3.5 奇妙的透镜-【拔尖特训】2024-2025学年新教材八年级上册物理(沪粤版2024)

36 3.5　奇妙的透镜 ▶ “答案与解析”见P14 1. (跨学科融合·语文)(2022·山西)如图所 示,西汉时期的《淮南万毕术》中记载有“削冰 令圆,举以向日,以艾承其影,则火生。”请你 用学过的光学知识判断“削冰令圆”就是把冰 块制成 镜,若要“火生”,则应把“艾” 放在镜的 位置。 (第1题) (第2题) 2. ★如图所示,一束平行于凸透镜主光轴的光线 经过凸透镜后,在光屏上形成了一个最小、 最亮的光斑。由图可知,凸透镜对光具有 作用,该凸透镜的焦距是 cm。 3. 一个透明且均匀的玻璃球被摔碎成三部分, 如图所示。下列说法中,正确的是 ( ) (第3题) 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 4. (2022·青海)某汽车司机下车时,随手将饮 用水瓶(有水)放在仪表台上,如图所示。不 料因阳光照射、水瓶聚光,车内物品被点燃引 发了火灾。太阳光经过饮用水瓶发生了 (选填“反射”或“折射”),饮用水瓶 相当于 。因此,提醒大家在车内不 要放置有聚光效果的物品。 (第4题) 答案讲解 5. ★如图所示,两条光线会聚于主光轴 MN 上的b点,在虚线框内放入甲 透镜后光线将会聚于c点;放入乙 透镜后,光线将会聚于a点,则甲是 ; 乙是 。 (第5题) 6. 小明为辨别直径相同的两个透镜的类型,分 别将它们正对太阳,把一张纸放在它们的下 方,在纸上得到相应的光斑,其操作正确的是 (选填“A”或“B”)。透镜与光斑的 大小如图所示(d1<d<d2)。其中,形成甲 光斑的是 (选填“凸”或“凹”)透镜, 为了判断形成乙光斑的是哪种类型的透镜, 小明将透镜远离纸片,观察光斑的大小一直 变大,你认为该透镜 (选填“一定” “可能”或“一定不”)是凹透镜。 (第6题) (第7题) 7. (2023·贺州昭平期末)在一 个不透明的木板上,钻一个小 孔,用眼睛通过小孔可以观察 到一定的范围,如图所示,为 了能获得最大观察范围,在小孔中最好嵌入 (选填“玻璃砖”“凸透镜”或“凹透 镜”)。因为其对光有 作用。 8. 关于透镜,下列说法中正确的是 ( ) A. 平行光通过凸透镜后一定会相交于焦点 B. 凸透镜只对平行于主光轴的光才有会聚作用 C. 光通过凹透镜可能会变成平行光 D. 光通过凹透镜后传播方向一定会发生改变 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 物理(沪粤版)八年级上 知 识 讲 解 37 9. (2023·武汉江汉期末)如图所示,虚线框内 有一透镜,让一束平行光垂直射向该透镜的 镜面,在墙壁上得到了一个较大的光斑。关 于虚线框内的透镜,下列说法正确的是( ) (第9题) A. 一定是凹透镜,它对光有发散作用 B. 一定是凸透镜,它对光有会聚作用 C. 可能是凹透镜,它对光有会聚作用 D. 可能是凸透镜,它对光有会聚作用 10. 如图所示,当用眼睛去观察镜子时,光束似 乎是从M 处发散开来的,则透镜的焦距是 ( ) (第10题) A. 0.1m B. 0.2m C. 0.3m D. 0.5m 11. 如图所示为一块内部有凹形气泡的玻璃砖, 让一束平行光穿过玻璃砖,则这束光( ) (第11题) A. 将会会聚 B. 将会发散 C. 方向不改变 D. 无法确定 12. (2022·毕节)如图所示,凸透镜与凹透镜的 一个焦点重合,请完成光线经两个透镜的光路。 (第12题) 13. 如图所示,虚线框内有一透镜,MN 为透镜 的主光轴,O 是透镜光心,a(双箭头)和b (单箭头)是射向透镜的两条光线。已知光 线a通过透镜之后与MN 交于P 点,光线b 通过透镜之后与 MN 交于Q 点。由图可 知,下列说法中正确的是 ( ) (第13题) A. 透镜是凸透镜,OP 小于焦距 B. 透镜是凸透镜,OP 大于焦距 C. 透镜是凹透镜,OQ 小于焦距 D. 