3.5 奇妙的透镜（讲义）物理新教材沪粤版八年级上册

本初中物理讲义聚焦“奇妙的透镜”核心知识点，系统梳理凸透镜与凹透镜的结构特点，凸透镜会聚作用和凹透镜发散作用，焦点、焦距概念及三条特殊光线光路图，形成从结构到光学作用再到应用测量的完整学习支架。 该资料通过易错提醒辨析关键概念，结合“水晶饼取火”“削冰令圆”等古代应用案例渗透科学态度与责任，随学随练和作图技巧指导培养科学思维，课中辅助教师突破重难点，课后助力学生查漏补缺，强化知识应用能力。

第三章 光和眼睛 3.5 奇妙的透镜 课标要点 1．知道透镜的分类，能区分凸透镜和凹透镜的结构特点。 2．理解凸透镜对光的会聚作用、凹透镜对光的发散作用，知道光心、主光轴、焦点、焦距的概念。 3．掌握透镜的特殊光线，能规范画出透镜的光路图。 4．学会测量凸透镜焦距的方法，能运用透镜对光的作用解释生活中的相关现象。 5．了解我国古代对透镜会聚作用的应用，树立安全用火的意识。 学习重难点 重点：凸透镜的会聚作用与凹透镜的发散作用；焦点、焦距的概念；过光心、平行主光轴的特殊光线光。 难点：凹透镜虚焦点的理解；会聚与发散的判断；透镜光路图的规范作图；焦距测量的误差分。 知识点 透镜 1. 凸透镜和凹透镜 凸透镜 凹透镜 （1）凸透镜：中间厚、边缘薄的透镜叫作凸透镜； （2）凹透镜：中间薄，边缘厚的透镜叫作凹透镜； （3）薄透镜：若透镜的厚度远小于球面的半径，这种透镜叫作薄透镜。 2. 主光轴和光心 （1）主光轴：透镜上通过两个球面球心的直线叫主光轴。如图中的点划线CC＇。 凸透镜的主光轴和光心 凹透镜的主光轴和光心 （2）光心：主光轴上有个特殊的点，通过这个点的光传播方向不变，叫作透镜的光心O。 易错提醒 1. 不能仅凭单侧表面形状判断透镜类型，一侧凸起的透镜，若另一侧凹陷程度更大，整体仍可能是中间薄边缘厚的凹透镜。 2. 判断透镜对光线的作用时，不能只看出射光线形态，要对比入射光线的延长线：出射光线比原入射方向更收拢才是会聚（凸透镜），更散开才是发散（凹透镜）。 3. 玻璃砖内带圆形气泡时，被气泡隔开的两侧玻璃是中间薄边缘厚的凹透镜组，平行光穿过后会发散，绝非会聚。 4. 凸透镜看近处字是放大正像，凹透镜始终成正立缩小像，别把远视镜和近视镜的属性记反。 随学随练 1．把一个透明且均匀的玻璃球切成如图所示的五块，其中能够使平行光发散的有（　　） A．只有b B．a、c、d、e C．a、b、c D．a、b、c、d、e均可 【答案】A 【解析】 都符合“中间厚、边缘薄”的特点，属于凸透镜，对平行光有会聚作用；是“中间薄、边缘厚”，属于凹透镜，能使平行光发散。故选A。 2. 我国出土的文物“水晶饼”为中部鼓起的透明圆饼，古籍记载“正午向日，以艾承之，即火燃”。“水晶饼”利用太阳光生火，它是哪种光学元件（　　） A．凸透镜 B．凹透镜 C．凸面镜 D．凹面镜 【答案】A 【解析】由题意可知，“水晶饼”是中部鼓起的透明圆饼，即中间厚、边缘薄，所以是凸透镜；‘正午向日，以艾承之，即火燃’，说明它对光线有会聚作用，可以用来取火，这也是凸透镜的特点，故A符合题意，BCD不符合题意。故选A。 知识点 透镜对光的作用 1. 凸透镜对光有会聚作用，又叫会聚透镜。 凸透镜对光有会聚作用，不是指光经凸透镜后一定会聚在一点上，而是指光经凸透镜折射后，折射光线向主光轴偏折，如图所示。 甲 平行光束 乙 发散光束 丙 会聚光束 2. 凹透镜对光有发散作用，又叫发散透镜。 凹透镜对光有发散作用，是指光经凹透镜折射后，折射光线偏离主光轴，经凹透镜折射后的光线也可能相交于一点，如图所示。 甲 平行光束 乙 发散光束 丙 会聚光束 易错提醒 ‌1. 凸透镜的“会聚作用”不是专指把光线聚成一点，而是让折射光线比入射光线更向主光轴偏折，哪怕折射后仍是发散光，只要发散程度变弱，就属于会聚作用，并非只有平行光才能被凸透镜会聚。 2. 凹透镜的“发散作用”同理，是让折射光线比入射光线更远离主光轴，哪怕折射后仍是会聚光，只要会聚程度变弱，就属于发散作用，不要误以为经过凹透镜的光线一定是发散光。 3. 平行于主光轴的光线经凸透镜才会过焦点，普通平行光只会聚到焦平面上的某点，别混淆条件。 4. 光路图里光线要标箭头，折射光线的反向延长线必须用虚线，不能画成实线。 随学随练 1．光通过透镜的光路如图所示，其中正确的是（    ） A． B． C． D． 【答案】B 【解析】A．图中是凸透镜，对光有会聚作用，而图中的光线经凸透镜后发散，故A错误； B．根据凸透镜的三条特殊光线，平行于主光轴的光线经凸透镜后折射光线向焦点会聚，故B正确； C．根据凹透镜的三条特殊光线，平行于主光轴的光线经凹透镜后折射光线的反向延长线经过虚焦点，故C错误； D．图中是凹透镜，对光有发散作用，而图中的光线经凹透镜后会聚，故D错误。 故选B。 2. 晋代张华《博物志》中记载：“削冰令圆，举以向日，以艾承其影，则得火。”大体意思就是将冰磨成一种冰镜，让太阳透过它就可点燃艾草取火。下列说法正确的是（　　） A．“削冰令圆”就是把冰块削成凹透镜 B．“削冰令圆”中的冰块对光有会聚作用 C．“以艾承其影”中的“影”指太阳的影子 D．若要“火生”，应把“艾”放在冰镜的二倍焦距位置上 【答案】B 【解析】A．“削冰令圆”是把冰块削成凸透镜，故A错误； B．该冰镜是凸透镜，凸透镜对光有会聚作用，能会聚太阳光升温点燃艾草，故B正确； C．“以艾承其影”中的“影”不是太阳的影子，是太阳光经冰镜会聚后形成的最小最亮的光斑，故C错误； D．平行的太阳光经凸透镜后会聚在焦点，此处温度最高，因此应把艾放在焦点位置，故D错误。 故选B。 知识点 焦点、焦距及三条特殊光线 1. 凸透镜的焦点和焦距 （1）焦点：凸透镜能使平行于主光轴的光会聚在一点，这个点叫作焦点，用F表示。 （2）焦距：焦点到光心的距离叫作焦距，用f表示。 （3）凸透镜有2个焦点，并且关于光心对称。 （4）凸透镜焦距的意义：凸透镜表面的凸起程度决定了它的焦距的长短，凸透镜表面越凸，焦距越小，对光的会聚作用越强（选填“强”或“弱”）。 凸透镜的焦点和焦距 利用阳光测量凸透镜的焦距 （5）粗略测量凸透镜焦距的方法——平行光聚焦法 如图所示，将凸透镜正对着太阳光（可看成是平行光），再拿一张纸放在它的另一侧，来回移动，直到纸上的光斑最小、最亮，测量这个光斑到凸透镜光心的距离，即为该凸透镜的焦距。 2. 凹透镜的焦点和焦距 （1）焦点：平行于主光轴的光线通过凹透镜后发散，发散光线的反向延长线相交于主光轴上，叫凹透镜的焦点，它不是实际光线的会聚点。凹透镜有2个焦点，关于光心对称。 （2）焦距：焦点到凹透镜光心的距离叫作焦距。凹透镜焦距的大小表示对光发散能力的强弱，焦距越小，对光的发散能力越强（选填“强”或“弱”）。 凹透镜的焦点和焦距 3. 透镜的三条特殊光线 （1）凸透镜的三条特殊光线 ①通过凸透镜光心的光线传播方向不发生改变，如图甲； ②平行于主光轴的光线经凸透镜折射后通过焦点，如图乙； ③经过凸透镜焦点的光线经凸透镜折射后平行于主光轴，如图丙。 甲 乙 丙 （2）凹透镜的三条特殊光线： ①通过凹透镜光心的光线传播方向不发生改变，如图甲； ②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，如图乙； ③射向凹透镜焦点的光线经凹透镜折射后平行于主光轴射出，如图丙。 甲 乙 丙 易错提醒 1. 概念区分别混淆：凸透镜的焦点是平行光会聚的实焦点，凹透镜是反向延长线形成的虚焦点，两者都有左右两个，别误以为凹透镜没有焦点。 2. 测量焦距避坑：用太阳光测焦距时，必须让凸透镜正对阳光，要找到最小最亮的光斑才是焦点，不能随便拿个光斑就测距离，否则结果偏差很大。 3. 隐含条件别忽略：当物距u=2f时，像距v也等于2f，此时成等大实像，这是实验中快速推算焦距的常用依据，很多同学容易漏掉这个关键规律。 4. 光路细节要注意：过光心的光线传播方向不变，平行主光轴的光线折射后过焦点，作图时漏标箭头、虚实线不分是高频丢分点。 随学随练 1．我国出土的文物“水晶饼”形似一个中部鼓起的透明圆饼，古人常用其取火。关于“水晶饼”对光的作用，下列光路图正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【解析】由题意知，“水晶饼”中间厚、边缘薄，属于凸透镜，根据凸透镜的三条特殊光线可知，平行于主光轴射向凸透镜的光线，经凸透镜后折射光线向焦点会聚；故A正确，BCD错误。 故选A。 2. 如图，F为凸透镜的焦点，O为光心，请结合凸透镜的相应知识，完成下面光路图。 【答案】见右图。 【解析】平行于主光轴的入射光线，经凸透镜折射后，折射光线会过透镜另一侧的焦点，因此将该光线和凸透镜的交点，与凸透镜右侧的焦点F连接，画出指向右的箭头，得到该光线的折射光线；经过凸透镜光心的光线，传播方向不发生改变，沿图中已有出射光线的方向向左延长，画出指向O的箭头，补出入射光线即可。 题型 透镜对光的作用 ‌1. 凸透镜与凹透镜的辨别方法： （1）形态观察法‌：凸透镜中间厚、边缘薄，凹透镜中间薄、边缘厚，可直接目视或隔着软纸触摸判断。 （2）聚光测试法‌：正对平行太阳光，能形成最小最亮光斑的是凸透镜，光斑扩散成暗圈的是凹透镜。 （3）近物成像法‌：贴近书本文字观察，成正立放大虚像的是凸透镜，始终成正立缩小虚像的是凹透镜。 （4）远物实像法‌：对准窗外远处景物，能在白墙上成倒立实像的是凸透镜，无法承接实像的是凹透镜。 2. 理解透镜的“会聚”与“发散” （1）判断‌：不看折射光线是否相交，对比入射光线原传播方向，折射后更靠近主光轴为会聚，更远离主光轴为发散。 （2）透镜类型速判‌：光线经透镜后向主光轴偏折是凸透镜，反之是凹透镜，避开“会聚必相交”的误区。 3. 光路可逆应用‌：已知任意一条入射或折射光线，可直接反向推导对应光路，快速补全残缺光路图。 活学活用 1．如图所示，将凸透镜正对着阳光，把一张白纸放在它的另一侧，来回移动白纸，直到白纸上的光斑变得最小、最亮，此时该亮斑距凸透镜的距离为10cm，则该凸透镜的焦距是_______cm，换成凹透镜再做这个实验，在纸上_______（选填“能”或“不能”）看到很小、很亮的光斑。 【答案】 10 不能 【解析】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；亮斑距凸透镜的距离为10cm，焦距为10cm；换成凹透镜再做这个实验，凹透镜对光线具有发散作用，没有真正的焦点，所以在纸上不能看到很小、很亮的光斑。 2．如图所示，是光经过透镜折射前后的光路图，关于虚线框内的透镜类型，下列判断正确的是（   ） A．两个都是凹透镜 B．两个都是凸透镜 C．甲是凹透镜，乙是凸透镜 D．甲是凸透镜，乙是凹透镜 【答案】B 【解析】分析甲图：入射光线沿原方向直线传播，会在更远处会聚；经过透镜后，会聚点比原位置更近，说明透镜对光线有会聚作用，因此甲是凸透镜。 分析乙图：入射光线是从一点发出的发散光线，经过虚线框内的透镜后，折射光线变得不那么发散。这表明该透镜对光线也起到了会聚作用，因此乙也是凸透镜。 综上，甲和乙都是凸透镜，故ACD错误，B正确。故选B。 题型 透镜作图题 初中物理透镜作图题核心技巧可归纳为三点，帮你快速理清思路、少走弯路。 第一，先辨透镜类型：记住核心判断标准——折射光线比入射光线向主光轴靠拢就是凸透镜，比入射光线远离主光轴就是凹透镜，遇到光线被框住的题型，先对比入射、出射光线的宽窄变化，就能快速区分会聚还是发散。 第二，牢记三条特殊光线：平行于主光轴的光线，经凸透镜折射后过异侧焦点，经凹透镜折射后反向延长线过同侧焦点；过光心的光线传播方向始终不变；从凸透镜焦点发出的光线，折射后平行于主光轴，射向凹透镜另一侧焦点的光线，折射后也平行于主光轴。 第三，复杂组合题用辅助线法：遇到单条光线判断透镜的题型，补一条平行于入射光的辅助线形成平行光束，再看光束宽窄变化就能准确判断透镜类型；两块透镜组合的题型，利用前后焦点重合的规律，就能快速确定两镜间距和焦距的关系。 活学活用 1．请画出图中入射光线对应的折射光线。        【答案】见解析。 【解析】从焦点发出的光线经过凸透镜折射后会变成平行于主光轴的光线；经过光心的光线的传播方向不变；如图所示： 2．如图所示，光源S发出的两条光线射向凹透镜，F为凹透镜的焦点，O为光心，请画出两条入射光线通过凹透镜后的折射光线。 【答案】见右图。 【解析】平行于主光轴的光线，经凹透镜折射后，折射光线的反向延长线过凹透镜的虚焦点； 穿过光心的光线，经透镜后传播方向不改变。据此作图。 基础通关 1．如图所示，属于凸透镜的是（     ） A．①③⑤ B．②④⑥ C．②④⑤⑥ D．②③④⑤⑥ 【答案】A 【解析】凸透镜中间厚、边缘薄，凹透镜中间薄、边缘厚。①③⑤中间厚、边缘薄，为凸透镜；②④⑥中间薄、边缘厚，为凹透镜。 故选A。 2．我国自主研发的AI智能除草设备，被称为农田“光刃手术刀”，如图所示是它简化的工作流程图。下列说法错误的是（　　） A．激光能沿直线传播，保证了瞄准的准确性 B．反射镜可以改变激光的传播方向 C．凸透镜对光有会聚作用，能使光束会聚到一点 D．激光除草利用光能传递信息 【答案】D 【解析】A．光在同种均匀介质中沿直线传播，激光能沿直线传播，保证了瞄准的准确性，故A正确； B．反射镜利用光的反射可以改变激光的传播方向，故B正确； C．凸透镜对光有会聚作用，能使光束会聚到一点，该点即为凸透镜的焦点，故C正确； D．激光除草利用的是光能传递能量，故D错误。 本题要求选择说法错误的，故选D。 3．《淮南万毕术》记载：“削冰令圆，举以向日，以艾承其影，则得火”，如图所示，下列光现象与其原理相同的是（　　） A．照镜子 B．海市蜃楼 C．手影 D．小孔成像 【答案】B 【解析】题图中利用了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；照镜子利用了光的反射，海市蜃楼是光的折射现象，手影和小孔成像都是光的直线传播现象，只有B符合题意。 故选B。 4．关于透镜，下列说法正确的是（　　） A．凸透镜的两个焦点之间的距离叫做焦距 B．透镜的光心一定在它的主光轴上 C．两束平行光经过凸透镜后一定会聚于焦点 【答案】B 【解析】A．凸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A错误； B．通过透镜两个球面所在球心的直线叫主光轴，透镜的中心叫光心，则光心一定在主光轴上，故B正确； C．平行于主光轴的光线经凸透镜折射后会聚于焦点，故C错误。 故选B。 5．宸宸同学用刻度尺测凸透镜的焦距，如图所示，则该透镜的焦距是___________cm，她用刻度尺测另一物体的长度时记录的数据为，物体长度测量值应记为___________cm。 【答案】 1.00 14.51 【解析】由平行光聚焦法可知，凸透镜焦距等于光心到焦点的距离，即 因与其余测量数据偏差过大，为错误数据，舍去。物体长度为三次有效测量值的平均值 6．如图所示，在注有清水的试管内留有一个稍大的空气泡，使太阳光从试管的正上方向下照，观察试管下方的白纸，可以发现白纸上与空气泡相对应的位置较暗。这是因为空气泡与周围的水组成__________（选填“凸”或“凹”）透镜，太阳光射向空气泡和它下方的水后，出射光线会被__________（选填“会聚”或“发散”）。小明的爷爷戴的老花镜对光有__________（选填“会聚”或“发散”）作用。 【答案】 凹 发散 会聚 【解析】空气泡与周围的水组成的透镜中间薄、边缘厚，故为凹透镜；由凹透镜的光学性质可知，其对光有发散作用，故出射光线会被发散；老花镜是凸透镜，对光有会聚作用。 7．在一个阳光充足的日子里，小明拿一个装水的矿泉水瓶正对着太阳光，让阳光透过水瓶照在一片干燥的树叶上，一段时间后树叶被点燃。这说明盛水的矿泉水瓶相当于___________（选填“凸透镜”或“凹透镜”）对光具有___________作用，所以在日常生活中应避免在易燃物附近放置类似的物体，以防止火灾隐患。 【答案】 凸透镜 会聚 【解析】装水的矿泉水瓶中间厚、边缘薄，符合凸透镜的结构特征，因此相当于凸透镜；凸透镜对光线具有会聚作用，可将平行的太阳光会聚到一点，使该点温度急剧升高，最终能点燃树叶。 8．下图是小明自制的打桩机的示意图，它利用光学元件改变太阳光的传播方向，从而烧断细绳，使重锤下落打在桩上。图中元件a为_______镜，元件b为_______镜。 【答案】 平面 凸透 【解析】[1]元件a只改变光线的传播方向，让光线变成水平平行光，没有对光线进行会聚或发散，符合平面镜的光的反射规律； [2]元件b能把平行的太阳光会聚到一点，以此获得高温烧断细线，这是凸透镜的会聚特性。 9．某物理学习小组在“探究凸透镜的焦距大小与什么因素有关”的实验中，选择了如图甲所示的四个凸透镜，其中A、B和C、D是两组形状相同的凸透镜，它们分别用玻璃、塑料和水晶制作而成。 （1）小组同学选择图中A、C两个凸透镜进行实验，让一束与主光轴平行的光射入凸透镜，如图乙所示。比较两次实验的现象，可以初步得到结论：透镜表面越凸，焦距越______。 （2）选择A、B两个透镜进行实验可以探究“凸透镜的焦距大小与______的关系”。 【答案】（1）小；（2）材料 【解析】（1）由图乙可知，凸透镜表面越凸，凸透镜的焦距越短，会聚能力越强。 （2）A、B两个透镜形状相同，材料不同，所以选择A、B两个透镜可以探究“凸透镜的焦距大小与材料的关系”。 10．如图甲所示，把一块平面镜放在水平鼓面上，用激光笔发出一束光射向平面镜，通过平面镜反射后在墙上看到光斑，用力敲鼓面，看到墙上光斑在上下移动，并且用力越大，听到响声越大的同时看到墙上光斑上下移动距离越大，以上现象可以得到结论之一： （1）响度大小和______有关，通过光斑上下移动可以得到声音产生的原因，目的是把微小的振动进行______，以便得到结论； （2）如图乙所示是利用太阳光测量凸透镜焦距的方法，其中最合理的做法是______ 【答案】（1）振动幅度 放大；（2）B 【解析】（1）[1]用力敲鼓面，用力越大，听到响声越大，用力越大，听到响声越大的同时看到墙上光斑上下移动距离越大，说明鼓面振动的幅度越大，故响度大小和振动的幅度有关。 [2]鼓面的振动，带动光斑上下移动，故光斑可以将鼓面的微小振动放大。 （2）将凸透镜正对太阳光，太阳光平行于主光轴，这样凸透镜将太阳光会聚于一点，这一个点就是焦点，光心到焦点的距离就是焦距，故最合理的做法是B。 11．请在虚线框内，填入符合要求的透镜。 【答案】 【解析】由图可知光线被发散，所以是凹透镜，如图： 12．根据入射光线和折射光线，在下图的矩形框内画出适当类型的透镜。 【答案】 【解析】两条光线，经图示透镜折射后，变得向主光轴靠拢，因此该透镜对光线有会聚作用，为凸透镜，如图所示： 两条光线，经图示透镜折射后，变得远离主光轴，因此该透镜对光线有发散作用，为凹透镜；如图所示： 素养提升 13．如图，一束平行光经凸透镜折射后射向平面镜，经过镜面反射后与主光轴交于点。已知到凸透镜光心和平面镜的距离分别是、，则此凸透镜的焦距是（     ） A． B． C． D． 【答案】B 【解析】 平行光经凸透镜折射后射向平面镜，反射光线交于点，根据平面镜成像特点，折射光线（即射向平面镜的光线）原本应汇聚于关于平面镜的对称点，因为入射光是平行光，经凸透镜折射后过焦点，所以即为凸透镜的焦点，到平面镜距离为，则到平面镜距离为， 凸透镜光心到平面镜的距离 则焦距 故ACD不符合题意，B符合题意。 故选B。 14．菲涅尔透镜是由法国物理学家菲涅尔发明的，它对光的作用示意图如图所示，结合图中信息下列猜测正确的是（     ） A．该透镜光学原理是光的反射 B．该透镜光学原理是光的沿直线传播 C．该透镜对光有会聚作用 D．该透镜对光有发散作用 【答案】C 【解析】AB．由图可知，光线经过透镜后发生偏折，是利用光的折射原理工作的，故AB错误； CD．由图可知，光线经过透镜后由发散变为平行，说明该透镜对光有会聚作用，故C正确，D错误。 故选C。 15．如图是一束白光沿BD方向射向三棱镜，在右侧光屏形成了彩色光带MN。下列说法正确的是（     ） A．M和N两处的光线不能在真空中传播 B．若物体放在B处，从右侧透过棱镜观察到像可能在C处 C．三棱镜对红光的折射能力比对紫光的折射能力强 D．M和N两处的光线分别平行于同一个凸透镜主光轴入射，N处光线测出的焦距更小 【答案】D 【解析】A. 光可以在真空中传播，故M和N处的光线能在真空中传播，故A错误； B. 光通过三棱镜折射时向底边偏折，人眼逆着折射光线观察，看到的虚像向顶角方向偏移，物体在B处，像应在A处附近，故B错误； C. 白光通过三棱镜后，红光偏折程度最小，紫光偏折程度最大，说明三棱镜对紫光的折射能力比对红光强，故C错误； D. 由图可知M处光线偏折程度小，为红光，N处光线偏折程度大，为紫光。凸透镜对光有会聚作用，折射能力越强，焦距 越小。因为三棱镜对紫光（N处）折射能力强，同理凸透镜对N处光线折射能力也强，故N处光线测出的焦距更小，故D正确。 故选D。 16．光从水中斜射入空气时，折射角________（选填“大于”“等于”或“小于”）入射角，在如图中，画出光线射出水面的折射光线以及经过透镜的折射光线________。 【答案】 大于 【解析】根据光的折射知识，当光从水中斜射入空气时，折射角大于入射角；先过入射点作垂直水面的法线，在法线右侧空气中画出远离法线的折射光线，该折射光线射向凸透镜，且此光线经过凸透镜的焦点F，所以该折射光线经凸透镜折射后平行于主光轴，如图所示： 17．如图所示，虚线方框内放置了一块透镜，右侧有一块光屏，平行并紧贴虚线方框放置。一束平行光通过图中虚线框后，在光屏上形成一个圆形光斑。若将光屏向右移动，看到的光斑一直都是变大，可以判断虚线框内是_______透镜。 【答案】凹 【解析】凸透镜对光有会聚作用，平行光通过凸透镜后，光会会聚，将光屏向右移动时，光斑会先变小后变大；凹透镜对光有发散作用，平行光通过凹透镜后，光会发散，将光屏向右移动时，光斑会一直变大。题目中说将光屏向右移动，看到的光斑一直都是变大，故虚线框内是凹透镜。 18．往试管里注入清水，用橡皮塞堵住管口，留一个稍大的空气泡。让太阳光垂直照射试管，发现太阳光透过空气泡在白纸上形成一个橄榄状暗影，如图所示。出现该现象的原因是________________，而太阳光透过试管的其他部分，呈现在白纸上的是________。 【答案】 气泡下的水相当于一个凹透镜，对光有发散作用 一条与试管平行的亮线 【解析】[1][2]因为空气泡下的水是两边高、中间低，所以空气泡下的水相当于凹透镜.而凹透镜对光有发散作用，故会在白纸上形成暗影，又因为试管其他部分相当于凸透镜，凸透镜对光有会聚作用，所以太阳光透过试管的其他部分，会在白纸上呈现一条亮线。 19．在探究光的折射规律实验中，某小组将光从空气分别射入水和玻璃中，并记录了如下数据： 空气中的入射角 0 30 45 60 水中的折射角 0 22 32 40 玻璃中的折射角 0 17 24 30 分析表中数据，可以得到一些规律： （1）当光从一种介质垂直射入到另外一种介质时，光的传播方向______（改变/不变）； （2）当光线以入射角从水中射向空气时，折射角等于______，依据是______； （3）光从空气斜射入其它介质时，折射角随着入射角的增大而______（增大/减小）；分析表中数据猜想，光从空气射入水中时，折射角______（可能/不可能）达到； （4）小光去游泳，观察到深水区水并不深，原因是他看到的池底是由光的折射形成的是______（实像/虚像）； （5）根据表中数据分析，用塑料薄膜和水制成一个“水凸透镜”，与外观尺寸相同的玻璃凸透镜相比，“水凸透镜”的焦距更______（大/小）。 【答案】（1）不变；（2）45 光的折射现象中光路可逆；（3）增大 不可能；（4）虚像；（5）大 【解析】（1）由数据可知，当入射角为时，水中的折射角为，玻璃中的折射角为，因此当光从一种介质垂直射入到另外一种介质时，光的传播方向不变。 （2）由数据可知，当光从空气中斜射入水中时，入射角为，折射角为，依据光的折射现象中光路可逆，当光线以入射角从水中射向空气时，折射角等于。 （3）由数据可知，空气中的入射角逐渐增大，水中的折射角和玻璃中的折射角都逐渐增大，可得：光从空气斜射入其它介质时，折射角随着入射角的增大而增大。 由数据可知，当光从空气射入水中时，折射角始终小于入射角，当入射角增大到最大时，折射角小于，因此折射角不可能达到。 （4）光从水中斜射入空气时发生折射，小光去游泳，观察到深水区水并不深，原因是他看到的池底是由折射光线反向延长线会聚而成的位置偏高的虚像。 （5）由表中数据可知，当入射角相同时，光从空气斜射入水中的折射角大于光从空气斜射入玻璃中的折射角，说明水对光的折射能力小于玻璃对光的折射能力。因此，用塑料薄膜和水制成一个“水凸透镜”，与外观尺寸相同的玻璃凸透镜相比，“水凸透镜”的折光能力较弱，焦距更大。 20．在“探究平面镜成像特点”的活动中，实验室提供了如下器材：①厚为2mm的茶色玻璃  ②刻度尺  ③光屏  ④两只相同的蜡烛  ⑤火柴 （1）将玻璃板与水平桌面垂直放置；如（1）图所示，点燃刻度尺上的A蜡烛，在位于玻璃板的另一端的刻度尺上慢慢移动B蜡烛，直到与A蜡烛的像完全重合为止，证明像与物的大小______； （2）根据平面镜成像特点，在（2）图中画出物体AB在平面镜MN中所成的像。 （3）如（3）图所示，平面镜垂直于凸透镜主光轴且在凸透镜左侧焦点上，一束平行于主光轴的光从右侧射向凸透镜，请完成该光束的传播光路图。 （4）如果在位于玻璃板另一端的刻度尺上无论怎样移动B蜡烛都无法与A的像重合，原因可能是：________________________。 【答案】（1）相等；（2）；（3）；（4）玻璃板没有竖直放置 【解析】（1）根据等效替代法，实验时采用两个相同的蜡烛，点燃A蜡烛，在玻璃板后面移动B蜡烛，直到与A蜡烛的像完全重合为止，说明像与物的大小相等。 （2）根据平面镜成像特点可知，所成的像是虚像，像与物关于镜面对称，分别作出A、B两点的对称点A'、B'，用虚线连接A'、B'即为物体AB在平面镜MN中所成的像，如图所示： （3）根据凸透镜的特殊光线可知，平行于主光轴的光线经过凸透镜会过焦点，光线在焦点位置遇到平面镜会发生反射，此时凸透镜的主光轴刚好是平面镜的法线，根据光的反射定律，反射角等于入射角，作出反射光线，此时反射光线是过凸透镜焦点的光线，再由凸透镜特殊光线可知，该光线经过凸透镜会平行于主光轴射出，如图所示： （4）在位于玻璃板另一端的刻度尺上无论怎样移动B蜡烛都无法与A的像重合，可能是平面镜没有竖直放置，导致形成的像偏上或偏下。 21．芬兰为保护夜间跑上公路的驯鹿，在鹿角上喷反光漆，使其在车灯照射下极为醒目，如图甲所示。反光漆的工作原理可简化为凸透镜、平面镜组合，如图乙所示。请画出图乙中光线经凸透镜、平面镜、凸透镜连贯作用后的完整光路图。 【答案】 【解析】根据凸透镜的特殊光路规律，平行于主光轴的光线经凸透镜折射后，会直接射向凸透镜右侧的焦点F，也就是平面镜所在的位置；这条折射光线斜射到平面镜上，根据光的反射定律，反射角等于入射角作出反射光线；经平面镜反射的光线相当于从凸透镜右侧焦点发出的光线，经凸透镜折射后会变成平行于主光轴的光线。最终出射光线和最初的入射光线平行，实现了把入射光沿原方向反向射回的“逆反射”效果，也就是反光漆让车灯的光原路返回车灯方向、让鹿角在车灯照射下极为醒目， 22．如图所示透镜的主光轴与水平面平行，发光点发出的一条光线，经透镜折射和平面镜反射后，其反射光通过点竖直向下射出。请完成光路图（画出从发光点发出的光线，经过凸透镜后的折射光线，再经过平面镜反射的光线，并在凸透镜左侧标注焦点的位置）。 【答案】 【解析】首先根据题意竖直向下过a点画一条带箭头的线段，让该线段与平面镜相交，交点就是入射点，过该点垂直平面镜作一条法线；由图可知，平面镜与水平方向的夹角为45度，由几何知识得平面镜反射后形成的反射角是45度。根据光的反射规律，画出平面镜上的入射光线，得到一条平行于主光轴的光线，延长该光线与凸透镜相交，再连接该交点与S点，得到一条斜射向凸透镜的入射光线，根据通过凸透镜焦点的光线经凸透镜折射后平行于主光轴，可知该光线与主光轴的交点，即为凸透镜左侧的焦点F，据此作图。 迁移创新 23．如图所示，魔术箱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，从右侧的小孔射出。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，说法正确的是（　　） A．甲、乙、丁光路合理 B．乙、丙、丁光路合理 C．甲、丙、丁光路合理 D．甲、乙、丙光路合理 【答案】A 【解析】甲图，根据光的反射定律，激光经过三个镜面的反射，可绕过中间的挡板，设计方案正确； 乙图，左侧的凸透镜，与主光轴平行的光线折射后过焦点，再经过下面镜面的反射，此时光线经过右侧凸透镜的焦点，折射后平行于主光轴射出，设计方案正确； 丙图，左侧的凹透镜，与主光轴平行的光线折射后光线的延长线应过焦点，图中光线传播方向不正确，设计方案不正确； 丁图，左侧的凹透镜，与主光轴平行的光线折射后光线的延长线过焦点，再经过下面镜面的反射，此时光线的延长线过右侧凹透镜的焦点，折射后平行于主光轴射出，设计方案正确； 所以甲、乙、丁光路合理，故选A。 24．如图所示，平行光通过图中虚线框（内放一块透镜）后，在右侧光屏上形成一个直径比透镜大的圆形光斑，小明认为该透镜一定是凹透镜，因为凹透镜对光有______（选填“会聚”或“发散”）作用。小华为了检验小明的推断是否正确，将光屏逐渐靠近透镜，只有出现光斑直径____的现象，才能论证小明的推断是错误的；当光屏到透镜的距离为10cm时，光屏上光斑直径跟透镜等大，则此透镜的焦距f =_______cm。 【答案】 发散 先变小后变大 5 【解析】[1]平行光经过透镜，在右侧光屏上形成一个直径比透镜大的圆形光斑，小明认为透镜使光向外发散了，该透镜一定是凹透镜，因为凹透镜对光有发散作用。 [2]若透镜为凹透镜，使光发散，将光屏靠近透镜，出现光斑的直径会变小，但如果将光屏靠近透镜，如图所示： 如从位置移动到位置，出现光斑直径先变小后变大的现象，才能论证小明的推断是错误的。 [3]光斑与透镜若能出现等大，说明透镜为凸透镜，当光屏上光斑直径跟透镜等大，则光屏到透镜的距离等于倍焦距，则此透镜的焦距 25．新能源智能汽车已进入许多家庭，随着科技发展，芯片、人工智能、大数据、云计算、信息通信等多个高新技术产业，具备产业深度融合，已成为汽车产业发展战略方向，如图甲是款新能源智能汽车，车顶覆盖薄膜式太阳能光电板，车窗采用“智能玻璃”，除了可实现调节温度和透明度（透过玻璃的光照度与入射光照度之比），还具有单向透光功能，可以从车内看到车外景象，而车外看不见车内景象。车身配有多个雷达，充分提高了行车的安全性。 （1）雷达装置是利用仿生学原理制成的，它模仿的是下列哪种生物________。（填正确选项前的字母） A．蝙蝠 B．猫 C．狗 D．大象 （2）汽车两侧后视镜是________（选填“凸面镜”或“凹面镜”），对光线有________作用，司机通过后视镜看到汽车两边景物的像是________（选填“实”或“虚”）像。 （3）如图乙所示，汽车挡风玻璃是倾斜的，目的是使车内物体所成的像位于挡风玻璃的________（选填“上方”“下方”或“正前方”），不妨碍司机视线。 （4）夜间，车内的人或物通过挡风玻璃成像会干扰驾驶员视线，为减弱重影影响，厂方对前挡风玻璃进行了改造，应选用图中________所示的玻璃。 A．厚度均匀 B．上厚下薄 C．上薄下厚 （5）不少司机往往会在汽车的前面摆放中间厚、边缘薄的车载香水，如图丙所示，殊不知这会带来诸多的安全隐患。请你利用学过的知识分析可能造成的一种安全危害，并解释其原因。 【答案】（1）A；（2）凸面镜 发散 虚；（3）上方；（4）B；（5）车载香水的形状中间厚、边缘薄，相当于凸透镜，对光线有会聚作用，将射来的太阳光会聚于一点，会聚点的温度比较高，可能会引起火灾。 【解析】（1）雷达利用超声波回声定位，模仿的是蝙蝠，故选A。 （2）[1][2][3]汽车两侧的后视镜是凸面镜，它对光线有发散作用，能让驾驶员看到更广阔的视野，所成的像是虚像。 （3）根据平面镜成像特点可知，像与物关于镜面对称；挡风玻璃是倾斜的，所以车内物体的像会成在挡风玻璃的上方，不会和前方的实际路况混淆，避免干扰驾驶员判断。 （4）由图分析可知，选用上厚下薄的倾斜玻璃，前表面反射光向上偏折，后表面反射光向下偏折，两像反向延长线趋于靠近，可减弱成像重影，不干扰视线。故选B。 （5）见答案。 26．学校每次放暑假前都会对学生进行夏季安全教育，防范溺水事故的发生。人总认为池水不深的原因是池底反射的光射入空气中时发生折射，导致看到的“池底”位置比实际_________（选填“高”或“低”），人看到的其实是池底的___________（选填“实像”或“虚像”），所以生活中千万不要因为水看起来浅而下水游玩。现有投影仪胶片上发光点S发出一条光线，经凸透镜折射和平面镜的反射后，射到屏幕上，请你完成该光路_________。 【答案】 高 虚像 【解析】[1][2]当池底反射的光从水中斜射入空气中时，会发生折射现象。根据光的折射规律，折射光线远离法线，人眼逆着折射光线的方向看去，看到的是池底的虚像，且这个虚像的位置比池底的实际位置高，所以会觉得池水不深。 [3]过凸透镜焦点入射的光线，其折射光线平行主光轴；折射光线入射到平面镜上，根据光的反射定律，画出反射光线，如图所示： 27．阅读短文，回答问题。 钻冰取火 早在西汉时期的《淮南万毕术》中就记载：“削冰令圆，举以向日，以艾承其影，则得火。”用“冰”取火，这绝不是天方夜谭。在18世纪，南极考察队的队员们，在丢失火种的情况下，他们面对寒冷和饥饿威胁，开动脑筋，终于用“冰”重新取得了火种。 人们常听说钻木取火，而用冰是如何取火的呢？这就涉及物理学中几何光学的原理了。光通过两种介质的界面时，要发生折射。凸透镜（会聚透镜）是一种光学元件，让一束平行光通过凸透镜，光线会聚焦点，即平行光聚焦，从而使热量集中到焦点上。如果在焦点处放置易燃物质，易燃物质就会燃烧起来。人们取大小适度的一块冰，首先将冰磨制成凸透镜的形状。然后，利用太阳光找到冰凸透镜的焦点，便可利用此冰凸透镜引燃易燃物质，这就是所谓“钻冰”取火的奥妙。 （1）“钻冰”能够“取火”是因为打磨后的冰块具有________的特征，相当于凸透镜，对光有会聚作用。 （2）光通过两种介质的界面时，会发生________现象。 （3）在日常生活中，与“钻冰取火”原理相同的光学仪器还有________。 （4）小梦认为，用冰凸透镜取火期间，其焦距固定不变。对于这一想法，你觉得________（选填“合理”或“不合理”），原因是________。 【答案】（1）中间厚、边缘薄；（2）折射；（3）放大镜；（4）不合理 冰会熔化 【解析】（1）根据文章内容，“人们取大小适度的一块冰，首先将冰磨制成凸透镜的形状”，而凸透镜对光有会聚作用，所以打磨后的冰块具有中间厚、边缘薄的特征，相当于凸透镜，对光有会聚作用。 （2）文中明确提到“光通过两种介质的界面时，要发生折射”，所以光通过两种介质的界面时，会发生折射现象。 （3）“钻冰取火”利用的是凸透镜对光的会聚作用。在日常生活中，放大镜（或远视眼镜）也是利用凸透镜对光的会聚作用工作的，所以与“钻冰取火”原理相同的光学仪器还有放大镜。 （4）[1][2]因为冰在取火过程中会吸收热量，温度升高，可能会发生熔化，导致冰凸透镜的形状发生改变。而凸透镜的焦距与它的形状等因素有关，形状改变了，其焦距也会发生变化。所以小梦认为，用冰凸透镜取火期间，其焦距固定不变是不合理的。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $ 第三章 光和眼睛 3.5 奇妙的透镜 课标要点 1．知道透镜的分类，能区分凸透镜和凹透镜的结构特点。 2．理解凸透镜对光的会聚作用、凹透镜对光的发散作用，知道光心、主光轴、焦点、焦距的概念。 3．掌握透镜的特殊光线，能规范画出透镜的光路图。 4．学会测量凸透镜焦距的方法，能运用透镜对光的作用解释生活中的相关现象。 5．了解我国古代对透镜会聚作用的应用，树立安全用火的意识。 学习重难点 重点：凸透镜的会聚作用与凹透镜的发散作用；焦点、焦距的概念；过光心、平行主光轴的特殊光线光。 难点：凹透镜虚焦点的理解；会聚与发散的判断；透镜光路图的规范作图；焦距测量的误差分。 知识点 透镜 1. 凸透镜和凹透镜 凸透镜 凹透镜 （1）凸透镜：中间______、边缘______的透镜叫作凸透镜； （2）凹透镜：中间______，边缘______的透镜叫作凹透镜； （3）薄透镜：若透镜的厚度远小于球面的______，这种透镜叫作薄透镜。 2. 主光轴和光心 （1）主光轴：透镜上通过两个球面球心的直线叫主光轴。如图中的点划线CC＇。 凸透镜的主光轴和光心 凹透镜的主光轴和光心 （2）光心：主光轴上有个特殊的点，通过这个点的光传播方向______，叫作透镜的光心O。 易错提醒 1. 不能仅凭单侧表面形状判断透镜类型，一侧凸起的透镜，若另一侧凹陷程度更大，整体仍可能是中间薄边缘厚的凹透镜。 2. 判断透镜对光线的作用时，不能只看出射光线形态，要对比入射光线的延长线：出射光线比原入射方向更收拢才是会聚（凸透镜），更散开才是发散（凹透镜）。 3. 玻璃砖内带圆形气泡时，被气泡隔开的两侧玻璃是中间薄边缘厚的凹透镜组，平行光穿过后会发散，绝非会聚。 4. 凸透镜看近处字是放大正像，凹透镜始终成正立缩小像，别把远视镜和近视镜的属性记反。 随学随练 1．把一个透明且均匀的玻璃球切成如图所示的五块，其中能够使平行光发散的有（　　） A．只有b B．a、c、d、e C．a、b、c D．a、b、c、d、e均可 2. 我国出土的文物“水晶饼”为中部鼓起的透明圆饼，古籍记载“正午向日，以艾承之，即火燃”。“水晶饼”利用太阳光生火，它是哪种光学元件（　　） A．凸透镜 B．凹透镜 C．凸面镜 D．凹面镜 知识点 透镜对光的作用 1. 凸透镜对光有______作用，又叫会聚透镜。 凸透镜对光有会聚作用，不是指光经凸透镜后一定会聚在一点上，而是指光经凸透镜折射后，折射光线向主光轴偏折，如图所示。 甲 平行光束 乙 发散光束 丙 会聚光束 2. 凹透镜对光有______作用，又叫发散透镜。 凹透镜对光有发散作用，是指光经凹透镜折射后，折射光线偏离主光轴，经凹透镜折射后的光线也可能相交于一点，如图所示。 甲 平行光束 乙 发散光束 丙 会聚光束 易错提醒 ‌1. 凸透镜的“会聚作用”不是专指把光线聚成一点，而是让折射光线比入射光线更向主光轴偏折，哪怕折射后仍是发散光，只要发散程度变弱，就属于会聚作用，并非只有平行光才能被凸透镜会聚。 2. 凹透镜的“发散作用”同理，是让折射光线比入射光线更远离主光轴，哪怕折射后仍是会聚光，只要会聚程度变弱，就属于发散作用，不要误以为经过凹透镜的光线一定是发散光。 3. 平行于主光轴的光线经凸透镜才会过焦点，普通平行光只会聚到焦平面上的某点，别混淆条件。 4. 光路图里光线要标箭头，折射光线的反向延长线必须用虚线，不能画成实线。 随学随练 1．光通过透镜的光路如图所示，其中正确的是（    ） A． B． C． D． 2. 晋代张华《博物志》中记载：“削冰令圆，举以向日，以艾承其影，则得火。”大体意思就是将冰磨成一种冰镜，让太阳透过它就可点燃艾草取火。下列说法正确的是（　　） A．“削冰令圆”就是把冰块削成凹透镜 B．“削冰令圆”中的冰块对光有会聚作用 C．“以艾承其影”中的“影”指太阳的影子 D．若要“火生”，应把“艾”放在冰镜的二倍焦距位置上 知识点 焦点、焦距及三条特殊光线 1. 凸透镜的焦点和焦距 （1）焦点：凸透镜能使平行于主光轴的光会聚在一点，这个点叫作______，用F表示。 （2）焦距：焦点到______的距离叫作焦距，用f表示。 （3）凸透镜有______个焦点，并且关于______对称。 （4）凸透镜焦距的意义：凸透镜表面的凸起程度决定了它的焦距的长短，凸透镜表面越凸，焦距越小，对光的会聚作用越______（选填“强”或“弱”）。 凸透镜的焦点和焦距 利用阳光测量凸透镜的焦距 （5）粗略测量凸透镜焦距的方法——平行光聚焦法 如图所示，将凸透镜正对着太阳光（可看成是平行光），再拿一张纸放在它的另一侧，来回移动，直到纸上的光斑最______、最______，测量这个光斑到凸透镜光心的距离，即为该凸透镜的焦距。 2. 凹透镜的焦点和焦距 （1）焦点：平行于主光轴的光线通过凹透镜后______，发散光线的反向延长线相交于主光轴上，叫凹透镜的______，它不是实际光线的会聚点。凹透镜有______个焦点，关于光心对称。 （2）焦距：焦点到凹透镜______的距离叫作焦距。凹透镜焦距的大小表示对光______能力的强弱，焦距越小，对光的发散能力越______（选填“强”或“弱”）。 凹透镜的焦点和焦距 3. 透镜的三条特殊光线 （1）凸透镜的三条特殊光线 ①通过凸透镜______的光线传播方向不发生改变，如图甲； ②平行于主光轴的光线经凸透镜折射后通过______，如图乙； ③经过凸透镜焦点的光线经凸透镜折射后平行于______，如图丙。 甲 乙 丙 （2）凹透镜的三条特殊光线： ①通过凹透镜______的光线传播方向不发生改变，如图甲； ②平行于主光轴的光线经凹透镜折射后发散，发散光线的__________________通过焦点，如图乙； ③射向凹透镜焦点的光线经凹透镜折射后平行于______射出，如图丙。 甲 乙 丙 易错提醒 1. 概念区分别混淆：凸透镜的焦点是平行光会聚的实焦点，凹透镜是反向延长线形成的虚焦点，两者都有左右两个，别误以为凹透镜没有焦点。 2. 测量焦距避坑：用太阳光测焦距时，必须让凸透镜正对阳光，要找到最小最亮的光斑才是焦点，不能随便拿个光斑就测距离，否则结果偏差很大。 3. 隐含条件别忽略：当物距u=2f时，像距v也等于2f，此时成等大实像，这是实验中快速推算焦距的常用依据，很多同学容易漏掉这个关键规律。 4. 光路细节要注意：过光心的光线传播方向不变，平行主光轴的光线折射后过焦点，作图时漏标箭头、虚实线不分是高频丢分点。 随学随练 1．我国出土的文物“水晶饼”形似一个中部鼓起的透明圆饼，古人常用其取火。关于“水晶饼”对光的作用，下列光路图正确的是（　　） A． B． C． D． 2. 如图，F为凸透镜的焦点，O为光心，请结合凸透镜的相应知识，完成下面光路图。 题型 透镜对光的作用 ‌1. 凸透镜与凹透镜的辨别方法： （1）形态观察法‌：凸透镜中间厚、边缘薄，凹透镜中间薄、边缘厚，可直接目视或隔着软纸触摸判断。 （2）聚光测试法‌：正对平行太阳光，能形成最小最亮光斑的是凸透镜，光斑扩散成暗圈的是凹透镜。 （3）近物成像法‌：贴近书本文字观察，成正立放大虚像的是凸透镜，始终成正立缩小虚像的是凹透镜。 （4）远物实像法‌：对准窗外远处景物，能在白墙上成倒立实像的是凸透镜，无法承接实像的是凹透镜。 2. 理解透镜的“会聚”与“发散” （1）判断‌：不看折射光线是否相交，对比入射光线原传播方向，折射后更靠近主光轴为会聚，更远离主光轴为发散。 （2）透镜类型速判‌：光线经透镜后向主光轴偏折是凸透镜，反之是凹透镜，避开“会聚必相交”的误区。 3. 光路可逆应用‌：已知任意一条入射或折射光线，可直接反向推导对应光路，快速补全残缺光路图。 活学活用 1．如图所示，将凸透镜正对着阳光，把一张白纸放在它的另一侧，来回移动白纸，直到白纸上的光斑变得最小、最亮，此时该亮斑距凸透镜的距离为10cm，则该凸透镜的焦距是_______cm，换成凹透镜再做这个实验，在纸上_______（选填“能”或“不能”）看到很小、很亮的光斑。 2．如图所示，是光经过透镜折射前后的光路图，关于虚线框内的透镜类型，下列判断正确的是（   ） A．两个都是凹透镜 B．两个都是凸透镜 C．甲是凹透镜，乙是凸透镜 D．甲是凸透镜，乙是凹透镜 题型 透镜作图题 初中物理透镜作图题核心技巧可归纳为三点，帮你快速理清思路、少走弯路。 第一，先辨透镜类型：记住核心判断标准——折射光线比入射光线向主光轴靠拢就是凸透镜，比入射光线远离主光轴就是凹透镜，遇到光线被框住的题型，先对比入射、出射光线的宽窄变化，就能快速区分会聚还是发散。 第二，牢记三条特殊光线：平行于主光轴的光线，经凸透镜折射后过异侧焦点，经凹透镜折射后反向延长线过同侧焦点；过光心的光线传播方向始终不变；从凸透镜焦点发出的光线，折射后平行于主光轴，射向凹透镜另一侧焦点的光线，折射后也平行于主光轴。 第三，复杂组合题用辅助线法：遇到单条光线判断透镜的题型，补一条平行于入射光的辅助线形成平行光束，再看光束宽窄变化就能准确判断透镜类型；两块透镜组合的题型，利用前后焦点重合的规律，就能快速确定两镜间距和焦距的关系。 活学活用 1．请画出图中入射光线对应的折射光线。        2．如图所示，光源S发出的两条光线射向凹透镜，F为凹透镜的焦点，O为光心，请画出两条入射光线通过凹透镜后的折射光线。 基础通关 1．如图所示，属于凸透镜的是（     ） A．①③⑤ B．②④⑥ C．②④⑤⑥ D．②③④⑤⑥ 2．我国自主研发的AI智能除草设备，被称为农田“光刃手术刀”，如图所示是它简化的工作流程图。下列说法错误的是（　　） A．激光能沿直线传播，保证了瞄准的准确性 B．反射镜可以改变激光的传播方向 C．凸透镜对光有会聚作用，能使光束会聚到一点 D．激光除草利用光能传递信息 3．《淮南万毕术》记载：“削冰令圆，举以向日，以艾承其影，则得火”，如图所示，下列光现象与其原理相同的是（　　） A．照镜子 B．海市蜃楼 C．手影 D．小孔成像 4．关于透镜，下列说法正确的是（　　） A．凸透镜的两个焦点之间的距离叫做焦距 B．透镜的光心一定在它的主光轴上 C．两束平行光经过凸透镜后一定会聚于焦点 5．宸宸同学用刻度尺测凸透镜的焦距，如图所示，则该透镜的焦距是___________cm，她用刻度尺测另一物体的长度时记录的数据为，物体长度测量值应记为___________cm。 6．如图所示，在注有清水的试管内留有一个稍大的空气泡，使太阳光从试管的正上方向下照，观察试管下方的白纸，可以发现白纸上与空气泡相对应的位置较暗。这是因为空气泡与周围的水组成__________（选填“凸”或“凹”）透镜，太阳光射向空气泡和它下方的水后，出射光线会被__________（选填“会聚”或“发散”）。小明的爷爷戴的老花镜对光有__________（选填“会聚”或“发散”）作用。 7．在一个阳光充足的日子里，小明拿一个装水的矿泉水瓶正对着太阳光，让阳光透过水瓶照在一片干燥的树叶上，一段时间后树叶被点燃。这说明盛水的矿泉水瓶相当于___________（选填“凸透镜”或“凹透镜”）对光具有___________作用，所以在日常生活中应避免在易燃物附近放置类似的物体，以防止火灾隐患。 8．下图是小明自制的打桩机的示意图，它利用光学元件改变太阳光的传播方向，从而烧断细绳，使重锤下落打在桩上。图中元件a为_______镜，元件b为_______镜。 9．某物理学习小组在“探究凸透镜的焦距大小与什么因素有关”的实验中，选择了如图甲所示的四个凸透镜，其中A、B和C、D是两组形状相同的凸透镜，它们分别用玻璃、塑料和水晶制作而成。 （1）小组同学选择图中A、C两个凸透镜进行实验，让一束与主光轴平行的光射入凸透镜，如图乙所示。比较两次实验的现象，可以初步得到结论：透镜表面越凸，焦距越______。 （2）选择A、B两个透镜进行实验可以探究“凸透镜的焦距大小与______的关系”。 10．如图甲所示，把一块平面镜放在水平鼓面上，用激光笔发出一束光射向平面镜，通过平面镜反射后在墙上看到光斑，用力敲鼓面，看到墙上光斑在上下移动，并且用力越大，听到响声越大的同时看到墙上光斑上下移动距离越大，以上现象可以得到结论之一： （1）响度大小和______有关，通过光斑上下移动可以得到声音产生的原因，目的是把微小的振动进行______，以便得到结论； （2）如图乙所示是利用太阳光测量凸透镜焦距的方法，其中最合理的做法是______ 11．请在虚线框内，填入符合要求的透镜。 12．根据入射光线和折射光线，在下图的矩形框内画出适当类型的透镜。 素养提升 13．如图，一束平行光经凸透镜折射后射向平面镜，经过镜面反射后与主光轴交于点。已知到凸透镜光心和平面镜的距离分别是、，则此凸透镜的焦距是（     ） A． B． C． D． 14．菲涅尔透镜是由法国物理学家菲涅尔发明的，它对光的作用示意图如图所示，结合图中信息下列猜测正确的是（     ） A．该透镜光学原理是光的反射 B．该透镜光学原理是光的沿直线传播 C．该透镜对光有会聚作用 D．该透镜对光有发散作用 15．如图是一束白光沿BD方向射向三棱镜，在右侧光屏形成了彩色光带MN。下列说法正确的是（     ） A．M和N两处的光线不能在真空中传播 B．若物体放在B处，从右侧透过棱镜观察到像可能在C处 C．三棱镜对红光的折射能力比对紫光的折射能力强 D．M和N两处的光线分别平行于同一个凸透镜主光轴入射，N处光线测出的焦距更小 16．光从水中斜射入空气时，折射角________（选填“大于”“等于”或“小于”）入射角，在如图中，画出光线射出水面的折射光线以及经过透镜的折射光线________。 17．