5.1 透镜（分层作业）物理新教材人教版八年级上册

**基本信息** 本同步练习通过A、B、C三层设计，实现透镜知识从基础巩固到思维拓展的递进，适配新授课教学，强化物理观念与科学探究能力。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |A组巩固过关|透镜分类、对光作用、焦点焦距|基础选择填空，结合矿泉水瓶聚光等生活情境，强化物理观念| |B组能力进阶|综合光路分析、焦距测量实验|光路作图与实验数据处理，培养科学思维与证据意识| |C组思维拔高|多透镜组合、菲涅尔透镜应用|探究性实验设计与跨学科阅读题，提升科学探究与创新能力|

5.1 透镜 目 录 A组 巩固过关 知识点1：透镜的特点与分类 知识点2：透镜对光的作用 知识点3：透镜的焦点和焦距 B组 能力进阶 C组 思维拔高 透镜的特点与分类知识点1 1. 炎炎夏日，司机随手将一瓶矿泉水放在仪表台上，如图所示，不料因阳光照射，车内物品被点燃引起火灾。关于这个现象，下列说法正确的是（　　） A．矿泉水瓶的作用相当于一个凹透镜 B．矿泉水瓶对光有会聚作用 C．发生该现象的原理是光的直线传播 D．矿泉水瓶压扁后焦距不会改变 【答案】B 【详解】AB．矿泉水瓶相当于凸透镜，凸透镜对光有会聚作用，故A错误，B正确； C．该现象的原理是光的折射，不是光的直线传播，故C错误； D．矿泉水瓶被压扁后，表面凸起程度改变，焦距也会随之改变，故D错误。 故选B。 2. 如图所示，用透明弹性薄膜充水可以制作水透镜，通过注射器注水或抽水改变透镜的厚度。下列说法正确的是（    ） A．这是一个凹透镜，注水使焦距变大 B．这是一个凹透镜，注水使焦距变小 C．这是一个凸透镜，注水使焦距变大 D．这是一个凸透镜，注水使焦距变小 【答案】D 【详解】由图可知，该水透镜中间厚，边缘薄，是凸透镜。注水后，凸透镜变厚，折光能力变强，焦距变小。故ABC错误，D正确。故选D。 3．下列说法正确的是（　　） A．凸透镜对光有会聚作用，因此通过凸透镜的光都一定会聚于一点 B．凹透镜对光有发散作用，因此通过凹透镜的光一定是发散的 C．一束平行光通过凸透镜后会聚于焦点 D．焦距为3cm的凸透镜比焦距为5cm的凸透镜折光能力更强 【答案】D 【详解】A．凸透镜的“会聚作用”是指光线经透镜后比入射时更靠近主光轴，并非一定会聚于一点（如发散光线经凸透镜后可能仍发散，只是发散程度减小），故A错误； B．凹透镜的“发散作用”是指光线经透镜后比入射时更远离主光轴，并非一定成为发散光（如会聚光线经凹透镜后可能仍会聚，只是会聚程度减小），故B错误； C．只有平行于主光轴的光通过凸透镜后才会会聚于焦点，非主光轴方向的平行光不会会聚于焦点，故C错误； D．凸透镜的焦距越短，对光线的偏折（折光）能力越强；焦距3cm的凸透镜比焦距5cm的凸透镜焦距更短，因此折光能力更强，故D正确。 故选D。 4. （1）如图1所示的透镜中属于凹透镜的有_______（选填字母）； （2）如图2是与主光轴平行的光经过两个材料相同的凸透镜后会聚于焦点，比较可以得到的结论是：在凸透镜的材料相同时，凸透镜表面越凸，凸透镜的焦距越_______（选填“大”或“小”），会聚能力越________（选填“强”或“弱”）； （3）在游玩时不随意丢弃装水的透明圆形饮料瓶，是因为装水的饮料瓶相当于凸透镜，对太阳光有_______作用，可能会引起火灾。 【答案】（1）（b）、（c）；（2）小；强；（3）会聚 【详解】（1）中间薄边缘厚的透镜叫凹透镜。在图示的透镜中，b、c中间薄边缘厚属于凹透镜。 （2）根据题意知道，图2中透镜材料相同而透镜球形表面弯曲程度不同，比较两次实验，可以得到的结论是：在凸透镜的材料相同时，凸透镜表面越凸，凸透镜的焦距越短，会聚能力越强。 （3）纯净水瓶内有水，形成中间厚边缘薄的水凸透镜，即盛有水的瓶子相当于凸透镜。凸透镜对光线有会聚作用，阳光经凸透镜折射后会形成温度比较高的光点，容易点燃枯叶，发生火灾。 5．某学习小组，选择如图所示的四个透镜进行探究实验（其中A、B和C、D是两组形状相同的凸透镜）。为了探究这类凸透镜的焦距与透镜中央厚薄程度的关系，应选择图中的哪两个凸透镜做实验？ 答：___________（选填字母序号）； 器材确定后，让平行光分别通过两个凸透镜，测量光的会聚点到透镜的距离，如图甲、乙所示，可以得到的结论是：在材料相同的情况下，凸透镜表面越凸（中央越厚），焦距___________；如果选择A、B两个透镜，他们还可以探究凸透镜的焦距与___________的关系。 【答案】 A、C 越小 材料 【详解】[1]探究焦距与透镜中央厚薄程度的关系时，需控制材料相同、中央厚薄不同，A和C均为玻璃材质且中央厚薄不同，故选择 A、C。 [2]由图甲、乙可知，透镜表面越凸（中央越厚），平行光的会聚点离透镜越近，即焦距越短。 [3]A、B 透镜形状相同（中央厚薄相同）但材料不同（A 为玻璃、B 为塑料），因此可探究凸透镜的焦距与材料的关系。 透镜对光的作用知识点2 6. 下列关于透镜的说法中，正确的是（　　） A．焦距越短，透镜对光的折射作用越强 B．凸透镜只对平行光有会聚作用 C．凹透镜两个焦点之间的距离叫作焦距 D．平行光经过凸透镜折射后一定会聚于焦点 【答案】A 【详解】A．焦距越短，透镜对光的折射作用越强，焦距越长，对光的折射作用越弱，故A正确； B．凸透镜可以将平行于主光轴的光线会聚于一点，也对其它方向射来的光线同样有会聚作用，故B错误； C．凹透镜的焦点到光心的距离为焦距，而不是两个焦点之间的距离叫做焦距，故C错误； D．只有平行于主光轴的光线经凸透镜折射后才会聚于焦点，故D错误。 故选A。 7．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 【答案】B 【详解】AB．由图可知，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，焦距越大折射能力越弱。由图可知，乙透镜的折射能力较强，所以乙透镜的焦距短，即f甲＞f乙，故CD错误。 故选B。 8．《淮南万毕术》中记载：“削冰令圆，举以向日，以艾承其影，则火生。”关于其中涉及的物理知识，分析正确的是（   ） A．该现象利用了光的反射 B．“削冰令圆”就是把冰块制成凹透镜 C．制成的冰镜对光有会聚作用 D．若要“火生”，把“艾”放在冰镜的一倍焦距内最好 【答案】C 【详解】ABC．“削冰令圆”的目的是生火，因此要把冰块制成对光有会聚作用的凸透镜，利用的原理是光的折射，故C正确，AB错误； D．光平行于主光轴入射时，折射后的光会聚在冰镜的焦点处，因此生火时把“艾”放在冰镜的一倍焦距处最好，故D错误。 故选C。 9. 如图所示，甲乙两个凸透镜的焦距分别是10cm和15cm，与主光轴平行的光束分别射向甲、乙两个凸透镜，下列说法中正确的是（　　） A．甲、乙凸透镜对非平行光线也均有会聚作用 B．甲、乙凸透镜各有两个虚焦点 C．甲凸透镜焦点到光心的距离大于乙凸透镜焦点到光心的距离 D．乙凸透镜折光能力比甲凸透镜折光能力强 【答案】A 【详解】A．凸透镜又称会聚透镜，对光线有会聚作用。无论是平行光还是非平行光，经过凸透镜后都会发生会聚。故A正确； B．凸透镜的焦点是平行于主光轴的光线经透镜折射后实际会聚的点，因此是实焦点。凹透镜的焦点才是虚焦点。故B错误； C．焦点到光心的距离叫做焦距。甲乙两个凸透镜的焦距分别是10cm和15cm，因为，所以甲凸透镜焦点到光心的距离小于乙凸透镜焦点到光心的距离。故C错误； D．凸透镜的焦距越短，对光线的会聚作用（折光能力）就越强。因为甲凸透镜的焦距小于乙凸透镜的焦距，所以甲凸透镜的折光能力比乙凸透镜强。故D错误。 故选A。 10. 把甲、乙两个透镜分别正对太阳光，在光屏上出现了如图所示的光斑，已知透镜到白纸的距离小于透镜焦距，则甲为____透镜，乙为___透镜。 【答案】 凹 凸 【详解】观察甲透镜可知，平行光线经过它后变得发散；由于透镜到白纸的距离小于焦距，所以不可能是会聚后再发散，说明甲透镜是凹透镜。 平行光线经过乙透镜后会聚成一个较小的亮斑，说明乙透镜对光线具有会聚作用，是凸透镜。 11. 2025年1月20日，第九届亚冬会火种在哈尔滨成功采集。采火装置是一块直径达60cm的“冰透镜”，用冰透镜可以点燃火种是利用了凸透镜对光线有_________作用。在点燃火种时，需要把火种放在凸透镜的_________（选填“光心”“焦点”或“二倍焦距”）处。 【答案】 会聚 焦点 【详解】凸透镜对光线有会聚作用，能使平行于主光轴的光会聚在一点，这个点叫焦点；焦点处温度最高，因此为了快速点燃火种，应将燃料放在凸透镜的焦点位置。 12. 一种手电筒上所用的聚光电珠如图所示，其前端相当于一个玻璃制的________透镜，为了使灯丝发出的光经凸透镜后变成平行光，应把灯丝放在________（选填“二倍焦距以外”、“二倍焦距”、“一倍、二倍焦距之间”、“焦点”、“小于一倍焦距”）。 【答案】 凸 焦点 【详解】如图所示，灯珠的前端的玻璃中间厚、边缘薄，相当于一个凸透镜。由凸透镜的光学特点可知，过焦点射向凸透镜的光线，折射光线平行于主光轴，因此为了使灯丝发出的光在经过凸透镜后变成平行光，应把灯丝放在焦点处。 透镜的焦点和焦距知识点3 13．甲、乙两个直径相同的凸透镜的焦距分别为5cm和8cm，它们使光偏折的程度（　　） A．甲比乙大 B．乙比甲大 C．相同 D．无法比较 【答案】A 【详解】直径相同的凸透镜的焦距越小，对光的偏折能力越强，甲的焦距小于乙，所以甲使光的偏折能力比乙强，故A符合题意，BCD不符合题意。故选A。 14. 把一个焦距为10cm的凸透镜正对太阳放置，则温度最高的点是（　　） A．和太阳同侧，距凸透镜光心10cm B．和太阳异侧，距凸透镜光心10cm C．和太阳同侧，距凸透镜光心5cm D．和太阳异侧，距凸透镜光心5cm 【答案】B 【详解】凸透镜的焦距是10cm，太阳光是平行光，凸透镜正对太阳光，太阳光平行于主光轴，经凸透镜折射后，在另一侧会会聚在主光轴上一点，这点是焦点，焦点处温度最高，所以温度最高的点是和太阳异侧的、距凸透镜光心10cm处，故B符合题意，ACD不符合题意。故选B。 15. 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 【答案】D 【详解】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，则该凸透镜的焦距为11cm。 故选D。 16. 如图所示，将凸透镜正对着太阳光，把一张白纸放在它的另一侧，来回移动白纸，直到在白纸上找到一个最小最亮的光斑，此时该亮斑距凸透镜的距离为10cm，则该凸透镜的焦距是______cm，凸透镜对光有______作用，换成凹透镜再做这个实验，在纸上______（选填“能”或“不能”）看到该现象。 【答案】 10 会聚 不能 【详解】凸透镜对光有会聚作用，平行于主光轴的光线经凸透镜折射后会聚在主光轴上的点是凸透镜的焦点。焦点到光心的距离是凸透镜的焦距；太阳光会聚在透镜另一侧10cm处，焦距为10cm。 换成凹透镜做这个实验，凹透镜对光线具有发散作用，所以在纸上不能看到很小、很亮的光斑。 17. 如图所示是一种测量焦距的方法：当一束平行于主光轴的光经过凸透镜后，在光屏上形成了一个______的光斑，这个就是凸透镜的焦点，说明凸透镜对光具有______作用，凸透镜的焦距是_____cm.    【答案】 最小最亮 会聚 11.0 【详解】根据凸透镜的特点可知，当一束平行于主光轴的光经过凸透镜后，在光屏上会形成了一个最小最亮的光斑，这个就是凸透镜的焦点，说明凸透镜对光具有会聚作用。 焦点到凸透镜光心的距离为焦距，通过读数可知，凸透镜的焦距为 18. 如图所示，将一只透镜正对着太阳，把一张纸放在它下方，纸上呈现一个圆光斑，光斑直径小于透镜直径，测得光斑到透镜的距离为L。 （1）图中的透镜是_____透镜。 （2）若透镜焦距小于L，透镜逐渐靠近纸面，会看到圆光斑____________（填光斑大小变化情况）。 【答案】（1）凸；（2）先变小后变大 【详解】（1）如图所示，可视为平行光的太阳光经过此透镜后形成一个小圆光斑，说明此透镜对光有会聚作用，故判断是凸透镜。 （2）若透镜焦距小于L，说明此时白纸与透镜的距离大于焦距，当透镜逐渐靠近纸面的过程中，纸面会经过焦点，在焦点位置时，出现最小最亮的光斑，所以会看到圆形光斑先变小，过了焦点则会观察到光斑逐渐变大。 19. 作图题。 （1）小明在物理实践课上，利用太阳光测量凸透镜的焦距。让放大镜正对着太阳光，当光屏上出现最小、最亮的光斑时，请在图中画出相应的入射光线和折射光线。 【答案】见右图。 【详解】平行于主光轴的光线经凸透镜折射后折射光线通过焦点，如图所示： （2）如图所示，凹透镜右侧的焦点与凸透镜的光心重合，两透镜的焦距相等，在图中补全两条光线经过两透镜的光路图。 【答案】见下图 【详解】根据凹透镜的特殊光线可知，过虚焦点的入射光线，折射时会平行于主光轴射出，过光心的传播方向不变；凸透镜的特殊光线中平行于主光轴的光线经过凸透镜会过焦点，过焦点射入的光线折射后会平行于主光轴，作图如下： （3）如图所示，凸透镜的焦距为2cm，从光源M发出三条光线，请在图中画出入射光线a、b经过凸透镜之后的折射光线。 【答案】见下图。 【详解】入射光线a过光心的光线传播方向不变，该折射光线与过焦点的折射光线会聚一点M′，入射光线b经凸透镜折射后折射光线经过点M′，如图所示： 20．如图所示，虚线框内为一透镜，MN为透镜的主光轴，a（双箭头）和b（单箭头）是射向透镜的两条光线，光线b通过透镜之后与MN交于Q点，由图可知（　　） A．透镜是凸透镜，距离OP小于焦距 B．透镜是凹透镜，距离OQ小于焦距 C．透镜是凸透镜，距离OP大于焦距 D．透镜是凹透镜，距离OQ大于焦距 【答案】A 【详解】由图中可知，a（双箭头）和b（单箭头）是射向透镜的两条光线。由图可知，两条光线的折射光线相对于入射光线都偏向主光轴，说明该透镜对光有会聚作用，由此可判定此透镜为凸透镜。平行于主光轴的光入射时，该光线在a、b两条光线之间，则折射光线也在a、b两条光线的折射光线之间，其与主光轴的交点在PQ之间，该交点就是该凸透镜的焦点，所以焦距大于OP，小于OQ，故A符合题意，BCD不符合题意。故选A。 21. 某放大镜由A、B两个凸透镜组成，如图甲所示。A的直径为D，B的直径为d，将它正对太阳光，把一张白纸放在它的下方，在白纸上得到了如图乙所示的两个直径均为d的圆斑。下列说法正确的是（　　） A．两个透镜的焦距可能相等 B．透镜A的焦距一定大于透镜B C．透镜A对光的会聚能力一定比透镜B大 D．放大镜远离白纸时，两个光斑一定同时变大 【答案】B 【详解】ABD．由光学元件正对阳光可知太阳光平行于凸透镜的主光轴，由白纸上的圆斑知，阳光透过凸透镜到达圆斑，根据平行于主光轴的光线经过凸透镜后必过焦点作图，根据图，故完整光路如图所示： 由图可知透镜A的焦点有两种可能，一种在白纸和透镜之间，一种在白纸的右侧，无论哪一种其焦距都比透镜B的焦距大，光学元件远离白纸时，相当于光学元件不动，白纸向右移动；由图可知，凸透镜A有两种可能，当A的焦点在透镜和白纸之间时，白纸向右移动时光斑变大，当A的焦点在白纸右侧时，白纸向右移动时光斑先变小后变大；而凸透镜B只有一种情况，光斑一直变大；所以，光学元件远离白纸时，两个光斑可能同时变大，故B正确，AD错误； C．透镜的会聚能力由焦距决定，焦距越短，会聚能力越强，与直径无关。仅凭光斑直径无法判断透镜A的会聚能力一定比B大，故C错误。 故选B。 22. 小华利用太阳光测量凸透镜的焦距时，如图1的两种操作中正确的是_______，凸透镜对光线有_______作用。正确操作时，把一张白纸放在它的下方，如图2所示，当在纸上呈现一个并非最小的光斑时，测得这个光斑到凸透镜的距离为l，然后小华将凸透镜逐渐远离白纸，如果观察到光斑_______（填大小变化情况），则可确定凸透镜的焦距f一定大于l。 【答案】 B 会聚 变小 【详解】凸透镜对光线有会聚作用，可以将平行于主光轴的光线会聚到焦点。在测量凸透镜的焦距时，需要使平行光平行于主光轴射入，平行于主光轴的光线经凸透镜折射后会聚一点，这个点是凸透镜的焦点，因此正确操作是B。 光线到达焦点并且继续向前射出，这个非最小的光斑可能在焦点之前，也可能在焦点之后，如果光斑在焦点之前，焦距会大于l，如果光斑在焦点之后，焦距会小于l，凸透镜远离白纸，若此时光斑变小，说明光斑在焦点之前，焦距f一定大于l。 23．P点发出光线经透镜会聚在Q点，请根据光路作出Q点的位置，并补画出光线PA经透镜的折射后光线。 【答案】见下图。 【详解】由图示知，P点发出的平行于主轴的光线，折射光线经焦点。而过光心的光线，经凸透镜后，折射光线传播方向不变，所以作出过光心的光线，即连接PO，PO与过焦点的折射光线的相交点为Q点。连接AQ为PA的折射光线。作图如下： 24. 好学的小辉将物理课所学的知识应用到实际生活中： 他在玩具盒里发现了三块厚玻璃片，想知道它们是不是凸透镜或者凹透镜，于是设计了这样一个探究实验（如图）：把一块透明的玻璃板放在水平的白色桌面上，把a、b、c三块厚玻璃片平放在玻璃板上，用三只电筒照射出粗细相同的平行光束，正对玻璃片射向桌面。将玻璃板竖直向上移动（保持水平）到某个位置，水平桌面出现了大小不同的光斑（如图甲）；通过a的光斑与平行光束等大，通过b的光斑比平行光束大，通过c的光斑比平行光束小。由此判断c一定是凸透镜。为了进一步辨别另外两块玻璃片的性质，他将玻璃板竖直向下移动一段距离（如图乙），发现：通过a的光斑大小不变，通过b的光斑变得很小，通过c的光斑变大，由此判断_______既不是凸透镜也不是凹透镜，_______也是凸透镜（前两空均选填“a”或“b”），且它的焦距比另一个凸透镜更_______（选填“长”或“短”）； 【答案】a；b；短； 【详解】他将玻璃板竖直向下移动一段距离（如图乙），发现：通过a的光斑大小不变，通过b的光斑变得很小，说明a玻璃片对光线既不会聚也不发散，所以a玻璃片是既不是凸透镜也不是凹透镜，平行光经过b的光斑变得很小，说明b玻璃片对光线也有会聚作用，所以b也是凸透镜；图甲玻璃板对桌面的距离大于图乙玻璃板到桌面的距离，所以b的焦距小于c的焦距。 25．利用太阳光测凸透镜焦距，操作时需前后移动白纸得到最小最亮的光斑，如图甲A和B是两名同学的操作示意图，操作方法正确的是______（选填“A”或“B”）同学。如图乙所示，两束光线原本相交于B点，在框内放一个透镜后相交于A点，则该透镜是______透镜。小明为判别直径相同的两透镜的类型，分别将它们正对太阳，把一张纸放在它的下方，在纸上得到相应的光斑，透镜与光斑的大小如图所示（d1<d<d2）。其中形成甲光斑的是______（选填“凸”或“凹”）透镜，形成乙光斑的______（选填“一定”、“可能”或“一定不”）是凹透镜。 【答案】 B 凹 凸 可能 【详解】该实验中太阳光应该垂直射向凸透镜，B同学的测量方法正确。 如图乙所示，两束光线原本相交于B点，在框内放一个透镜后相交于A点，说明光线通过该透镜后比以前发散了一些，则该透镜是凹透镜。 因为凸透镜对光线有会聚作用，凹透镜对光线起发散作用，根据图示可知，甲一定是对光线起了会聚作用，而乙可能是对光线起了发散作用，也可能是光线经凸透镜会聚到焦点后，继续向前传播，形成放大的光斑，因此形成甲光斑的一定是凸透镜，形成乙光斑的可能是凹透镜。 26. 小明和小华利用太阳光测量凸透镜的焦距： （1）小明上午第二课下课后，将凸透镜与水平地面平行放置，调节凸透镜到地面的距离，直至地面上出现一个最小的亮点，小明用刻度尺测出此点到凸透镜光心的距离视为焦距，小华却告诉他，这个距离不是凸透镜的焦距，其理由是________； （2）如图所示，小华采取正确的操作步骤在白纸屏上形成了一个最小最亮的光斑，由图可知，该凸透镜的焦距是_________cm； （3）测量焦距后，他们想进一步探究凸透镜的焦距可能与哪些因素有关，经过讨论后，他们提出了以下几种猜想： 猜想1：与照射太阳光的亮度有关； 猜想2：与凸透镜球形表面弯曲程度有关； 猜想3：与凸透镜的直径大小有关； ①为了验证猜想1是否正确，他们调节照射到同一凸透镜上太阳光的亮度进行多次实验，发现所得焦距基本相等，这说明猜想1是________（选填“正确”或“错误”）的； ②接着小华又选用直径和球形表面弯曲程度都不相同的凸透镜进行多次实验来验证猜想2是否正确。你认为小华他们的实验_______（选填“能”成“不能”）验证猜想2是否正确，理由是_______。 【答案】（1）此时凸透镜没有正对太阳光；（2）13；（3）错误；不能；没有控制凸透镜的直径大小相同 【详解】（1）太阳光可以近似看为平行光源，将凸透镜正对着太阳光，太阳光经凸透镜后将会聚在焦点。所以把光屏置于另一侧，改变光屏与凸透镜间的距离，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，便是焦距。而上午第2节课下课后，将凸透镜与水平地面平行放置，此时凸透镜没有正对太阳光放置（太阳光没有与凸透镜的主光轴平行），所以这个亮点不是凸透镜的焦点位置。 （2）由图可知，焦点在43.00cm处，透镜光心在30.00cm处，所以，凸透镜的焦距为 （3）①调节照射到同一凸透镜上太阳光的亮度进行多次实验，发现所测焦距基本相等，这说明凸透镜的焦距与照射太阳光的亮度无关，则猜想1是错误的。 ②小华他们的实验不能验证猜想2是否正确，因为根据控制变量思想，在探究凸透镜的焦距与凸透镜球形表面弯曲程度的关系时，应选用直径大小相同的无色玻璃凸透镜进行多次实验，因此小华他们的实验不能验证猜想2是否正确。 27．阅读短文，回答问题。 菲涅尔透镜 甲图中图1是平凸透镜的截面图，由光学知识可知，平行光由平凸透镜左侧垂直入射，在透镜中传播方向不变，只有经透镜另一侧曲面时才会发生偏折，并会聚于焦点。若在图2中将平凸透镜阴影部分去掉，保留图中曲面的白色部分并将其向左平移到透镜平面处，即为图3，这样的透镜叫做菲涅尔透镜（又称螺纹透镜）。 菲涅尔透镜与平凸透镜一样，都能将平行于主光轴的光线会聚于焦点。与平凸透镜相比，菲涅尔透镜减少了光在透镜中直线传播的部分，只保留透镜发生折射的曲面，在节省透镜材料的同时也减少了光在透镜中传播的光能损失。 菲涅尔透镜有着广泛的应用，如图乙为手机闪光灯上用到的菲涅尔透镜，从上方俯视，它由数个同心圆纹路的玻璃组成。大型菲涅尔透镜是聚光太阳能系统中重要的光学部件之一，它能提高太阳能板上单位面积获得的光能；如图丙所示，从上方垂直菲涅尔透镜入射的光束，在透镜下方一半焦距处面积只有原来的四分之一。 （1）菲涅尔透镜与平凸透镜对光都有_______（会聚/发散）作用，它们的工作原理是_______（相同/不同）的； （2）下面关于菲涅尔透镜的说法，不正确的是（   ）； A．使用菲涅尔透镜的手机，闪光灯部分可以做得更薄 B．与相同直径的平凸透镜相比，光能损失减少 C．菲涅尔透镜是由一圈圈凸透镜和凹透镜组成 D．与相同直径的平凸透镜相比，所用材料减少 （3）不考虑光传播过程中的能量损失，如图丙所示，一太阳能板置于菲涅尔透镜下方的一半焦距处，则与不放置菲涅尔透镜相比，太阳能板受光部分单位面积上的光能提高约为原来的_______倍； （4）将菲涅尔透镜放置在阳光下从而将光集中在太阳能板上，为保证最佳的聚光效果，正确的放置方法是（   ） A B C D 【答案】(1) 会聚；相同；(2)C；(3)4；(4)A 【详解】（1）菲涅尔透镜与平凸透镜一样，都能将平行于主光轴的光线会聚于焦点，对光线都有会聚作用。它们的工作原理是相同的，都是通过透镜的曲面使光线发生折射，实现光线的会聚。 （2）A．与平凸透镜相比，菲涅尔透镜可以做的更薄，则使用菲涅尔透镜的手机，闪光灯部分可以做得更薄，故A正确，不符合题意； BD．与平凸透镜相比，菲涅尔透镜减少了光在透镜中直线传播的部分，只保留透镜发生折射的曲面，在节省透镜材料的同时也减少了光在透镜中传播的光能损失，故BD正确，不符合题意； C．菲涅尔透镜是由无数个同心圆纹路的玻璃组成，不是由一圈圈凸透镜和凹透镜组成，故C错误，符合题意。 故选C。 （3）由图丙所示，从上方垂直菲涅尔透镜入射的光束，在透镜下方一半焦距处面积只有原来的四分之一，则太阳能板受光部分单位面积上的光能提高约为原来的4倍。 （4）将菲涅尔透镜放置在阳光下从而将光集中在太阳能板上，为保证最佳的聚光效果，正确的放置方法是菲涅尔透镜的凸面正对太阳，太阳能板位于菲涅尔透镜的焦点处，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 5.1 透镜 目 录 A组 巩固过关 知识点1：透镜的特点与分类 知识点2：透镜对光的作用 知识点3：透镜的焦点和焦距 B组 能力进阶 C组 思维拔高 透镜的特点与分类知识点1 1. 炎炎夏日，司机随手将一瓶矿泉水放在仪表台上，如图所示，不料因阳光照射，车内物品被点燃引起火灾。关于这个现象，下列说法正确的是（　　） A．矿泉水瓶的作用相当于一个凹透镜 B．矿泉水瓶对光有会聚作用 C．发生该现象的原理是光的直线传播 D．矿泉水瓶压扁后焦距不会改变 第1题图 第2题图 2. 如图所示，用透明弹性薄膜充水可以制作水透镜，通过注射器注水或抽水改变透镜的厚度。下列说法正确的是（    ） A．这是一个凹透镜，注水使焦距变大 B．这是一个凹透镜，注水使焦距变小 C．这是一个凸透镜，注水使焦距变大 D．这是一个凸透镜，注水使焦距变小 3．下列说法正确的是（　　） A．凸透镜对光有会聚作用，因此通过凸透镜的光都一定会聚于一点 B．凹透镜对光有发散作用，因此通过凹透镜的光一定是发散的 C．一束平行光通过凸透镜后会聚于焦点 D．焦距为3cm的凸透镜比焦距为5cm的凸透镜折光能力更强 4. （1）如图1所示的透镜中属于凹透镜的有_______（选填字母）； （2）如图2是与主光轴平行的光经过两个材料相同的凸透镜后会聚于焦点，比较可以得到的结论是：在凸透镜的材料相同时，凸透镜表面越凸，凸透镜的焦距越_______（选填“大”或“小”），会聚能力越________（选填“强”或“弱”）； （3）在游玩时不随意丢弃装水的透明圆形饮料瓶，是因为装水的饮料瓶相当于凸透镜，对太阳光有_______作用，可能会引起火灾。 5．某学习小组，选择如图所示的四个透镜进行探究实验（其中A、B和C、D是两组形状相同的凸透镜）。为了探究这类凸透镜的焦距与透镜中央厚薄程度的关系，应选择图中的哪两个凸透镜做实验？ 答：___________（选填字母序号）； 器材确定后，让平行光分别通过两个凸透镜，测量光的会聚点到透镜的距离，如图甲、乙所示，可以得到的结论是：在材料相同的情况下，凸透镜表面越凸（中央越厚），焦距___________；如果选择A、B两个透镜，他们还可以探究凸透镜的焦距与___________的关系。 透镜对光的作用知识点2 6. 下列关于透镜的说法中，正确的是（　　） A．焦距越短，透镜对光的折射作用越强 B．凸透镜只对平行光有会聚作用 C．凹透镜两个焦点之间的距离叫作焦距 D．平行光经过凸透镜折射后一定会聚于焦点 7．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 8．《淮南万毕术》中记载：“削冰令圆，举以向日，以艾承其影，则火生。”关于其中涉及的物理知识，分析正确的是（   ） A．该现象利用了光的反射 B．“削冰令圆”就是把冰块制成凹透镜 C．制成的冰镜对光有会聚作用 D．若要“火生”，把“艾”放在冰镜的一倍焦距内最好 9. 如图所示，甲乙两个凸透镜的焦距分别是10cm和15cm，与主光轴平行的光束分别射向甲、乙两个凸透镜，下列说法中正确的是（　　） A．甲、乙凸透镜对非平行光线也均有会聚作用 B．甲、乙凸透镜各有两个虚焦点 C．甲凸透镜焦点到光心的距离大于乙凸透镜焦点到光心的距离 D．乙凸透镜折光能力比甲凸透镜折光能力强 10. 把甲、乙两个透镜分别正对太阳光，在光屏上出现了如图所示的光斑，已知透镜到白纸的距离小于透镜焦距，则甲为____透镜，乙为___透镜。 11. 2025年1月20日，第九届亚冬会火种在哈尔滨成功采集。采火装置是一块直径达60cm的“冰透镜”，用冰透镜可以点燃火种是利用了凸透镜对光线有_________作用。在点燃火种时，需要把火种放在凸透镜的_________（选填“光心”“焦点”或“二倍焦距”）处。 12. 一种手电筒上所用的聚光电珠如图所示，其前端相当于一个玻璃制的________透镜，为了使灯丝发出的光经凸透镜后变成平行光，应把灯丝放在________（选填“二倍焦距以外”、“二倍焦距”、“一倍、二倍焦距之间”、“焦点”、“小于一倍焦距”）。 透镜的焦点和焦距知识点3 13．甲、乙两个直径相同的凸透镜的焦距分别为5cm和8cm，它们使光偏折的程度（　　） A．甲比乙大 B．乙比甲大 C．相同 D．无法比较 14. 把一个焦距为10cm的凸透镜正对太阳放置，则温度最高的点是（　　） A．和太阳同侧，距凸透镜光心10cm B．和太阳异侧，距凸透镜光心10cm C．和太阳同侧，距凸透镜光心5cm D．和太阳异侧，距凸透镜光心5cm 15. 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 16. 如图所示，将凸透镜正对着太阳光，把一张白纸放在它的另一侧，来回移动白纸，直到在白纸上找到一个最小最亮的光斑，此时该亮斑距凸透镜的距离为10cm，则该凸透镜的焦距是______cm，凸透镜对光有______作用，换成凹透镜再做这个实验，在纸上______（选填“能”或“不能”）看到该现象。 17. 如图所示是一种测量焦距的方法：当一束平行于主光轴的光经过凸透镜后，在光屏上形成了一个______的光斑，这个就是凸透镜的焦点，说明凸透镜对光具有______作用，凸透镜的焦距是_____cm.    18. 如图所示，将一只透镜正对着太阳，把一张纸放在它下方，纸上呈现一个圆光斑，光斑直径小于透镜直径，测得光斑到透镜的距离为L。 （1）图中的透镜是_____透镜。 （2）若透镜焦距小于L，透镜逐渐靠近纸面，会看到圆光斑____________（填光斑大小变化情况）。 19. 作图题。 （1）小明在物理实践课上，利用太阳光测量凸透镜的焦距。让放大镜正对着太阳光，当光屏上出现最小、最亮的光斑时，请在图中画出相应的入射光线和折射光线。 （2）如图所示，凹透镜右侧的焦点与凸透镜的光心重合，两透镜的焦距相等，在图中补全两条光线经过两透镜的光路图。 （3）如图所示，凸透镜的焦距为2cm，从光源M发出三条光线，请在图中画出入射光线a、b经过凸透镜之后的折射光线。 20．如图所示，虚线框内为一透镜，MN为透镜的主光轴，a（双箭头）和b（单箭头）是射向透镜的两条光线，光线b通过透镜之后与MN交于Q点，由图可知（　　） A．透镜是凸透镜，距离OP小于焦距 B．透镜是凹透镜，距离OQ小于焦距 C．透镜是凸透镜，距离OP大于焦距 D．透镜是凹透镜，距离OQ大于焦距 21. 某放大镜由A、B两个凸透镜组成，如图甲所示。A的直径为D，B的直径为d，将它正对太阳光，把一张白纸放在它的下方，在白纸上得到了如图乙所示的两个直径均为d的圆斑。下列说法正确的是（　　） A．两个透镜的焦距可能相等 B．透镜A的焦距一定大于透镜B C．透镜A对光的会聚能力一定比透镜B大 D．放大镜远离白纸时，两个光斑一定同时变大 22. 小华利用太阳光测量凸透镜的焦距时，如图1的两种操作中正确的是_______，凸透镜对光线有_______作用。正确操作时，把一张白纸放在它的下方，如图2所示，当在纸上呈现一个并非最小的光斑时，测得这个光斑到凸透镜的距离为l，然后小华将凸透镜逐渐远离白纸，如果观察到光斑_______（填大小变化情况），则可确定凸透镜的焦距f一定大于l。 23．P点发出光线经透镜会聚在Q点，请根据光路作出Q点的位置，并补画出光线PA经透镜的折射后光线。 24. 好学的小辉将物理课所学的知识应用到实际生活中： 他在玩具盒里发现了三块厚玻璃片，想知道它们是不是凸透镜或者凹透镜，于是设计了这样一个探究实验（如图）：把一块透明的玻璃板放在水平的白色桌面上，把a、b、c三块厚玻璃片平放在玻璃板上，用三只电筒照射出粗细相同的平行光束，正对玻璃片射向桌面。将玻璃板竖直向上移动（保持水平）到某个位置，水平桌面出现了大小不同的光斑（如图甲）；通过a的光斑与平行光束等大，通过b的光斑比平行光束大，通过c的光斑比平行光束小。由此判断c一定是凸透镜。为了进一步辨别另外两块玻璃片的性质，他将玻璃板竖直向下移动一段距离（如图乙），发现：通过a的光斑大小不变，通过b的光斑变得很小，通过c的光斑变大，由此判断_______既不是凸透镜也不是凹透镜，_______也是凸透镜（前两空均选填“a”或“b”），且它的焦距比另一个凸透镜更_______（选填“长”或“短”）； 25．利用太阳光测凸透镜焦距，操作时需前后移动白纸得到最小最亮的光斑，如图甲A和B是两名同学的操作示意图，操作方法正确的是______（选填“A”或“B”）同学。如图乙所示，两束光线原本相交于B点，在框内放一个透镜后相交于A点，则该透镜是______透镜。小明为判别直径相同的两透镜的类型，分别将它们正对太阳，把一张纸放在它的下方，在纸上得到相应的光斑，透镜与光斑的大小如图所示（d1<d<d2）。其中形成甲光斑的是______（选填“凸”或“凹”）透镜，形成乙光斑的______（选填“一定”、“可能”或“一定不”）是凹透镜。 26. 小明和小华利用太阳光测量凸透镜的焦距： （1）小明上午第二课下课后，将凸透镜与水平地面平行放置，调节凸透镜到地面的距离，直至地面上出现一个最小的亮点，小明用刻度尺测出此点到凸透镜光心的距离视为焦距，小华却告诉他，这个距离不是凸透镜的焦距，其理由是________； （2）如图所示，小华采取正确的操作步骤在白纸屏上形成了一个最小最亮的光斑，由图可知，该凸透镜的焦距是_________cm； （3）测量焦距后，他们想进一步探究凸透镜的焦距可能与哪些因素有关，经过讨论后，他们提出了以下几种猜想： 猜想1：与照射太阳光的亮度有关； 猜想2：与凸透镜球形表面弯曲程度有关； 猜想3：与凸透镜的直径大小有关； ①为了验证猜想1是否正确，他们调节照射到同一凸透镜上太阳光的亮度进行多次实验，发现所得焦距基本相等，这说明猜想1是________（选填“正确”或“错误”）的； ②接着小华又选用直径和球形表面弯曲程度都不相同的凸透镜进行多次实验来验证猜想2是否正确。你认为小华他们的实验_______（选填“能”成“不能”）验证猜想2是否正确，理由是_______。 27．阅读短文，回答问题。 菲涅尔透镜 甲图中图1是平凸透镜的截面图，由光学知识可知，平行光由平凸透镜左侧垂直入射，在透镜中传播方向不变，只有经透镜另一侧曲面时才会发生偏折，并会聚于焦点。若在图2中将平凸透镜阴影部分去掉，保留图中曲面的白色部分并将其向左平移到透镜平面处，即为图3，这样的透镜叫做菲涅尔透镜（又称螺纹透镜）。 菲涅尔透镜与平凸透镜一样，都能将平行于主光轴的光线会聚于焦点。与平凸透镜相比，菲涅尔透镜减少了光在透镜中直线传播的部分，只保留透镜发生折射的曲面，在节省透镜材料的同时也减少了光在透镜中传播的光能损失。 菲涅尔透镜有着广泛的应用，如图乙为手机闪光灯上用到的菲涅尔透镜，从上方俯视，它由数个同心圆纹路的玻璃组成。大型菲涅尔透镜是聚光太阳能系统中重要的光学部件之一，它能提高太阳能板上单位面积获得的光能；如图丙所示，从上方垂直菲涅尔透镜入射的光束，在透镜下方一半焦距处面积只有原来的四分之一。 （1）菲涅尔透镜与平凸透镜对光都有_______（会聚/发散）作用，它们的工作原理是_______（相同/不同）的； （2）下面关于菲涅尔透镜的说法，不正确的是（   ）； A．使用菲涅尔透镜的手机，闪光灯部分可以做得更薄 B．与相同直径的平凸透镜相比，光能损失减少 C．菲涅尔透镜是由一圈圈凸透镜和凹透镜组成 D．与相同直径的平凸透镜相比，所用材料减少 （3）不考虑光传播过程中的能量损失，如图丙所示，一太阳能板置于菲涅尔透镜下方的一半焦距处，则与不放置菲涅尔透镜相比，太阳能板受光部分单位面积上的光能提高约为原来的_______倍； （4）将菲涅尔透镜放置在阳光下从而将光集中在太阳能板上，为保证最佳的聚光效果，正确的放置方法是（   ） A B C D 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 5.1 透镜 透镜的特点与分类知识点1 1. 【答案】B 2. 【答案】D 3．【答案】D 4. 【答案】（1）（b）、（c）；（2）小；强；（3）会聚 5．【答案】 A、C 越小 材料 透镜对光的作用知识点2 6. 【答案】A 7．【答案】B 8．【答案】C 9. 【答案】A 10. 【答案】 凹 凸 11. 【答案】 会聚 焦点 12. 【答案】 凸 焦点 透镜的焦点和焦距知识点3 13．【答案】A 14. 【答案】B 15. 【答案】D 16. 【答案】 10 会聚 不能 17. 【答案】 最小最亮 会聚 11.0 18. 【答案】（1）凸；（2）先变小后变大 19. （1） （2） （3） 20．【答案】A 21. 【答案】B 22. 【答案】 B 会聚 变小 23． 24. 【答案】a；b；短； 25．【答案】 B 凹 凸 可能 26. 【答案】（1）此时凸透镜没有正对太阳光；（2）13；（3）错误；不能；没有控制凸透镜的直径大小相同 27．【答案】(1) 会聚；相同；(2)C；(3)4；(4)A 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $