透镜的形状以及对光的作用。 科学思维：知道什么是主光轴、光心、焦点和焦距。 科学探究：观察凸透镜对光的会聚作用和凹透镜对光的发散作用。 科学态度与责任：通过实验探究，使学生能保持对自然的好奇心，初步领略自然现象的美好与和谐。 知识点一、透镜的分类 1．透镜有两类，中间比边缘厚的叫做凸透镜，中间比边缘薄的叫做凹透镜。 2．在如图所示的透镜中，属于凸透镜的有③④⑥；属于凹透镜的有①②⑤。 友情提醒 凸透镜能使光会聚，凹透镜能使光发散，会聚不一定相交，而发散不一定不相交；会聚指光线经过透镜折射后较原光线向主光轴偏折，发散指光线经透镜折射后较原光线远离主光轴。 典例01　如图所示，从光源发出的光线，穿过金属板上的小孔进入烟箱，按图示那样传播，则a、b、c三个位置上必然分别放置着（　　） A．a是凹透镜，b是平板玻璃，c是凸透镜 B．a是凹透镜，b是平板玻璃，c是凹透镜 C．a是平板玻璃，b是凸透镜，c是凹透镜 D．a是凸透镜，b是平板玻璃，c是凹透镜 【答案】D 【解析】a处会聚光线，是凸透镜，b处没有改变光线方向，是平板玻璃，c处使光线发散，是凹透镜，故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 知识点二、透镜对光的作用 1．透镜对光线的作用： 类型 凸透镜 凹透镜 作用 对光有会聚作用 (会聚透镜) 对光有发散作用 (发散透镜) 光路图 2．在台湾南投县一间道场曾发生火灾，当时勘查发现祸源竟是“水晶球”，原来道场为趋吉避凶，在门口摆放了一个水晶球，水晶球相当于一个凸透镜，对光线有会聚作用，使水晶球下方的塑料地毯点燃，引起火灾。 典例02 完成光源B发出的光线a、b经过凹透镜折射后的光路图和B的像B′______；根据作图说明凹透镜成的像是实像还是虚像？_____；人眼在S处透过凹透镜能否观察到这个像？_____。 【答案】          虚像     能 【解析】[1]根据过凹透镜光心的光线传播方向不改变作出a的折射光线，平行主光轴的光线c经凹透镜折射后，其折射光线的反向延长线过焦点，a、c的折射光线的反向延长的会聚点，即为像点B′，则b的折射光线的反向延长线过像点B′，由此画出b的折射光线。如下图所示 [2]由图可知，a、b、c的折射光线不能相交于一点，其折射光线的反向延长线会聚一点，即为像点B′，则说明凹透镜成的像是虚像。 [3]由图可知，a的折射光线进入人眼，所以人眼在S处透过凹透镜能观察到这个像。 知识点三、透镜的焦点和焦距 1．如图所示，图中O点是凸透镜的光心，F点是凸透镜的焦点，f叫凸透镜的焦距，直线MN叫凸透镜的主光轴。 2．如图所示是利用手电筒在光具座上测量凸透镜焦距的实验装置，测量前，应调节手电筒的反光碗，使其发出的光线尽量接近于平行光，使其垂直射入凸透镜，调节光屏的位置，直到在光屏上得到最小的光点为止，光心到透镜的距离就是凸透镜的焦距。为了提高实验的准确度，可以多次测量取平均值。 典例03 如图甲所示，是凹透镜的三条特殊光线画法。实际上凹透镜也可以成像，物体经凹透镜所成的像是正立缩小的虚像。如图乙所示，MN是主光轴，A'B'是物体AB通过凹透镜所成的像，请你根据凹透镜的三条特殊光线，在乙图中画出凹透镜的位置并标出其中一个焦点的位置。（保留作图痕迹） 【答案】 【解析】连接AA'，与MN的交点即为凹透镜的光心O，然后画凹透镜，作平行与MN的光线AC，连接A'C即为折射光线，折射光线与MN的交点即为焦点F。如图所示 问题一：透镜三条特殊光线的作图 【典例1】作出经透镜折射后的光线。 【解题思路】解题口诀“一箭穿心，焦点与平行共存”。 在利用凸透镜和凹透镜的三条特殊光线作图时，两种透镜的三条特殊光线都可以总结成：一箭穿心，焦点与平行共存。 