专题03 光的折射 透镜（期中知识清单）八年级物理上学期新教材苏科版

专题03 光的折射 透镜 【清单01】光的折射 光从一种介质________入另一种介质时，传播方向发生________的现象叫作光的折射。 【清单02】光的折射特点 光的折射特点：当光从一种介质斜射入另一种介质时，折射光线、入射光线和法线________________；折射光线和入射光线分别位于法线________；入射角增大（或减小）时，折射角也随之________ （或________）。注意：光垂直于介质表面入射时，折射角等于________。 【清单03】生活中的折射现象 （1）看不见的硬币 看不到硬币，是由于来自硬币的光被________挡住了。加水后，光从水射向空气，由于折射角________人射角，因而能再次看到硬币。 （2）池底变浅 池底（或水中物体）的光线由水中________入空气中时，在水面上发生折射，折射角________入射角，________光线进入人眼，人眼会逆着________光线的方向看去，就会觉得池底变浅了。 【清单04】透镜 （1）凸透镜：中间________、边缘________的透镜。例如放大镜。凸透镜对光有________作用，所以凸透镜又叫________透镜。 （2）凹透镜：中间________、边缘________的透镜。例如近视眼镜。凹透镜对光有________作用，所以凹透镜又叫________透镜。 【清单05】透镜相关的名词 1 ．光心 O：透镜的________。 2．主光轴MN：通过________且________于透镜表面的直线。 3 ．焦点F：一个凸透镜和凹透镜都有________焦点，且两个焦点到光心________。 一束平行于主光轴的光通过凸透镜后将________于一点，这一点叫作凸透镜的焦点（________）。 一束平行于主光轴的光通过凹透镜后将变成________光线，但这些发散光线的________也会交 于一点，这一点叫作凹透镜的焦点（________）。 （4）焦距f：________到________的距离。 【清单06】探究凸透镜成像规律的实验 1．调整蜡烛的烛焰、透镜、光屏三者的中心在________，目的是________； 2．在做实验时, 某同学无论怎样移动光屏, 都无法在光屏上观察到烛焰的像。发生这一现象可能原因有：①烛焰、凸透镜、光屏的中心不在________上；②烛焰的位置在透镜的________以内；③烛焰的位置在透镜的________上；④当成放大的实像时，________较大，光具座长度________。 3．用卡片把透镜遮住一部分，光屏上像的性质不变，还是________的，但________。 4．成实像时，将烛焰和光屏调换位置时，在光屏上________成实像。原因是：________。 5．发光二极管比蜡烛的优势：发光二极管亮度________，光源________，成像________。 6．发光二极管的形状的要求：选择上下、左右都________的形状。 7．用蜡烛进行实验时，随着蜡烛越烧越短，光屏上的像会往________移动，需要进行以下调整，使像重新回到光屏中央：________移动光屏、________移动蜡烛、________移动凸透镜。 【清单07】凸透镜成像规律 1 ．当物距大于 2 倍焦距时，成________、________的________像； 2 ．当物距等于 2 倍焦距时，成________、________的________像； 3．当物距大于 1 倍小于 2 倍焦距时，成________、________的________像； 4 ．当物距等于焦距时，________。 5 ．当物距小于焦距时，成________、________的________像。 凸透镜成像规律的口诀： 一倍焦距分________，二倍焦距分________；像与物体________移，像与像距________变化 【清单08】照相机 照相机是利用凸透镜能成________、________、________像的原理（u________）制成的。数码相机的镜头相当 于一个________透镜，来自物体的光通过镜头成像在感光器件上，感光器件将光信号转换为电信号，在显示屏上显示出来。 【清单09】眼球 人的眼球像一架神奇的照相机，________相当于照相机的镜头，________相当于照相机的感光 器件。来自物体的光通过晶状体成像于视网膜上，视觉神经把信息传递给大脑，人就产生了视觉。 当被观察的物体与人眼的距离改变时，人眼可以通过________来改变________，即可改变________，使物体仍能在视网膜上________。与人眼相似，现在大多数照相机镜头 的焦距也是可以________的。 【清单10】投影仪和放大镜 投影仪的镜头相当于一个________透镜，________相当于光屏。投影仪的成像原理是：当物距________时，成________、________的________像，像距________。 放大镜是________透镜，是常用的光学仪器之一。放大镜的成像原理是：当物距 ________ 时，成________、________的________像。 【清单11】视力缺陷与矫正 近视眼看不清________处的物体，是因为调节晶状体的弯曲度后，物体的像仍落在视网膜的________方。利用凹透镜能使光发散的特点，在眼球前面放一个合适的________，就能使像向________移到视网膜上。 远视眼看不清________处的物体，是因为调节品状体的弯曲度后，物体的像仍落在视网膜的________面。利用凸透镜能使光会聚的特点，在眼球前面放一个合适的________，就能使像向________移到视网膜上。 【清单12】望远镜与显微镜 开普勒望远镜可看作是由________透镜组成的，靠近人眼的透镜叫作________，靠近被观 察物体的透镜叫作________。________的焦距较短，________的焦距较长。 显微镜的________和________都是________，与开普勒望远镜不同的是，它的物镜的焦距很________、 目镜的焦距较________。 【清单13】红外线 红外线：在色散光带________光外侧能使物体________的不可见光。 红外线的特点： （1）红外线具有比较显著的________效应，能使被照射的物体________。 （2）________的物体都在不停地向外辐射红外线。物体辐射的红外线的强度与其________有关，温度越高，辐射的红外线越________。 【清单14】紫外线 紫外线：在色散光带________光外侧的不可见光。 紫外线的特点： （1）紫外线能使________发光； （2）紫外线能________。 【易错点一】光的折射现象 【例1】（2024秋•姜堰区期末）手电筒发出的光竖直向下照射到一个空烧杯底部，光线投射到烧杯底部形成一个圆形光斑（如图中虚线所示），若再向烧杯中注水到一定高度时，烧杯底部的光圈会变为如图中的（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【解析】解：当光从空气斜射入水中时，折射角小于入射角，下图为最左边和最右边折射光线的光路（注意黑色光线表示没有折射时的光线，红色表示折射后的光线）： 从图中可以看出，折射光线在原来光线的内侧，由此可以联想到周围光线都是如此，故B图为正确图形。 故选：B。 【变式1】（2023秋•宿城区期末）防溺水安全教育一直是我们关注的重点。面对清澈见底的池水，千万不要贸然下水，人们看到的池水深度和它的实际深度并不相同，下面四幅图能正确解释此现象的是（　　） A． B． C． D． 【变式2】（2023秋•苏州期末）把一块长方体玻璃砖压在物理书上，如图所示，我们所看到的“物理”两字是（　　） A．变浅的实像 B．变浅的虚像 C．变深的实像 D．变深的虚像 【易错点二】光的折射规律应用 【例2】（2024秋•南京期末）如图是光在玻璃和空气界面同时发生反射和折射的现象，由图可知，入射角为 ________ 度，折射角为 ________ 度，界面 ________ （选填“上”、“下”、“左”或“右”）侧是空气。 【答案】60；30；右 【解析】解：根据光的反射定律，入射光线与反射光线分居法线的两侧且在同种介质中，反射角等于入射角； 由光的折射规律，入射光线与折射光线分居法线的两侧，且在不同的介质中，因此CD是界面，AB是法线，CD右上侧是入射光线，右下侧为反射光线，CD左下侧为折射光线；由于入射角大于折射角，因此CD界面右侧是空气，折射角是折射光线与法线的夹角，则折射角为：90°﹣60°＝30°， 入射角是入射光线与法线的夹角，则入射角为60°。 故答案为：60；30；右。 【变式3】（2022秋•江宁区期末）小华同学用激光笔照射水面，在水槽壁上出现两个红点A和B，如图所示。若保持入射点O的位置不变，欲使A点下移至A'应使入射光线MO绕着点O沿 ________ （选填“顺时针”或“逆时针”）方向转动，此时入射角变 ________ ；若保持入射光线不变，欲使B点下移至B'应使水面 ________ ，在水面变化过程中，折射角 ________ 。 【变式4】（2024秋•淮安期末）如图所示，一条紫光和一条红光平行入射到一块长方体玻璃砖上，它们之间的距离为d。经玻璃砖折射后，两条光线之间的距离 ________ （选填“大于”、“小于”或“等于”）d。请作出光线透过该长方体玻璃砖的光路图。 。 【易错点三】光的折射光路 【例3】（2024秋•仪征市期末）如图所示，固定在横坐标C点的激光笔沿图示方向发出一束细光束，小明将宽为d的长方形透明玻璃砖按如图位置放置，观察光的传播现象。 （1）图中未放玻璃砖时激光束通过纵坐标A点，放玻璃砖后，光束经过E点与纵坐标交于B点，这是光的折射现象，此时折射角 ________ θ角（选填“＞”、“＝”或“＜”）； （2）图中其它条件不变，若换上宽度为0.5d的玻璃砖，光束与纵坐标的交点为D，则D点在B点的 ________ （选填“上方”或“下方”），且BD ________ 0.5d（选填“＞”、“＝”或“＜”）。 【答案】（1）＞；（2）下方；＜ 【解析】解：（1）图中未放玻璃砖时，由于光的直线传播，激光束通过纵坐标A点，当放玻璃砖后，光束经过E点与纵坐标交于B点，这是由于光的折射现象引起的，当光从玻璃斜射入空气中时，折射角大于入射角θ。 （2）图中其它条件不变，若换上宽度为0.5d的玻璃砖，如图所示： 由图可知，D点在B点的下方，BDEF为平行四边形，BD＝EF，EF＜0.5d，则BD＜0.5d。 故答案为：（1）＞；（2）下方；＜。 【变式5】（2024秋•苏州期末）如图所示，一束光射入带有三角形空气泡的方形玻璃砖，下列光路图可能正确的是（　　） A． B． C． D． 【变式6】（2023秋•江阴市期末）物理实验室天花板下方固定一块厚薄不均匀的玻璃，其背面涂有一层不透明的金属薄膜，玻璃横截面图如图所示。小明在玻璃下S点固定放置一光源，光源朝着玻璃射出不同角度的光，其中一部分光从空气射入玻璃后，经金属薄膜反射后再从玻璃射入空气。则光源射出的光中（　　） A．只有一条光线能返回到S点 B．只有两条光线能返回到S点 C．只有三条光线能返回到S点 D．不可能有光线能返回到S点 【易错点四】透镜的辨别 【例4】（2020秋•建湖县期末）如图甲所示，某透镜正对太阳光，在一侧与透镜平行放置一张白纸，在白纸上看到的现象如图乙，为了判断出该透镜是凸透镜还是凹透镜，小明将透镜逐渐远离白纸，观察白纸上的现象进行判断。对此操作以下看法正确的是（　　） A．可以判断 B．无法判断 C．无需操作，就能判断该透镜是凸透镜 D．无需操作，就能判断该透镜是凹透镜 【答案】B 【解析】解：实验中将透镜逐渐远离白纸，根据图乙可知，光斑外亮内暗（其中内部较暗是由于透镜镜框的影子导致的），即光线呈“发散”状，所以该透镜可能为凹透镜；如果该透镜为凸透镜，且白纸在2倍焦距以外，将透镜逐渐远离白纸时，也会出现外亮内暗的光斑（如下图），此时光线也呈“发散”状，所以该透镜还可能为凸透镜； 综上可知，根据题中的操作是无法判断该透镜的类型的。 故选：B。 【变式7】（2024秋•东台市期末）关于照片中眼镜的镜片，下列说法正确的是（　　） A．左右两侧的镜片均为凹透镜 B．左右两侧的镜片均为凸透镜 C．左侧为凹透镜，右侧为凸透镜 D．左侧为凸透镜，右侧为凹透镜 【变式8】（2023秋•宿迁期末）如图是装满水和末装水的同一个矿泉水瓶，根据你所学过的知识，可以判断 ________ 图是装满水的瓶子，这是因为装满水后的瓶子相当于一个 ________ 透镜。 【易错点五】透镜对光的作用 【例5】（2023秋•沭阳县期末）如图所示，向透明塑料袋内吹气后，将袋口扎紧，再在袋口下挂一重物，将它放入盛水的玻璃容器中，就成了一个“空气透镜”。当平行光束射到这个“空气透镜”上时，射出的光束将成为（　　） A．平行光束 B．会聚光束 C．发散光束 D．不能确定 【答案】C 【解析】解：以空气为标准，可以把它分解为两个“水凹透镜”（是中间薄、边缘厚，属于凹透镜），凹透镜对光有发散作用，因此当平行光束射到这个“空气透镜”上时，射出的光束将成为发散光束。 故选：C。 【变式9】（2022秋•邗江区期末）如图所示，将一个凸透镜正对太阳，其下方15cm处的白纸上呈现出一个较小的光斑，说明凸透镜对光有 ________ 作用。若将该透镜向纸面再靠近的过程中，光斑先变小后变大，由此可以判断该透镜的焦距一定 ________ （选填“大于”“等于”或“小于”）15cm。 【变式10】（2023秋•沛县校级月考）如图是两束光分别射向并通过甲和乙两透镜的光路图。由图可知甲是 ________ （选填“凸透镜”或“凹透镜”），此透镜对光有 ________ （选填“会聚”或“发散”）作用。 【易错点六】探究凸透镜成像规律 【例6】（2024秋•高邮市期末）如图所示，在“探究凸透镜成像规律的实验”中。 （1）实验要求烛焰、凸透镜、光屏三者中心大致在 ________ 。 （2）如图甲是小明测量焦距时所做的实验，则该凸透镜的焦距为 ________ cm。 （3）如图乙所示，将凸透镜固定在光具座50cm刻度线处，把点燃的蜡烛放置在光具座15cm处时，若移动光屏，能成倒立、________ （选填“放大”、“等大”或“缩小”）的实像，生活中的应用为 ________ （选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”）。 （4）如果将蜡烛在乙图的基础上靠近透镜，仍要在光屏上得到清晰的像，光屏应向 ________ （选填“靠近”或“远离”）透镜的方向移动，实验时，光屏上得到了蜡烛清晰的像，一同学不小心在凸透镜上溅了一个小泥点，则光屏上 ________ （选填“有”或“没有”）小泥点的像或影子。 （5）实验一段时间后，蜡烛因燃烧变短，为了使像成在光屏的中央，如果只调节凸透镜，可将凸透镜向 ________ （选填“上”或“下”）调整。 （6）若保持图乙中透镜位置不动，将蜡烛移至45cm刻度线处，无论怎样移动光屏，始终承接不到烛焰清晰的像。此时应在凸透镜 ________ （选填“左侧”或“右侧”）透过凸透镜观察像的特点。 【答案】（1）同一高度；（2）10.0；（3）缩小；照相机；（4）远离；没有；（5）下；（6）右侧。 【解析】解：（1）实验中，为了使像成在光屏的中央，需要烛焰、凸透镜、光屏三者中心大致在同一高度； （2）平行于主光轴的光线经凸透镜折射后，会聚在主光轴上一点，这点是凸透镜的焦点，焦点到光心的距离是凸透镜的焦距，所以凸透镜的焦距是：f＝60.0cm﹣50.0cm＝10.0cm； （3）由图乙可知，物距u＝50.0cm﹣15.0cm＝35.0cm＞2f，成倒立、缩小的，应用于照相机； （4）如果将蜡烛在乙图的基础上靠近透镜，此时物距减小，根据凸透镜成实像时，物近像远像变大可知，光屏应向远离透镜的方向移动； 实验时，光屏上得到了蜡烛清晰的像，一同学不小心在凸透镜上溅了一个小泥点，其他部分光线仍然能通过，经凸透镜折射后，照样能会聚成像，像的大小不发生变化，折射光线减少，会聚成的像变暗，光屏上没有小泥点的像或影子； （5）实验一段时间后，蜡烛因燃烧变短，为了使像成在光屏的中央，根据过光心的光线传播方向不变可知，可将凸透镜向下移动； （6）把蜡烛移至光具座上40cm刻度线处，u＝50cm﹣45cm＝5cm＜f，成正立、放大的虚像，虚像和物体在凸透镜的一侧，为了观察此时的成像特点：需要取走光屏，从光屏一侧透过凸透镜观看烛焰。此时应在凸透镜右侧透过凸透镜观察像的特点。 故答案为：（1）同一高度；（2）10.0；（3）缩小；照相机；（4）远离；没有；（5）下；（6）右侧。 【变式11】（2023秋•鼓楼区期末）某实验小组在光具座上用蜡烛、凸透镜和光屏做“探究凸透镜成像规律”的实验，如图所示，此时光屏上呈现出烛焰的像。下列说法错误的是（　　） A．此凸透镜的焦距一定小于15cm B．烛焰位置不动，将透镜移到40cm刻度处，不移动光屏，光屏上也能出现清晰的像 C．透镜位置不动，将蜡烛移到45cm刻度处，人眼在55cm刻度处向左观察能看到放大的虚像 D．透镜位置不动，将光屏移动到60cm刻度处，把烛焰向左移动，光屏上会出现清晰的缩小实像 【变式12】（2024秋•泗洪县期末）小组同学探究“凸透镜的成像规律”。 （1）如图甲所示，可知该凸透镜的焦距为 ________ cm。 （2）点燃蜡烛后，调节烛焰中心、________ 和光屏中心，使它们大致 ________ 。 （3）如图乙所示，将蜡烛置于20.0cm刻度线处，移动光屏至65.0cm刻度线处，发现光屏上成清晰的像，则该像是 ________ （选填“缩小”、“等大”或“放大”）的像。生活中的 ________ （选填“照相机”或“投影仪”）就是利用这个原理工作的。小华用手掌将凸透镜挡住一半，在光屏上 ________ （选填“能”或“不能”）成完整的像，像的大小将 ________ （选填“变小”、“不变”或“变大”）。 （4）在图乙的基础上，小明在蜡烛和凸透镜之间放置近视眼镜的镜片，发现光屏上的像变模糊，将光屏向 ________ （选填“左”或“右”）移动一段距离，光屏上就重新出现烛焰清晰的像。 【易错点七】凸透镜焦距的判断 【例7】（2022秋•宿城区期末）将一物体放在凸透镜前，使物距依次为6cm、18cm和24cm，分别得到放大的虚像、放大的实像和缩小的实像，则凸透镜的焦距f满足关系式（　　） A．f＜6cm B．6cm＜f＜18cm C．9cm＜f＜12cm D．18cm＜f＜24cm 【答案】C 【解析】解：当物距为6cm时，成放大的虚像，所以6cm＜f﹣﹣﹣﹣﹣①； 当物距为18cm时，成放大的实像，所以f＜18cm＜2f，则9cm＜f＜18cm﹣﹣﹣﹣﹣②； 当物距为24cm时，成缩小的实像，所以24cm＞2f，则f＜12cm﹣﹣﹣﹣﹣③。 综合3个不等式可得，凸透镜的焦距范围为：9cm＜f＜12cm。 故选：C。 【变式13】（2022秋•江宁区校级月考）张强同学在光具座上做“研究凸透镜成像”的实验中，当光屏、透镜及烛焰的相对位置如图所示时，恰能在光屏上得到一个清晰的像。由此判断，他所用凸透镜的焦距为（　　） A．一定大于20cm B．一定在10cm到16cm之间 C．一定小于8cm D．一定在8cm到10cm之间 【变式14】（2024秋•靖江市期中）如图所示，光屏上接收到烛焰清晰的像，则该凸透镜的焦距可能是（　　） A．7.5cm B．12.0cm C．15.0cm D．20.0cm 【易错点八】凸透镜成像的动态判断 【例8】（2024秋•鼓楼区校级期中）小明将凸透镜紧靠如图甲所示的一幅卡通图片，然后将凸透镜逐渐远离图片的过程中，通过凸透镜观察到如图乙所示四个不同的像，则四个像出现的先后顺序是（　　） A．③②④① B．②③①④ C．②①④③ D．②①③④ 【答案】D 【解析】解：小明将凸透镜紧靠一幅卡通图片，说明物距小于一倍焦距，凸透镜成的是正立、放大的虚像，故先看到②；当物距大于一倍焦距时，成倒立、放大的实像，即为①；继续远离大于2倍焦距时，看到的是倒立、缩小的实像，即为③，成实像时，物距越远，像越小，因此最后看到的是④，故四个像的顺序为②①③④。 故选：D。 【变式15】（2024秋•鼓楼区校级期中）如图所示，凸透镜位于P处（图中未画出）位置不变，移动蜡烛，光屏先后在P同侧的甲、乙两处得到烛焰清晰的像，且甲处的像比乙处大，以下说法正确的是（　　） ①甲处可能成的是缩小的 ②乙处像可能是放大的 ③P点位置在甲的左侧 ④蜡烛的移动方向向右 A．①③④ B．②③④ C．①②④ D．①②③ 【变式16】（2024秋•姑苏区校级期中）小明同学找来一个薄壁圆柱形玻璃杯，并将画有箭头的白纸靠在玻璃杯后，观察结果如图甲所示。向杯中加水，使得水面高过箭头位置，透过玻璃杯观察纸上的“箭头”；将白纸逐渐远离杯子的过程中，依次观察到情景是（　　） A．丁、乙、丙 B．戊、丙、丁 C．丙、丁、戊 D．丁、丙、乙 【易错点九】凸透镜成像的应用 【例9】（2024秋•秦淮区期末）小明用数码相机（焦距不变）先后拍摄了“南京眼”的两张照片，如图甲、乙所示，结合图片分析，下列说法正确的是（　　） A．照相机的镜头与近视眼镜的镜片属于同一类透镜 B．拍摄乙照片时，相机应适当远离“南京眼”，镜头向内缩 C．拍摄乙照片时，相机应适当靠近“南京眼”，镜头向外伸 D．甲照片中“南京眼”的像是缩小的，乙照片中“南京眼”的像是放大的 【答案】C 【解析】解：A．照相机的镜头是凸透镜，近视眼镜是凹透镜，不属于同一类透镜，故A错误； BC．凸透镜成实像时，物近像远像变大；乙照片中“南京眼”大些，像变大了，应增大像距，减小物距，则拍摄乙照片时照相机的镜头需要伸出来一些，同时照相机靠近“南京眼”，故B错误、C正确； D．照相机的镜头是凸透镜，物距应该大于两倍焦距，像距在一倍焦距和二倍焦距之间，成倒立、缩小的实像，甲、乙照片中的“南京眼”的像都是缩小的，故D错误。 故选：C。 【变式17】（2022秋•射阳县校级期末）如图所示是投影仪的示意图，它是利用凸透镜能成倒立 ________ 像（选填“放大”，“缩小”或“等大”）的原理制成的。在练习调节投影仪的实践活动中，小明使屏幕上出现了清晰画面，这时，教室后排同学要求他将画面调得大一些。为此，小明的操作应当是：适当 ________ （增大/减小）投影仪与屏幕的距离，并将凸透镜适当向 ________ （上/下）移动。 【变式18】（2022秋•兴化市期末）二维码在现代生活中随处可见。我们能看见二维码是由于光在二维码图案上发生了 ________ （填“反”或“折”）射；用手机扫描二维码时，手机的镜头相当于 ________ 镜，二维码图案通过手机镜头成 ________ （填“实”或“虚”）像。如图所示是时下流行用自拍杆拍照的情景，与直接拿手机自拍相比，使用自拍杆增大了 ________ （填“物距”或“像距”）。 【答案】反，凸透，实，物距 【考点题型一】折射光路作图（共3小题） 【例1】（2023秋•邗江区期末）如图所示，一束光从空气斜射入水中，请画出光在水中的折射光线。 【答案】 【解析】解：过入射点垂直界面作出法线，根据折射光线与入射光线分居法线两侧，光由空气斜射入水中时，折射光线向法线偏折，折射角小于入射角，在水中法线的另一侧作出折射光线，如图所示： 【变式1】（2023秋•鼓楼区期末）图中OA′是入射光线AO的折射光线，请在图中画出入射光线BO的折射光线OB′的大致位置。 【变式2】（2024秋•兴化市期末）如图所示，渔民看到水中S′处有一条鱼，而S才是鱼的真实的位置，现要利用激光手电筒从A点发出一束光照射到S上，请你在图中完成光路。 【考点题型二】模型法（透镜的三条特殊光线）（共3小题） 【例2】（2024秋•建邺区期末）如图，画出两条入射光线经过透镜后的折射光线。 【答案】 【解析】解：过光心的入射光线传播方向不变；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，如图所示： 【变式3】（2023秋•沭阳县校级期末）将图中的光路图补充完整。 【变式4】（2024秋•玄武区期末）如图，画出经过透镜后的折射光线。 【考点题型三】探究凸透镜成像规律的数据分析（共2小题） 【例3】（2024秋•响水县期末）探究“可变焦照相机的成像奥秘”。 【问题】使用变焦照相机拍照，如何得到清晰的像？ 【证据】 （1）实验前，调节“F”光源、凸透镜和光屏三者的中心大致在同一 ________ 上，目的是使清晰的像呈现在 ________ 。 （2）小明先用焦距为5cm的凸透镜做实验，当光源和凸透镜位置如图所示时，左右移动光屏 ________ （能/不能）模拟照相机的拍照原理。 （3）保持 ________ 到凸透镜的距离不变，换上不同焦距的凸透镜，调节光屏到凸透镜的距离，直到光屏上成清晰的像，分别记录焦距、像距和像的高度。保持物距不变，换用不同焦距的透镜多次实验。 （4）部分实验数据如下表所示。（“F”光源的高度H＝5.0cm） 实验序号 物距u/cm 焦距f/cm 像距v/cm 像的高度h/cm 像的性质 1 30.0 5.0 6.0 1.0 始终成倒立、________ 的 ________ 像 2 30.0 10.0 15.0 2.5 3 30.0 12.0 20.0 3.3 【解释】分析表中数据可知：当物距不变时，凸透镜焦距越 ________ ，像距越大，像也越大； 【交流】摄影师拍照时，为了让被拍照同学在感光器件上所成的像大一些，除了换用焦距更 ________ 的镜头外，还可以适当 ________ （增大/减小）摄影师到同学的距离。 【答案】（1）高度；光屏中央；（2）能；（3）“F”光源；（4）倒立、缩小；实；【解释】大；【交流】大；减小。 【解析】解：（1）为了使像成在光屏中央，实验前，应调节“F”光源、凸透镜和光屏三者的中心大致在同一高度上； （2）由图可知，此时物距u＝50.0cm﹣20.0cm＝30.0cm＞2f，成倒立、缩小的实像，因此左右移动光屏能模拟照相机的拍照原理； （3）在探究“可变焦照相机的成像奥秘”实验中，应控制物距不变，改变凸透镜的焦距，故应保持“F”光源到凸透镜的距离不变，换上不同焦距的凸透镜； （4）由表中数据可知，u＞2f，成倒立、缩小的实像； 【解释】由表中数据可知，当物距不变时，凸透镜焦距越大，像距越大，像也越大； 【交流】摄影师拍照时，为了让被拍照同学在感光器件上所成的像大一些，根据凸透镜成实像时，焦距越大，像距越大，像也越大，因此可以换用焦距更大的镜头，同时凸透镜成实像时，物近像远像变大，因此还可以适当减小摄影师到同学的距离。 故答案为：（1）高度；光屏中央；（2）能；（3）“F”光源；（4）倒立、缩小；实；【解释】大；【交流】大；减小。 【变式5】（2023秋•东海县期末）某小组利用如图所示的装置探究凸透镜成像的规律，该凸透镜的焦距为10cm，实验时凸透镜安装在光具座上50cm刻度线的位置不再改变。 （1）将光屏安装在光具座上之后（如图所示），紧接下来的操作是 ________ 。 （2）蜡烛从距离透镜较远处逐渐靠近透镜，使烛焰在光屏上成倒立缩小的像；继续 ________ ，使烛焰在光屏上成倒立放大的像，测量并记录数据如表。 序号 物距/cm 像距/cm 像的性质 像的大小 1 42.0 13.0 倒立、缩小、实像 ↓逐渐变大 2 32.0 14.5 3 22.0 17.6 4 19.0 21.0 倒立、放大、实像 5 17.0 24.5 6 15.0 30.0 （3）实验一段时间后，发现光屏上的像偏上，为了使像能够最终呈现在光屏中心，接下来的操作是 ________ ；将蜡烛移至光具座上30cm刻度线处，然后移动光屏找到最清晰的像，想要判定像与物的大小关系，在实际操作中你遇到的困难是 ________ 。 （4）当蜡烛移至图中所示位置时，光屏移至光具座上刻度80cm的 ________ （选填“左侧”或“右侧”）才能找到最清晰的像。 学科网（北京）股份有限公1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题03 光的折射 透镜 【清单01】光的折射 光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向发生偏折的现象叫作光的折射。 【清单02】光的折射特点 光的折射特点：当光从一种介质斜射入另一种介质时，折射光线、入射光线和法线在同一 平面内；折射光线和入射光线分别位于法线两侧；入射角增大（或减小）时，折射角也随之增大 （或减小）。注意：光垂直于介质表面入射时，折射角等于零。 【清单03】生活中的折射现象 （1）看不见的硬币 看不到硬币，是由于来自硬币的光被碗壁挡住了。加水后，光从水射向空气，由于折射角大于人射角，因而能再次看到硬币。 （2）池底变浅 池底（或水中物体）的光线由水中斜射入空气中时，在水面上发生折射，折射角大于入射角，折射光线进入人眼，人眼会逆着折射光线的方向看去，就会觉得池底变浅了。 【清单04】透镜 （1）凸透镜：中间厚、边缘薄的透镜。例如放大镜。凸透镜对光有会聚作用，所以凸透镜又叫会聚透镜。 （2）凹透镜：中间薄、边缘厚的透镜。例如近视眼镜。凹透镜对光有发散作用，所以凹透镜又叫发散透镜。 【清单05】透镜相关的名词 1 ．光心 O：透镜的中心。 2．主光轴MN：通过光心且垂直于透镜表面的直线。 3 ．焦点F：一个凸透镜和凹透镜都有两个焦点，且两个焦点到光心等距。 一束平行于主光轴的光通过凸透镜后将会聚于一点，这一点叫作凸透镜的焦点（实焦点）。 一束平行于主光轴的光通过凹透镜后将变成发散光线，但这些发散光线的反向延长线也会交 于一点，这一点叫作凹透镜的焦点（虚焦点）。 （4）焦距f：焦点到光心的距离。 【清单06】探究凸透镜成像规律的实验 1．调整蜡烛的烛焰、透镜、光屏三者的中心在同一高度，目的是让蜡烛的像成在光屏的中央； 2．在做实验时, 某同学无论怎样移动光屏, 都无法在光屏上观察到烛焰的像。发生这一现象可能原因有：①烛焰、凸透镜、光屏的中心不在同一高度上；②烛焰的位置在透镜的一倍焦距以内；③烛焰的位置在透镜的焦点上；④当成放大的实像时，像距较大，光具座长度不够。 3．用卡片把透镜遮住一部分，光屏上像的性质不变，还是完整的，但亮度会变暗些。 4．成实像时，将烛焰和光屏调换位置时，在光屏上仍能成实像。原因是：光路可逆。 5．发光二极管比蜡烛的优势：发光二极管亮度更亮，光源稳定，成像稳定。 6．发光二极管的形状的要求：选择上下、左右都不对称的形状。 7．用蜡烛进行实验时，随着蜡烛越烧越短，光屏上的像会往上移动，需要进行以下调整，使像重新回到光屏中央：向上移动光屏、向上移动蜡烛、向下移动凸透镜。 【清单07】凸透镜成像规律 1 ．当物距大于 2 倍焦距时，成倒立、缩小的实像； 2 ．当物距等于 2 倍焦距时，成倒立、等大的实像； 3．当物距大于 1 倍小于 2 倍焦距时，成倒立、放大的实像； 4 ．当物距等于焦距时，不成像。 5 ．当物距小于焦距时，成正立、放大的虚像。 凸透镜成像规律的口诀： 一倍焦距分虚实，二倍焦距分大小；像与物体同向移，像与像距同变化 【清单08】照相机 照相机是利用凸透镜能成倒立、缩小、实像的原理（u>2f）制成的。数码相机的镜头相当 于一个凸透镜，来自物体的光通过镜头成像在感光器件上，感光器件将光信号转换为电信号，在显示屏上显示出来。 【清单09】眼球 人的眼球像一架神奇的照相机，晶状体相当于照相机的镜头，视网膜相当于照相机的感光 器件。来自物体的光通过晶状体成像于视网膜上，视觉神经把信息传递给大脑，人就产生了视觉。 当被观察的物体与人眼的距离改变时，人眼可以通过调节肌肉的松紧来改变晶状体的弯曲度，即可改变晶状体的焦距，使物体仍能在视网膜上成像。与人眼相似，现在大多数照相机镜头 的焦距也是可以调节的。 【清单10】投影仪和放大镜 投影仪的镜头相当于一个凸透镜，屏幕相当于光屏。投影仪的成像原理是：当物距f＜u＜2f 时，成倒立、放大的实像，像距v>2f。 放大镜是凸透镜，是常用的光学仪器之一。放大镜的成像原理是：当物距 u<f 时，成正立、放大的虚像。 【清单11】视力缺陷与矫正 近视眼看不清远处的物体，是因为调节晶状体的弯曲度后，物体的像仍落在视网膜的前方。利用凹透镜能使光发散的特点，在眼球前面放一个合适的凹透镜，就能使像向后移到视网膜上。 远视眼看不清近处的物体，是因为调节品状体的弯曲度后，物体的像仍落在视网膜的后面。利用凸透镜能使光会聚的特点，在眼球前面放一个合适的凸透镜，就能使像向前移到视网膜上。 【清单12】望远镜与显微镜 开普勒望远镜可看作是由两个透镜组成的，靠近人眼的透镜叫作目镜，靠近被观 察物体的透镜叫作物镜。 目镜的焦距较短，物镜的焦距较长。 显微镜的物镜和 目镜都是凸透镜，与开普勒望远镜不同的是，它的物镜的焦距很短、 目镜的焦距较长。 【清单13】红外线 红外线：在色散光带红光外侧能使物体发热的不可见光。 红外线的特点： （1）红外线具有比较显著的热效应，能使被照射的物体发热。 （2） 自然界中的物体都在不停地向外辐射红外线。物体辐射的红外线的强度与其温度有关，温度越高，辐射的红外线越强。 【清单14】紫外线 紫外线：在色散光带紫光外侧的不可见光。 紫外线的特点： （1）紫外线能使荧光物质发光； （2）紫外线能杀菌。 【易错点一】光的折射现象 【例1】（2024秋•姜堰区期末）手电筒发出的光竖直向下照射到一个空烧杯底部，光线投射到烧杯底部形成一个圆形光斑（如图中虚线所示），若再向烧杯中注水到一定高度时，烧杯底部的光圈会变为如图中的（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【解析】解：当光从空气斜射入水中时，折射角小于入射角，下图为最左边和最右边折射光线的光路（注意黑色光线表示没有折射时的光线，红色表示折射后的光线）： 从图中可以看出，折射光线在原来光线的内侧，由此可以联想到周围光线都是如此，故B图为正确图形。 故选：B。 【变式1】（2023秋•宿城区期末）防溺水安全教育一直是我们关注的重点。面对清澈见底的池水，千万不要贸然下水，人们看到的池水深度和它的实际深度并不相同，下面四幅图能正确解释此现象的是（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【解析】解：AB、池底反射出的光，在水面处发生了折射，折射角大于入射角，人认为光是沿直线传播的，所以逆着折射光线看上去，看到的是变浅的池底的虚像，即池水的实际深度比看到的池底要深，故A错误，B正确； C、人们看到的池水深度和它的实际深度并不相同，是因为光线从水中斜射入空气中，折射光线进入人的眼睛，而图中表示的是光从空气斜射入水里，当光从空气斜射入水里或其它透明介质中时，折射角小于入射角，而图中是折射角大于入射角，故C错误； D．人们看到的池水深度和它的实际深度并不相同，是因为光线从水中斜射入空气中，折射光线进入人的眼睛，而图中表示的是光从空气斜射入水里，故D错误。 故选：B。 【变式2】（2023秋•苏州期末）把一块长方体玻璃砖压在物理书上，如图所示，我们所看到的“物理”两字是（　　） A．变浅的实像 B．变浅的虚像 C．变深的实像 D．变深的虚像 【答案】B 【解析】解：将一块玻璃砖压在书上，透过玻璃砖看书上的字，眼睛看到的是字的虚像，像的位置比实际位置偏高了，这是由于从玻璃射向空气的光线在玻璃界面处发生折射的缘故，光发生折射的同时，一部分光发生了反射，所以看到的像变浅。 故选：B。 【易错点二】光的折射规律应用 【例2】（2024秋•南京期末）如图是光在玻璃和空气界面同时发生反射和折射的现象，由图可知，入射角为 　60　 度，折射角为 　30　 度，界面 　右　 （选填“上”、“下”、“左”或“右”）侧是空气。 【答案】60；30；右 【解析】解：根据光的反射定律，入射光线与反射光线分居法线的两侧且在同种介质中，反射角等于入射角； 由光的折射规律，入射光线与折射光线分居法线的两侧，且在不同的介质中，因此CD是界面，AB是法线，CD右上侧是入射光线，右下侧为反射光线，CD左下侧为折射光线；由于入射角大于折射角，因此CD界面右侧是空气，折射角是折射光线与法线的夹角，则折射角为：90°﹣60°＝30°， 入射角是入射光线与法线的夹角，则入射角为60°。 故答案为：60；30；右。 【变式3】（2022秋•江宁区期末）小华同学用激光笔照射水面，在水槽壁上出现两个红点A和B，如图所示。若保持入射点O的位置不变，欲使A点下移至A'应使入射光线MO绕着点O沿 　顺时针　 （选填“顺时针”或“逆时针”）方向转动，此时入射角变 　大　 ；若保持入射光线不变，欲使B点下移至B'应使水面 　上升　 ，在水面变化过程中，折射角 　不变　 。 【答案】顺时针；大；上升；不变。 【解析】解：（1）当光从空气斜射到水面时，同时会发生反射和折射现象，反射角等于入射角，折射角小于入射角；如图所示： 现保持入射点O的位置不变，欲使光点A下移至A′处，则反射光线偏离法线，反射角增大，根据反射角等于入射角，则入射角也需增大，故使入射光线绕着O点沿顺时针方向转动。 （2）在水面变化过程中，由于入射光线不变，即入射角不变，则折射也不发生改变，因此过B′点做OB的平行线即为光点下移的折射光线，如图所示： 显然入射光线不变，欲使B点下移至B′，水面需上升。 故答案为：顺时针；大；上升；不变。 【变式4】（2024秋•淮安期末）如图所示，一条紫光和一条红光平行入射到一块长方体玻璃砖上，它们之间的距离为d。经玻璃砖折射后，两条光线之间的距离 　小于　 （选填“大于”、“小于”或“等于”）d。请作出光线透过该长方体玻璃砖的光路图。 【答案】小于；。 【解析】解：一束紫光和一束红光平行入射到一块矩形玻璃砖上，红光和紫光在玻璃处要发生两次折射，由于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，根据光路的可逆性可知，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是平行的； 由于紫光的偏折程度比红光的偏折程度大，所以折射后紫光会更靠近法线，即紫光向左“侧移”得较多，所以两条光线的折射光线之间的距离将会改变，即经玻璃砖折射后，两条光线之间的距离小于d，如图所示： 故答案为：小于；。 【易错点三】光的折射光路 【例3】（2024秋•仪征市期末）如图所示，固定在横坐标C点的激光笔沿图示方向发出一束细光束，小明将宽为d的长方形透明玻璃砖按如图位置放置，观察光的传播现象。 （1）图中未放玻璃砖时激光束通过纵坐标A点，放玻璃砖后，光束经过E点与纵坐标交于B点，这是光的折射现象，此时折射角 　＞　 θ角（选填“＞”、“＝”或“＜”）； （2）图中其它条件不变，若换上宽度为0.5d的玻璃砖，光束与纵坐标的交点为D，则D点在B点的 　下方　 （选填“上方”或“下方”），且BD 　＜　 0.5d（选填“＞”、“＝”或“＜”）。 【答案】（1）＞；（2）下方；＜ 【解析】解：（1）图中未放玻璃砖时，由于光的直线传播，激光束通过纵坐标A点，当放玻璃砖后，光束经过E点与纵坐标交于B点，这是由于光的折射现象引起的，当光从玻璃斜射入空气中时，折射角大于入射角θ。 （2）图中其它条件不变，若换上宽度为0.5d的玻璃砖，如图所示： 由图可知，D点在B点的下方，BDEF为平行四边形，BD＝EF，EF＜0.5d，则BD＜0.5d。 故答案为：（1）＞；（2）下方；＜。 【变式5】（2024秋•苏州期末）如图所示，一束光射入带有三角形空气泡的方形玻璃砖，下列光路图可能正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【解析】解：光从玻璃斜射入空气泡中时，折射角大于入射角，光从空气中斜射入玻璃中时，折射角小于入射角，因此在进入三角形空气泡时，光线会远离法线方向；而从空气泡再进入玻璃时，又会偏向法线的方向，最后从玻璃中斜射入空气中时，折射光线远离法线。故ABC错误，D正确。 故选：D。 【变式6】（2023秋•江阴市期末）物理实验室天花板下方固定一块厚薄不均匀的玻璃，其背面涂有一层不透明的金属薄膜，玻璃横截面图如图所示。小明在玻璃下S点固定放置一光源，光源朝着玻璃射出不同角度的光，其中一部分光从空气射入玻璃后，经金属薄膜反射后再从玻璃射入空气。则光源射出的光中（　　） A．只有一条光线能返回到S点 B．只有两条光线能返回到S点 C．只有三条光线能返回到S点 D．不可能有光线能返回到S点 【答案】B 【解析】解：当入射光垂直于玻璃下表面时，一部分光会进入玻璃中，另一部分光会发生反射，此时反射光沿原路返回，能经过S点； 当入射光经过玻璃折射后，折射光垂直于金属薄膜，反射后沿原路返回，经过S点，故共有2条光线能返回到S点。 故选：B。 【易错点四】透镜的辨别 【例4】（2020秋•建湖县期末）如图甲所示，某透镜正对太阳光，在一侧与透镜平行放置一张白纸，在白纸上看到的现象如图乙，为了判断出该透镜是凸透镜还是凹透镜，小明将透镜逐渐远离白纸，观察白纸上的现象进行判断。对此操作以下看法正确的是（　　） A．可以判断 B．无法判断 C．无需操作，就能判断该透镜是凸透镜 D．无需操作，就能判断该透镜是凹透镜 【答案】B 【解析】解：实验中将透镜逐渐远离白纸，根据图乙可知，光斑外亮内暗（其中内部较暗是由于透镜镜框的影子导致的），即光线呈“发散”状，所以该透镜可能为凹透镜；如果该透镜为凸透镜，且白纸在2倍焦距以外，将透镜逐渐远离白纸时，也会出现外亮内暗的光斑（如下图），此时光线也呈“发散”状，所以该透镜还可能为凸透镜； 综上可知，根据题中的操作是无法判断该透镜的类型的。 故选：B。 【变式7】（2024秋•东台市期末）关于照片中眼镜的镜片，下列说法正确的是（　　） A．左右两侧的镜片均为凹透镜 B．左右两侧的镜片均为凸透镜 C．左侧为凹透镜，右侧为凸透镜 D．左侧为凸透镜，右侧为凹透镜 【答案】A 【解析】解：根据图示可知，此时的像为正立、缩小的像，所以左右两侧的镜片均为凹透镜。 故选：A。 【变式8】（2023秋•宿迁期末）如图是装满水和末装水的同一个矿泉水瓶，根据你所学过的知识，可以判断 　乙　 图是装满水的瓶子，这是因为装满水后的瓶子相当于一个 　凸　 透镜。 【答案】乙；凸。 【解析】解：装满水矿泉水瓶相当于凸透镜，使物体成放大的虚像，可以判断乙图是装满水的瓶子。 故答案为：乙；凸。 【易错点五】透镜对光的作用 【例5】（2023秋•沭阳县期末）如图所示，向透明塑料袋内吹气后，将袋口扎紧，再在袋口下挂一重物，将它放入盛水的玻璃容器中，就成了一个“空气透镜”。当平行光束射到这个“空气透镜”上时，射出的光束将成为（　　） A．平行光束 B．会聚光束 C．发散光束 D．不能确定 【答案】C 【解析】解：以空气为标准，可以把它分解为两个“水凹透镜”（是中间薄、边缘厚，属于凹透镜），凹透镜对光有发散作用，因此当平行光束射到这个“空气透镜”上时，射出的光束将成为发散光束。 故选：C。 【变式9】（2022秋•邗江区期末）如图所示，将一个凸透镜正对太阳，其下方15cm处的白纸上呈现出一个较小的光斑，说明凸透镜对光有 　会聚　 作用。若将该透镜向纸面再靠近的过程中，光斑先变小后变大，由此可以判断该透镜的焦距一定 　小于　 （选填“大于”“等于”或“小于”）15cm。 【答案】会聚；小于。 【解析】解： 将一个凸透镜正对太阳，其下方的白纸上呈现出一个较小的光斑，说明凸透镜对光有会聚作用； 白纸最初距凸透镜15cm；将该透镜向纸面再靠近的过程中，光斑先变小后变大，则该透镜的焦距一定小于15cm。 故答案为：会聚；小于。 【变式10】（2023秋•沛县校级月考）如图是两束光分别射向并通过甲和乙两透镜的光路图。由图可知甲是 　凹透镜　 （选填“凸透镜”或“凹透镜”），此透镜对光有 　发散　 （选填“会聚”或“发散”）作用。 【答案】凹透镜；发散。 【解析】解：从图知，通过甲透镜的光线比入射光线更加远离主光轴，所以甲对光线有发散作用，因此甲是凹透镜； 通过乙透镜的光线比入射光线向主光轴靠拢，所以乙对光线有会聚作用，因此乙是凸透镜。 故答案为：凹透镜；发散。 【易错点六】探究凸透镜成像规律 【例6】（2024秋•高邮市期末）如图所示，在“探究凸透镜成像规律的实验”中。 （1）实验要求烛焰、凸透镜、光屏三者中心大致在 　同一高度　 。 （2）如图甲是小明测量焦距时所做的实验，则该凸透镜的焦距为 　10.0　 cm。 （3）如图乙所示，将凸透镜固定在光具座50cm刻度线处，把点燃的蜡烛放置在光具座15cm处时，若移动光屏，能成倒立、　缩小　 （选填“放大”、“等大”或“缩小”）的实像，生活中的应用为 　照相机　 （选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”）。 （4）如果将蜡烛在乙图的基础上靠近透镜，仍要在光屏上得到清晰的像，光屏应向 　远离　 （选填“靠近”或“远离”）透镜的方向移动，实验时，光屏上得到了蜡烛清晰的像，一同学不小心在凸透镜上溅了一个小泥点，则光屏上 　没有　 （选填“有”或“没有”）小泥点的像或影子。 （5）实验一段时间后，蜡烛因燃烧变短，为了使像成在光屏的中央，如果只调节凸透镜，可将凸透镜向 　下　 （选填“上”或“下”）调整。 （6）若保持图乙中透镜位置不动，将蜡烛移至45cm刻度线处，无论怎样移动光屏，始终承接不到烛焰清晰的像。此时应在凸透镜 　右侧　 （选填“左侧”或“右侧”）透过凸透镜观察像的特点。 【答案】（1）同一高度；（2）10.0；（3）缩小；照相机；（4）远离；没有；（5）下；（6）右侧。 【解析】解：（1）实验中，为了使像成在光屏的中央，需要烛焰、凸透镜、光屏三者中心大致在同一高度； （2）平行于主光轴的光线经凸透镜折射后，会聚在主光轴上一点，这点是凸透镜的焦点，焦点到光心的距离是凸透镜的焦距，所以凸透镜的焦距是：f＝60.0cm﹣50.0cm＝10.0cm； （3）由图乙可知，物距u＝50.0cm﹣15.0cm＝35.0cm＞2f，成倒立、缩小的，应用于照相机； （4）如果将蜡烛在乙图的基础上靠近透镜，此时物距减小，根据凸透镜成实像时，物近像远像变大可知，光屏应向远离透镜的方向移动； 实验时，光屏上得到了蜡烛清晰的像，一同学不小心在凸透镜上溅了一个小泥点，其他部分光线仍然能通过，经凸透镜折射后，照样能会聚成像，像的大小不发生变化，折射光线减少，会聚成的像变暗，光屏上没有小泥点的像或影子； （5）实验一段时间后，蜡烛因燃烧变短，为了使像成在光屏的中央，根据过光心的光线传播方向不变可知，可将凸透镜向下移动； （6）把蜡烛移至光具座上40cm刻度线处，u＝50cm﹣45cm＝5cm＜f，成正立、放大的虚像，虚像和物体在凸透镜的一侧，为了观察此时的成像特点：需要取走光屏，从光屏一侧透过凸透镜观看烛焰。此时应在凸透镜右侧透过凸透镜观察像的特点。 故答案为：（1）同一高度；（2）10.0；（3）缩小；照相机；（4）远离；没有；（5）下；（6）右侧。 【变式11】（2023秋•鼓楼区期末）某实验小组在光具座上用蜡烛、凸透镜和光屏做“探究凸透镜成像规律”的实验，如图所示，此时光屏上呈现出烛焰的像。下列说法错误的是（　　） A．此凸透镜的焦距一定小于15cm B．烛焰位置不动，将透镜移到40cm刻度处，不移动光屏，光屏上也能出现清晰的像 C．透镜位置不动，将蜡烛移到45cm刻度处，人眼在55cm刻度处向左观察能看到放大的虚像 D．透镜位置不动，将光屏移动到60cm刻度处，把烛焰向左移动，光屏上会出现清晰的缩小实像 【答案】D 【解析】解：A、由图可知，此时u＞v，且成实像，说明u＝30cm＞2f，2f＞v＝20cm＞f，即15cm＞f＞10cm，故A正确； B、烛焰位置不动，将透镜移到40cm刻度处，此时物距等于原来的像距，像距等于原来的物距，根据在光的折射中，光路是可逆的可知，不移动光屏，光屏上也能出现清晰的像，故B正确； C、透镜位置不动，将蜡烛移到45cm刻度处，此时物距u＝50cm﹣45cm＝5cm＜f，成正立、放大的虚像，人眼在55cm刻度处向左观察能看到放大的虚像，故C正确； D、透镜位置不动，将光屏移动到60cm刻度处，此时凸透镜到光屏的距离60cm﹣50cm＝10cm＜f，把烛焰向左移动，此时物距u＞2f，要在光屏上出现清晰的缩小实像，2f＞v＞f，故D错误。 故选：D。 【变式12】（2024秋•泗洪县期末）小组同学探究“凸透镜的成像规律”。 （1）如图甲所示，可知该凸透镜的焦距为 　10.0　 cm。 （2）点燃蜡烛后，调节烛焰中心、　凸透镜的光心　 和光屏中心，使它们大致 　高度相同　 。 （3）如图乙所示，将蜡烛置于20.0cm刻度线处，移动光屏至65.0cm刻度线处，发现光屏上成清晰的像，则该像是 　缩小　 （选填“缩小”、“等大”或“放大”）的像。生活中的 　照相机　 （选填“照相机”或“投影仪”）就是利用这个原理工作的。小华用手掌将凸透镜挡住一半，在光屏上 　能　 （选填“能”或“不能”）成完整的像，像的大小将 　不变　 （选填“变小”、“不变”或“变大”）。 （4）在图乙的基础上，小明在蜡烛和凸透镜之间放置近视眼镜的镜片，发现光屏上的像变模糊，将光屏向 　右　 （选填“左”或“右”）移动一段距离，光屏上就重新出现烛焰清晰的像。 【答案】（1）10.0；（2）凸透镜的光心；高度相同；（3）缩小；照相机；能；不变；（4）右。 【解析】解：（1）平行于主光轴的光线经凸透镜折射后，会聚在主光轴上一点，这点是凸透镜的焦点，焦点到光心的距离是凸透镜的焦距，所以凸透镜的焦距是：f＝60.0cm﹣50.0cm＝10.0cm； （2）为了使像成在光屏中央，应调节烛焰中心、凸透镜的光心和光屏中心，使它们大致高度相同； （3）如图乙所示，将蜡烛置于20cm刻度线处，此时物距u＝50cm﹣20cm＝30cm＞2f，成倒立、缩小的实像，照相机就是利用此原理制成的； 小华用手掌将凸透镜挡住一半，另一半仍能会聚光线成完整的像，但由于会聚的光线比原来减少，所以像比原来变暗； （4）近视眼镜是凹透镜，凹透镜对光线具有发散作用，会将光线推迟会聚成像，因此将光屏向右移动一段距离，光屏上重新出现烛焰清晰的像。 故答案为：（1）10.0；（2）凸透镜的光心；高度相同；（3）缩小；照相机；能；不变；（4）右。 【易错点七】凸透镜焦距的判断 【例7】（2022秋•宿城区期末）将一物体放在凸透镜前，使物距依次为6cm、18cm和24cm，分别得到放大的虚像、放大的实像和缩小的实像，则凸透镜的焦距f满足关系式（　　） A．f＜6cm B．6cm＜f＜18cm C．9cm＜f＜12cm D．18cm＜f＜24cm 【答案】C 【解析】解：当物距为6cm时，成放大的虚像，所以6cm＜f﹣﹣﹣﹣﹣①； 当物距为18cm时，成放大的实像，所以f＜18cm＜2f，则9cm＜f＜18cm﹣﹣﹣﹣﹣②； 当物距为24cm时，成缩小的实像，所以24cm＞2f，则f＜12cm﹣﹣﹣﹣﹣③。 综合3个不等式可得，凸透镜的焦距范围为：9cm＜f＜12cm。 故选：C。 【变式13】（2022秋•江宁区校级月考）张强同学在光具座上做“研究凸透镜成像”的实验中，当光屏、透镜及烛焰的相对位置如图所示时，恰能在光屏上得到一个清晰的像。由此判断，他所用凸透镜的焦距为（　　） A．一定大于20cm B．一定在10cm到16cm之间 C．一定小于8cm D．一定在8cm到10cm之间 【答案】D 【解析】解：由图可知：u＝20cm，v＝16cm。且u＞v； 由凸透镜成像规律可知：此时的像是倒立缩小的实像； 则u＝20cm＞2f，2f＞16cm＞f， 解得10cm＞f＞8cm。 故选：D。 【变式14】（2024秋•靖江市期中）如图所示，光屏上接收到烛焰清晰的像，则该凸透镜的焦距可能是（　　） A．7.5cm B．12.0cm C．15.0cm D．20.0cm 【答案】B 【解析】解：由图可知，u＜v，且成实像，说明2f＞u＝15cm＞f，v＝30cm＞2f，即15cm＞f＞7.5cm，故ACD错误，B正确。 故选：B。 【易错点八】凸透镜成像的动态判断 【例8】（2024秋•鼓楼区校级期中）小明将凸透镜紧靠如图甲所示的一幅卡通图片，然后将凸透镜逐渐远离图片的过程中，通过凸透镜观察到如图乙所示四个不同的像，则四个像出现的先后顺序是（　　） A．③②④① B．②③①④ C．②①④③ D．②①③④ 【答案】D 【解析】解：小明将凸透镜紧靠一幅卡通图片，说明物距小于一倍焦距，凸透镜成的是正立、放大的虚像，故先看到②；当物距大于一倍焦距时，成倒立、放大的实像，即为①；继续远离大于2倍焦距时，看到的是倒立、缩小的实像，即为③，成实像时，物距越远，像越小，因此最后看到的是④，故四个像的顺序为②①③④。 故选：D。 【变式15】（2024秋•鼓楼区校级期中）如图所示，凸透镜位于P处（图中未画出）位置不变，移动蜡烛，光屏先后在P同侧的甲、乙两处得到烛焰清晰的像，且甲处的像比乙处大，以下说法正确的是（　　） ①甲处可能成的是缩小的 ②乙处像可能是放大的 ③P点位置在甲的左侧 ④蜡烛的移动方向向右 A．①③④ B．②③④ C．①②④ D．①②③ 【答案】C 【解析】解：由题意可知，光屏先后在P同侧的甲、乙两处得到烛焰清晰的像，且甲处的像比乙处大，根据“物远像近像变小”可知，像在不断的靠近凸透镜，因此凸透镜在乙的右侧，蜡烛在凸透镜的右侧，此时蜡烛在远离凸透镜，因此蜡烛向右移动；由于题干未提供物距和凸透镜的焦距，因此，甲处可能成放大的实像，也可能成缩小的实像；乙处可能成放大的实像，也可能成缩小的实像，故①②④正确，③错误。 故选：C。 【变式16】（2024秋•姑苏区校级期中）小明同学找来一个薄壁圆柱形玻璃杯，并将画有箭头的白纸靠在玻璃杯后，观察结果如图甲所示。向杯中加水，使得水面高过箭头位置，透过玻璃杯观察纸上的“箭头”；将白纸逐渐远离杯子的过程中，依次观察到情景是（　　） A．丁、乙、丙 B．戊、丙、丁 C．丙、丁、戊 D．丁、丙、乙 【答案】D 【解析】解：圆柱形玻璃杯中注入水相当于凸透镜，将白纸逐渐远离杯子的过程中，开始靠近玻璃杯，位于1倍焦距以内，成正立放大的虚像，箭头方向不变，左右变长，是丁图，接着移动到1倍焦距到2倍焦距之间，成倒立放大的实像，左右方向改变，左右变长，是丙图，移动到2倍焦距以外，成倒立缩小的实像，左右变短，方向改变，故是乙图，正确的顺序是丁、丙、乙。 故选：D。 【易错点九】凸透镜成像的应用 【例9】（2024秋•秦淮区期末）小明用数码相机（焦距不变）先后拍摄了“南京眼”的两张照片，如图甲、乙所示，结合图片分析，下列说法正确的是（　　） A．照相机的镜头与近视眼镜的镜片属于同一类透镜 B．拍摄乙照片时，相机应适当远离“南京眼”，镜头向内缩 C．拍摄乙照片时，相机应适当靠近“南京眼”，镜头向外伸 D．甲照片中“南京眼”的像是缩小的，乙照片中“南京眼”的像是放大的 【答案】C 【解析】解：A．照相机的镜头是凸透镜，近视眼镜是凹透镜，不属于同一类透镜，故A错误； BC．凸透镜成实像时，物近像远像变大；乙照片中“南京眼”大些，像变大了，应增大像距，减小物距，则拍摄乙照片时照相机的镜头需要伸出来一些，同时照相机靠近“南京眼”，故B错误、C正确； D．照相机的镜头是凸透镜，物距应该大于两倍焦距，像距在一倍焦距和二倍焦距之间，成倒立、缩小的实像，甲、乙照片中的“南京眼”的像都是缩小的，故D错误。 故选：C。 【变式17】（2022秋•射阳县校级期末）如图所示是投影仪的示意图，它是利用凸透镜能成倒立 　放大　 像（选填“放大”，“缩小”或“等大”）的原理制成的。在练习调节投影仪的实践活动中，小明使屏幕上出现了清晰画面，这时，教室后排同学要求他将画面调得大一些。为此，小明的操作应当是：适当 　增大　 （增大/减小）投影仪与屏幕的距离，并将凸透镜适当向 　下　 （上/下）移动。 【答案】放大；增大；下。 【解析】解：投影仪是利用凸透镜2f＞u＞f，成倒立、放大的实像； 屏幕上能得到的像是实像，要使实像增大，要使屏幕和投影仪之间的像距增大，同时要减小凸透镜和投影片之间的距离，所以凸透镜要向下移动。 故答案为：放大；增大；下。 【变式18】（2022秋•兴化市期末）二维码在现代生活中随处可见。我们能看见二维码是由于光在二维码图案上发生了 　反　 （填“反”或“折”）射；用手机扫描二维码时，手机的镜头相当于 　凸透　 镜，二维码图案通过手机镜头成 　实　 （填“实”或“虚”）像。如图所示是时下流行用自拍杆拍照的情景，与直接拿手机自拍相比，使用自拍杆增大了 　物距　 （填“物距”或“像距”）。 【答案】反，凸透，实，物距 【解析】解： 看见二维码是由于光在二维码图案上发生了反射，反射的光线进入人的眼睛； 手机的镜头为凸透镜，二维码反射的光经过摄像头后，成倒立、缩小的实像； 用自拍杆拍照时，增大了人与镜头间的距离，增大了 【考点题型一】折射光路作图（共3小题） 【例1】（2023秋•邗江区期末）如图所示，一束光从空气斜射入水中，请画出光在水中的折射光线。 【答案】 【解析】解：过入射点垂直界面作出法线，根据折射光线与入射光线分居法线两侧，光由空气斜射入水中时，折射光线向法线偏折，折射角小于入射角，在水中法线的另一侧作出折射光线，如图所示： 【变式1】（2023秋•鼓楼区期末）图中OA′是入射光线AO的折射光线，请在图中画出入射光线BO的折射光线OB′的大致位置。 【答案】 【解析】解：入射光线AO和BO，BO入射角小，所以BO的折射光线OB′的折射角也较小，OB′应画在OA′和OB的延长线之间，如图所示： 【变式2】（2024秋•兴化市期末）如图所示，渔民看到水中S′处有一条鱼，而S才是鱼的真实的位置，现要利用激光手电筒从A点发出一束光照射到S上，请你在图中完成光路。 【答案】 【解析】解：利用激光手电筒从A点发出一束光照射到S上，根据光路可逆，入射点为A与S′连线与水面的交点，连接S与交点，做出折射光线，如图所示： 。 【考点题型二】模型法（透镜的三条特殊光线）（共3小题） 【例2】（2024秋•建邺区期末）如图，画出两条入射光线经过透镜后的折射光线。 【答案】 【解析】解：过光心的入射光线传播方向不变；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，如图所示： 【变式3】（2023秋•沭阳县校级期末）将图中的光路图补充完整。 【答案】 【解析】解：平行于主光轴的光线经凹透镜折射后折射光线反向延长通过焦点；过凹透镜光心的光线其传播方向不变；如图所示： 【变式4】（2024秋•玄武区期末）如图，画出经过透镜后的折射光线。 【答案】 【解析】解：平行主光轴的光线经过凸透镜后经过另一侧的焦点；过光心的光线经凸透镜后方向不变，据此画出经过凸透镜的折射光线，如图所示： 【考点题型三】探究凸透镜成像规律的数据分析（共2小题） 【例3】（2024秋•响水县期末）探究“可变焦照相机的成像奥秘”。 【问题】使用变焦照相机拍照，如何得到清晰的像？ 【证据】 （1）实验前，调节“F”光源、凸透镜和光屏三者的中心大致在同一 　高度　 上，目的是使清晰的像呈现在 　光屏中央　 。 （2）小明先用焦距为5cm的凸透镜做实验，当光源和凸透镜位置如图所示时，左右移动光屏 　能　 （能/不能）模拟照相机的拍照原理。 （3）保持 　“F”光源　 到凸透镜的距离不变，换上不同焦距的凸透镜，调节光屏到凸透镜的距离，直到光屏上成清晰的像，分别记录焦距、像距和像的高度。保持物距不变，换用不同焦距的透镜多次实验。 （4）部分实验数据如下表所示。（“F”光源的高度H＝5.0cm） 实验序号 物距u/cm 焦距f/cm 像距v/cm 像的高度h/cm 像的性质 1 30.0 5.0 6.0 1.0 始终成倒立、　倒立、缩小　 的 　实　 像 2 30.0 10.0 15.0 2.5 3 30.0 12.0 20.0 3.3 【解释】分析表中数据可知：当物距不变时，凸透镜焦距越 　大　 ，像距越大，像也越大； 【交流】摄影师拍照时，为了让被拍照同学在感光器件上所成的像大一些，除了换用焦距更 　大　 的镜头外，还可以适当 　减小　 （增大/减小）摄影师到同学的距离。 【答案】（1）高度；光屏中央；（2）能；（3）“F”光源；（4）倒立、缩小；实；【解释】大；【交流】大；减小。 【解析】解：（1）为了使像成在光屏中央，实验前，应调节“F”光源、凸透镜和光屏三者的中心大致在同一高度上； （2）由图可知，此时物距u＝50.0cm﹣20.0cm＝30.0cm＞2f，成倒立、缩小的实像，因此左右移动光屏能模拟照相机的拍照原理； （3）在探究“可变焦照相机的成像奥秘”实验中，应控制物距不变，改变凸透镜的焦距，故应保持“F”光源到凸透镜的距离不变，换上不同焦距的凸透镜； （4）由表中数据可知，u＞2f，成倒立、缩小的实像； 【解释】由表中数据可知，当物距不变时，凸透镜焦距越大，像距越大，像也越大； 【交流】摄影师拍照时，为了让被拍照同学在感光器件上所成的像大一些，根据凸透镜成实像时，焦距越大，像距越大，像也越大，因此可以换用焦距更大的镜头，同时凸透镜成实像时，物近像远像变大，因此还可以适当减小摄影师到同学的距离。 故答案为：（1）高度；光屏中央；（2）能；（3）“F”光源；（4）倒立、缩小；实；【解释】大；【交流】大；减小。 【变式5】（2023秋•东海县期末）某小组利用如图所示的装置探究凸透镜成像的规律，该凸透镜的焦距为10cm，实验时凸透镜安装在光具座上50cm刻度线的位置不再改变。 （1）将光屏安装在光具座上之后（如图所示），紧接下来的操作是 　调整烛焰、凸透镜和光屏三者的中心在同一高度　 。 （2）蜡烛从距离透镜较远处逐渐靠近透镜，使烛焰在光屏上成倒立缩小的像；继续 　让蜡烛靠近透镜　 ，使烛焰在光屏上成倒立放大的像，测量并记录数据如表。 序号 物距/cm 像距/cm 像的性质 像的大小 1 42.0 13.0 倒立、缩小、实像 ↓逐渐变大 2 32.0 14.5 3 22.0 17.6 4 19.0 21.0 倒立、放大、实像 5 17.0 24.5 6 15.0 30.0 （3）实验一段时间后，发现光屏上的像偏上，为了使像能够最终呈现在光屏中心，接下来的操作是 　将蜡烛或光屏适当向上移动，或将凸透镜适当向下移动　 ；将蜡烛移至光具座上30cm刻度线处，然后移动光屏找到最清晰的像，想要判定像与物的大小关系，在实际操作中你遇到的困难是 　无法准确测量物像的大小　 。 （4）当蜡烛移至图中所示位置时，光屏移至光具座上刻度80cm的 　右侧　 （选填“左侧”或“右侧”）才能找到最清晰的像。 【答案】（1）调整烛焰、凸透镜和光屏三者的中心在同一高度；（2）让蜡烛靠近透镜；（3）将蜡烛或光屏适当向上移动，或将凸透镜适当向下移动；无法准确测量物像的大小；（4）右侧。 【解析】解：（1）将光屏安装在光具座上之后，为了使像成在光屏中央，应调整烛焰、凸透镜和光屏三者的中心在同一高度； （2）要使烛焰在光屏上成倒立放大的像，根据2f＞u＞f，成倒立、放大的实像，因此继续让蜡烛靠近透镜； （3）实验一段时间后，发现光屏上的像偏上，为了使像能够最终呈现在光屏中心，根据过光心的光线传播方向不变可知，可以将蜡烛或光屏适当向上移动，或将凸透镜适当向下移动； 将蜡烛移至光具座上30cm刻度线处，此时物距u＝50cm﹣30cm＝20cm＝2f，根据u＝v＝2f，成倒立、等大的实像，而在实际操作中无法准确测量物像的大小； （4）当蜡烛移至图中所示位置，此时物距u＝50.0cm﹣37.0cm＝13.0cm，正好等于第1次实验的像距，根据在光的折射中，光路是可逆的可知，此时像距应等于第1次实验的物距，即v＝42.0cm，因此光屏应移至光具座上50.0cm+42.0cm＝92.0cm刻度线处，即刻度80cm的右侧才能找到最清晰的像。 故答案为：（1）调整烛焰、凸透镜和光屏三者的中心在同一高度；（2）让蜡烛靠近透镜；（3）将蜡烛或光屏适当向上移动，或将凸透镜适当向下移动；无法准确测量物像的大小；（4）右侧。 学科网（北京）股份有限公1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $