4.1 凸透镜与凹透镜(高效培优·讲义)物理新教材沪科版八年级全一册
2026-08-26
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摘要:
本初中物理讲义聚焦凸透镜与凹透镜核心知识点,系统梳理透镜结构特征(中央厚薄差异)、对光的作用(会聚与发散),明确光心、焦点、焦距等概念,通过三条特殊光线作图建立光学模型,衔接平行光聚焦法测焦距及生活应用实例,构建完整知识支架。
该资料以“实验归纳+几何作图”为特色,通过平行光聚焦实验培养科学探究能力,结合冰透镜取火、矿泉水瓶聚光等实例深化物理观念,避坑指南与分阶练习助力科学思维养成。课中辅助教师演示教学,课后帮助学生巩固知识、查漏补缺,提升学习效果。
内容正文:
第4.1节 凸透镜与凹透镜
目录
01 本节导航·目标清单
02 教材精研·内容全解
考点01 凸透镜
考点02 凹透镜
03 避坑指南·解题通法
角度01 平行光聚焦法
角度02 三条特殊光线
04 真题闯关·溯源演练
05 课后三阶·精准练习
目标导航
方法指导
1.通过观察与实验,了解凸透镜对光的会聚作用和凹透镜对光的发散作用,能认识光心、焦点和焦距,会画光路图。
2.能用这些知识解释生产生活中的相关现象。
1.采用“实验归纳+几何作图”法,先用平行光源演示透镜对光斑大小的改变定性判断会聚/发散,再结合光路图记忆三条特殊光线,在图中规范标注光心O、焦点F与焦距f,实现从现象到模型的转化。
2.先判断实例中起作用的透镜类型,再对应其核心光学特性描述光路变化,最后联系放大镜聚光点火、猫眼扩大视野等具体情境解释现象成因。
考点01 凸透镜
1.如图所示,凸透镜的中央较厚、边缘较薄,两个表面中至少有一个是球面的一部分。
2.如果透镜的厚度远小于球面半径,我们称这种透镜为薄透镜。
3.放大镜的镜片就是凸透镜,照相机及望远镜等也用到了凸透镜这类光学元件。
4.平行光通过凸透镜折射后将会聚于一点,凸透镜对光有会聚作用。所以,凸透镜又叫做会聚透镜。
5.平行光照射到凸透镜会聚于一点的光路图如图所示,凸透镜的中心O称为光心,通过光心的光,其传播方向不变;通过光心且垂直于透镜表面的直线称为主光轴,简称光轴。平行于主光轴的光经凸透镜折射后会聚的点称为凸透镜的焦点,符号为F,凸透镜的两侧各有一个焦点,焦点到光心的距离称为焦距,用字母f表示。
【深化点拨】
焦距是凸透镜的一个重要参数,凸透镜的焦距越大,凸透镜对光的会聚作用越小。
1.(2026•长春期中)在如图所示的光学元件中,属于凸透镜的是( )
A. B. C. D.
2.(2025•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
3.(2025•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.(2026•邵阳模拟)如图所示,雨过天晴,小梦和家人及时排去自家蔬菜塑料大棚上低洼处的积水。需要及时排去积水的原因是( )
A.低洼处的积水相当于平面镜,容易反射太阳光,减弱大棚内蔬菜的光合作用
B.低洼处的积水相当于凸面镜,容易会聚太阳光,烧坏大棚内的蔬菜
C.低洼处的积水相当于凹透镜,容易发散太阳光,减弱大棚内蔬菜的光合作用
D.低洼处的积水相当于凸透镜,容易会聚太阳光,烧坏大棚内的蔬菜
5.(2026•德州模拟)晋代张华在《博物志》中记载:“削冰令圆,举以向日,以艾承影,则得火”。如图是我国古人用冰块制成的透镜将艾绒点燃的情景。若制作冰透镜的冰块厚度增加(直径保持不变),则该透镜的焦距将 (选填“增大”、“不变”或“减小”)。
6.(2026•崇左模拟)如图,某汽车司机下车时,随手将一瓶矿泉水放在仪表台上。不料因阳光照射,车内物品被点燃引起火灾。原因是矿泉水瓶相当于 (选填“凹透镜”或“凸透镜”),对光有 作用。因此,在山林中,除了携带火种容易发生火灾外,随意丢弃的矿泉水瓶也容易引发火灾,同学们不要随地扔垃圾。
考点02 凹透镜
1.如图所示,凹透镜的中央较薄、边缘较厚,两个表面中至少有一个是球面的一部分。。
2.让平行光束照射在凹透镜上,可看到光通过凹透镜发生折射后向外散开。可见,凹透镜对光有发散作用。所以,凹透镜又叫做发散透镜。
3.与凸透镜类似,凹透镜也有主光轴、光心,通过凹透镜光心的光,其传播方向也不变。平行于主光轴的光经凹透镜发散后,其反向延长线的交点叫凹透镜的焦点。凹透镜的两侧各有一个焦点。
【深化点拨】
平行光通过凹透镜后变成发散光线,这些发散光线的反向延长线相交于主光轴上一点,这一点不是实际光线的会聚点,所以叫虚焦点。
7.(2025•兰州期中)如图所示,属于凹透镜的是( )
A.①②③ B.①②④⑤ C.①③⑤ D.②④⑥
8.(2026•济南模拟)家庭的入户门上一般会装有防盗门镜(俗称“猫眼”),人们透过“猫眼”便可看到门外的访客。已知一束光通过“猫眼”的光路如图所示,由此可以推测,此时“猫眼”的作用相当于一个( )
A.凸透镜 B.凹透镜 C.三棱镜 D.玻璃砖
9.(2025•济南期中)物理实验室内,小旭拿了几个镜子放入了一黑盒子,光线通过黑盒子后的传播方向如图所示,据此分析正确的是( )
A.甲是凸面镜 B.乙是凸透镜
C.丙是凹透镜 D.丁是凹透镜
10.(2025•武汉期末)小年同学将一副眼镜正对太阳光,发现眼镜镜片后的区域比镜片周围暗,如图所示。关于这副眼镜的透镜性质及其对光的作用,下列解释正确的是( )
A.凹透镜,对光线有发散作用
B.凹透镜,对光线有会聚作用
C.凸透镜,对光线有会聚作用
D.凸透镜,对光线有发散作用
11.(2025•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”)。
12.(2025•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。空气泡和水如同 透镜一样,使光线 (选填“发散”或“会聚”),因此空气泡下方的白纸处较 (选填“亮”或“暗”)。
1.平行光聚焦法
把一个凸透镜正对着阳光(可以看作平行光),再把一张白纸放在它的另一侧,调整凸透镜与纸的距离,纸上会出现一个最小、最亮的光斑,测量这个光斑到凸透镜的距离,即为该凸透镜的焦距f。
2.三条特殊光线
(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)通过焦点的光线经透镜折射后平行于主光轴射出。
角度01 平行光聚焦法
13.(2025•西安模拟)小明利用太阳光测量凸透镜焦距,下列操作最合理的是( )
A. B.
C. D.
14.(2025•绵阳期末)如图,为了测量某凸透镜焦距,小华先在纸上画了一个小于透镜大小的圆环,如图所示,将凸透镜正对太阳光,在其下方距透镜8cm处的白纸上的光斑恰好与圆环重合,当将该透镜远离白纸垂直移动6cm时,此时白纸上的光斑再次与圆环重合,经观察发现此过程中光斑的大小先变小后变大,则该凸透镜的焦距( )
A.8cm B.5cm C.10cm D.11cm
15.(2025•三明期中)兴趣小组在课余时间利用太阳光测量某一凸透镜的焦距f,同学们将凸透镜正对着太阳,再把一张纸放在它的下方,如图所示,在纸上呈现一个并非最小的光斑,测得这个光斑到凸透镜的距离为L。将凸透镜向远离纸的方向移动,发现光斑先变小后变大,则下列关于L和f的关系正确的是( )
A.f=L B.f>L C.f<L D.f≥L
16.(2025•北京期末)实验室中可用如下方法测量凹透镜的焦距。如图所示,在光具座上从左至右依次竖直放置待测焦距的凹透镜,已知焦距为f的凸透镜和平面镜,并令两薄透镜的主光轴重合。将一束平行光沿主光轴从凹透镜的左侧射入并最终照到平面镜上。调整两薄透镜光心间的距离为L时,平面镜上的反射光恰能沿原光路返回。由此可知此凹透镜的焦距大小为( )
A. B. C.f+L D.f﹣L
17.(2026•安庆二模)如图所示,一束平行光正对凸透镜照射,左右移动光屏,直到在光屏上出现一个最小、最亮的光斑,则该凸透镜的焦距f= cm。
18.(2025•南京期中)为了测量某凸透镜焦距,小华先在纸上画一个小于透镜大小的圆环,如图所示,将凸透镜正对太阳光,在其下方距透镜8cm处的白纸上的光斑恰好与圆环重合,将该透镜靠近白纸垂直移动6cm时,此时白纸上的光斑再次与圆环重合,此过程中光斑的大小 (选填“先变小后变大”或“先变大后变小”),通过计算可以得出该凸透镜的焦距为 cm。
角度02 三条特殊光线
19.(2026•蚌埠三模)如图所示,O点为凸透镜的光心,F为凸透镜的焦点,请在图中画出相应的折射光线或入射光线。
20.(2026•乌鲁木齐二模)完成如图中光路图。
21.(2025•渭南期末)如图所示,凸透镜和凹透镜共用同一条主光轴和同一个焦点(虚焦点)F,一条过焦点(虚焦点)F的光线射向凸透镜,请在图中画出这条光线经过两透镜的光路图。(保留作图痕迹)
22.(2026•阜阳二模)请准确画出一条从A点射向凸透镜的光线,这条光线经透镜折射后其折射光线经过B点,根据要求完成光路作图。
【例1】
23.(2026•武威中考)如图甲所示,近视眼镜放在阳光下,对光有 (选填“会聚”或“发散”)作用;请在图乙中补全通过透镜的两条光线的光路图。
【变式1-1】
24.(2026•遂宁中考)每年6月6日为“全国爱眼日”,部分青少年由于不良用眼习惯,导致看不清远处的物体,需要佩戴合适的 透镜(选填“凸”或“凹”),该透镜对光具有 作用。
【变式1-2】
25.(2026•广元中考)在一期野外求生节目中,求生者手持自制的水凸透镜,正对太阳光和地面上的柴火,形成一个最小、最亮的光斑,柴火一会儿被点燃,这是因为凸透镜对光具有 作用;若他操作过程中水不断地向外流出,使凸透镜厚度变薄,要使最小、最亮的光斑在柴火上的位置不变,应将水凸透镜 (选填“远离”或“靠近”)柴火。
【例2】
26.(2026•福建中考)画出经透镜射出的光线。
【变式2-1】
27.(2025•泰安中考)我国西汉时期的《淮南万毕术》记载:“削冰令圆,举以向日,以艾承其影,则火生。”这是利用冰透镜对日聚焦取火的最早记载。如图所示,假设O为冰透镜的光心,F为冰透镜的焦点,请完成光路图。
【变式2-2】
28.(2025•眉山中考)根据透镜对光的作用,完成下列光路图。
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29.(2025•西安期中)根据入射光线和折射光线,虚线框内的透镜正确的是( )
A.①② B.①③ C.②③ D.②④
30.(2025•厦门期中)如图所示,雨过天晴后,菜农需要及时清理塑料大棚顶部的积水,否则可能会烧坏大棚内的蔬菜。这是因为积水处相当于( )
A.平面镜 B.三棱镜 C.凸透镜 D.凹透镜
31.(2025•烟台期中)公元前2世纪,西汉淮南王刘安的《淮南万毕术》记载:“削冰令圆,举以向日,以艾承其影,则火生”。其描述的现象如图所示,下列说法正确的是( )
A.“削冰令圆”指的是把冰削成凹透镜
B.“举以向日”指的是冰透镜平行于地面放置
C.“以艾承其影”的“影”指冰透镜的焦点
D.“则火生”是因为冰透镜能反射太阳光
32.(2025•盐城期中)将凸透镜正对太阳光,其下方的纸上呈现一个并非最小的光斑,这时光斑到凸透镜的距离为l。若凸透镜靠近纸的过程中光斑一直变大,该凸透镜的焦距( )
A.一定小于l
B.一定等于l
C.一定大于l
D.可能小于l,也可能大于l
33.(2025•无锡期中)香水的主要成分是易燃酒精。如图所示为两瓶香水,透明玻璃瓶盖形状各异,容易在阳光下引发火灾的是 (选填“a”或“b”),原因是这类透镜对光线具有 (选填“会聚”或“发散”)作用。
34.(2026•长春期中)如图甲,将凸透镜正对着太阳光,前后移动纸片得到最小最亮的光点,测得光点到凸透镜中心的距离是5cm。该光点是凸透镜对光的 作用形成的,凸透镜的焦距是 cm.如图乙所示,一束光线经过一个透镜后相交于主光轴上的A点,取走透镜后光线相交于B点,则该透镜是 透镜。
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35.(2025•枣庄期末)光经过透镜折射前后的光路如图所示,则下列对虚线框内的透镜类型判断正确的是( )
A.甲是凹透镜,乙是凸透镜
B.甲是凸透镜,乙是凹透镜
C.两个都是凹透镜
D.两个都是凸透镜
36.(2025•武汉期末)据晋代《博物志》记载:“削冰令圆,举以向日,以艾承其影得火。”取火的冰的特点是( )
A.中间厚边缘薄,对光有会聚作用
B.中间厚边缘薄,对光有发散作用
C.中间薄边缘厚,对光有会聚作用
D.中间薄边缘厚,对光有发散作用
37.(2025•武汉期末)据新闻报道,一辆家用轿车在太阳下“自燃”。调查发现,火灾是由放在仪表盘上方防滑垫上的瓶装水引发的。下列光路图能解释火灾成因的是( )
A. B.
C. D.
38.(2025•合肥期末)如图所示,有一塑石英正方体,内有一空气层,当一束平行光垂直通过石英正方体时,光在空气层中发生的现象是( )
A.光束在空气层中将变的发散
B.光束在空气层中将变的会聚
C.光束在空气层中传播方向不会发生变化
D.光束在空气层中将发生反射
39.(2026•德州期末)如图所示,光会聚于b点,在虚线区域内放甲透镜后,光会聚于主光轴MN上的c点,则甲是 透镜;在虚线区域内换放乙透镜后,光会聚于主光轴MN上的a点,则乙是 透镜。
40.(2025•贵港期末)1700多年前,古书《博物志》记载了用冰取火的方法:“削冰令圆,举以向日,以艾于后承其影则得火。”这是我国古人创造的神奇。“削冰令圆”利用冰块制成的透镜对太阳光有
(选填“会聚”或“发散”)作用,“以艾于后承其影则得火”,说明要把艾草放在“影”的位置,“影”这一位置指冰透镜的 。
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41.(2026•哈尔滨模拟)汉代的《淮南万毕术》中有古人用冰制作透镜利用太阳取火的记载。下列成语所描绘的光现象中,与“用冰取火”的物理原理相同的是( )
A.立竿见影 B.凿壁借光 C.海市蜃楼 D.镜花水月
42.(2026•郴州二模)小明同学暑假到森林公园旅游,导游要求大家不要随意丢弃饮料瓶,这不仅是为了环境美观,更是为了保护森林。因为透明的饮料瓶中有水或饮料时( )
A.相当于凸透镜,对光有会聚作用
B.相当于凸透镜,对光有发散作用
C.相当于凹透镜,对光有会聚作用
D.相当于凹透镜,对光有发散作用
43.(2025•上海模拟)如图所示虚线方框内各放置一个透镜,发光点S发出的两束光通过透镜前后的方向如图所示,若甲、乙透镜的焦距分别为f甲、f乙,且S点距甲、乙两透镜的距离相等,下列说法正确的是( )
A.甲为凹透镜,乙为凸透镜
B.甲为凸透镜,乙为凸透镜
C.f甲小于f乙
D.甲透镜的折光能力比乙透镜的强
44.(2026•六安模拟)如图所示,将平面镜放在垂直于凸透镜主光轴的位置,此凸透镜的焦距为f,一束平行于凸透镜主光轴的光线射向透镜,经平面镜反射后会聚于两镜的中点A,则凸透镜的光心和平面镜相距为( )
A. B. C. D.2f
45.(2025•绵阳二模)如图所示,是球形玻璃太阳能发电装置。球形玻璃相当于一个 (选填“凸”或“凹”)透镜,对光线有 (选填“会聚”或“发散”)作用。
46.(2025•清远二模)小芳先在纸上画了一个小于凸透镜大小的圆环。如图所示,将凸透镜正对太阳光,在其下方距透镜10cm处的白纸上的光斑恰好与圆环重合,这个现象表明凸透镜对光有 作用;当将该凸透镜靠近白纸垂直移动6cm时,此时白纸上的光斑再次与圆环重合,此过程中光斑的大小
(选填“先变小后变大”或“先变大后变小”),通过计算可以得到该凸透镜的焦距为
cm。
47.(2026•漳州模拟)如题图所示,一光源发出的光经平面镜反射后照射到凹透镜上,光线ab与凹透镜的主光轴平行,其中F为凹透镜的焦点,O为光心。请画出入射光线通过凹透镜后的折射光线。
48.(2026•黄石模拟)如图所示是某兴趣小组在实验室用凸透镜、发光物体、光屏模拟照相机成像原理图,请根据凸透镜的光学性质,用作图法找到凸透镜左右两个焦点并用F表示,保留作图痕迹。
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第4.1节 凸透镜与凹透镜
目录
01 本节导航·目标清单
02 教材精研·内容全解
考点01 凸透镜
考点02 凹透镜
03 避坑指南·解题通法
角度01 平行光聚焦法
角度02 三条特殊光线
04 真题闯关·溯源演练
05 课后三阶·精准练习
目标导航
方法指导
1.通过观察与实验,了解凸透镜对光的会聚作用和凹透镜对光的发散作用,能认识光心、焦点和焦距,会画光路图。
2.能用这些知识解释生产生活中的相关现象。
1.采用“实验归纳+几何作图”法,先用平行光源演示透镜对光斑大小的改变定性判断会聚/发散,再结合光路图记忆三条特殊光线,在图中规范标注光心O、焦点F与焦距f,实现从现象到模型的转化。
2.先判断实例中起作用的透镜类型,再对应其核心光学特性描述光路变化,最后联系放大镜聚光点火、猫眼扩大视野等具体情境解释现象成因。
考点01 凸透镜
1.如图所示,凸透镜的中央较厚、边缘较薄,两个表面中至少有一个是球面的一部分。
2.如果透镜的厚度远小于球面半径,我们称这种透镜为薄透镜。
3.放大镜的镜片就是凸透镜,照相机及望远镜等也用到了凸透镜这类光学元件。
4.平行光通过凸透镜折射后将会聚于一点,凸透镜对光有会聚作用。所以,凸透镜又叫做会聚透镜。
5.平行光照射到凸透镜会聚于一点的光路图如图所示,凸透镜的中心O称为光心,通过光心的光,其传播方向不变;通过光心且垂直于透镜表面的直线称为主光轴,简称光轴。平行于主光轴的光经凸透镜折射后会聚的点称为凸透镜的焦点,符号为F,凸透镜的两侧各有一个焦点,焦点到光心的距离称为焦距,用字母f表示。
【深化点拨】
焦距是凸透镜的一个重要参数,凸透镜的焦距越大,凸透镜对光的会聚作用越小。
1.(2026•长春期中)在如图所示的光学元件中,属于凸透镜的是( )
A. B. C. D.
解:
AB、这两个透镜都是中间薄、边缘厚,所以这个两个透镜属于凹透镜,故AB错误;
C、该透镜中间厚、边缘薄,是凸透镜,故C正确;
D、该元件厚度相同,不属于凸透镜,也不属于凹透镜,故D错误。
答案:C。
2.(2025•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。
3.(2025•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.(2026•邵阳模拟)如图所示,雨过天晴,小梦和家人及时排去自家蔬菜塑料大棚上低洼处的积水。需要及时排去积水的原因是( )
A.低洼处的积水相当于平面镜,容易反射太阳光,减弱大棚内蔬菜的光合作用
B.低洼处的积水相当于凸面镜,容易会聚太阳光,烧坏大棚内的蔬菜
C.低洼处的积水相当于凹透镜,容易发散太阳光,减弱大棚内蔬菜的光合作用
D.低洼处的积水相当于凸透镜,容易会聚太阳光,烧坏大棚内的蔬菜
解:下雨后,在塑料棚上的积水就像一个形状不规则的“凸透镜”,阳光通过这些“凸透镜”会聚,照到蔬菜上,可能会把蔬菜烧坏,其它未照到的蔬菜光照又不足,所以雨过天晴后,要将塑料棚上的积水放掉。
答案:D。
5.(2026•德州模拟)晋代张华在《博物志》中记载:“削冰令圆,举以向日,以艾承影,则得火”。如图是我国古人用冰块制成的透镜将艾绒点燃的情景。若制作冰透镜的冰块厚度增加(直径保持不变),则该透镜的焦距将 减小 (选填“增大”、“不变”或“减小”)。
解:凸透镜的焦距和它的凸起程度有关,当直径不变时,冰块厚度增加,会让冰透镜中间的凸起程度变大,折光能力变强,平行太阳光经透镜后会在更靠近透镜的位置会聚,因此焦距减小。
答案:减小。
6.(2026•崇左模拟)如图,某汽车司机下车时,随手将一瓶矿泉水放在仪表台上。不料因阳光照射,车内物品被点燃引起火灾。原因是矿泉水瓶相当于 凸透镜 (选填“凹透镜”或“凸透镜”),对光有 会聚 作用。因此,在山林中,除了携带火种容易发生火灾外,随意丢弃的矿泉水瓶也容易引发火灾,同学们不要随地扔垃圾。
解:装有水的瓶子中间厚、边缘薄,相当于凸透镜,凸透镜对光有会聚作用。
答案:凸透镜;会聚
考点02 凹透镜
1.如图所示,凹透镜的中央较薄、边缘较厚,两个表面中至少有一个是球面的一部分。。
2.让平行光束照射在凹透镜上,可看到光通过凹透镜发生折射后向外散开。可见,凹透镜对光有发散作用。所以,凹透镜又叫做发散透镜。
3.与凸透镜类似,凹透镜也有主光轴、光心,通过凹透镜光心的光,其传播方向也不变。平行于主光轴的光经凹透镜发散后,其反向延长线的交点叫凹透镜的焦点。凹透镜的两侧各有一个焦点。
【深化点拨】
平行光通过凹透镜后变成发散光线,这些发散光线的反向延长线相交于主光轴上一点,这一点不是实际光线的会聚点,所以叫虚焦点。
7.(2025•兰州期中)如图所示,属于凹透镜的是( )
A.①②③ B.①②④⑤ C.①③⑤ D.②④⑥
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。
答案:D。
8.(2026•济南模拟)家庭的入户门上一般会装有防盗门镜(俗称“猫眼”),人们透过“猫眼”便可看到门外的访客。已知一束光通过“猫眼”的光路如图所示,由此可以推测,此时“猫眼”的作用相当于一个( )
A.凸透镜 B.凹透镜 C.三棱镜 D.玻璃砖
解:“猫眼”能让室内的人看到门外的人,且看到的是正立、缩小的像。凸透镜成正立像时是放大的,不符合“猫眼”的成像特点。凹透镜对光线有发散作用,成的是正立、缩小的虚像,符合“猫眼”的成像效果。三棱镜主要用于光的色散,与“猫眼”的成像原理无关。玻璃砖主要改变光的传播方向,不会成缩小的像。所以“猫眼”的作用相当于一个凹透镜。
答案:B。
9.(2025•济南期中)物理实验室内,小旭拿了几个镜子放入了一黑盒子,光线通过黑盒子后的传播方向如图所示,据此分析正确的是( )
A.甲是凸面镜 B.乙是凸透镜
C.丙是凹透镜 D.丁是凹透镜
解:A、凸面镜对光线有发散作用。而图中甲对光线起会聚作用,且光线是透过镜子发生偏折,说明甲是透镜而非面镜,所以甲不可能是凸面镜,故A错误。
B、凸透镜对光线有会聚作用。图中乙对光线是发散作用,所以乙不是凸透镜,故B错误。
C、凹透镜对光线有发散作用。图中丙对光线起发散作用,所以丙是凹透镜,故C正确。
D、凸透镜对光线有会聚作用。图中丁使光线会聚,符合凸透镜的光学性质,所以丁是凸透镜,故D错误。
答案:C。
10.(2025•武汉期末)小年同学将一副眼镜正对太阳光,发现眼镜镜片后的区域比镜片周围暗,如图所示。关于这副眼镜的透镜性质及其对光的作用,下列解释正确的是( )
A.凹透镜,对光线有发散作用
B.凹透镜,对光线有会聚作用
C.凸透镜,对光线有会聚作用
D.凸透镜,对光线有发散作用
解:将眼镜正对太阳光,镜片后的区域比镜片周围暗,这说明通过镜片的光线被发散,导致光线强度减弱,所以这副眼镜是凹透镜,对光线有发散作用,故A正确,BCD错误。
答案:A。
11.(2025•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。
12.(2025•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。空气泡和水如同 凹 透镜一样,使光线 发散 (选填“发散”或“会聚”),因此空气泡下方的白纸处较 暗 (选填“亮”或“暗”)。
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,故空气泡下方的白纸处较暗。
答案:凹;发散;暗。
1.平行光聚焦法
把一个凸透镜正对着阳光(可以看作平行光),再把一张白纸放在它的另一侧,调整凸透镜与纸的距离,纸上会出现一个最小、最亮的光斑,测量这个光斑到凸透镜的距离,即为该凸透镜的焦距f。
2.三条特殊光线
(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)通过焦点的光线经透镜折射后平行于主光轴射出。
角度01 平行光聚焦法
13.(2025•西安模拟)小明利用太阳光测量凸透镜焦距,下列操作最合理的是( )
A. B.
C. D.
解:
利用会聚太阳光法测焦距时,要将凸透镜正对着太阳光,太阳光经凸透镜后将会聚在焦点。所以把白纸(光屏)置于另一侧,改变白纸与凸透镜间的距离,直到光屏上出现一个最小、最亮的光斑,这个光斑便为焦点,测出光斑到凸透镜的距离,即为凸透镜的焦距;
则由各选项图可知,AD的操作错误;而B图不方便测光斑到凸透镜的距离,C图中白纸与凸透镜平行,便于测出焦距,故C最合理。
答案:C。
14.(2025•绵阳期末)如图,为了测量某凸透镜焦距,小华先在纸上画了一个小于透镜大小的圆环,如图所示,将凸透镜正对太阳光,在其下方距透镜8cm处的白纸上的光斑恰好与圆环重合,当将该透镜远离白纸垂直移动6cm时,此时白纸上的光斑再次与圆环重合,经观察发现此过程中光斑的大小先变小后变大,则该凸透镜的焦距( )
A.8cm B.5cm C.10cm D.11cm
解:由题意可知,将凸透镜正对太阳光,而太阳光的光线相当于平行光,平行于主光轴的光线经过凸透镜时,会聚于另一侧的焦点,题中说明在其下方距透镜8cm处的白纸上的光斑恰好与圆环重合,然后再将该透镜远离白纸垂直移动6cm时,光斑再次与圆环重合,这些都表明了焦点在两个光斑的中间,并且两个光斑到焦点的距离相等,如下图所示,可知第一个光斑与第二个光斑之间的距离为6cm,则焦点与第一个光斑的距离为3cm,第一个光斑与透镜距离8cm,此时只需再将透镜远离白纸3cm,光斑就会会聚再焦点上,此时透镜距白纸(8+3)cm,即则该凸透镜的焦距为11cm。
答案:D。
15.(2025•三明期中)兴趣小组在课余时间利用太阳光测量某一凸透镜的焦距f,同学们将凸透镜正对着太阳,再把一张纸放在它的下方,如图所示,在纸上呈现一个并非最小的光斑,测得这个光斑到凸透镜的距离为L。将凸透镜向远离纸的方向移动,发现光斑先变小后变大,则下列关于L和f的关系正确的是( )
A.f=L B.f>L C.f<L D.f≥L
解:当凸透镜正对太阳光时,太阳光可视为平行光。平行光经过凸透镜后会聚于焦点,该点到透镜的距离即为焦距 f,当纸位于焦点处时,光斑最小。
当纸在焦点之前或之后时,光斑都会变大,此时将凸透镜向远离纸的方向移动,发现光斑先变小后变大,说明测量的点在凸透镜与焦点之间,即f>L,故ACD错误,B正确。
答案:B。
16.(2025•北京期末)实验室中可用如下方法测量凹透镜的焦距。如图所示,在光具座上从左至右依次竖直放置待测焦距的凹透镜,已知焦距为f的凸透镜和平面镜,并令两薄透镜的主光轴重合。将一束平行光沿主光轴从凹透镜的左侧射入并最终照到平面镜上。调整两薄透镜光心间的距离为L时,平面镜上的反射光恰能沿原光路返回。由此可知此凹透镜的焦距大小为( )
A. B. C.f+L D.f﹣L
解:
当凸透镜的焦点位于凸透镜与凹透镜之间时,因为从凹透镜出来的光线为发散光线,所以不可能经过凸透镜焦点;
当凸透镜焦点位于凹透镜左边时,则可能从凹透镜出来的光线的反向延长线经过凸透镜的焦点;而射入凹透镜的光线为平行光线,故从凹透镜出来的光线的反向延长线也经过凹透镜的焦点,因而凹透镜的焦点与凸透镜的焦点重合,所以凹透镜的焦距f′=f﹣L。如图所示:
故D正确,ABC错误。
答案:D。
17.(2026•安庆二模)如图所示,一束平行光正对凸透镜照射,左右移动光屏,直到在光屏上出现一个最小、最亮的光斑,则该凸透镜的焦距f= 10.0 cm。
解:平行于凸透镜主光轴的光经过凸透镜后,在光屏上形成的最小、最亮的光斑是凸透镜的焦点。如图所示,刻度尺的分度值为1cm,凸透镜焦点对应的刻度在20.0cm处,凸透镜光心对应的刻度在10.0cm处,则该凸透镜的焦距f=20.0cm﹣10.0cm=10.0cm(焦点到透镜光心的距离)。
答案:10.0。
18.(2025•南京期中)为了测量某凸透镜焦距,小华先在纸上画一个小于透镜大小的圆环,如图所示,将凸透镜正对太阳光,在其下方距透镜8cm处的白纸上的光斑恰好与圆环重合,将该透镜靠近白纸垂直移动6cm时,此时白纸上的光斑再次与圆环重合,此过程中光斑的大小 先变小后变大 (选填“先变小后变大”或“先变大后变小”),通过计算可以得出该凸透镜的焦距为 5 cm。
解:小华先在纸上画一个小于透镜大小的圆环,将凸透镜正对太阳光,在其下方距透镜8cm处的白纸上的光斑恰好与圆环重合,这表明光会聚了,即凸透镜对光线具有会聚作用;
由题意可知,当将该透镜靠近白纸垂直移动6cm时,此时白纸上的光斑再次与圆环重合,说明两次白纸上的光斑都不是最小最亮的光斑,也就是说不是凸透镜的焦点,说明凸透镜的焦点在两次出现光斑的中间,可知此过程中的光斑是先变小后变大,两次光斑之间的距离为6cm,凸透镜焦点距第1次的光斑距离为3cm,所以凸透镜的焦距为8cm﹣3cm=5cm。
答案:先变小后变大;5。
角度02 三条特殊光线
19.(2026•蚌埠三模)如图所示,O点为凸透镜的光心,F为凸透镜的焦点,请在图中画出相应的折射光线或入射光线。
解:平行于主光轴的光线经凸透镜折射后将过焦点;过光心的光线传播方向不改变,如下图所示:
20.(2026•乌鲁木齐二模)完成如图中光路图。
解:延长线过另一侧焦点的光线,经凹透镜折射后将平行于主光轴;过凹透镜光心的光线其传播方向不变,如图所示:
21.(2025•渭南期末)如图所示,凸透镜和凹透镜共用同一条主光轴和同一个焦点(虚焦点)F,一条过焦点(虚焦点)F的光线射向凸透镜,请在图中画出这条光线经过两透镜的光路图。(保留作图痕迹)
解:过凸透镜焦点的光线,经凸透镜折射后,折射光线平行于主光轴射出;该折射光线平行于凹透镜的主光轴的入射,经凹透镜折射后,折射光线的反向延长线通过入射光线同侧的虚焦点,如图所示:
22.(2026•阜阳二模)请准确画出一条从A点射向凸透镜的光线,这条光线经透镜折射后其折射光线经过B点,根据要求完成光路作图。
解:先找到A点的像A的位置:先画出平行于主光轴的光线折射后会聚于焦点,再画出通过光心的光线传播方向不变,这两条光线的交点就是A点的像A';连接A'和B并延长,和透镜相交于C点,最后连接AC,并标出箭头,如图所示:
【例1】
23.(2026•武威中考)如图甲所示,近视眼镜放在阳光下,对光有 发散 (选填“会聚”或“发散”)作用;请在图乙中补全通过透镜的两条光线的光路图。
解:
(1)近视眼镜放在阳光下,凹透镜对光线有发散作用;
(2)平行于凹透镜主光轴的光线,经凹透镜折射后,折射光线的反向延长线通过入射光线同侧的虚焦点;过凹透镜光心的光线其传播方向不变;如图所示:
答案:发散;见上图。
【变式1-1】
24.(2026•遂宁中考)每年6月6日为“全国爱眼日”,部分青少年由于不良用眼习惯,导致看不清远处的物体,需要佩戴合适的 凹 透镜(选填“凸”或“凹”),该透镜对光具有 发散 作用。
解:看不清远处的物体,是因为近视眼的晶状体太厚,折光能力太强,像成在视网膜的前方。矫正近视眼需要佩戴对光有发散作用的凹透镜,使光线推迟会聚,让像重新成在视网膜上。
答案:凹;发散。
【变式1-2】
25.(2026•广元中考)在一期野外求生节目中,求生者手持自制的水凸透镜,正对太阳光和地面上的柴火,形成一个最小、最亮的光斑,柴火一会儿被点燃,这是因为凸透镜对光具有 会聚 作用;若他操作过程中水不断地向外流出,使凸透镜厚度变薄,要使最小、最亮的光斑在柴火上的位置不变,应将水凸透镜 远离 (选填“远离”或“靠近”)柴火。
解:凸透镜能会聚太阳光,会聚光线使柴火温度升高点燃,利用凸透镜对光的会聚作用;水透镜变薄,折光能力变弱,焦距变大,要让光斑仍落在柴火上,需将透镜远离柴火。
答案:会聚;远离。
【例2】
26.(2026•福建中考)画出经透镜射出的光线。
解:过凸透镜光心的光线其传播方向不变;平行于凸透镜主光轴的光线,经凸透镜折射后,折射光线通过凸透镜另一侧的焦点,如图所示:
【变式2-1】
27.(2025•泰安中考)我国西汉时期的《淮南万毕术》记载:“削冰令圆,举以向日,以艾承其影,则火生。”这是利用冰透镜对日聚焦取火的最早记载。如图所示,假设O为冰透镜的光心,F为冰透镜的焦点,请完成光路图。
解:平行于主光轴的平行光线经过凸透镜折射后将过焦点,F为冰透镜的焦点,如图所示:
【变式2-2】
28.(2025•眉山中考)根据透镜对光的作用,完成下列光路图。
解:(1)通过焦点的光线经凸透镜折射后将平行于主光轴,如图所示:
②平行于主光轴的光线经凹透镜折射后,其折射光线的反向延长线过焦点,如图所示:
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29.(2025•西安期中)根据入射光线和折射光线,虚线框内的透镜正确的是( )
A.①② B.①③ C.②③ D.②④
解:四个图中,入射光线经透镜后,发散了一些,该透镜对光有发散作用,所以都是凹透镜;故②③正确、①④错误。
答案:C。
30.(2025•厦门期中)如图所示,雨过天晴后,菜农需要及时清理塑料大棚顶部的积水,否则可能会烧坏大棚内的蔬菜。这是因为积水处相当于( )
A.平面镜 B.三棱镜 C.凸透镜 D.凹透镜
解:下雨后,在塑料棚上的积水就像一个形状不规则的“凸透镜”,阳光通过这些“凸透镜”会聚,照到蔬菜上,可能会把蔬菜烧坏,其它未照到的蔬菜光照又不足,所以雨过天晴后,要将塑料棚上的积水放掉。
答案:C。
31.(2025•烟台期中)公元前2世纪,西汉淮南王刘安的《淮南万毕术》记载:“削冰令圆,举以向日,以艾承其影,则火生”。其描述的现象如图所示,下列说法正确的是( )
A.“削冰令圆”指的是把冰削成凹透镜
B.“举以向日”指的是冰透镜平行于地面放置
C.“以艾承其影”的“影”指冰透镜的焦点
D.“则火生”是因为冰透镜能反射太阳光
解:
A.古人将冰磨成一种冰透镜,该透镜中间厚、边缘薄,属于凸透镜,故A错误;
B.冰透镜正对太阳光,能使太阳光会聚于焦点,所以“举以向日”指的是平行光射向透镜,故B错误;
CD.凸透镜对光线具有会聚作用,能使光线发生折射;冰透镜正对太阳光,能使太阳光会聚焦点,“以艾承其影”中的“影”指冰透镜的焦点,从而能点燃艾草取火,故C正确,D错误。
答案:C。
32.(2025•盐城期中)将凸透镜正对太阳光,其下方的纸上呈现一个并非最小的光斑,这时光斑到凸透镜的距离为l。若凸透镜靠近纸的过程中光斑一直变大,该凸透镜的焦距( )
A.一定小于l
B.一定等于l
C.一定大于l
D.可能小于l,也可能大于l
解:根据题意可知,由于光斑到凸透镜的距离为l时,纸上呈现一个并非最小的光斑,所以凸透镜的焦距f≠l;若凸透镜靠近纸的过程中光斑一直变大,说明凸透镜的焦点在光斑之后,故焦点应在光斑之后,因此f一定大于l,故C正确。
答案:C。
33.(2025•无锡期中)香水的主要成分是易燃酒精。如图所示为两瓶香水,透明玻璃瓶盖形状各异,容易在阳光下引发火灾的是 a (选填“a”或“b”),原因是这类透镜对光线具有 会聚 (选填“会聚”或“发散”)作用。
解:如图所示,a中间厚、边缘薄,是凸透镜,对光有会聚作用,最容易在阳光下引发火灾;b中间薄、边缘厚,属于凹透镜,对光线具有发散作用。
答案:a;会聚。
34.(2026•长春期中)如图甲,将凸透镜正对着太阳光,前后移动纸片得到最小最亮的光点,测得光点到凸透镜中心的距离是5cm。该光点是凸透镜对光的 会聚 作用形成的,凸透镜的焦距是 5 cm.如图乙所示,一束光线经过一个透镜后相交于主光轴上的A点,取走透镜后光线相交于B点,则该透镜是
凹 透镜。
解:
(1)太阳光近似平行光,将凸透镜正对着太阳光,即平行于凸透镜的主光轴,折射光线会聚于一点,这一点就是焦点,该凸透镜的焦距f=5cm;
(2)放上透镜的会聚点A要比不放透镜的会聚点B更要远离透镜,由此可知,该透镜对光线有发散作用;所以该透镜是发散透镜即凹透镜。
答案:会聚;5;凹。
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35.(2025•枣庄期末)光经过透镜折射前后的光路如图所示,则下列对虚线框内的透镜类型判断正确的是( )
A.甲是凹透镜,乙是凸透镜
B.甲是凸透镜,乙是凹透镜
C.两个都是凹透镜
D.两个都是凸透镜
解:光通过甲透镜后折射光线发散了,因此甲为凹透镜;而光线经过乙之后光线发散了,故乙应为凹透镜。
答案:C。
36.(2025•武汉期末)据晋代《博物志》记载:“削冰令圆,举以向日,以艾承其影得火。”取火的冰的特点是( )
A.中间厚边缘薄,对光有会聚作用
B.中间厚边缘薄,对光有发散作用
C.中间薄边缘厚,对光有会聚作用
D.中间薄边缘厚,对光有发散作用
解:凸透镜对光有会聚作用,凹透镜对光有发散作用。“削冰令圆,举以向日,以艾承其影,则得火。”如图所示,这种利用冰透镜向日取火的方法,古人将冰磨成一种冰透镜,说明该透镜中间厚、边缘薄,属于凸透镜,利用凸透镜对光线的会聚作用,使太阳光会聚在焦点处,从而能点燃艾草取火。故A正确,BCD错误。
答案:A。
37.(2025•武汉期末)据新闻报道,一辆家用轿车在太阳下“自燃”。调查发现,火灾是由放在仪表盘上方防滑垫上的瓶装水引发的。下列光路图能解释火灾成因的是( )
A. B.
C. D.
解:因为瓶装水的形状是中间厚、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,会使轿车“自燃”。
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。
38.(2025•合肥期末)如图所示,有一塑石英正方体,内有一空气层,当一束平行光垂直通过石英正方体时,光在空气层中发生的现象是( )
A.光束在空气层中将变的发散
B.光束在空气层中将变的会聚
C.光束在空气层中传播方向不会发生变化
D.光束在空气层中将发生反射
解:(1)由于空气层的形状中央薄,边缘厚,所以其周围的石英是中央厚,边缘薄,这样空气层两边的石英就构成了两个凸透镜。
(2)当平行光无论是从左边进入还是从右边进入石英正方体,都会经过凸透镜会聚,从而在空气层中形成一个会聚光束。
综上分析答案:B。
39.(2026•德州期末)如图所示,光会聚于b点,在虚线区域内放甲透镜后,光会聚于主光轴MN上的c点,则甲是凹透镜;在虚线区域内换放乙透镜后,光会聚于主光轴MN上的a点,则乙是凸透镜。
解:一束光会聚于主光轴上的点b,在虚线区域内放甲透镜后,光会聚于主光轴MN上的c点,则该透镜起到发散作用,故甲是凹透镜;在虚线区域内放乙透镜后,光会聚于主光轴MN上的a点,则该透镜起到会聚作用,故乙是凸透镜。
答案:凹;凸。
40.(2025•贵港期末)1700多年前,古书《博物志》记载了用冰取火的方法:“削冰令圆,举以向日,以艾于后承其影则得火。”这是我国古人创造的神奇。“削冰令圆”利用冰块制成的透镜对太阳光有 会聚 (选填“会聚”或“发散”)作用,“以艾于后承其影则得火”,说明要把艾草放在“影”的位置,“影”这一位置指冰透镜的 焦点 。
解:“削冰令圆”就是把冰块制成凸透镜,凸透镜对光线有会聚作用;
凸透镜会把光线集中在焦点上时,“以艾于后承其影则得火”,说明要把艾草放在“影”的位置,“影”这一位置指冰透镜的焦点。
答案:会聚;焦点。
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41.(2026•哈尔滨模拟)汉代的《淮南万毕术》中有古人用冰制作透镜利用太阳取火的记载。下列成语所描绘的光现象中,与“用冰取火”的物理原理相同的是( )
A.立竿见影 B.凿壁借光 C.海市蜃楼 D.镜花水月
解:利用太阳光经凸透镜时发生折射,光线会聚于一点,所以能够生火;
A.立竿见影中的影子是光在传播过程中,遇到不透明物体,在物体后方形成的暗区,由光的直线传播形成,故A不符合题意;
B.凿壁借光是光透过墙壁上的孔洞照亮空间的现象,对应的物理原理是光在同种均匀介质中沿直线传播,故B不符合题意;
C.海市蜃楼是光在密度不均匀的大气层中传播时,发生折射形成的,故C符合题意;
D.镜花水月属于平面镜成像,是由光的反射形成的,故D不符合题意。
答案:C。
42.(2026•郴州二模)小明同学暑假到森林公园旅游,导游要求大家不要随意丢弃饮料瓶,这不仅是为了环境美观,更是为了保护森林。因为透明的饮料瓶中有水或饮料时( )
A.相当于凸透镜,对光有会聚作用
B.相当于凸透镜,对光有发散作用
C.相当于凹透镜,对光有会聚作用
D.相当于凹透镜,对光有发散作用
解:瓶内水的形状中间厚、边缘薄,相当于一个水凸透镜;会聚的太阳光会使局部温度快速升高,容易引燃森林中的枯枝落叶,引发森林火灾,故A符合题意,BCD不符合题意。
答案:A。
43.(2025•上海模拟)如图所示虚线方框内各放置一个透镜,发光点S发出的两束光通过透镜前后的方向如图所示,若甲、乙透镜的焦距分别为f甲、f乙,且S点距甲、乙两透镜的距离相等,下列说法正确的是( )
A.甲为凹透镜,乙为凸透镜
B.甲为凸透镜,乙为凸透镜
C.f甲小于f乙
D.甲透镜的折光能力比乙透镜的强
解:AB、发光点S发出的两束光通过甲、乙透镜后折射光线变得会聚了,因此两图都应是凸透镜,故A错误,B正确;
CD、凸透镜对光线的折射能力在于它的焦距的大小,焦距越小的折射能力越强,反之,折射能力越强焦距越小,由图可知,乙透镜的折射能力较强,所以乙透镜的焦距短,所以f甲>f乙,故CD错误。
答案:B。
44.(2026•六安模拟)如图所示,将平面镜放在垂直于凸透镜主光轴的位置,此凸透镜的焦距为f,一束平行于凸透镜主光轴的光线射向透镜,经平面镜反射后会聚于两镜的中点A,则凸透镜的光心和平面镜相距为( )
A. B. C. D.2f
解:由图可见,入射光线平行于凸透镜的主光轴,经凸透镜折射后应该会聚在焦点,由于平面镜的反射作用,根据平面镜成像的特点,A点就是焦点F的像,因此焦点F到镜面的距离等于A到镜面的距离;设由于A是凸透镜与平面镜的中点,即OAd,因凸透镜的光心到平面镜的距离为d;此凸透镜的焦距f=d+OA=ddd,即df,故ACD错误,B正确。
答案:B。
45.(2025•绵阳二模)如图所示,是球形玻璃太阳能发电装置。球形玻璃相当于一个 凸 (选填“凸”或“凹”)透镜,对光线有 会聚 (选填“会聚”或“发散”)作用。
解:球形玻璃中间厚、边缘薄,相当于一个凸透镜;凸透镜对光线具有会聚作用。
答案:凸;会聚。
46.(2025•清远二模)小芳先在纸上画了一个小于凸透镜大小的圆环。如图所示,将凸透镜正对太阳光,在其下方距透镜10cm处的白纸上的光斑恰好与圆环重合,这个现象表明凸透镜对光有 会聚 作用;当将该凸透镜靠近白纸垂直移动6cm时,此时白纸上的光斑再次与圆环重合,此过程中光斑的大小先变小后变大(选填“先变小后变大”或“先变大后变小”),通过计算可以得到该凸透镜的焦距为 7 cm。
解:小芳先在纸上画一个小于透镜大小的圆环,将凸透镜正对太阳光,在其下方距透镜10cm处的白纸上的光斑恰好与圆环重合,这表明光会聚了,即凸透镜对光线具有会聚作用;
当将该透镜靠近白纸垂直移动6cm时,此时白纸上的光斑都不是最小最亮的光斑,也就是说不是凸透镜的焦点的位置,说明凸透镜的焦点在两次出现光斑的中间,可知此过程中的光斑是先变小后变大,两次光斑之间的距离为6cm,凸透镜焦点距第一次的光斑距离为3cm,即凸透镜焦点距离第二次的光斑距离也是3cm,所以凸透镜的焦距为10cm﹣3cm=7cm。
答案:会聚;先变小后变大;7。
47.(2026•漳州模拟)如题图所示,一光源发出的光经平面镜反射后照射到凹透镜上,光线ab与凹透镜的主光轴平行,其中F为凹透镜的焦点,O为光心。请画出入射光线通过凹透镜后的折射光线。
解:(1)过反射点垂直于镜面作出法线,然后根据反射角等于入射角,在法线左侧作出入射光线;
(2)入射光线平行于主光轴,经凹透镜折射后,其折射光线的反向延长线过焦点,由此作出折射光线,如图所示:
48.(2026•黄石模拟)如图所示是某兴趣小组在实验室用凸透镜、发光物体、光屏模拟照相机成像原理图,请根据凸透镜的光学性质,用作图法找到凸透镜左右两个焦点并用F表示,保留作图痕迹。
解:在物体AB上从A点开始做一条与主光轴平行的光线,经凸透镜折射后射到A′点,折射光线与主光轴相交的点为焦点F.同样,我们利用光路是可逆的,也可以在A′B′上从A′点开始做一条与主光轴平行的光线,经凸透镜折射后射后到A点,折射光线与主光轴相交的点也是焦点,如图所示:
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