凸透镜三条特殊光线：过光心的光线经凸透镜后传播方向不改变；平行主光轴的光线经过凸透镜后经过焦点；经过凸透镜焦点的光线经凸透镜后平行于主光轴。 凹透镜三条特殊光线：过光心的光线经凹透镜后传播方向不改变；平行于主光轴光线经凹透镜后向外发散，但其反向延长线必过虚焦点；射向异侧虚焦点的光线经凹透镜后平行于主光轴。 【答案】见解析 【解析】一箭穿心，焦点与平行共存，故作图如图所示： 【变式1-1】防盗门上的“猫眼”相当于一个薄凹透镜，人透过“猫眼”可以看到室外的景象。如图为其简化原理图，请通过光路作图说明人眼在室内A点所能看到室外景象的范围。 【答案】 【解析】由题意可知，“猫眼”相当于一个薄凹透镜，凹透镜对光有发散的作用；人眼在室内A点能看到门外的光的临界位置，是从“猫眼”的上、下两端的边缘折射进入人眼A点的光，因此先分别连接“猫眼”上、下两端到A点，即为折射光线；根据凹透镜对光有发散的作用，即折射光线相比入射光线要远离主光轴，画出大致的入射光线，上、下两条入射光线所夹得范围即为能看到室外景象的范围，如图所示： 【变式1-2】物理课上，罗老师在水平桌面上放置一块平面镜，用一支带凸透镜的手电筒竖直向下照射在平面镜上，侧面的同学几乎不能看到经平面镜反射后的光，同学们通过作图明白了其中的道理。如图所示，F为凸透镜的焦点，一条光线经过焦点F射向凸透镜。请在图中画出该条光线经过凸透镜后的折射光线和经过平面镜后的反射光线。    【答案】   【解析】凸透镜中，过焦点的光线平行于主光轴射出；平面镜中，垂直于镜面入射的光线，反射光线垂直镜面，与入射光线重合，如图所示：    【变式1-3】光通过透镜会发生折射，请将图中的入射光线或折射光线补画完整。    【答案】   【解析】图中透镜是凸透镜，凸透镜有三条特殊光线：过焦点的光线经凸透镜折射后平行于主光轴；穿过光心的光线传播方向不变；与主光轴平行的光线折射后穿过凸透镜的焦点，光路图如图所示：    问题二：透镜对光线的作用 【典例2】小明将水滴滴在透明玻璃纸上，透过水滴观察报纸上的字，发现变大了，这个水滴相当于一个凸透镜。如图甲所示，通过“嫦娥一号”把它带到太空中，水滴由于不受重力，会变得如图乙所示，则在太空中，该水滴透镜（ ） A．焦距不变 B．焦距会变长 C．对光线偏折能力增强 D．对光线偏折能力减弱 【解题思路】解题口诀“胖子脚短折光强”。 焦距改变类问题，当题目出现“水透镜”或者是“变化透镜”等字样，我们可以分析出，透镜注水，透镜更厚，所以折光能力更强，焦距更短。但同学们记忆成本较高，所以总结一句口诀“胖子脚短折光强”：也就是越厚的透镜，焦距越短，折光越强。 【答案】C 【解析】由大招“胖子脚短折光强”可以判断：从甲图到乙图，变“胖”，焦距变短，折光能力变强；故答案为C。 【变式1-1】一个透明均匀的玻璃球被摔碎成三部分，下列说法正确的是（　　） A．①②都是凸透镜 B．①③对光具有会聚作用 C．②③对光具有发散作用 D．只有①对光具有会聚作用 【答案】B 【解析】A．由透镜的定义可知，中间比边缘厚的透镜叫做凸透镜，中间比边缘薄的透镜叫做凹透镜，故由图中可知，①③的中间比边缘厚，是凸透镜；②的中间比边缘薄，是凹透镜，故A错误； BCD．由A中可知，①③是凸透镜，对光有会聚作用；②是凹透镜，对光有发散作用，故可知B正确，CD错误。 故选B。 【变式1-2】近年，森林火灾频发，有调查显示，一部分森林火灾的“罪魁祸首”是装有水的瓶子。这些装有水的瓶子在阳光照射下引起茅草等物体自燃，从而导致火灾发生，装有水的瓶子所起的作用相当于（　　） A．平面镜 B．凸透镜 C．三棱镜 D．