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第4章 光的折射、透镜
4.2 透镜
【学习目标】
1.
认识凸透镜和凹透镜，了解焦点、光心、焦距的概念、会区分凸透镜和凹透镜；
2.
知道凸透镜和凹透镜对光线的折射作用；
3.
掌握住凸透镜和凹透镜三条特殊光线的折射特点。
【知识梳理】
一、认识凸透镜和凹透镜相关概念
（1）透镜：用透明物质制成的，表面为球面一部分的光学元件。
①凸透镜：中央厚、边缘薄的透镜叫凸透镜。
②凹透镜：边缘厚、中央薄的透镜叫凹透镜。
（2）光心：透镜的主光轴上有个特殊的点，凡通过该点的光，传播方向不变，这个点叫透镜的光心。
（3）主光轴：通过光心且垂直于
透镜表面的直线叫主光轴，通常用点画线表示。
（4）凸透镜的焦点和焦距：
①焦点：凸透镜能使与主光轴平行的光线会聚与主光轴上的一点，该点叫凸透镜的焦点（F）。
②焦距：焦点到凸透镜光心的距离叫焦距。
（5）凹透镜的焦点和焦距：
①焦点：凹透镜能使与主光轴平行的光线通过它后变得发散，且这些发散光线的反向延长线相
交在主光轴上的一点，这一点叫凹透镜的虚焦点（F）。
②焦距：虚焦点F到凹透镜光心O的距离叫焦距。
二、凸透镜与凹透镜的作用
（1）凸透镜对光线具有会聚作用；光线通过透镜后折射光线会靠近主光轴。
（2）凹透镜对光线具有发散作用；光线通过透镜后折射光线会偏离主光轴。
（3）过凸透镜的三条特殊光线：
凸透镜
通过光心的光线经凸透镜后传播方向不变
通过凸透镜焦点的光线经凸透镜折射后平行于主光轴
跟主光轴平行的光线经凸透镜折射后过焦点
（4）过凹透镜的三条特殊光线：
凹透镜
通过光心的光线经凹透镜后传播方向不变
射向凹透镜的光线如果其延长线通过虚焦点，则经凹透镜折射后平行于主光轴
跟主光轴平行的光线经凹透镜折射后，折射光线的反向延长线过焦点
【难点突破】
凸透镜和凹透镜对光线的作用
（1）凸透镜对光线具有会聚作用；光线通过透镜后折射光线会靠近主光轴。
（2）凹透镜对光线具有发散作用；光线通过透镜后折射光线会偏离主光轴。
【例1】一块玻璃砖内有一个饼形气泡，如图所示，一束平行光线垂直通过玻璃砖后将（
）
A．被发散
B．被会聚
C．还是平行光
D．无法判断
【典型例题】
透镜对特殊光线的折射作图
【例1】（2020·福建）如图，点光源S位于凸透镜一侧。在图中画出S发出的两条光线通过凸透镜后的折射光线。
【例2】（2020·自贡）请在图中画出光线经过凹透镜后的光路图（F为焦点）。
凸透镜、凹透镜的区分
【例3】（2020·淮安）将如图甲所示的黑白卡片放在一只未装满水的薄高脚玻璃杯后面，在高脚杯前方观察到的现象如图乙所示，此时装水部分的高脚杯和杯内水的组合相当于一个（ ）
A.
凸透镜
B.
凹透镜
C.
凸面镜
D.
凹面镜
【例4】如图，水平放置的长方形暗盒N内有水平向右的平行光，P为暗盒右侧面上的一个圆孔，用一个外径与圆孔P相同的光学器件嵌入其中，发现在暗盒右侧与盒侧面平行的光屏M上呈现出一个比圆孔P大的圆形光斑，则嵌入圆孔P的光学器件（?
）
A.一定是凹透镜
B.一定是凸透镜
C.可能是凸透镜或凹透镜
D.可能是厚平板玻璃
【例5】小星同学利用太阳光测量凸透镜的焦距，方法如图所示。他注意到让凸透镜正对阳光，但没有仔细调节纸片与透镜的距离，在纸片上的光斑并不是最小时，就测出了光斑到凸透镜中心的距离L，那么，凸透镜的实际焦距（
）
A.一定小于L
B．一定大于L
C．可能等于L
D．可能小于L、也可能大于
【基础与提高】
1.
如图所示，对光有发散作用的透镜是（??
）
A.
B.
C.
D.
2.
薄透镜的光心的性质是（
）
A.
位于透镜中央
B.
通过光心的光线方向不变
C.
位于主光轴与透镜相交处
D.
可使光线会聚于此点
3.
关于透镜对光的作用的讨论，不正确的是（ ）
A．跟主光轴平行的光线通过凸透镜折射后光线的反向延长线会聚在焦点上
B．凸透镜能使会聚光线提前会聚
C．跟主光轴平行的光线通过凹透镜成发散光线
D．凹透镜能使会聚光线延后会聚
4.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.
5.
一束光通过透镜的光路如图所示，图示正确的是（?
）
?
A.
B.
C.
D.
6.
如图是口径和材料都相同的两个透镜，关于它们的焦点和折射光的能力，下列说法中正确的是（
）
A.甲的焦距大，甲对光的折射能力强
B.甲的焦距大，乙对光的折射能力强
C.乙的焦距大，甲对光的折射能力强
D.乙的焦距大，乙对光的折射能力强
7.
学完透镜后，小明同学对透镜的知识点作了如下记录，其中正确的是（
）
A．凸透镜对光线起发散作用
B．凹透镜对光线起会聚作用
C．经过凸透镜射出的光线传播方向都会发生变化
D．若使凸透镜产生平行光，应将光源放在凸透镜的焦点上
8.
如图所示，AC为入射光线，CB为折射光线，且AO＜OB．已知AO=10cm，该凸透镜的焦距可能是（
）
A.f=10cm
B.f=5cm
C.f=8cm
D.f=12cm
9.
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、束在空气层中传播方向不会发生变化
D、束在空气层中将发生反射
10.
如图所示，在A处点燃一支蜡烛，若在P处的方框内分别放入：平面镜、凸透镜、中央有小孔的纸板时，均能在方框右侧成清晰的像。现保持蜡烛在A的位置不变，若在方框内放入上述某一器材后，能在方框的右侧光屏上成像，而且随着光屏离开P的距离增大，所成清晰的像也逐渐变大。对于方框内所放的器材，下列判断中正确的是（ ）
A．可能是平面镜
B．可能是凸透镜
C．一定是中央有小孔的纸板
D．可能是凸透镜或中央有小孔的纸板
11.
（2019?镇江一模）凸透镜和凹透镜的光学性质不同,为判别直径相同的两个透镜的种类,现分别将它们正对太阳光,再把一张纸放在它的下方,在纸上分别得到大小不同的甲、乙两个光斑,透镜与光斑的大小如图所示(d1)
A.甲、乙均能准确判断透镜的种类
B.甲能准确判断透镜的种类而乙不能
C.乙能准确判断透镜的种类而甲不能
D.甲、乙均不能准确判断透镜的种类
12.
画出图中入射光线通过透镜后的折射光线。
13.在图所示的方框中，填入适当的透镜。
14.
小华让一透镜正对太阳光，用一张白纸在它的另一侧前后移动，直到纸上的光斑变得最小、最亮，这个点叫做透镜的
，此透镜是
透镜，若测得该点到镜中心的距离为15cm，则该透镜焦距为
cm。
15.
如图所示，小明用一个透镜观看书上的一个英文单词，他看到了两个字母“YS”的放大的像．这个透镜是________透镜，这种透镜对光线有________作用，利用这种透镜可制成的光学仪器有________（只需填写一种）．
16.如图，夜晚，把桌子放在电灯下面，在桌面放一张白纸，然后再把凹透镜放在白纸上．当逐渐向上移动凹透镜时，可以观察到：通过凹透镜的光束在白纸上所形成的光斑的面积会随着凹透镜移动而逐渐变
______
，光斑的亮度则逐渐变
______
（全部选填“大”、“小”）．
17.
如图所示，小华让凸透镜正对着太阳光，拿一张白纸在它的另一侧前后移动，直到纸距透镜约4cm时，纸上的光斑变得最小、最亮，如图中A点，则透镜的光心是____点，透镜的焦点是____点，透镜的焦距约是_____cm，在______点处可引燃火柴。
18.按要求作图：
（1）（2020·郴州）画出经过凹透镜后的折射光线。
（2）（2020·扬州）如图，作出入射光线对应的折射光线。
（3）（2020·毕节）如图，一束光线竖直向上射向平面镜，经反射后又射向透镜，请完成光路图。
（4）如图a、b是从点光源S发出的、经透镜折射后的两条光线．在图中完成光路并标出点光源S的位置．
19.
（2020·衡阳）如图所示，请补充平面镜的入射光线和透镜的折射光线，完成光路图。
20.
某物理学习小组，选择如图13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，它们分别用玻璃、塑料和水晶制作而成）：
（1）为了探究“凸透镜的焦距大小与透镜球形表面弯曲程度的关系”，小组同学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，接着小组同学让一束与主光轴平行的光，分别经过两凸透镜后会聚于焦点处，如图甲、乙所示。比较两次实验的现象，可以得到的结论是：凸透镜表面越凸，凸透镜的焦距越
；
（2）如果选择A、B两个透镜，他们还可以探究“凸透镜的焦距大小与
的关系”。
（3）这次探究活动中,运用的一种主要的科学研究方法是
。
◆21.
在利用太阳光测量凸透镜的焦距后，小华将凸透镜正对着太阳，发现把火柴头放在凸透镜焦点处一段时间后，火柴会被点燃，他想进一步探究不同的透镜对火柴的点燃效果有什么不同，和同学们讨论后，他们提出了以下三种猜想：
猜想1：凹透镜也能点燃火柴；
猜想2：点燃火柴的快慢与凸透镜的焦距大小有关；
猜想3：点燃火柴的快慢与凸透镜的直径大小有关。
（1）根据所学知识，他们经过讨论，判断猜想1是错误的，你认为他们判断的依据是_____
；
（2）为了验证猜想2是否正确，他们选用直径相同而焦距不等的凸透镜进行多次实验，发现火柴被点燃的时间基本相等，这说明猜想2是__
___的；
（3）请设计一个简单实验，验证猜想3是否正确，简述你的实验方案：
简要做法：_____
；
如何判断：_____
。
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第4章 光的折射、透镜
4.2 透镜
【学习目标】
1.
认识凸透镜和凹透镜，了解焦点、光心、焦距的概念、会区分凸透镜和凹透镜；
2.
知道凸透镜和凹透镜对光线的折射作用；
3.
掌握住凸透镜和凹透镜三条特殊光线的折射特点。
【知识梳理】
一、认识凸透镜和凹透镜相关概念
（1）透镜：用透明物质制成的，表面为球面一部分的光学元件。
①凸透镜：中央厚、边缘薄的透镜叫凸透镜。
②凹透镜：边缘厚、中央薄的透镜叫凹透镜。
（2）光心：透镜的主光轴上有个特殊的点，凡通过该点的光，传播方向不变，这个点叫透镜的光心。
（3）主光轴：通过光心且垂直于
透镜表面的直线叫主光轴，通常用点画线表示。
（4）凸透镜的焦点和焦距：
①焦点：凸透镜能使与主光轴平行的光线会聚与主光轴上的一点，该点叫凸透镜的焦点（F）。
②焦距：焦点到凸透镜光心的距离叫焦距。
（5）凹透镜的焦点和焦距：
①焦点：凹透镜能使与主光轴平行的光线通过它后变得发散，且这些发散光线的反向延长线相
交在主光轴上的一点，这一点叫凹透镜的虚焦点（F）。
②焦距：虚焦点F到凹透镜光心O的距离叫焦距。
二、凸透镜与凹透镜的作用
（1）凸透镜对光线具有会聚作用；光线通过透镜后折射光线会靠近主光轴。
（2）凹透镜对光线具有发散作用；光线通过透镜后折射光线会偏离主光轴。
（3）过凸透镜的三条特殊光线：
凸透镜
通过光心的光线经凸透镜后传播方向不变
通过凸透镜焦点的光线经凸透镜折射后平行于主光轴
跟主光轴平行的光线经凸透镜折射后过焦点
（4）过凹透镜的三条特殊光线：
凹透镜
通过光心的光线经凹透镜后传播方向不变
射向凹透镜的光线如果其延长线通过虚焦点，则经凹透镜折射后平行于主光轴
跟主光轴平行的光线经凹透镜折射后，折射光线的反向延长线过焦点
【难点突破】
凸透镜和凹透镜对光线的作用
（1）凸透镜对光线具有会聚作用；光线通过透镜后折射光线会靠近主光轴。
（2）凹透镜对光线具有发散作用；光线通过透镜后折射光线会偏离主光轴。
【例1】一块玻璃砖内有一个饼形气泡，如图所示，一束平行光线垂直通过玻璃砖后将（
）
A．被发散
B．被会聚
C．还是平行光
D．无法判断
【答案】A；
【解析】
玻璃砖被气泡分成两部分，这两部分都是中间薄，边缘厚，都是凹透镜，对光线有发散作用，因此平行光经过玻璃砖后，会变得发散，故A符合题意，BCD不符合题意。
【典型例题】
透镜对特殊光线的折射作图
【例1】（2020·福建）如图，点光源S位于凸透镜一侧。在图中画出S发出的两条光线通过凸透镜后的折射光线。
【答案】
【解析】
平行于主光轴的光线经凸透镜折射后将过焦点，过光心的光线经凸透镜折射后传播方向不改变，如图所示：
【例2】（2020·自贡）请在图中画出光线经过凹透镜后的光路图（F为焦点）。
【答案】
【解析】
由图可知，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；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：
凸透镜、凹透镜的区分
【例3】（2020·淮安）将如图甲所示的黑白卡片放在一只未装满水的薄高脚玻璃杯后面，在高脚杯前方观察到的现象如图乙所示，此时装水部分的高脚杯和杯内水的组合相当于一个（ ）
A.
凸透镜
B.
凹透镜
C.
凸面镜
D.
凹面镜
【答案】A
【解析】
玻璃杯中有水的这一部分中间厚，边缘薄，相当于一个凸透镜。黑白卡片是左右颠倒的，成倒立、放大的实像。
故选A。
【例4】如图，水平放置的长方形暗盒N内有水平向右的平行光，P为暗盒右侧面上的一个圆孔，用一个外径与圆孔P相同的光学器件嵌入其中，发现在暗盒右侧与盒侧面平行的光屏M上呈现出一个比圆孔P大的圆形光斑，则嵌入圆孔P的光学器件（?
）
A.一定是凹透镜
B.一定是凸透镜
C.可能是凸透镜或凹透镜
D.可能是厚平板玻璃
【答案】C;
【解析】
①当在暗盒处嵌入一个凹透镜时，因为凹透镜对光线有发散作用，所以光斑要比暗盒圆孔大．②当在暗盒处嵌入一个焦距较小的凸透镜时，因为凸透镜对光线有会聚作用，光线在暗盒圆孔和光屏之间会聚，所以光斑要比暗盒圆孔大．③当在暗盒处嵌入一个时平板玻璃时，因为平板玻璃对光线即没有会聚也没有发散作用，所以光斑与暗盒圆孔一样大．因此嵌人暗盒圆孔的那个光学器可能是凹透镜也可能是凸透镜．故选C．
【例5】小星同学利用太阳光测量凸透镜的焦距，方法如图所示。他注意到让凸透镜正对阳光，但没有仔细调节纸片与透镜的距离，在纸片上的光斑并不是最小时，就测出了光斑到凸透镜中心的距离L，那么，凸透镜的实际焦距（
）
A.一定小于L
B．一定大于L
C．可能等于L
D．可能小于L、也可能大于
【答案】D
【解析】只有在焦点处得到的光斑最小、最亮，在焦点之前和焦点之后光斑都不是最小。当测量距离为L时，焦距可能大于L，也可能小于L。如图所示：
【基础与提高】
1.
如图所示，对光有发散作用的透镜是（??
）
A.
B.
C.
D.
【答案】B
【解析】
凹透镜是指中间比边缘薄的透镜，凹透镜对光线有发散作用，所以凹透镜又叫发散透镜，符合这个特点的透镜是B．
故选B。
2.
薄透镜的光心的性质是（
）
A.
位于透镜中央
B.
通过光心的光线方向不变
C.
位于主光轴与透镜相交处
D.
可使光线会聚于此点
【答案】B；
【解析】对于薄透镜，过光心的光线传播方向不改变，这是薄透镜光心的性质，故D错误，B符合题意．
A、C描述的是光心的位置，不是光心的性质，不合题意；故选B.
3.
关于透镜对光的作用的讨论，不正确的是（ ）
A．跟主光轴平行的光线通过凸透镜折射后光线的反向延长线会聚在焦点上
B．凸透镜能使会聚光线提前会聚
C．跟主光轴平行的光线通过凹透镜成发散光线
D．凹透镜能使会聚光线延后会聚
【答案】A
【解析】
跟主光轴平行的光线通过凸透镜折射后光线会聚在焦点上，A符合题意；凸透镜对光线有会聚作用，能使光线的夹角变小，能使会聚光线提前会聚，B不符合题意；凹透镜对光线有发散作用，跟主光轴平行的光线通过凹透镜成发散光线，C不符合题意；凹透镜对光线有发散作用，能使光线的夹角变大，能使会聚光线延后会聚，D不符合题意，故选A。
4.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.
【答案】C
【解析】
太阳光可近似看成平行光。平行于凸透镜主光轴的光经折射后会聚于焦点,则平行光应垂直于镜面,纸面与镜面平行。故选C。
5.
一束光通过透镜的光路如图所示，图示正确的是（?
）
?
A.
B.
C.
D.
【答案】A
【解析】
A、对于凸透镜，平行于主光轴的光线经凸透镜折射后折射光线通过焦点，故A正确；
B、对于凸透镜，过焦点的光线经凸透镜折射后折射光线平行于主光轴，故B错；
C、对于凹透镜，过焦点的光线不属于特殊光线，折射光线将远离主光轴，故C错；
D、对于凹透镜，平行于主光轴的入射光线经凹透镜折射后折射光线反向延长通过焦点，故D错．
故选A。
6.
如图是口径和材料都相同的两个透镜，关于它们的焦点和折射光的能力，下列说法中正确的是（
）
A.甲的焦距大，甲对光的折射能力强
B.甲的焦距大，乙对光的折射能力强
C.乙的焦距大，甲对光的折射能力强
D.乙的焦距大，乙对光的折射能力强
【答案】B
【解析】【解答】解：当凸透镜口径相同时，透镜越厚，对光线的折射能力越强，焦距越短；由图可知，甲透镜更薄，其焦距大，对光线的折射能力弱．
故选：B。
7.
学完透镜后，小明同学对透镜的知识点作了如下记录，其中正确的是（
）
A．凸透镜对光线起发散作用
B．凹透镜对光线起会聚作用
C．经过凸透镜射出的光线传播方向都会发生变化
D．若使凸透镜产生平行光，应将光源放在凸透镜的焦点上
【答案】D
【解析】
A、凸透镜对光有会聚的作用，故A错误；
B、凹透镜对光有发散作用，故B错误；
C、过光心的光线传播方向不改变，故C是错误的；
D、从焦点上发出的光线，经凸透镜折射后会平行于主光轴；故D正确；故选D。
8.
如图所示，AC为入射光线，CB为折射光线，且AO＜OB．已知AO=10cm，该凸透镜的焦距可能是（
）
A.f=10cm
B.f=5cm
C.f=8cm
D.f=12cm
【答案】C
【解析】：根据题意AO＜OB可知，A点成像在B点，像距大于物距，满足f＜u＜2f，成倒立、放大的实像．因为AO=10cm，选项A、B、D不能满足f＜10cm＜2f，选项C能满足f＜10cm＜2f，故ABD不符合题意，C符合题意．
故选C。
9.
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、束在空气层中传播方向不会发生变化
D、束在空气层中将发生反射
【答案】B
【解析】
（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．综上分析故选B．
（1）根据正方体内空气层的形状可以确定，空气层的左边和右边的石英体部分构成了两个凸透镜．
（2）当平行光线经过凸透镜时，根据凸透镜的光学性质可以确定空气层中的光束情况。
10.
如图所示，在A处点燃一支蜡烛，若在P处的方框内分别放入：平面镜、凸透镜、中央有小孔的纸板时，均能在方框右侧成清晰的像。现保持蜡烛在A的位置不变，若在方框内放入上述某一器材后，能在方框的右侧光屏上成像，而且随着光屏离开P的距离增大，所成清晰的像也逐渐变大。对于方框内所放的器材，下列判断中正确的是（ ）
A．可能是平面镜
B．可能是凸透镜
C．一定是中央有小孔的纸板
D．可能是凸透镜或中央有小孔的纸板
【答案】C。
【解析】由题知，保持蜡烛在A的位置不变，若在方框内放入上述某一器材后，能在方框的右侧光屏上成像，而且随着光屏离开P的距离增大，所成清晰的像也逐渐变大；
因为平面镜所成像的大小与距离无关，凸透镜所成的像与物距和像距都有关（即当改变像距时，物距也改变才能在光屏上成清晰的像）；小孔成像时，若物距不变，光屏离小孔越远，则成的像越大；所以，可知方框内所放的器材一定是中央有小孔的纸板。故选C。
11.
（2019?镇江一模）凸透镜和凹透镜的光学性质不同,为判别直径相同的两个透镜的种类,现分别将它们正对太阳光,再把一张纸放在它的下方,在纸上分别得到大小不同的甲、乙两个光斑,透镜与光斑的大小如图所示(d1)
A.甲、乙均能准确判断透镜的种类
B.甲能准确判断透镜的种类而乙不能
C.乙能准确判断透镜的种类而甲不能
D.甲、乙均不能准确判断透镜的种类
【答案】B
【解析】凸透镜对光有会聚作用,凹透镜对光有发散作用,根据图示可知,甲一定是对光起了会聚作用;而乙可能是对光起了发散作用,也可能是形成放大的实像,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、也可能是凸透镜,故选B。
12.
画出图中入射光线通过透镜后的折射光线。
【答案】
【解析】
凸透镜
通过光心的光线经凸透镜后传播方向不变
通过凸透镜焦点的光线经凸透镜折射后平行于主光轴
跟主光轴平行的光线经凸透镜折射后过焦点
。
凹透镜
通过光心的光线经凹透镜后传播方向不变
射向凹透镜的光线如果其延长线通过虚焦点，则经凹透镜折射后平行于主光轴
跟主光轴平行的光线经凹透镜折射后，折射光线的反向延长线过焦点
13.在图所示的方框中，填入适当的透镜。
【答案】
【解析】
第一个图中入射光线是平行的，而折射光线靠近主光轴，即透镜有会聚作用，所以是凸透镜。
第二个图中入射光线是平行的，而折射光线远离主光轴，即透镜有发散作用，所以是凹透镜，
第三个图中入射光线是会聚的，而折射光线是平行的，光线实际被发散了，所以是凹透镜。
第四个图中入射光线是发散的，而折射光线是会聚的，光线实际被会睾了，所以是凸透镜。
14.
小华让一透镜正对太阳光，用一张白纸在它的另一侧前后移动，直到纸上的光斑变得最小、最亮，这个点叫做透镜的
，此透镜是
透镜，若测得该点到镜中心的距离为15cm，则该透镜焦距为
cm。
【答案】焦点；凸；15
【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。故让一透镜正对太阳光，用一张白纸在它的另一侧前后移动，直到纸上的光斑变得最小、最亮，这个点叫做透镜的焦点；由于该透镜对光线起会聚作用，因此该透镜为凸透镜；又因为焦点到凸透镜中心的距离为15cm，则该透镜的焦距为15cm。
15.
如图所示，小明用一个透镜观看书上的一个英文单词，他看到了两个字母“YS”的放大的像．这个透镜是________透镜，这种透镜对光线有________作用，利用这种透镜可制成的光学仪器有________（只需填写一种）．
【答案】凸；会聚；放大镜。
【解析】由图可知，当透镜靠近英文单词时，成的是正立、放大的虚像，所以应该是凸透镜；
凸透镜对光线有会聚作用，生活中的放大镜和老花镜都是利用凸透镜做成的；故答案为：凸，会聚，放大镜。
16.如图，夜晚，把桌子放在电灯下面，在桌面放一张白纸，然后再把凹透镜放在白纸上．当逐渐向上移动凹透镜时，可以观察到：通过凹透镜的光束在白纸上所形成的光斑的面积会随着凹透镜移动而逐渐变
______
，光斑的亮度则逐渐变
______
（全部选填“大”、“小”）．
【答案】大；小；
【解析】当逐渐向上移动凹透镜时，电灯照向凹透镜的光线更发散，所以纸上的光斑越大，光线越分散，光斑的亮度就越小．
凹透镜对光线有发散作用．灯光射出的光线经过凹透镜的折射，光线变得更发散，从而在纸上形成一个光斑．逐渐向上移动凹透镜时，凹透镜与电灯的距离越来越小，灯光照向凹透镜的光线越来越发散，白纸上的光斑就会越大．
17.
如图所示，小华让凸透镜正对着太阳光，拿一张白纸在它的另一侧前后移动，直到纸距透镜约4cm时，纸上的光斑变得最小、最亮，如图中A点，则透镜的光心是____点，透镜的焦点是____点，透镜的焦距约是_____cm，在______点处可引燃火柴。
【答案】O；A；4；A。
【解析】
薄透镜的光心在其中心，所以图中该透镜的光心是O点．太阳光是平行光，经过凸透镜折射后会聚于一点，这个点就是凸透镜的焦点，如图A为该透镜的焦点，在此处放上火柴，火柴会被点燃．焦点到透镜中心的距离称为焦距，因此该凸透镜的焦距为4cm。故答案为：O；A；4；A。
18.按要求作图：
（1）（2020·郴州）画出经过凹透镜后的折射光线。
【答案】
【解析】
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。过光心的光线经凹透镜折射后传播方向不改变，如下图所示：
（2）（2020·扬州）如图，作出入射光线对应的折射光线。
【答案】
【解析】平行于主光轴的光线经凸透镜折射后折射光线通过焦点；从焦点发出的光线经过凸透镜后会平行于主光轴，据此作出折射光线，如图所示：
（3）（2020·毕节）如图，一束光线竖直向上射向平面镜，经反射后又射向透镜，请完成光路图。
【答案】
【解析】
由图知道，入射光线垂直于凸透镜的主光轴斜射到平面镜上，与平面镜夹角为45°，所以，其入射角为90°-45°=45°，
所以，反射角也为45°，即反射光线会与主光轴平行。
首先过入射点作出法线，然后根据反射角等于入射角作出反射光线；再根据平行于主光轴的光线经凸透镜折射后，折射光线过焦点，作出折射光线，如下图所示：
（4）如图a、b是从点光源S发出的、经透镜折射后的两条光线．在图中完成光路并标出点光源S的位置．
【答案】
【解析】凸透镜三条特殊光线的作图：
①通过焦点的光线经凸透镜折射后将平行于主光轴．
②平行于主光轴的光线经凸透镜折射后将过焦点．
③过光心的光线经凸透镜折射后传播方向不改变．
图示的是一凸透镜，平行于主光轴的光线经凸透镜折射后折射光线通过焦点，过光心的光线其传播方向不变；如下图所示：
19.
（2020·衡阳）如图所示，请补充平面镜的入射光线和透镜的折射光线，完成光路图。
【答案】
【解析】
经过入射点作出法线，因为反射光线与镜面的夹角是45°，
所以反射角为90°﹣45°＝45°．根据反射角与入射角相等作出入射光线；
反射光线平行于凸透镜的主光轴，经过凸透镜后折射光线过焦点，如图所示：
20.
某物理学习小组，选择如图13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，它们分别用玻璃、塑料和水晶制作而成）：
（1）为了探究“凸透镜的焦距大小与透镜球形表面弯曲程度的关系”，小组同学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，接着小组同学让一束与主光轴平行的光，分别经过两凸透镜后会聚于焦点处，如图甲、乙所示。比较两次实验的现象，可以得到的结论是：凸透镜表面越凸，凸透镜的焦距越
；
（2）如果选择A、B两个透镜，他们还可以探究“凸透镜的焦距大小与
的关系”。
（3）这次探究活动中,运用的一种主要的科学研究方法是
。
【答案】
（1）A、C；短（2）材料（3）控制变量法。
【解析】
（1）由图可知，根据实验要求，同样材质的只有A和C，且它们的厚度不同，便于实验的探究。故选A、C；由图可知，乙图的焦距小，而乙凸透镜的厚度比较厚，会聚作用强，且凸面比较凸，故答案为：短；
（2）A、B两种材料的透镜厚度相同，但材质不同，所以得出的结论也就不同。可以通过此作实验“凸透镜的焦距大小与材料的关系”。
（3）探究活动中,运用的一种主要的科学研究方法是控制变量法.
◆21.
在利用太阳光测量凸透镜的焦距后，小华将凸透镜正对着太阳，发现把火柴头放在凸透镜焦点处一段时间后，火柴会被点燃，他想进一步探究不同的透镜对火柴的点燃效果有什么不同，和同学们讨论后，他们提出了以下三种猜想：
猜想1：凹透镜也能点燃火柴；
猜想2：点燃火柴的快慢与凸透镜的焦距大小有关；
猜想3：点燃火柴的快慢与凸透镜的直径大小有关。
（1）根据所学知识，他们经过讨论，判断猜想1是错误的，你认为他们判断的依据是_____
；
（2）为了验证猜想2是否正确，他们选用直径相同而焦距不等的凸透镜进行多次实验，发现火柴被点燃的时间基本相等，这说明猜想2是__
___的；
（3）请设计一个简单实验，验证猜想3是否正确，简述你的实验方案：
简要做法：_____
；
如何判断：_____
。
【答案】
（1）凹透镜对光线有发散作用；
（2）错误；
（3）用焦距相同而直径不同的凸透镜，点燃火柴，测出点燃火柴所需要的时间；如果点燃火柴所需要的时间相等，则猜想3错误，如果点燃火柴的时间不相等，则猜想3是正确的。
【解析】
（1）凹透镜对光线具有发散作用，不能把太阳光聚集在一起而点燃火柴；
（2）用直径相同而焦距不等的凸透镜进行多次实验，发现火柴被点燃的时间基本相等，这说明点燃火柴的快慢与凸透镜的焦距大小无关，则猜想2是错误的；
（3）选用焦距相同而直径不同的凸透镜，分别用它们点燃火柴，测出火柴被点燃所需要的时间，多次重复实验；如果点燃火柴所需要的时间相等，说明点燃火柴的快慢与凸透镜的直径大小无关，则猜想3错误，如果点燃火柴的时间不相等，点燃火柴的快慢与凸透镜的直径大小有关，则猜想3是正确的。
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精品试卷·第
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