内容正文:
5.1 透镜【三大题型】
考点01 凸透镜和凹透镜
1.远视镜片中间厚、边缘薄,这样的镜片是凸透镜,如图甲所示。近视镜片中间薄、边缘厚,这样的镜片是凹透镜,如图乙所示。
2.一般透镜的两个表面中至少有一个表面是球面的一部分。如果透镜的厚度远小于球面的半径,这种透镜就叫作薄透镜。
3.如图所示,通过两个球面球心的直线叫作主光轴。主光轴上有个特殊的点,通过这个点的光传播方向不变,这个点叫作透镜的光心。薄透镜的光心可以认为就在透镜的中心。
考点02 透镜对光的作用
1.将放大镜正对着太阳光,再把一张纸放在它的另一侧,调整放大镜与纸的距离,纸上会出现一个很小、很亮的光斑。
2.凸透镜对光有会聚作用,凹透镜对光有发散作用。因此,凸透镜又叫作会聚透镜,凹透镜又叫作发散透镜。
考点03 焦点和焦距
1.凸透镜能使跟主光轴平行的光会聚在主光轴上的一点,这个点叫作凸透镜的焦点。焦点到凸透镜光心的距离叫作焦距。
2.凸透镜两侧各有一个焦点,两侧的两个焦距相等。跟主光轴平行的光通过凸透镜的光路如图所示。图中F表示焦点,f表示焦距。凸透镜的焦距越小,对光的会聚作用越强。
考点04 三条特殊光线
1.凸透镜
①平行于主光轴的光线经凸透镜折射后通过焦点。
②通过光心的光线传播方向不变。
③通过焦点的光线经凸透镜折射后将平行于主光轴射出。
2.凹透镜
①平行于主光轴的光线经凹透镜折射后发散,发散光线的反向延长线通过焦点。
②反向延长线通过凹透镜焦点的光线经凹透镜折射后 平行于主光轴射出。
③通过光心的光线传播方向不变。
【题型一 透镜的辨析】
1.(2024•桂林期末)单反相机镜头的重要组件是透镜组,其包含凸透镜和凹透镜,如图所示,其中属于凹透镜的是( )
A.① B.② C.③ D.④
解:凹透镜是中央薄,周边厚的透镜。如图所示,其中属于凹透镜的②,故B符合题意,ACD不符合题意。
答案:B。
2.(2024•长春期末)2024年10月24日,北京朝阳区一居民家中阳台起火,造成火灾的“罪魁祸首”竟然是摆放在阳台窗台上的一个“水晶球”。在这起事件中,“水晶球”相当于以下哪种光学元件( )
A.凸透镜 B.凸面镜 C.凹透镜 D.凹面镜
解:水晶球相当于凸透镜,对太阳光有聚焦作用,处于会聚点的物体温度是比较高的,达到着火点就能点燃有关物品引起火灾,故A正确,BCD错误。
答案:A。
3.(2024•广州期末)如图所示,一个透明均匀的玻璃球被切成三部分,其中属于凸透镜的有( )
A.①和② B.①和③ C.②和③ D.①②③
解:如图所示,一个透明均匀的玻璃球被切成三部分,其中属于凸透镜的有①和③,②是凹透镜,故B符合题意,ACD不符合题意。
答案:B。
4.(2024•惠州期末)在如图所示的虚线框内,甲、乙均是透镜,下列说法正确的是( )
A.甲、乙都是凸透镜
B.甲、乙都是凹透镜
C.甲是凸透镜,乙是凹透镜
D.甲是凹透镜,乙是凸透镜
解:由图知,通过甲、乙透镜的光线都比入射光线向主光轴靠拢,所以甲、乙对光线有会聚作用,因此都是凸透镜。故A正确、BCD错误。
答案:A。
5.(2024•贺州模拟)如图所示的四个透镜,属于凸透镜的有②③,属于凹透镜的有①④(两空均填编号)。
解:如图,②③透镜中间比边缘厚是凸透镜;
①④透镜中间比边缘薄是凹透镜。
答案:②③;①④。
6.(2024•芜湖期中)有关显隐杯的记载,古籍中不乏其例。其原理是在杯内底中央置一图案,图案上盖一凸透镜,如图所示,杯中倒入酒,俯视时,图案处于酒与凸透镜组成的新透镜焦距之内,会被清楚地看到,则此时杯中酒相当于一块 凹透镜 (选填“凸透镜”或“凹透镜”)。
解:由图可知,在下方凸透镜的影响下,杯中酒中间薄、边缘厚,相当于一块凹透镜。
答案:凹透镜。
【题型二 透镜对光的作用】
7.(2025•贵州模拟)晋代《博物志》中有“削冰令圆,举以向日,以艾承其影,则其火”的用冰取火的发明记载,其实质是将冰块制作成( )
A.平面镜 B.凸透镜 C.凹透镜 D.三棱镜
解:把冰磨制成凸透镜,让太阳光通过凸透镜,太阳光将会聚在焦点,从而使焦点处温度升高,如果在焦点处放些易燃物质,易燃品就会燃烧起来,从而取火。这是利用了凸透镜的会聚作用。
答案:B。
8.(2024•济南期末)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.ab都是凸透镜
B.ac对光具有会聚作用
C.bc对光具有发散作用
D.只有a对光具有会聚作用
解:由图可知,ac中间厚边缘薄,属于凸透镜,对光具有会聚作用;b中间薄边缘厚,属于凹透镜,对光线具有发散作用。
综上分析可知,选项ACD错误、B正确。
答案:B。
9.(2025•茂名二模)小明把一个光学仪器放在台灯下,出现了如图所示的现象,则这一光学仪器的镜片属于( )
A.平面镜 B.凸透镜 C.凹透镜 D.凸面镜
解:由图可知,光线通过该光学仪器的镜片后形成了一个明亮的斑点,说明该光学仪器的镜片对光线有会聚作用,所以该光学仪器的镜片属于凸透镜。
答案:B。
10.(2024•长沙期末)有媒体报道:在烈日下洗车,水滴所产生的效果会使车身局部产生高温现象,时间长了车漆便失去光泽,对这一现象合理的解释是( )
A.水滴相当于平面镜,能使光发生折射而让车漆失去光泽
B.水滴相当于凸透镜,能使光聚在车身的局部而产生高温
C.水滴相当于凹透镜,能使光聚在车身的局部而产生高温
D.水滴相当于凸透镜,能使光发散从而车身局部产生高温
解:在阳光下的水滴好比一个小的凸透镜,把太阳光进行了会聚,同时也会聚了太阳光的能量,使得局部高温,从而伤害汽车的外表。
答案:B。
11.(2024•青岛期末)将一副眼镜放在太阳底下,使镜片正对太阳光,在地面上观察到如图所示的现象。根据现象,判断该镜片是( )
A.平面镜 B.凹透镜 C.玻璃板 D.凸透镜
解:将眼镜放到太阳光下,由图知,阳光通过眼镜形成的光斑四周亮、中间暗,说明该眼镜对光线起发散作用,所以是凹透镜。
答案:B。
12.(2024•南京期末)图中是一个截面为正方形、中空部分为椭圆形的玻璃体,则这个玻璃体( )
①可以看作两块凹透镜
②可以看作一块凸透镜
③对图示光束具有发散作用
④对图示光束具有会聚作用
A.①②③ B.①③ C.②④ D.①②③④
解:玻璃体被中空(中间是空气)分成了两部分,这两部分都是中间薄、边缘厚,都是凹透镜,对光线有发散作用,因此平行光经过玻璃体后,会变得发散,故只有①③正确。
答案:B。
13.(2024•哈尔滨期末)同学们在探究透镜对光的作用,做了如图所示的实验,通过对图中现象对比的分析,得到的结论是:当光从空气射入透镜时,凸透镜对光有 会聚 作用;凹透镜对光有 发散 作用。
解:对比左图和中图,光线不经过透镜时,光束是直的,光束经凸透镜之后,光束先变窄后变宽,所以可说明:凸透镜对光线有会聚作用;
对比左图和右图,光线不经过透镜时,光束是直的,光束经凹透镜之后,光束变宽,所以可说明:凹透镜对光线有发散作用。
答案:会聚;发散。
14.(2024•安阳期末)如图所示,在注有清水的试管内留有一稍大的空气泡,使太阳光从试管的正上方向下照射,观察试管下方的白纸,发现白纸上空气泡下方处较 暗 (选填“亮”或“暗”),这是因为太阳光射向空气泡和水如同射向 凹 透镜一样,使光线 发散 (选填“发散”或“会聚”)。
解:由于气泡的存在,气泡周边的水形成中间薄边缘厚的凹透镜,凹透镜对光线有发散的作用,故在气泡的下面对应的位置较暗。
答案:暗;凹;发散。
【题型三 三条特殊光线】
15.(2025•宁夏中考)在森林中游玩时,饮料瓶不能随意丢弃,若饮料瓶有水,经太阳照射可能引发火灾。下列光路图能解释火灾成因的是( )
A. B.
C. D.
解:因为瓶内灌了雨水后,瓶中水的形状是中间厚、边缘薄,符合凸透镜的形状特点,对光线有会聚作用,如果热量集中,会造成树叶燃烧,造成火灾,所以林中游玩时不能随意丢弃饮料瓶。
A、图中光线经凸透镜后会聚一点,故A符合题意;
B、图中光线经凸透镜后发散了,故B不符合题意;
C、图中光线经凹透镜变得发散,故C不符合题意;
D、图中光线经凹透镜应变得发散,但会聚了,是错误的,故D不符合题意。
答案:A。
16.(2024•十堰期末)一束光通过透镜的光路如图所示,其中正确的是( )
A. B.
C. D.
解:A、对于凸透镜,平行于主光轴的光线经凸透镜折射后折射光线通过焦点,故A正确;
B、对于凸透镜,过焦点的光线经凸透镜折射后折射光线平行于主光轴,故B错;
C、对于凹透镜,过焦点的光线不属于特殊光线,折射光线将远离主光轴,故C错;
D、对于凹透镜,平行于主光轴的入射光线经凹透镜折射后折射光线反向延长通过焦点,故D错。
答案:A。
17.(2024•重庆期末)甲、乙、丙是3个透镜,相邻两块透镜的焦点恰好重合,从光源S向右发出一条与主光轴平行的光线,先后经3个透镜折射,光路如图所示,下列判断正确的是( )
A.甲是凸透镜,乙是凹透镜
B.乙是凸透镜,丙是凹透镜
C.甲是凸透镜,乙是凸透镜
D.乙是凹透镜,丙是凸透镜
解:平行于主光轴的光线经凸透镜折射后折射光线通过焦点,故甲应为凸透镜;
过焦点的光线经凸透镜折射后折射光线平行于主光轴,故乙为凸透镜;
平行于主光轴的光线经凸透镜折射后折射光线通过焦点,故丙应为凸透镜,故ABD错误,C正确。
答案:C。
18.(2024•北京期末)在研究透镜对光的作用时,小阳用光路图记录下一些现象,如图所示。下列解释正确的是( )
A.图甲中,折射光线相对入射光线的延长线更靠近主光轴,说明该透镜对光有会聚作用
B.图乙中,平行光通过透镜会聚于一点,这个点叫做该透镜的焦点
C.图丙中,只有在薄透镜主光轴上的光线,其传播方向才不会发生改变
D.图丁中,折射光线相对入射光线更加靠近主光轴,说明该透镜对光有会聚作用
解:
A、折射光线相对入射光线的延长线更靠近主光轴,说明透镜有会聚光线的作用,则图甲为会聚透镜(凸透镜),故A正确;
B、图乙中,平行于主光轴的光线通过凸透镜会聚于一点,这个点即为透镜的焦点,故B错误;
C、不管是凸透镜还是凹透镜,凡是过透镜光心的光线,光的传播方向都不会发生改变,故C错误;
D、图丁折射光线相对入射光线更加远离主光轴,折射光线的偏折说明该透镜对光有发散作用,故为发散透镜(凹透镜),故D错误。
答案:A。
19.(2024•抚顺期中)如图在虚框内分别放入甲、乙透镜,平行主光轴的光线分别会聚在主光轴上A点和B点,甲、乙透镜均为 凸透镜 。使光线偏折更显著的是透镜 乙 。
解:根据图示可知,甲、乙透镜对光线都有会聚作用,所以这两个透镜为凸透镜;
图中乙透镜对光线的会聚作用强,所以乙透镜使光线偏折更显著。
答案:凸透镜;乙。
20.(2022•苏州模拟)透镜的三条特殊(主要)光线:
(1)过光心的光线:经透镜折射后传播方向 不变 ,如图所示;
(2)平行于主光轴的光线:经凸透镜折射后经过另一侧 焦点 ;经凹透镜折射后向外发散,但其反向延长线过 同侧焦点 ,如图所示;
(3)经过或射向焦点的光线:经过凸透镜焦点的光线经凸透镜折射后平行于 主光轴 ;射向异侧焦点的光线经凹透镜折射后平行于 主光轴 ,如图所示。