透镜是凹透镜,OQ 大于焦距 答案讲解 14. (核心素养·科学推理)(1) 小明测 焦距时先将凸透镜和光屏的位置 固定,将光源从紧贴凸透镜的位置 缓慢向外移动到某一位置,光屏上出现一个 与透镜直径相近的光斑,此时固定光源、凸 透镜,再将光屏远离透镜,移动的过程中,若 光屏上光斑的大小 (选填“逐渐变 大”“几乎不变”或“先变小后变大”),则说明 光源到凸透镜的距离即为凸透镜的焦距。 (2) 在准确测量焦距时,小明发现在光屏上 光斑外侧还有一个暗环,他猜想可能是凸透 镜的边框造成的,于是他拆除边框直接将凸 透镜固定在原位置,进行实验验证,发现暗 环仍然存在。你认为暗环形成的原因是光 的直线传播和光的 ;若光源在左焦 点处,光屏在右焦点处,如图所示,请算出暗 环的面积为 。 (第14题) 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 第三章　光和眼睛 像的位置,连接BC,与水面的交点O 为入射点,连接AO、OB,则AO 为入 射光线、OB 为折射光线。 利用光的折射规律作图 光在同种均匀透明介质中沿 直线传播,光从水中斜射入空气中 时,折射光线、入射光线以及法线 在同一平面内,折射角大于入射 角,从而确定折射光线的方向。 8. (1) 不能 在 (2) 在光的折射现 象中,光路是可逆的 (3) 左 (4) ① 不会 ② D [解析](1) 由于 折射光线与入射光线在同一平面内, 当光屏F 向后折转一定的角度后,在 光屏F 上不能看到折射光线,此时折 射光线和入射光线仍在同一平面内。 (2) 小聪继续用另一支激光笔让光线 沿着BO 射向水面时,可看到折射光 线沿OA 射出,说明在光的折射现象 中,光路是可逆的。(3) 如图(a)所 示,水逐渐增多,液面随之升高,此时 入射角不变,折射角也不变,光斑会向 左移动。(4) ① 光从空气斜射向玻 璃,折射角总小于入射角,则折射角总 小于90°,所以不会发生全反射现象。 ② 光线从空气垂直于玻璃入射时,光 的传播方向不变;由题图丁可知,当光 射到玻璃的右表面时,入射角为45°, 大于临界角41.8°,所以会发生全反射 现象,此时折射光线消失,只有反射光 线,其光路图如图(b)所示,故选项D 正确。 (第8题) 9. 仍然平行 改变 [解析]光线通 过平行玻璃砖时,要发生两次折射,由 于平行玻璃砖上下两个表面平行,上 表面的折射角等于下表面的入射角, 由于折射光路可逆,所以下表面的折 射角等于上表面的入射角;由几何知 识可知,出射光线必定和入射光线平 行,由于入射角相同的红光、紫光在玻 璃中的折射角不同,所以两条光线的 折射光线之间的距离会改变。 10. C [解析]如图甲所示,若AO 为 入射光线,OB 为反射光线,则法线与 折射光线OC 重合,不符合光的折射 规律;如图乙所示,若AO 为入射光 线,OC为反射光线,则折射光线OB 与AO 在法线MN 同侧,不符合光的 折射规律;若CO 为入射光线,OA 为 反射光线,则 OB 与CO 位于法线 MN 两侧,符合光的反射与折射规律, 由图乙可知,入射角为135° 2 =67.5° , 反射角等于入射角,也为67.5°,折射 角为∠1,且∠1+∠BOQ=90°,∠2+ ∠BOQ=90°,则∠1=∠2,且∠2= 90°-67.5°=22.5°,即折射角为22.5°。 (第10题) 11. B [解析]如图所示,在没有装水 的情况下,由于光是沿直线传播的,故 在杆的左方会形成影子;但是对于装 水的情况来说,从杆的顶端射过的光 线到达水面处会发生折射,由于折射 角小于入射角,即折射光线比原来的 光线更靠近杆,故此时影子的长度会 变短。 (第11题) 3.5　奇妙的透镜 1. 凸透 焦点 2. 会聚 10.0 平行光聚焦法测定凸透镜的焦距 焦距是指从焦点到凸透镜光 心的距离,平行于凸透镜主光轴的 光线经凸透镜折射后会聚于焦点, 由于光路的可逆性,发光体在凸透 镜焦点处时,经凸透镜折射后形成 平行光线,据此也能测算出焦距。 3. B 4. 折射 凸透镜 5. 凹透镜 凸透镜 [解析]由图可 知,光线会聚于b点,光线经过甲透镜 后会聚在c点,与原来相比,光线推迟 会聚,说明甲透镜对光线有发散作用, 是凹透镜;同理可知,乙是凸透镜。 对“会聚”与“发散”作用的理解 凸透镜对光线起会聚作用,凹 透镜对光线起发散作用,经凸透镜 折射的光线向更靠近主光轴的方 向偏折,经凹透镜折射的光线向远 离主光轴的方向偏折,也可通过画 图分析,效果会更好。 6. B 凸 可能 [解析]要辨别两个 透镜的类型,可以分别将它们正对太 阳,即让透镜与太阳光垂直,所以操作 正确的是B;由凸透镜和凹透镜的特 点可知,形成甲光斑的透镜对光线起 会聚作用,形成乙光斑的透镜可能对 光线起发散作用,也可能是光线经凸 透镜会聚到焦点后,继续向前传播,形 成放大的光斑,因此形成甲光斑的一 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 41 定是凸透镜,形成乙光斑的可能是凹 透镜。 7. 凹透镜 发散 8. C [解析]所有平行于凸透镜主光 轴的光线都可以会聚到焦点上,不平 行于主光轴的光线也能会聚,但是不 能会聚到焦点上,故A错误;凸透镜 对所有不过透镜中心的光线都有会聚 作用,故B错误;指向另一侧焦点的 光线经凹透镜折射后折射光线平行于 主光轴,故C正确;过凹透镜光心的 光线其传播方向不变,故D错误。 9. D [解析]让一束平行光垂直射向 该透镜的镜面,在墙壁上得到一个较 大的光斑,说明该透镜可能对光线有 发散作用,则虚线框内的透镜可能是 凹透镜;如果透镜到墙壁的距离较远, 虚线框内的透镜也可能是凸透镜,此 时该透镜对光有会聚作用,也能在墙 壁上得到一个较大的光斑,故选项D 正确。 10. A [解析]如图所示,由于像点 M 到镜面的距离为0.2m,根据平面 镜成像的特点可知,发光点S 离镜面 的距离也为0.2m。因为一束平行于 凸透镜主光轴的光经凸透镜折射后要 会聚在焦点上,所以点S 为凸透镜的 焦点,点S到凸透镜光心的距离为焦 距。由图分析可知,焦距为0.3m- 0.2m=0.1m。 (第10题) 11. A [解析]如果同学们不对图片 进行分析,很容易选B,这是错误的, 因为凹形气泡不是玻璃元件,故它不 是凹透镜。这一块玻璃砖被气泡分成 两部分,这两部分都是中间厚、边缘 薄,是凸透镜。因此对射过去的平行 光有会聚作用。 12. 如图所示 (第12题) 13. A [解析]由图可知,虚线框内的 透镜对光起会聚作用,是凸透镜;平行 于该透镜主光轴的光线经该透镜折射 后,折射光线与主光轴的交点F 在 P、Q 之间,则OP<f<OQ。 14. (1) 几乎不变 (2) 折射 3 4πD 2 [解析](1) 固定光源、凸透 镜,再将光屏远离透镜,移动的过程 中,若光屏上光斑的大小几乎不变,说 明光源到凸透镜的距离为凸透镜的焦 距。(2) 透镜边缘以外的光线沿直线 传播、以内的光线会发生偏转,二者之 间会形成一个没有光线的黑色区域, 这就是暗环,因此暗环形成的原因是 透镜外侧沿直线传播的光与经透镜折 射的光在屏上形成无光区;如图所示, 凸透镜正好相当于大三角形的中位 线,那么大圆的直径就是2D,半径是 D,小圆的直径就是D,半径是12D , 则暗环的面积为πD2-π 12D 2 = 3 4πD 2。 (第14题) 专题特训（一）　光学作图 1~3. 如图所示 (第1题) (第2题) (第3题) 4. 如图所示 (第4题) [解析]由于入射光线不变且光在水面 上发生的是镜面反射,当水面高度发 生改变时,反射光线的方向与原来的 反射光线平行,即可完成作图。 5. 如图所示 (第5题) [解析]根据平面镜成像的特点,连接 SS',作出SS'的中垂线,即为平面镜 的位置;延长SA 与镜面相交于点O, 连接S'O 并延长即可得到SA 的反射 光线OB。 6. 如图所示 (第6题) [解析]先将两条反射光线反向延长交 于一点S',再通过平面镜作出S'的对 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 51