如图所示，虚线方框内放置了一块透镜，右侧有一块光屏，平行并紧贴虚线方框放置。一束平行光通过图中虚线框后，在光屏上形成一个圆形光斑。若将光屏向右移动，看到的光斑一直都是变大，可以判断虚线框内是_______透镜。 18．往试管里注入清水，用橡皮塞堵住管口，留一个稍大的空气泡。让太阳光垂直照射试管，发现太阳光透过空气泡在白纸上形成一个橄榄状暗影，如图所示。出现该现象的原因是________________，而太阳光透过试管的其他部分，呈现在白纸上的是________。 19．在探究光的折射规律实验中，某小组将光从空气分别射入水和玻璃中，并记录了如下数据： 空气中的入射角 0 30 45 60 水中的折射角 0 22 32 40 玻璃中的折射角 0 17 24 30 分析表中数据，可以得到一些规律： （1）当光从一种介质垂直射入到另外一种介质时，光的传播方向______（改变/不变）； （2）当光线以入射角从水中射向空气时，折射角等于______，依据是______； （3）光从空气斜射入其它介质时，折射角随着入射角的增大而______（增大/减小）；分析表中数据猜想，光从空气射入水中时，折射角______（可能/不可能）达到； （4）小光去游泳，观察到深水区水并不深，原因是他看到的池底是由光的折射形成的是______（实像/虚像）； （5）根据表中数据分析，用塑料薄膜和水制成一个“水凸透镜”，与外观尺寸相同的玻璃凸透镜相比，“水凸透镜”的焦距更______（大/小）。 20．在“探究平面镜成像特点”的活动中，实验室提供了如下器材：①厚为2mm的茶色玻璃  ②刻度尺  ③光屏  ④两只相同的蜡烛  ⑤火柴 （1）将玻璃板与水平桌面垂直放置；如（1）图所示，点燃刻度尺上的A蜡烛，在位于玻璃板的另一端的刻度尺上慢慢移动B蜡烛，直到与A蜡烛的像完全重合为止，证明像与物的大小______； （2）根据平面镜成像特点，在（2）图中画出物体AB在平面镜MN中所成的像。 （3）如（3）图所示，平面镜垂直于凸透镜主光轴且在凸透镜左侧焦点上，一束平行于主光轴的光从右侧射向凸透镜，请完成该光束的传播光路图。 （4）如果在位于玻璃板另一端的刻度尺上无论怎样移动B蜡烛都无法与A的像重合，原因可能是：________________________。 21．芬兰为保护夜间跑上公路的驯鹿，在鹿角上喷反光漆，使其在车灯照射下极为醒目，如图甲所示。反光漆的工作原理可简化为凸透镜、平面镜组合，如图乙所示。请画出图乙中光线经凸透镜、平面镜、凸透镜连贯作用后的完整光路图。 22．如图所示透镜的主光轴与水平面平行，发光点发出的一条光线，经透镜折射和平面镜反射后，其反射光通过点竖直向下射出。请完成光路图（画出从发光点发出的光线，经过凸透镜后的折射光线，再经过平面镜反射的光线，并在凸透镜左侧标注焦点的位置）。 迁移创新 23．如图所示，魔术箱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，从右侧的小孔射出。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，说法正确的是（　　） A．甲、乙、丁光路合理 B．乙、丙、丁光路合理 C．甲、丙、丁光路合理 D．甲、乙、丙光路合理 24．如图所示，平行光通过图中虚线框（内放一块透镜）后，在右侧光屏上形成一个直径比透镜大的圆形光斑，小明认为该透镜一定是凹透镜，因为凹透镜对光有______（选填“会聚”或“发散”）作用。小华为了检验小明的推断是否正确，将光屏逐渐靠近透镜，只有出现光斑直径____的现象，才能论证小明的推断是错误的；当光屏到透镜的距离为10cm时，光屏上光斑直径跟透镜等大，则此透镜的焦距f =_______cm。 25．新能源智能汽车已进入许多家庭，随着科技发展，芯片、人工智能、大数据、云计算、信息通信等多个高新技术产业，具备产业深度融合，已成为汽车产业发展战略方向，如图甲是款新能源智能汽车，车顶覆盖薄膜式太阳能光电板，车窗采用“智能玻璃”，除了可实现调节温度和透明度（透过玻璃的光照度与入射光照度之比），还具有单向透光功能，可以从车内看到车外景象，而车外看不见车内景象。车身配有多个雷达，充分提高了行车的安全性。 （1）雷达装置是利用仿生学原理制成的，它模仿的是下列哪种生物________。（填正确选项前的字母） A．蝙蝠 B．猫 C．狗 D．大象 （2）汽车两侧后视镜是________（选填“凸面镜”或“凹面镜”），对光线有________作用，司机通过后视镜看到汽车两边景物的像是________（选填“实”或“虚”）像。 （3）如图乙所示，汽车挡风玻璃是倾斜的，目的是使车内物体所成的像位于挡风玻璃的________（选填“上方”“下方”或“正前方”），不妨碍司机视线。 （4）夜间，车内的人或物通过挡风玻璃成像会干扰驾驶员视线，为减弱重影影响，厂方对前挡风玻璃进行了改造，应选用图中________所示的玻璃。 A．厚度均匀 B．上厚下薄 C．上薄下厚 （5）不少司机往往会在汽车的前面摆放中间厚、边缘薄的车载香水，如图丙所示，殊不知这会带来诸多的安全隐患。请你利用学过的知识分析可能造成的一种安全危害，并解释其原因。 26．学校每次放暑假前都会对学生进行夏季安全教育，防范溺水事故的发生。人总认为池水不深的原因是池底反射的光射入空气中时发生折射，导致看到的“池底”位置比实际_________（选填“高”或“低”），人看到的其实是池底的___________（选填“实像”或“虚像”），所以生活中千万不要因为水看起来浅而下水游玩。现有投影仪胶片上发光点S发出一条光线，经凸透镜折射和平面镜的反射后，射到屏幕上，请你完成该光路_________。 27．阅读短文，回答问题。 钻冰取火 早在西汉时期的《淮南万毕术》中就记载：“削冰令圆，举以向日，以艾承其影，则得火。”用“冰”取火，这绝不是天方夜谭。在18世纪，南极考察队的队员们，在丢失火种的情况下，他们面对寒冷和饥饿威胁，开动脑筋，终于用“冰”重新取得了火种。 人们常听说钻木取火，而用冰是如何取火的呢？这就涉及物理学中几何光学的原理了。光通过两种介质的界面时，要发生折射。凸透镜（会聚透镜）是一种光学元件，让一束平行光通过凸透镜，光线会聚焦点，即平行光聚焦，从而使热量集中到焦点上。如果在焦点处放置易燃物质，易燃物质就会燃烧起来。人们取大小适度的一块冰，首先将冰磨制成凸透镜的形状。然后，利用太阳光找到冰凸透镜的焦点，便可利用此冰凸透镜引燃易燃物质，这就是所谓“钻冰”取火的奥妙。 （1）“钻冰”能够“取火”是因为打磨后的冰块具有________的特征，相当于凸透镜，对光有会聚作用。 （2）光通过两种介质的界面时，会发生________现象。 （3）在日常生活中，与“钻冰取火”原理相同的光学仪器还有________。 （4）小梦认为，用冰凸透镜取火期间，其焦距固定不变。对于这一想法，你觉得________（选填“合理”或“不合理”），原因是________。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $