摘要:
**基本信息**
初中物理“光的折射 透镜”单元卷,以生活情境(如视力测量、投影灯)和科技应用(刷脸储物柜、光电鼠标)为载体,覆盖光的折射现象、透镜成像规律等核心知识,适配单元复习,强化物理观念与科学探究能力。
**题型特征**
|题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色|
|----|-----------|----------|----------|
|选择题|13/26|光的折射现象、透镜类型、成像规律|结合雨后彩虹、投影灯等情境,考查物理观念|
|填空题|6/20|光的折射应用、凸透镜焦距测量、冰透镜|融入《淮南万毕术》冰透镜记载,体现科学态度与责任|
|作图题|2/16|凸透镜光路图、水中物体成像|强化模型建构,培养科学思维|
|实验探究题|3/38|光的反射折射规律、凸透镜成像、光电鼠标原理|通过数据记录与分析,提升科学探究能力,关联科技前沿|
内容正文:
第3章 光的折射 透镜
一.选择题(共13小题,满分26分,每小题2分)
1.(2分)下列现象中,属于光的折射的是( )
A.水中倒影 B.雨后彩虹
C.立竿见影 D.小孔成像
2.(2分)下列光路图错误的是( )
A.甲图,人在岸上看到树在水中“倒影”的光路图
B.乙图,白光通过玻璃三棱镜发生色散的光路图
C.丙图,一束光进入玻璃砖和离开玻璃砖的光路图
D.丁图,人看水中鱼的光路图
3.(2分)如图所示,属于凹透镜的是( )
A.①②③ B.①②④⑤ C.①③⑤ D.②④⑥
4.(2分)如图甲所示是公共场所的宣传投影灯,装在高处的投影灯照在地面上出现图案,其内部结构如图乙所示。下列说法正确的是( )
A.地面上看到的是放大的实像
B.该投影灯的成像原理与照相机相同
C.调小镜头与图片的距离图案变小
D.不同方向都能看到地面上的图案,是因为光在地面发生了镜面反射
5.(2分)检查视力的时候,视力表往往放在被测者头部的后上方,被测者识别对面墙上镜子里的像,要求被测者与视力表像的距离是5m。如图是小红同学在一次测量视力时的情景,关于这次视力测量说法正确的是( )
A.视力表中开口向上的“E”,在平面镜中成的像开口向下
B.视力表中开口指向纸外的“E”,在平面镜中成的像开口指向纸内
C.小红同学按要求进行视力测量,则L的大小应该是0.6m
D.小红同学按要求进行视力测量,则L的大小应该是0.3m
6.(2分)将物体放在焦距为f的凸透镜主光轴上,物体离透镜18cm、12cm、4cm时,分别得到缩小的实像、放大的实像和放大的虚像,则该凸透镜的焦距是( )
A.12cm<f<18cm B.9cm<f<12cm
C.6cm<f<9cm D.4cm<f<9cm
7.(2分)下列有关透镜的说法中,正确的是( )
A.凸透镜有焦点,凹透镜没有焦点
B.不论凸透镜还是凹透镜都是用玻璃等透明材料制成的
C.凸透镜对光线起发散作用,凹透镜对光线起会聚作用
D.薄透镜就是凹透镜
8.(2分)某校新建成一个喷水池,在池底的中央安装一只射灯。池内无水时,射灯发出的一束光照在池壁上,在S点形成一个亮斑,如图所示。往池内注水,水面升至a位置时,站在池旁的人看到亮斑的位置在P点;如果水面升至b位置时,人看到亮斑的位置在Q点,则( )
A.P点在S点的上方,Q点在S点的上方
B.P点在S点的下方,Q点在S点的上方
C.P点在S点的上方,Q点在S点的下方
D.P点在S点的下方,Q点在S点的下方
9.(2分)小华过生日时,摄像师为他和朋友们拍了一张合影,然后再给小华来一张吹蜡烛时的特写,则摄像师应该( )
A.靠近小华且缩短暗箱 B.远离小华且缩短暗箱
C.靠近小华且拉长暗箱 D.远离小华且拉长暗箱
10.(2分)在探究凸透镜成像的实验中,将凸透镜固定在50cm刻度线处,当蜡烛和光屏的位置如图所示时,在光屏上得到一个清晰缩小的实像,下列说法正确的是( )
A.该凸透镜的焦距可能为20cm
B.只将蜡烛向右移动,可在光屏上得到清晰放大的像
C.将蜡烛远离凸透镜时,为了在光屏上得到清晰的像,应将光屏靠近凸透镜
D.若在凸透镜前放一个远视眼镜,则光屏应后移才得到一个清晰的像
11.(2分)如图是超市安装的一种刷脸自助储物柜。某顾客站在屏幕前50cm处,按下“存”按钮,屏幕上方的摄像头启动,出现人脸缩小的像,柜门打开。下列说法正确的是( )
A.该摄像头相当于一个凹透镜
B.要想成的像变大,人应该远离镜头
C.该摄像头的焦距可能是0.20m
D.该摄像头成像原理是光的直线传播
12.(2分)小亮同学由于经常长时间使用智能手机而导致睫状体的调节功能下降,眼睛出现了只能看清近处物体,看不清远处物体的症状。关于小亮的眼睛,下列判断中正确的是( )
A.患上了近视眼
B.患上了远视眼
C.物体成像在视网膜之后
D.戴老花镜可以矫正
13.(2分)如图所示,关于该望远镜,下列说法正确的是( )
A.它的物镜和显微镜的物镜作用相同
B.它的物镜相当于放大镜,用来把像放大
C.它的物镜的作用是使远处的物体在焦点附近成虚像
D.它的物镜的作用是使远处的物体在焦点附近成实像
二.填空题(共6小题,满分20分)
14.(3分)如图所示,由于不同高度空气的疏密不同,来自地平线以下的太阳光,会发生光的 现象逐渐向地面弯曲,进入人眼,逆着光望去就看见太阳了,所以日出时我们所看到的太阳在实际位置的 (选填“上方”或“下方”),看到的实际上是太阳的 像。
15.(5分)(1)如图1所示,在水平桌面上竖直放置一块平面镜,镜前竖直立着一块长木板,木板上有一个记号A。小明在木板的上边沿B处观察平面镜,恰好能从镜中看到A点而没有被木板挡住。请在图1中画出眼睛看到A点的光路图,并在平面镜上标出入射点Q。已知A和B到桌面的高度分别为40cm和80cm,则平面镜上的入射点Q到桌面的高度为 ;
(2)如图2所示为一幅图片,图3为该图片利用凸透镜制作而成的某光学仪器投影在墙上的像。该像相对于原图片是 (选填“放大”或“缩小”)、 (选填“正立”或“倒立”)的,是 (选填“实像”或“虚像”)。该图片可能放在图4中凸透镜前的哪一个位置? (选填“A”“B”“C”或“D”)。
16.(2分)亮亮在探究凸透镜成像规律时,用甲图所示的方法测凸透镜的焦距,图中光屏上呈现最小最亮的光斑,则该凸透镜的焦距是 cm(估读到分度值的下一位)。当凸透镜和蜡烛的位置如乙图所示时,光屏上呈现一个清晰的像,此时成像的原理与 (选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”)相同。
17.(4分)公元前2世纪,西汉淮南王刘安的《淮南万毕术》就有光学、力学、声学、磁学、热学方面的内容,其中记载冰透镜“削冰令圆,举以向日,以艾承其影,则火生”。
(1)冰透镜对光有 作用。
(2)用这类透镜制作的眼镜片,可以用来矫正 眼。
(3)“以艾承其影”中“影”的位置是指冰透镜的 。
(4)冰块熔化变薄,与熔化前相比需将冰块 (选填“靠近”或“远离”)物体才能将物体点燃。
18.(3分)如图所示,这是一张指纹的图片。为了更加清晰地观察和研究指纹,我们可以借助 (填一种仪器名称),形成指纹放大后 (选填“正立”或“倒立”)的 (选填“实”或“虚”)像。
19.(3分)如图,是我国自主研制的某新型战斗机上的光电搜索跟踪系统。该系统功能与人眼相似能为战斗机提供感知外界的“视觉”,系统内置的光电传感器,相当于人眼的视网膜,最外层窗口和传感器之间的光学元件,相当于人眼的晶状体,该系统的成像原理与照相机的成像原理相同。该系统在光电传感器上成的是 、 的实像,要想增大观察到周围景物的像应该让设备 景物。(选填“靠近”或“远离”)
三.作图题(共2小题,满分16分,每小题8分)
20.(8分)在图中完成凸透镜光路图。
21.(8分)如图所示,人在B处看到一个彩色玻璃球沉在C处,A点是球的实际位置,请完成人看到玻璃球在水中像的光路图。
四.实验探究题(共3小题,满分38分)
22.(14分)小华利用如图所示的实验装置,做“探究光的反射规律和光的折射特点”的实验:她用激光笔发出一束光从空气射向水面,多次改变入射光的方向,将实验数据记录在表中。
∠AON/°
0
15
30
45
60
75
80
∠CON/°
0
15
30
45
60
75
80
∠BOM/°
0
11
22
32
40.5
46.5
47.5
(1)观察数据发现:将入射光沿着顺时针方向移动,逐渐靠近法线ON,反射光逐渐 法线ON;当入射光移动到法线ON右侧时,反射光出现在法线ON的 ,这说明反射光线和入射光线分别位于 两侧。多次改变入射光的方向,观察丙描绘光的径迹,量出入射角i和反射角r,记录如上表。比较r和i可以得出:光反射时, 角= 角;为了比较反射角与入射角的关系,多次改变入射角进行实验的目的是 。
(2)光具盘除了能读出入射角和折射角的大小外,还具有 的作用,这是因为光束中的部分光在圆盘上发生了 反射。将光具盘沿NM向后或向前折时,观察不到反射光,说明光反射时,反射光线、入射光线和法线在 。
(3)光从空气斜射入水中发生折射时,折射角 (选填“>”、“<”或“=”)入射角;当激光笔从水下沿BO入射时,折射光线应沿 方向射出。
(4)实验中,当∠AON=0°时,反射角= ,此时光 反射, 折射(后两空选填“发生”或“不发生”)。
23.(12分)小明在“探究凸透镜成像的规律”实验中:
(1)测量凸透镜焦距时,小明将凸透镜安装在光具座上,用平行光作光源,移动光屏,在光屏上得到一个最小最亮的光斑,如图甲所示,则该凸透镜的焦距为 cm;
(2)正确组装好实验器材后,将点燃的蜡烛移到10cm刻度线处,如图乙所示,移动光屏,可在光屏上得到一个清晰的倒立、 的实像;
(3)在如图乙所示的实验中,在烛焰和凸透镜之间放一副眼镜,如图丙所示,发现光屏上的像由清晰变模糊了,将光屏靠近凸透镜移动适当距离后光屏上再次呈现清晰的像,则该眼镜是 眼镜。(选填“近视”或“远视”)
24.(12分)光电鼠标的原理就是利用发光二极管的光照射鼠标垫,反射后经凸透镜再进入鼠标的光学感应器(相当于光屏),用以记录移动动作,以此捕捉移动位置的不同画面。图中光学感应器、凸透镜、发光二极管等元件固定在鼠标内。
(1)当发光二极管的光照射在粗糙的鼠标垫上时会发生 (选填“镜面反射”或“漫反射”),光线通过透镜时发生 (选填“反射”、“折射”或“直线传播”),凸透镜在生活中还可应用于 (只需填写一种)。
(2)若成像透镜距鼠标垫7mm,光学感应器距成像透镜3mm,则在光学感应器上所成的像是 (选填“倒立”或“正立”)、 (选填“放大”或“缩小”)的 (选填“实”或“虚”)像。
(3)当鼠标向前移动时,感光器件上的像相对于光学感应器在向 (选填“前”或“后”)移动。
参考答案与试题解析
一.选择题
1.【解答】解:A、水中倒影,是水面成像,属于光的反射,不符合题意;
B、雨后彩虹是光射在空中小水珠上发生的光的色散现象,其实质属于光的折射现象,符合题意;
C、立竿见影属于光的直线传播形成的现象,不符合题意;
D、小孔成像是光的直线传播形成的,不符合题意。
故选:B。
2.【解答】解:A、人在岸上看到树在水中“倒影”属于平面镜成像,平面镜成像原理是光的反射,故A错误。
B、白光通过玻璃三棱镜发生色散现象,出现彩色光带,其中紫色光的偏折角最大,红色光的偏折角最小,故B正确。
C、当光从空气斜射入玻璃时,入射光线和折射光线分居法线的两侧,折射角小于入射角。当光从玻璃斜射入空气时,入射光线和折射光线分居法线的两侧,折射角大于入射角,故C正确。
D、人看到水中的鱼,是鱼的反射光线从水中斜射入空气中,在水面处发生了折射,折射角大于入射角,故D正确。
故选:A。
3.【解答】解:图中的②④⑥,都是中间薄、边缘厚,都属于凹透镜;而①③⑤都是中间厚、边缘薄,都属于凸透镜,故ABC错误、D正确。
故选:D。
4.【解答】解:AB.该镜头是凸透镜,投影灯照在地面上出现的图案比图片要大,且在地上所成的像到镜头的距离比图片与镜头的距离大,即物距小于像距,所以通过投影灯所成的是放大的实像,照相机成的是倒立缩小的实像,所以此投影灯成像原理与照相机的不同,故A正确,B错误;
C.调小镜头与图片的距离,即物距减小,则像距变大,像变大,所以图案变大,故C错误;
D.不同方向都能看到地面上的图案,是因为光在地面发生了漫反射,故D错误。
故选:A。
5. 【解答】解:(1)平面镜所成像是正立、等大的虚像,物像相对于平面镜对称。所以视力表中开口向上的“E”,在平面镜中成的像开口也向上;视力表中开口指向纸外的“E”,在平面镜中成的像开口也向外,故AB错误;
(2)要求被测者与视力表像的距离是5m,由图知,小红到平面镜距离2.2m,
所以视力表的像到平面镜距离为5m-2.2m=2.8m,视力表到平面镜距离也为2.8m,
L的大小应该是2.8m-2.2m=0.6m,故C正确,D错误。
故选:C。
6.【解答】解:当物体离凸透镜18cm时,得到缩小的实像,则物体在二倍焦距以外,即18cm>2f,所以f<9cm;
当物体离凸透镜12cm时,得到放大的实像,则物体在一倍焦距和二倍焦距之间,即f<12cm<2f,所以6cm<f<12cm;
当物体离凸透镜4cm时,得到放大的虚像,则物体在一倍焦距以内,即4cm<f。
综上所述,该凸透镜的焦距6cm<f<9cm。
故选:C。
7.【解答】解:A、两种透镜都有焦点,故A错误;
B、凸透镜、凹透镜都是用玻璃等透明材料制成的,故B正确;
C、凸透镜对光线起会聚作用,凹透镜对光线起发散作用,故C错误;
D、错误,薄透镜包括凸透镜和凹透镜,故D错误。
故选:B。
8.【解答】解:(1)往池内注水,水面升至a位置时,发生折射,根据折射角大于入射角画出折射光线,P点如下图所示:
(2)水面上升至b位置时,光在水中沿直线传播,经水池侧壁反射后,光线从水中斜射向空气中,折射角大于入射角,折射光线远离法线,如下图所示:
通过上图可知:我们在上方看起来,光斑的虚像在Q点,即Q在S的上方。
故选:B
9.【解答】解:摄像师为他和朋友们拍了一张合影,然后再给小华来一张吹蜡烛时的特写,即像会变大,据物距和像距的变化规律知,此时的像距一定变大,且物距必须减小,所以要减小照相机和人的距离,即这位摄像师应该靠近小华,并增大镜头与胶片之间的距离方可拍出清晰的照片,即拉长暗箱。故C正确;
故选:C。
10.【解答】解:A、由图可知,此时的物距大于像距,所以成倒立缩小的实像,物距大于两倍焦距,凸透镜的焦距可能为10cm,故A错误;
B、蜡烛靠近凸透镜时,物距减小,为了在光屏上得到清晰的像,应增大像距,光屏应远离凸透镜,故B错误;
C、凸透镜成实像时,物远像近像变小,将蜡烛远离凸透镜时,为了在光屏上得到清晰的像,应将光屏靠近凸透镜,故C正确;
D、远视镜片是凸透镜,对光具有会聚作用,在凸透镜前放上一个远视眼镜,光线提前会聚,将会使所成的像靠近凸透镜,因此,要想重新得到一个清晰的像,光屏应靠近透镜移动,故D错误。
故选:C。
11.【解答】解:A.顾客站在屏幕前50cm处,按下“存”按钮,屏幕上方的摄像头启动,出现人脸缩小的像,该摄像头相当于一个凸透镜,当物距大于二倍焦距时,成倒立、缩小的实像,故A错误;
B.凸透镜成实像时,物近像远像变大,要想成的像变大,人应该靠近镜头,故B错误;
C.顾客刷脸时,距摄像头50cm,物距u=50cm>2f,由此可知,该摄像头的焦距f<25cm=0.25m,摄像头的焦距可能是0.20m,故C正确;
D.该摄像头成像原理与凸透镜成像原理相同,都是光的折射,故D错误。
故选:C。
12.【解答】解:近视眼只能看清近处的物体,看不清远处的物体,当他看远处的物体时,像成在视网膜之前,因此,小亮患上了近视眼;
因为凹透镜对光有发散作用,可使光线延迟会聚,能使像刚好成在视网膜上,因此需要用凹透镜做成的近视眼镜进行矫正。
综上所述,只有选项A正确。
故选:A。
13.【解答】解:A、望远镜的物镜相当于照相机,成倒立、缩小的实像,显微镜的物镜相当于投影仪,成倒立、放大的实像,二者作用不同,故A错误;
B、望远镜的物镜相当于照相机,成倒立、缩小的实像;望远镜的目镜相当于放大镜,用来把像放大,故B错误;
CD、望远镜的物镜相当于照相机,其作用是使远处的物体在焦点附近成实像,而不是虚像,故C错误、D正确。
故选:D。
二.填空题
14.【解答】解:太阳光在穿过大气层时,由于不同高度空气的疏密不同,光的传播方向会发生改变,这种现象称为光的折射。
来自地平线以下的太阳光,逐渐向地面弯曲,人眼逆着折射光线望去时,看到的是太阳的虚像,太阳的位置看起来比实际位置更高。因此,日出时我们所看到的太阳位置在其实际位置的上方。
故答案为:折射;上方;虚。
15.【解答】解:(1)根据反射光线反向延长线过像点,先画出对称的像,连接A'B是反射光线位置,如图:
根据反射角等于入射角,则Q的高度是AB的中点高度,因而高度为(40cm+80cm)=60cm;
(2)根据物与像对比,成在光屏上,是倒立放大的实像,此时物距大于1倍焦距,小于2倍焦距,即图中的C点。
故答案为:(1)见解答;60cm;(2)放大;倒立;实像;C。
16.【解答】解: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=50.0cm﹣40.0cm=10.0cm;
由图可知,此时物距小于像距,根据凸透镜成实像时,物距小于像距,成倒立、放大的实像,应用于投影仪。
故答案为:10.0;投影仪。
17.【解答】解:(1)冰透镜中间厚、边缘薄,属于凸透镜,凸透镜对光线具有会聚作用;
(2)凸透镜是用来矫正远视眼的;
(3)“以艾承其影”中的“影”指太阳光经冰透镜会聚在焦点的亮斑;
(4)凸透镜越薄,焦距越大,为了将物体点燃,二者距离仍为一倍焦距,故应该将透镜远离物体。
故答案为:(1)会聚;(2)远视;(3)焦点;(4)远离。
18.【解答】解:利用放大镜可将指纹放大,使指纹成正立、放大的虚像,看起来更清楚。
故答案为:放大镜;正立;虚。
19.【解答】解:该系统的成像原理与照相机的成像原理相同,成的是倒立、缩小的实像;
凸透镜成像的规律中,成实像时,物距变大,像距变小,像变小可知,要想增大观察到周围景物的像应该让设备远离景物。
故答案为:倒立;缩小;远离。
三.作图题
20.【解答】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,如图所示:
21.【解答】解:人之所以能看到水中的彩色玻璃球,是由彩色玻璃球反射的光线经水面折射后进入人眼,因此光的传播方向大致为C→B眼睛;
彩色玻璃球的像是人眼逆着折射光线看到的,所以直接连接眼睛与C,与水面的交点即为入射点;连接A和入射点即为入射光线,然后做出法线,法线与折射光线之间的夹角为折射角,如图所示:
四.实验探究题
22.【解答】解:(1)如甲图所示,将入射光沿着顺时针方向移动,逐渐靠近法线ON,反射光逐渐靠近法线ON;当入射光移动到法线ON右侧时,反射光出现在法线ON的左侧,这说明反射光线和入射光线分别位于法线两侧。比较r和i,可以得出:光反射时,反射角等于入射角;为了比较反射角与入射角的关系,多次改变入射角进行实验的目的是从大量数据中寻找普遍规律;
(2)光具盘能显示光路,读出入射角和折射角的大小;可从不同方向看到圆盘上的光线,是因为圆盘上表面粗糙,光束中的部分光在圆盘上上发生了漫反射;
在实验过程中,将纸板向前或向后折,是为了验证反射光线与入射光线在同一平面内,此时有折转时,观察不到反射光,说明反射光线与入射光线及法线ON在同一平面内;
在光的折射现象中,光路是可逆的,则用激光笔让光线沿着BO射向水面时,可看到折射光线沿OA射出;
(4)实验中,当∠AON=0°时,入射角为0°,即光从一种透明介质垂直射入另一种透明介质时,传播方向不变,反射角也为0°,此时发生光的反射,不发生光的折射。
故答案为:(1)靠近;左侧;法线;反射;入射;寻找普遍规律;(2)显示光路;漫;同一平面内;(3)<;OA;(4)0°;发生;不发生。
23.【解答】解:(1)由图甲中,平行光线经凸透镜后会聚到一点,当光屏上得到的最小、最亮的光斑便是凸透镜的焦点,所以焦距f=60.0cm﹣50.0cm=10.0cm;
(2)凸透镜焦距为10.0cm,将点燃的蜡烛移到标尺10cm处,物距:u=50.0cm﹣10.0cm=40.0cm,此时u>2f,成倒立、缩小的实像;
(3)在烛焰和凸透镜之间放一眼镜的镜片,发现光屏上的像由清晰变模糊了,将光屏向靠近凸透镜的方向移动适当距离后,光屏上再次呈现清晰的像,说明该镜片把光线会聚了,凸透镜对光线有会聚作用,凸透镜可以矫正远视眼。
故答案为:(1)10.0;(2)缩小;(3)远视。
24.【解答】解:(1)当发光二极管的光照射在粗糙的鼠标垫上时,反射光线会射向各个方向,因此会发生漫反射;光线通过透镜时发生折射;凸透镜在生活中还可应用于 放大镜、投影仪、照相机等。
(2)由题意可知,当鼠标平放在鼠标垫上,成像透镜距鼠标垫7mm,光学感应器距成像透镜3mm,即物距大于像距,因此,成倒立、缩小的实像,这和照相机成像原理是一样的。
(3)当鼠标向前推移时,二极管、成像透镜均向前移动,所以感光器件上的像相对于光学感应器也在向前移动。
故答案为:(1)漫反射;折射;照相机;(2)倒立;缩小;实;(3)前
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