凹透镜 【答案】B 【解析】盛水的透明塑料瓶相当于一个凸透镜，可以将射来的太阳光会聚在一点上，会聚点的温度比较高，可能会引起火灾。 故选B。 【变式1-3】两只激光笔并排放置，它们发出的光束经过透镜（未画出）的光路如图所示，说明该透镜对光有 作用。    【答案】发散 【解析】由图可知，光线经过透镜后，传播范围比通过透镜之前传播范围大，说明该透镜对光有发散作用。 【基础强化】 1．如图所示的水晶球是小明暑假研学过程中获得的奖品，妈妈提醒小明不要把它们放在向阳的窗台上，因为水晶球相当于（    ） A．凸透镜 B．凸面镜 C．凹透镜 D．凹面镜 【答案】A 【难度】0.94 【知识点】透镜的特点与分类 【详解】水晶球中间厚、边缘薄，相当于一个凸透镜，凸透镜可以会聚光线，若水晶球放在向阳的窗台上，容易引起火灾。 故选A。 2．关于凸透镜和凹透镜，下列说法中正确的是（    ） A．几束光经过凸透镜后一定会聚到一点 B．几束光经过凸透镜后，一定会平行射出 C．凹透镜对光有发散作用 D．几束光经过凹透镜，折射光线的反向延长线一定会相交 【答案】C 【难度】0.94 【知识点】探究凹透镜对光的作用、探究凸透镜对光的作用 【详解】AB．凸透镜对光线的会聚作用，这种会聚是相对于原来的光线，所以光经过凸透镜后不一定会聚到一点，也不一定会平行射出，故AB错误； C．凸透镜对光线有会聚作用，凹透镜对光有发散作用，故C正确； D．光经过凹透镜后会发散，但是发散后的折射光线的反向延长线不一定会相交，故D错误。 故选C。 3．公元前2世纪，西汉淮南王刘安的《淮南万毕术》记载：“削冰令圆，举以向日，以艾承其影，则火生”，其描述的现象如图所示，下列说法错误的是（    ） A．“削冰令圆”指的是把冰削成凹透镜 B．“举以向日”指的是冰透镜正对太阳光 C．“以艾承其影”中的“影”指冰透镜的焦点 D．“则火生”是因为冰透镜能会聚光线 【答案】A 【难度】0.94 【知识点】探究凸透镜对光的作用 【详解】A．古人将冰磨成一种冰透镜，该透镜中间厚、边缘薄，属于凸透镜，“削冰令圆”指的是把冰削成凸透镜，故A错误，符合题意； B．“举以向日”指的是冰透镜正对太阳光，让太阳光平行于凸透镜的主光轴照到凸透镜上，故B正确，不符合题意； C．凸透镜能将平行光会聚在焦点处，所以“以艾承其影”中的“影”指冰透镜的焦点，故C正确，不符合题意； D．“则火生”是因为冰透镜是凸透镜，能会聚光线，从而将太阳光的能量集中，产生高温，引燃艾草，故D正确，不符合题意。 故选A。 4．小明同学利用太阳光测量凸透镜的焦距，方法如图所示。他注意到让凸透镜正对阳光，但没有仔细调节纸片与透镜的距离，在纸片上的光斑并不是最小时，就测出了光斑到凸透镜中心的距离L，那么，凸透镜的实际焦距（    ） A．一定小于L B．一定大于L C．可能等于L D．可能小于L，也可能大于L 【答案】D 【难度】0.85 【知识点】用平行光测定凸透镜焦距 【详解】凸透镜正对阳光，光线平行于凸透镜的主光轴，经凸透镜会聚在主光轴上最小、最亮的点是凸透镜的焦点，在焦点左右的光点都不是最小最亮的，测量的焦距偏大或偏小，故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 5．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．该凸透镜的焦距为 cm。 【答案】10.0 【难度】0.85 【知识点】用平行光测定凸透镜焦距 【详解】由图可知，光线c经过凸透镜后的折射光线平行于主光轴，则入射光线过焦点，所以焦距为10.0cm。 6．如图所示，小明手持凸透镜正对着太阳，下面放一张白纸，调节透镜到白纸的距离，会在白纸上得到最小最亮的光斑，在该光斑处能将火柴点燃，该光斑所处位置就是透镜的 ，该光斑到透镜中心的距离叫 ，经过 的光不改变方向。 【答案】 焦点 焦距 光心 【难度】0.85 【知识点】光心、主光轴与焦点、探究凸透镜对光的作用 【详解】[1][2][3]凸透镜对光线有会聚作用。小明手持凸透镜正对着太阳，下面放一张白纸，调节透镜到白纸的距离，阳光经凸透镜折射后会在白纸上得到最小最亮的光斑，在该光斑处能将火柴点燃，则该光斑所处的位置就是透镜的焦点；凸透镜可以看作两个球相交形成的，连接两球球心的连线叫主光轴，在主光轴上有一个特殊的点，经过这个点的光线传播方向不变，这个点叫光心。 7．早在2000多年前，我国古人就能“削冰向日取火”，即用冰磨成一种透镜，让太阳光透过它点燃柴草取火，如图甲所示。请在图乙中画出光线AB经冰透镜后的折射光线和光线CD对应的入射光线（O点为透镜的光心，F为透镜的两个焦点）。 【答案】 【难度】0.94 【知识点】凸透镜的特殊光线作图 【解析】【小题1】平行于主光轴的光线经凸透镜折射后将过焦点；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： 8．作图题 (1)如图所示，一束光从空气中斜射到水面，请画出这条入射光线的反射光线和大致的折射光线。 (2)如图所示，请完成出凸透镜的两条光路图。 【答案】(1) (2) 【难度】0.85 【知识点】作光的反射光路图、作出光在空气和介质中传播的光路图、凸透镜的特殊光线作图 【详解】（1）光线射向水面时，发生反射和折射。过入射点O作出法线，测量出入射角，反射角等于入射角，作出反射光线；光线从空气中射入水中时，折射光线靠近法线，折射角小于入射角，如图所示： （2）图中的透镜是凸透镜。过凸透镜光心的光线传播方向不变；与主光轴平行的光线折射后过焦点，如图所示： 【素养提升】 9．一块矩形玻璃砖，切割成图中形状后拉开一段距离出，平行于光轴的光线从左面射入，右边射出的光线（　　） A．仍然保持平行 B．一定是发散光线 C．一定是会聚光线 D．结论与d有关，以上均有可能 【答案】C 【难度】0.65 【知识点】探究凸透镜对光的作用、探究凹透镜对光的作用 【详解】由图得，玻璃砖被切割后，称为两透镜，左边透镜中间薄两边厚，是凹透镜；右边透镜中间厚两边薄，是凸透镜。当玻璃砖没有被切割分开前，左边凹透镜的发散作用与右边凸透镜的会聚作用恰好抵消，它们的焦点重合，玻璃砖被切割分开后，发散光线的发光点离凸透镜边远，相当于发散光的发散程度比与那里降低，经右边凸透镜会聚后，必成会聚光线，故ABD不符合题意，C符合题意。 故选C。 10．如果在图所示方框内放上甲、乙两个光学元件。一束平行入射光ab射入，经过甲、乙的作用后，出射光为a'b'仍是平行光，且a 与a'对应， b与 b'对应，则甲、乙两光学元件的名称分别为（　　） A．甲为凸透镜，乙为凹透镜 B．甲为凹透镜，乙为凸透镜 C．甲、乙均为凸透镜 D．甲、乙均为凹透镜 E．甲为凸透镜，乙为平板破璃 F．甲为凹透镜，乙为平板玻璃 G．甲为平板玻璃，乙为凸透镜 H．甲为平板玻璃，乙为凹透镜 【答案】B 【难度】0.65 【知识点】平面镜成像的特点和规律、探究凸透镜对光的作用、探究凹透镜对光的作用 【详解】由图可知：入射光线是平行的，出射光线也是平行的，而且与入射光线比较是发散的，如果是一个凹透镜，一个凸透镜，且凹透镜在左，凸透镜在右，这样出射光线正好是此图，如下图所示； 如果甲、乙均为凸透镜，这样出射光线正好是此图，如下图所示； 与题目图不对应，故B符合题意，ACDEFGH不符合题意。 故选B。 11．如图所示，为入射光线，为出射光线。在图中添加一个合适的光学器件可为（　　） ①平面镜    ②凸透镜    ③凹透镜 A．只有① B．只有②和③ C．只有①和③ D．有①、②、③ 【答案】D 【难度】0.65 【知识点】根据平面镜成像特点作光路图、凸透镜的特殊光线作图、凹透镜的特殊光线作图 【详解】l1为入射光线，l2为反射光线，作两条光线组成角的角平分线，即为法线，再作法线的垂线即为反射镜面的位置，如下图所示： l1为入射光线，l2为折射光线，凸透镜对光线有会聚的作用，入射光线l1看做是平行于主光轴的一条光线，据此画出主光轴，折射光线经过凸透镜焦点，据此可画出凸透镜，如下图所示： l1为入射光线，l2为折射光线，凹透镜对光线有发散的作用。l1为平行于凹透镜主光轴的光线，经折射后，折射光线的反向延长线通过焦点。如下图所示： 因此光学器件可以为平面镜、凸透镜、凹透镜，故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 12．如图是一束平行于主光轴的光线入射向水面，请在图中画出。 ①该光线经过凹透镜后的折射光线； ②进入水中的折射光线和在水面的反射光线。 【答案】 【难度】0.65 【知识点】作光的反射光路图、作出光在空气和介质中传播的光路图、凹透镜的特殊光线作图 【详解】平行于凹透镜主光轴的光线，经凹透镜折射后，折射光线的反向延长线经过凹透镜的焦点；光线在水面发生反射时，反射光线和入射光线在法线两侧，反射角等于入射角；发生折射时，折射光线和入射光线在法线两侧，折射角小于入射角，故作图如下： 13．“冰能生火”，这是真的吗？为了验证这一现象的真实性，实验小组用冰块制作成透镜。如图所示是用冰块打磨的凸透镜，利用凸透镜实验者成功将手中的报纸点燃。请你回答： (1)制作透镜的过程中要尽量避免阳光直射，原因是为了减缓冰块熔化；(2)能将报纸点燃是因为凸透镜对光产生 作用；凸透镜表面 （选填“光滑”或“粗糙”），可以增加透镜对光的这种作用效果； (3)将报纸放置在凸透镜的 位置，可以更快点燃报纸。 【答案】(2)会聚 光滑　　　　(3)焦点 【难度】0.65 【知识点】探究凸透镜对光的作用 【详解】（1）用冰块打磨的凸透镜，需要避免冰块吸热后的熔化，要尽量避免阳光照射而吸热。 （2）[1][2]因为凸透镜对光有会聚作用，所以能将报纸点燃；凸透镜表面光滑，可以增加会聚作用效果。 （3）凸透镜将平行于主轴的光会聚到焦点上，将报纸放置在凸透镜的焦点位置，可以更快点燃报纸。 【能力培优】 14．如图所示，在空气中平行于玻璃凸透镜主光轴的光线经凸透镜会聚于主光轴的一点S，若把凸透镜浸没在水中，会聚点S'（　　） A．在S的上方 B．在S的下方 C．与Ｓ重合 D．条件不足，无法判断 【答案】B 【难度】0.4 【知识点】光的折射规律的应用 【详解】若将凸透镜浸入水中，平行于主轴的光线从空气进去水中不改变方向。而从凸透镜折射出来浸入水中的光线要比浸入空气中的偏折程度小，所以光线的交点在S点的下方。 故选B。 15．如图所示，一块矩形玻璃砖切割成图中形状后拉开一段距离，平行于主光轴的光线从左面射入，则从最右边射出的光线（　　） A．可能是平行光线 B．一定是发散光线 C．一定是会聚光线 D．可能是会聚光线，也可能是发散光线 【答案】D 【难度】0.4 【知识点】探究凸透镜对光的作用 【详解】可以看成一个凹透镜和一个凸透镜，由于表面弯曲程度相同，所以凹透镜和凸透镜的焦距相同，当凹透镜的虚焦点正好和凸透镜的焦点重合时，则光线是平行的，但由于切割后的两部分被拉开了一段距离，故焦点无法重合，光线不能平行；拉开的距离为d，d越短越会聚，拉开的距离d越长越发散，发散、汇聚时的种光路，如下图所示： 故选D。 16．如图所示是一个魔术箱。魔术箱顶部的中央有一条窄缝，使激光笔产生的激光束从左侧的小孔射入，从右侧小孔射出。将一块遮光板从顶部的窄缝插入箱中，遮光板并没有挡住激光束的传播。下列关于魔术箱的内部结构，说法正确的是（　　） A．魔术箱内一定有三块平面镜 B．遮光板插入窄缝的高度等于魔术箱的高度 C．激光束的传播方向在魔术箱内可能改变 4 次 D．魔术箱左右两侧的小孔一定要在同一水平高度 【答案】C 【难度】0.4 【知识点】作光的反射光路图、探究凸透镜对光的作用、探究凹透镜对光的作用 【详解】要想实现上述现象魔核内可以有多种结构，如图 A．魔术箱内不一定是平面镜，其他装置也可实现以上现象，故A错误； B．遮光板插入窄缝的高度只需大于等于入射光线的高度即可，故B错误； C．激光束要想不被挡住，肯定要在魔盒内先改变传播方向降低高度，再经反射升高传播方向，再改变方向水平出射，因此传播方向在魔术箱内可能改变 4 次，故C正确； D．魔术箱左右两侧的小孔不一定要在同一水平高度，可以通过反射角度调整出射光线的高度，故D错误。 故选C。 17．如图，平面镜MN垂直于凸透镜的主轴CC′，点光源S位于主轴上，光线SA经平面镜反射和透镜折射后与主轴平行。已知S到透镜和平面镜的距离分别是10cm、4cm，则此透镜的焦距是（　　）    A．20cm B．18cm C．14cm D．8cm 【答案】B 【难度】0.4 【知识点】用平行光测定凸透镜焦距 【详解】由题意可知，光线SA经平面镜反射和透镜折射后与主轴平行，如下图所示，根据凸透镜的三条特殊光线的规律，通过焦点的光线经凸透镜折射后，平行于主光轴，由此可知，光线SA经平面镜的反射光线，它的反向延长线是经过凸透镜的焦点，即点光源S关于平面镜MN的像S′为焦点，OS′为焦距，已知OS为10cm，B为平面镜MN与CC′的交点，SB为4cm，根据平面镜的成像规律，像距等于物距，BS′也为4cm，则此透镜的焦距为 此透镜的焦距为18cm，故ACD不符合题意，B符合题意。 故选B。    18．已知凸透镜L1的焦距为f1，凹透镜L2的焦距为f2，且f1>f2。若把它们的主轴重合相互平行放置，并适当调节两块透镜中心之间的距离，可使一束平行于主轴的入射光通过这两块透镜后仍为平行光束。这时该两块透镜中心间的距离为 。 【答案】f1-f2 【难度】0.4 【知识点】凸透镜的特殊光线作图、凹透镜的特殊光线作图 【详解】根据凹透镜的三条特殊光线，平行于主光轴的光线经凹透镜后，折射光线的反向延长线将过平行光所在侧的焦点；过凸透镜的三条特殊光线，过焦点的光线经凸透镜后平行于主光轴，因此左边放凹透镜，右边放凸透镜，让凸透镜左侧的焦点与凹透镜的左侧的焦点重合，此时该两块透镜中心间的距离为：f1-f2，如图所示： 19．如图所示，不透光小圆盘P和小圆形发光面S的半径均为R，平行竖直放置，二者相距为2d、在它们正中间放置一个焦距为d的凹透镜，透镜的主光轴通过P和S的圆心。在P的右侧相距d处，放置一平行于圆盘面的光屏M（足够大）。则不透光圆盘P在光屏M上形成的本影（发光面S发出的任何光线都不能进入该区域内）面积为 ；不透光圆盘P有光屏M上形成的半影（发光面S发出的光线中只有部分能进入该区域内）面积为 。 【答案】 【难度】0.15 【知识点】探究凹透镜对光的作用 【详解】[1][2]根据凹透镜对光线的作用可画出光路图如图所示： 由图中几何关系和相似三角形知识可得 AB=4R 故本影区面积为 半影区面积为 ( 12 )原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$