解:透镜对的三条特殊光线有:过光心的、平行主光轴的、过焦点的光线。
(1)由图知道,两条过光心的光线经过凸透镜后方向都没有发生改变,说明通过光心的光线传播方向不变。
(2)由左图知道,平行于主光轴的入射光线,经凸透镜折射后通过焦点,说明平行于主光轴的光线经凸透镜折射后通过焦点。
由右图知道,平行于主光轴的入射光线,经凹透镜折射后,反向延长光线通过同侧焦点。
(3)由左图知道,通过焦点的入射光线,经凸透镜折射后折射光线都与主光轴平行,说明从凸透镜焦点发出的光线,经折射后平行于主光轴射出。
由右图知道,射向异侧焦点的光线经凹透镜折射后平行于主光轴射出。
答案:(1)不变;(2)焦点;同侧焦点;(3)主光轴;主光轴。
21.(2024•长沙期末)如图所示,F、O分别是凸透镜的焦点和光心,请在图中分别画出图中两条入射光线经过凸透镜后对应的折射光线。
解:通过焦点的光线经凸透镜折射后将平行于主光轴;经过凸透镜光心的光线传播方向不改变,如图所示:
22.(2024•扬州期末)请在图中画出对应的入射光线和折射光线。
解:通过焦点的光线经凸透镜折射后将平行于主光轴;平行于主光轴的光线经凸透镜折射后将过焦点,据此完成光路图。如图所示:
23.(2025•湛江二模)如图所示,请画出入射光线经过凹透镜后的折射光线。
解:平行于主光轴的光线经凹透镜折射后的光线的反向延长线过焦点;如图所示:
24.(2025•东莞二模)根据透镜的折射规律,在图中画出对应的入射光线或折射光线。
解:过凹透镜光心的光线其传播方向不变;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:
25.(2025•大庆模拟)如图所示,S'是点光源S在平面镜中所成的像,点光源S发出的一束光经平面镜反射后恰好通过凸透镜的左侧焦点F,请在图中画出点光源S的位置并画出点光源所发出的这条入射光线经平面镜反射及凸透镜折射的完整的光路图。
解:根据平面镜成像的特点可知,像与物体关于镜面是对称的,通过S'作镜面的垂线并延长等大的距离,据此作出发光点S;连接像点与焦点的连线与镜面的交点为反射点,连接S和反射点,该光线为入射光线;从过焦点的光线经过凸透镜后会平行于主光轴;如图所示:
26.(2025•汕头模拟)如图,请画出光线经过凹透镜后射入水中的光路图。
解:平行于凹透镜主光轴的光线,经凹透镜后折射光线的反向延长线要过凹透镜的虚焦点;折射后的光线射入水中,先作出法线,在水中折射角小于入射角,如图:
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5.1 透镜【三大题型】
考点01 凸透镜和凹透镜
1.远视镜片中间厚、边缘薄,这样的镜片是凸透镜,如图甲所示。近视镜片中间薄、边缘厚,这样的镜片是凹透镜,如图乙所示。
2.一般透镜的两个表面中至少有一个表面是球面的一部分。如果透镜的厚度远小于球面的半径,这种透镜就叫作薄透镜。
3.如图所示,通过两个球面球心的直线叫作主光轴。主光轴上有个特殊的点,通过这个点的光传播方向不变,这个点叫作透镜的光心。薄透镜的光心可以认为就在透镜的中心。
考点02 透镜对光的作用
1.将放大镜正对着太阳光,再把一张纸放在它的另一侧,调整放大镜与纸的距离,纸上会出现一个很小、很亮的光斑。
2.凸透镜对光有会聚作用,凹透镜对光有发散作用。因此,凸透镜又叫作会聚透镜,凹透镜又叫作发散透镜。
考点03 焦点和焦距
1.凸透镜能使跟主光轴平行的光会聚在主光轴上的一点,这个点叫作凸透镜的焦点。焦点到凸透镜光心的距离叫作焦距。
2.凸透镜两侧各有一个焦点,两侧的两个焦距相等。跟主光轴平行的光通过凸透镜的光路如图所示。图中F表示焦点,f表示焦距。凸透镜的焦距越小,对光的会聚作用越强。
考点04 三条特殊光线
1.凸透镜
①平行于主光轴的光线经凸透镜折射后通过焦点。
②通过光心的光线传播方向不变。
③通过焦点的光线经凸透镜折射后将平行于主光轴射出。
2.凹透镜
①平行于主光轴的光线经凹透镜折射后发散,发散光线的反向延长线通过焦点。
②反向延长线通过凹透镜焦点的光线经凹透镜折射后 平行于主光轴射出。
③通过光心的光线传播方向不变。
【题型一 透镜的辨析】
1.(2024•桂林期末)单反相机镜头的重要组件是透镜组,其包含凸透镜和凹透镜,如图所示,其中属于凹透镜的是( )
A.① B.② C.③ D.④
2.(2024•长春期末)2024年10月24日,北京朝阳区一居民家中阳台起火,造成火灾的“罪魁祸首”竟然是摆放在阳台窗台上的一个“水晶球”。在这起事件中,“水晶球”相当于以下哪种光学元件( )
A.凸透镜 B.凸面镜 C.凹透镜 D.凹面镜
3.(2024•广州期末)如图所示,一个透明均匀的玻璃球被切成三部分,其中属于凸透镜的有( )
A.①和② B.①和③ C.②和③ D.①②③
4.(2024•惠州期末)在如图所示的虚线框内,甲、乙均是透镜,下列说法正确的是( )
A.甲、乙都是凸透镜
B.甲、乙都是凹透镜
C.甲是凸透镜,乙是凹透镜
D.甲是凹透镜,乙是凸透镜
5.(2024•贺州模拟)如图所示的四个透镜,属于凸透镜的有 ,属于凹透镜的有 (两空均填编号)。
6.(2024•芜湖期中)有关显隐杯的记载,古籍中不乏其例。其原理是在杯内底中央置一图案,图案上盖一凸透镜,如图所示,杯中倒入酒,俯视时,图案处于酒与凸透镜组成的新透镜焦距之内,会被清楚地看到,则此时杯中酒相当于一块 (选填“凸透镜”或“凹透镜”)。
【题型二 透镜对光的作用】
7.(2025•贵州模拟)晋代《博物志》中有“削冰令圆,举以向日,以艾承其影,则其火”的用冰取火的发明记载,其实质是将冰块制作成( )
A.平面镜 B.凸透镜 C.凹透镜 D.三棱镜
8.(2024•济南期末)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.ab都是凸透镜
B.ac对光具有会聚作用
C.bc对光具有发散作用
D.只有a对光具有会聚作用
9.(2025•茂名二模)小明把一个光学仪器放在台灯下,出现了如图所示的现象,则这一光学仪器的镜片属于( )
A.平面镜 B.凸透镜 C.凹透镜 D.凸面镜
10.(2024•长沙期末)有媒体报道:在烈日下洗车,水滴所产生的效果会使车身局部产生高温现象,时间长了车漆便失去光泽,对这一现象合理的解释是( )
A.水滴相当于平面镜,能使光发生折射而让车漆失去光泽
B.水滴相当于凸透镜,能使光聚在车身的局部而产生高温
C.水滴相当于凹透镜,能使光聚在车身的局部而产生高温
D.水滴相当于凸透镜,能使光发散从而车身局部产生高温
11.(2024•青岛期末)将一副眼镜放在太阳底下,使镜片正对太阳光,在地面上观察到如图所示的现象。根据现象,判断该镜片是( )
A.平面镜 B.凹透镜 C.玻璃板 D.凸透镜
12.(2024•南京期末)图中是一个截面为正方形、中空部分为椭圆形的玻璃体,则这个玻璃体( )
①可以看作两块凹透镜
②可以看作一块凸透镜
③对图示光束具有发散作用
④对图示光束具有会聚作用
A.①②③ B.①③ C.②④ D.①②③④
13.(2024•哈尔滨期末)同学们在探究透镜对光的作用,做了如图所示的实验,通过对图中现象对比的分析,得到的结论是:当光从空气射入透镜时,凸透镜对光有 作用;凹透镜对光有 作用。
14.(2024•安阳期末)如图所示,在注有清水的试管内留有一稍大的空气泡,使太阳光从试管的正上方向下照射,观察试管下方的白纸,发现白纸上空气泡下方处较 (选填“亮”或“暗”),这是因为太阳光射向空气泡和水如同射向 透镜一样,使光线 (选填“发散”或“会聚”)。
【题型三 三条特殊光线】
15.(2025•宁夏中考)在森林中游玩时,饮料瓶不能随意丢弃,若饮料瓶有水,经太阳照射可能引发火灾。下列光路图能解释火灾成因的是( )
A. B.
C. D.
16.(2024•十堰期末)一束光通过透镜的光路如图所示,其中正确的是( )
A. B.
C. D.
17.(2024•重庆期末)甲、乙、丙是3个透镜,相邻两块透镜的焦点恰好重合,从光源S向右发出一条与主光轴平行的光线,先后经3个透镜折射,光路如图所示,下列判断正确的是( )
A.甲是凸透镜,乙是凹透镜
B.乙是凸透镜,丙是凹透镜
C.甲是凸透镜,乙是凸透镜
D.乙是凹透镜,丙是凸透镜
18.(2024•北京期末)在研究透镜对光的作用时,小阳用光路图记录下一些现象,如图所示。下列解释正确的是( )
A.图甲中,折射光线相对入射光线的延长线更靠近主光轴,说明该透镜对光有会聚作用
B.图乙中,平行光通过透镜会聚于一点,这个点叫做该透镜的焦点
C.图丙中,只有在薄透镜主光轴上的光线,其传播方向才不会发生改变
D.图丁中,折射光线相对入射光线更加靠近主光轴,说明该透镜对光有会聚作用
19.(2024•抚顺期中)如图在虚框内分别放入甲、乙透镜,平行主光轴的光线分别会聚在主光轴上A点和B点,甲、乙透镜均为 。使光线偏折更显著的是透镜 。
20.(2022•苏州模拟)透镜的三条特殊(主要)光线:
(1)过光心的光线:经透镜折射后传播方向 ,如图所示;
(2)平行于主光轴的光线:经凸透镜折射后经过另一侧 ;经凹透镜折射后向外发散,但其反向延长线过 ,如图所示;
(3)经过或射向焦点的光线:经过凸透镜焦点的光线经凸透镜折射后平行于 ;射向异侧焦点的光线经凹透镜折射后平行于 ,如图所示。
21.(2024•长沙期末)如图所示,F、O分别是凸透镜的焦点和光心,请在图中分别画出图中两条入射光线经过凸透镜后对应的折射光线。
22.(2024•扬州期末)请在图中画出对应的入射光线和折射光线。
23.(2025•湛江二模)如图所示,请画出入射光线经过凹透镜后的折射光线。
24.(2025•东莞二模)根据透镜的折射规律,在图中画出对应的入射光线或折射光线。
25.(2025•大庆模拟)如图所示,S'是点光源S在平面镜中所成的像,点光源S发出的一束光经平面镜反射后恰好通过凸透镜的左侧焦点F,请在图中画出点光源S的位置并画出点光源所发出的这条入射光线经平面镜反射及凸透镜折射的完整的光路图。
26.(2025•汕头模拟)如图,请画出光线经过凹透镜后射入水中的光路图。
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