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第三章 光的折射透镜章末提优
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A 重难点突破
重难点1 光的折射现象与应用
1.如图所示,OA 是光从水中斜射入空气中的一条反射光线,OA 与水面夹角为 60°.下列说法正确的是( )
A.反射角为 60°,折射角大于 60°
B.反射角为60°,折射角小于 60°
C.反射角为30°,折射角大于30°
D.反射角为30°,折射角小于30°
2.如图所示是一块上下表面平行的玻璃砖,一束激光斜射到上表面,在玻璃砖内发生折射,若入射角增大,则对应的折射角 (填“增大”“减小”或“不变”);在图中 B点射出的应该是 (填“①”“②”或“③”)号光线.
3.图甲是小明眼睛在 N点看到鱼缸内 M 点处鹅卵石的光路图,他看到的是鹅卵石在水中深度变 (填“深”或“浅”)的 (填“实”或“虚”)像.鱼缸内注入更多水后,小明的眼睛在 N点仍然可以看到鹅卵石.图乙中带箭头的虚线代表原来的光路,实线是小明画的水变多后看到鹅卵石的光路;同桌小华说小明画的光路图是错误的,她判断的理由是
4. (2024·菏泽中考)2024年4月26日,神舟十八号载人飞船成功对接中国空间站,装有4条斑马鱼的特制透明容器顺利转移到问天实验舱,如图甲所示.请你在图乙中画出航天员看到斑马鱼的光路图(S表示斑马鱼的实际位置,S'表示宇航员看到的斑马鱼像的位置,不考虑容器壁对光线的影响).
重难点2 透镜及其作图
5.一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
6.(2025·南通通州区期中)如图所示,小明将焦距为5cm 的凸透镜正对着太阳,再把一张纸放在它的下方,测得纸上呈现的光斑A到凸透镜的距离为 L.
(1)当A 是最小的光斑时,L= cm,A是 成的像.
(2)若L=12cm,将凸透镜慢慢靠近下方纸张的过程中,光斑大小将 .该过程中, (填“会”或“不会”)出现与L=12 cm时亮度相同的光斑.
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7.(2024·苏州姑苏区期末)如图所示,水槽底部放有两枚硬币,将一支塞有橡皮塞的空试管水平放置后逐渐向下平移浸入水中.从正上方观察,发现当试管下部入水后,硬币的像变小.随着试管向下移动至浸没前,像逐渐变小,且一直是正立的.这个现象相当于 透镜成像,该透镜对光有 作用.
8.如图,请完成光线通过透镜后的光路.
9.(2024·福建中考)在图中,根据折射光线画出对应的入射光线.
重难点3 凸透镜成像规律及其应用
10.根据表格数据可推知所用凸透镜的焦距f满足 ( )
次序
蜡烛到凸透镜的距离
像的性质
1
24 cm
倒立、缩小的实像
2
20cm
倒立、放大的实像
3
4 cm
正立、放大的虚像
A.4cm<f<24 cm B. 10 cm<f<20cm
C. 10 cm<f<12 cm D.4cm<f<20cm
11.如图,同学们正在用“自拍神器”摄影留念.与用手直接拿手机自拍相比,利用自拍杆可以( )
A.增大物距,增大取景范围,像变大了
B.增大物距,增大取景范围,像变小了
C.减小物距,减小取景范围,像变大了
D.减小物距,减小取景范围,像变小了
12.(2024·德州中考)某款广告投影灯及其内部结构如图所示,它主要由光源、广告片和凸透镜组成,下列说法正确的是 ( )
A.该投影灯的原理与照相机相同
B.广告片到镜头的距离应在一倍焦距以内
C.为从不同角度看见地面上的广告图标,应选择光滑的地面
D.若要在地面上得到清晰、更大的广告图标像,可适当减小镜头到广告片距离,增大投影灯离地距离
13.在“探究凸透镜成像规律的实验”中:
(1)如图甲所示,该凸透镜的焦距为 cm;点燃蜡烛,调整凸透镜和光屏,使烛焰和光屏的中心位于 上.
(2)小华同学经过规范操作,正确测量,实验记录如表所示:
序号
像的性质
物距u/ cm
像距v/ cm
①
a
30.0
20.0
②
b
15.0
60.0
③
正立、放大、虚像
6.0
表格中有 a、b项内容漏填,请你补填:a. ,b. .
(3)如图乙所示,在进行实验②时,若将光屏与蜡烛的位置互换,光屏上仍能看到清晰的像,其原因是 ;若撤去光屏,人眼在图示位置 (填“能”或“不能”)直接看到烛焰的实像。
(4)实验一段时间后,蜡烛燃烧变短,要使像能够成在光屏的中央,可将凸透镜的高度 (填“调高”“不调”或“调低”),小明拿来一个眼镜片放在图乙所示的凸透镜前,光屏上的像变模糊了,适当向左移动蜡烛,像又变清晰了,由此可判断眼镜片是 (填“近视”或“远视”)眼镜片。
(5)在各组汇报数据时,有两个小组使用的凸透镜焦距与图甲中相同,物距都是18.0cm,所测像距分别为 37.5cm、34.6cm,两组讨论后认为:数据出现差别不是测量像距时的误差造成,而是实验时的操作引起的。请你写出数据出现差别的可能原因:
重难点4 眼球的构造与视力的矫正
14.如图所示,当我们看远处物体时,远处物体的光线正好聚焦在视网膜上。当我们从看远处物体改为看近处物体时(一般不小于10cm),为了使近处物体成像在视网膜上,晶状体凸度和焦距的变化情况分别是()
A.晶状体凸度变大,焦距变短
B.晶状体凸度变大,焦距变长
C.晶状体凸度变小,焦距变短
D.晶状体凸度变小,焦距变长
15.最近小华感觉眼睛看物体比较模糊,到医院检查,戴上透镜A后感觉十分清晰,如图甲所反初、高资料
示,则透镜A 是 (填“凸”或“凹”)透镜;同桌小宇也进行了检查,戴如图乙所示的眼镜进行矫正,眼睛看东西也正常了,小宇的眼疾属于 (填“近视”或“远视”)眼.
重难点5 人眼看不见的光
16.(2024·无锡新吴区期中)以下是某同学总结的关于光的各种说法:①物体在温度高的时候辐射红外线,温度低就不辐射了;②紫外线能杀死部分微生物,可以用来制成紫外线消毒柜;③一束白光斜射向三棱镜的一侧时,折射后紫光的偏折程度小于红光;④红外线体温检测仪是利用红外线具有热效应的原理工作的.这些说法中完全正确的是 ( )
A. ①② B. ③④
C. ①③ D.②④
17.一束太阳光通过三棱镜后,在白色光屏上形成七色光带,这个现象叫光的 ;这种现象说明了 ,白屏上标出了三个区域,其中电视遥控器用 (填“①”“②”或“③”)区域内的光来遥控电视机的.
B常考题演练
一、选择题
1. (2024·常州中考)《重庆市消防条例》规定:2024年7月1 日起,禁止携带电动自行车或其电池进入电梯轿厢.一旦有人违规操作,会被电梯内的摄像头拍摄成像并智能识别,电梯将停止运行并发出声、光警报,如图所示,某次警报时,摄像头凸透镜成像的像距为10.1mm,则凸透镜的焦距可能为 ( )
A. 5mm B.10 mm
C. 15 mm D.20mm
2.如图所示的是一个魔术箱,魔术箱的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,发现遮光板并没有挡住激光束的传播.下面几种设计方案中错误的是( )
3.有一圆柱形敞口容器,从其左侧某一高度斜射入一束激光,在容器底部产生一个光斑,如图所示.下列操作将使光斑向右移动的是( )
A.保持水面的高度和入射点不变,使激光的入射角减小
B.保持水面的高度不变,使激光笔向左平移
C.保持激光射入的角度不变,使水面上升
D.保持激光射入的角度不变,使激光笔向上平移
4.(2025·扬州梅岭教育集团期中)如图甲所示,纸筒左端开一小孔,纸筒右端开口,开口处蒙一层半透明纸做光屏,将点燃的蜡烛放在纸筒前,在光屏上能观察到清晰的烛焰的像 S₁;如图乙所示,保持蜡烛和纸筒的位置不变,只在原小孔处开一个大孔,并在大孔处嵌入一个合适的凸透镜,此时恰能在光屏上呈现清晰的像S₂,则S₂与S₁相比 ( )
A.更亮更小 B.更亮等大
C.更亮更大 D.更暗更小
二、填空题
5.(2025·镇江丹阳市期中)如图是一束光在空气和玻璃两种介质的界面处同时发生反射和折射的光路图,O点为入射点,则 是入 射 光 线 (用字 母 表 示 ),折射 角为 °,界面的 (填“上”“下”“左”或“右”)边是玻璃.
6.(2025·苏州六区期末)“强行透视法”是一种富有创意的拍摄技巧,如图是利用该技巧拍摄的“手拿大楼”照片,可以推断出拍摄该照片时,大楼比人的手离相机的镜头更 ;此时手到照相机镜头的距离 镜头的2倍焦距.
7.如图所示,小明把焦距长的凸透镜放在前面,焦距短的凸透镜放在后面,正在模拟 (填“显微镜”或“望远镜”)的使用,其中物镜的作用相当于 (填“照相机”或“投影仪”).
8.人眼的晶状体和角膜的共同作用相当于凸透镜,如图所示是眼睛看物体时的光路图,要使视网膜上成清晰的像,应选用 (填“凸”或“凹”)透镜矫正.老年人常用放大镜看书学习,要使放大效果更明显,放大镜应该适当 (填“远离”或“靠近”)文字.眼镜的度数等于镜片焦距(单位:m)的倒数乘100得到的数值.小明想帮爷爷配一副500度的老花眼镜,需要选择焦距为 cm的 (填“凸”或“凹”)透镜.
三、解答题
9.海上有风时,海面出现波浪,某区域海面呈圆弧形,O为圆心,圆弧形海面正下方的水中有一点A,如图所示.请画出从圆弧形海面上方看到水中A 的像A'的光路图.
10.(2025·南通通州区期中)如图甲所示,为探究“凸透镜成像规律”的实验装置.透镜焦距为 10 cm,固定在50cm 刻度线处.
(1)实验前,应调整烛焰和光屏的中心位于凸透镜的 上.调整后看到烛焰成正立、放大的像,则像与蜡烛位于凸透镜的 (填“异”或“同”)侧.
(2)在(1)情况下,将蜡烛水平向左移动,为能在光屏上看到放大的像,需将光屏从图甲 所 示 位 置 向 移动 到 (填“50 ~ 60”“60 ~ 70”或“70~100”) cm刻度线范围.站在左侧向右看,移动过程中,突然有阵微风使光屏上烛焰的像向纸面内偏了,则风是从纸面 (填“内”或“外”)吹来的.
(3)小明又把蜡烛放在距透镜11 cm处,即使把光屏移至光具座的最右端也找不到清晰的像,原因可能是 .于是小明拿起一副如图乙所示的眼镜放在蜡烛和凸透镜之间,则从最右端向左移动光屏 (填“能”或“不能”)得到清晰的像.
(4)凸透镜广泛地应用于日常生活中,有一种照相机叫傻瓜照相机,它无需调焦(根据景物的远近调节镜头到底片的距离)就能拍照,他查到该相机镜头成像时像距和物距的数据如下表:
物距/m
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
像距/ mm
35.62
35.50
35.41
35.35
35.31
物距/m
4.5
5.0
5.5
6.0
像距/ mm
35.27
35.25
35.22
35.20
①根据表中数据可知该相机镜头焦距最接近 mm.
②随着物距的增大,像距减小得越来越 (填“多”或“少”).
章末提优
A 重难点突破
1. C 解析:反射光线与水面的夹角为60°,则反射角为90°-60°=30°,反射角与入射角相等,则入射角为30°,光从水中斜射入空气中,折射角大于入射角,所以折射角大于30°.故C正确.
2.增大 ③
3.浅虚 入射角减小,折射角反而增大
4.如图所示
解析:眼睛以为光线是沿直线传播的,连接眼睛与像点,可得折射光线,折射光线与界面的交点为入射点,连接S点与入射点,可得入射光线.
5. B
6.(1)5 太阳 (2)先变小后变大 不会 解析:(1)A 是最小光斑时,A与凸透镜之间的距离等于焦距,为5cm.纸上呈现的光斑是太阳的光线通过凸透镜会聚而成的,成的是太阳的像.
(2)如图所示,随着凸透镜靠近纸张,纸张上的光斑大小将先变小后变大,且根据几何关系可知,该过程中不会再出现与开始时相同大小的光斑,因此也不会出现亮度相同的光斑.
7.凹发散 解析:由题意可知随着试管向下移动至浸没前,成正立、缩小的像,说明是凹透镜成像,凹透镜对光线具有发散作用.
8.如图所示
9.如图所示
解析:通过焦点的光线经凸透镜折射后将平行于主光轴射出,过光心的光线传播方向不变.
10. C解析:当物距为24 cm时成倒立、缩小的实像,所以24 cm>2f,则f<12 cm;当物距为20cm时,成倒立、放大的实像,所以f<20cm<2f,则10 cm<f<20cm;当物距为4 cm时,成正立、放大的虚像,所以4 cm<f,则f>4cm.综合可得:10cm<f<12cm,故ABD不符合题意,C符合题意.
11.B解析:与用手直接拿手机自拍相比,利用自拍杆增大了物距,由凸透镜成实像时,物远像近像变小,可知增大物距会导致像变小,取景范围会增大,故ACD 不符合题意,B符合题意.故选 B.
12. D解析:AB.该投影灯成的是放大的实像,则广告片到镜头的距离在一倍焦距和二倍焦距之间,该投影灯的成像原理与投影仪相同;照相机的成像原理是物距大于二倍焦距,成倒立、缩小的实像,故AB错误;C.为从不同角度看见地面上的广告图标,光照在地面上需要发生漫反射,因此应选择粗糙的地面,故C错误;D.若要在地面上得到清晰、更大的广告图标像,根据凸透镜成实像时“物近像远像变大”的规律,可适当减小镜头到广告片距离,增大投影灯离地距离,故D 正确.故选 D.
13.(1)12.0 凸透镜的主光轴 (2)倒立、缩小、实像 倒立、放大、实像 (3)在光的折射中,光路可逆 能 (4)调低近视 (5)没有前后移动光屏寻找到最清晰的像(合理即可)
14. A解析:当我们看远处物体时,远处物体的光线正好聚焦在视网膜上,当我们从看远处物体改为看近处物体时,物距减小,若晶状体的凸度和焦距不变,根据凸透镜成像规律可知,此时像距会变大,则成像在视网膜之后.为了使近处物体所成的像前移到视网膜上,应使通过晶状体的光线更加会聚,所以晶状体的凸度要变大,使焦距变短.故选 A.
15.凹远视 解析:甲中透镜中间薄两边厚,是凹透镜.乙中透镜中间厚两边薄,是凸透镜,具有会聚光线的功能,可用于矫正远视眼,故小宇的眼疾属于远视眼.
16. D解析:①物体在任何温度下都能辐射红外线,故①错误;②因为紫外线可以杀死部分微生物,所以可以用来制成紫外线消毒柜,故②正确;③在光的色散现象中,紫光的偏折程度比红光大,故③错误;④红外线具有热效应,根据红外线的热效应比较强,可制成热谱仪、红外线夜视仪、红外线体温计等,故④正确.故选 D.
17.色散 太阳光是由多种色光混合而成 ① 解析:一束太阳光经三棱镜后,光屏上会出现红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的色带,这个现象叫光的色散,说明了太阳光是由多种色光混合而成.红光之外是红外线,即①区是红外线,红外线可以用来遥控电视机.
B常考题演练
1. B解析:摄像头凸透镜成倒立缩小的实像,物距大于2倍焦距,像距大于1倍焦距小于2倍焦距,所以2f>10.1mm>f,10.1mm>f>5.05 mm,故选 B.
2. C
3. D解析:A.保持水面高度和入射点不变,使激光的入射角减小,激光束靠近法线时,折射角随之变小,光斑会向左移动,故A 错误. B.保持水面高度不变,使激光笔向左平移,则入射光线和折射光线都向左平移,所以光斑左移,故B 错误.CD.保持激光射入的角度不变,使水面上升,如图所示,入射点向左移动,则光斑向左移动;使激光笔向上平移,入射点向右移动,则光斑向右移动,故C错误,D正确.故选 D.
4. B解析:由题意可知,第一次通过小孔成的像属于小孔成像,是光沿直线传播形成的,由图可知,物距近似等于像距,成倒立、等大的实像;第二次换上凸透镜后,由于物距近似等于像距,烛焰经凸透镜也是成倒立、等大的实像;由于凸透镜的直径更大,经凸透镜折射的光更多,所以像S₂比S₁更亮.故B符合题意,ACD 不符合题意.故选 B.
5. CO 60 右 解析:根据光的反射定律,反射光线和入射光线分居在法线的两侧,且关于法线对称,所以图中水平虚线为法线,根据光的折射规律,折射光线和入射光线分别位于法线两侧,所以OA 为折射光线,则CO为入射光线,OB 为反射光线,则折射角为60°,入射角为 折射角大于入射角,则界面的右边是玻璃,左边是空气.
6.远大于 解析:根据凸透镜成像规律,当物距大于2倍焦距时,成倒立、缩小的实像,且物距越大,像越小.在“手拿大楼”照片中,大楼的像比手的像小,说明大楼离相机镜头更远,而手到照相机镜头的距离大于镜头的2倍焦距.
7.望远镜 照相机 解析:物镜使物体成一倒立、缩小的实像,然后再用目镜把这个实像放大,这就是望远镜的原理,由图可知,小明正在模拟的就是望远镜的使用,其中物镜的作用相当于照相机.
8.凹远离 20 凸 解析:由图可知,远处来的光线通过晶状体折射后形成的像落在视网膜的前方,这是近视眼,需要戴凹透镜来矫正.放大镜的成像规律是物体在凸透镜的一倍焦距以内,成正立、放大的虚像,物距增大,像距增大,像变大,所以要使放大效果更明显,放大镜应该适当远离文字.老花眼需要戴对光有会聚作用的透镜,因此老花镜是凸透镜,当度数为500度时,焦距
9.如图所示
解析:来自A点射向圆心的光线,出射光线方向不变.来自A点斜射向界面的光线,出射光线远离法线,两条出射光线反向延长线相交于A'点,A'是A 的虚像.
10.(1)主光轴 同 (2)右 70~100 内 (3)像距太长(光具座不够长) 不能 (4)①35.20 ②少
解析:(1)实验前,应调整烛焰和光屏的中心位于凸透镜的主光轴上,目的是使像成在光屏的中央,便于观察和记录成像情况;调整后看到烛焰成正立、放大的像,则像与蜡烛位于凸透镜同侧,此时物距小于焦距,像在物体后侧.
(2)将蜡烛水平向左移动,为能在光屏上看到放大的像,像在二倍焦距以外,则物体应在一倍焦距和二倍焦距之间,需将光屏从图甲所示位置向右移动到70~100cm刻度线范围.站在左侧向右看,移动过程中,突然有阵微风使光屏上烛焰的像向纸面内偏了,由于凸透镜成的实像左右上下都是颠倒的,则风是从纸面内向外吹的.
(3)把蜡烛放在距透镜11cm处时,像在二倍焦距以外,即使把光屏移至光具座的最右端也找不到清晰的像,原因可能是像距太大,光具座不够长.如题图乙,眼镜成正立缩小的虚像,是凹透镜,把眼镜放在蜡烛和凸透镜之间,由于凹透镜对光线有发散作用,使像成在原来像的右侧,像距变得更大,则从最右端向左移动光屏不能得到清晰的像.
(4)①由凸透镜成像规律可知,照相机照相时,物体在二倍焦距以外,像在一倍焦距和二倍焦距之间,物距越大像距越小,越接近一倍焦距,根据表中数据可知,该相机镜头焦距最接近35.20mm.
②由表中数据可知,随着物距的增大,像距减小得越来越少.
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