專題08 透鏡及作圖【解析版】

專題08透鏡及作圖一、知識精講一、知識精講一、透鏡1.透鏡：至少有一個外表面是球面的一部分，用透明材料制成的鏡片。2.透鏡的種類：（1）凸透鏡：中間厚、邊緣薄的透鏡叫凸透鏡；（2）凹透鏡：中間薄，邊緣厚的透鏡叫凹透鏡；凸透鏡凸透鏡凹透鏡（3）薄透鏡：若透鏡的厚度遠小于球面的半徑，這種透鏡叫薄透鏡。3.主光軸和光心：（1）主光軸：透鏡上通過兩個球面球心的直線叫主光軸，簡稱主軸。如圖的點劃線C1C2。凸透鏡的主光軸和光心凸透鏡的主光軸和光心凹透鏡的主光軸和光心（2）光心：主光軸上有個特殊的點，通過這個點的光傳播方向不變，叫做透鏡的光心，用O表示。二、透鏡對光的作用1.凸透鏡對光有會聚作用，凸透鏡又叫會聚透鏡。甲甲發(fā)散光束乙平行光束丙會聚光束凸透鏡對光有會聚作用，不是指光經(jīng)凸透鏡后一定會聚在一點上，而是指光經(jīng)凸透鏡折射后，折射光線向主光軸偏折，如圖所示。2.凹透鏡對光有發(fā)散作用，凹透鏡又叫發(fā)散透鏡。凹透鏡對光有發(fā)散作用，是指光經(jīng)凹透鏡折射后，折射光線偏離主光軸，經(jīng)凹透鏡折射后的光線也可能相交于一點，如圖所示。甲甲發(fā)散光束乙平行光束丙會聚光束三、焦點、焦距及三條特殊光線1.凸透鏡的焦點和焦距（1）焦點：凸透鏡能使平行于主光軸的光會聚在一點，這個點叫做焦點，用F表示。（2）焦距：焦點到光心的距離叫做焦距，用f表示。（3）凸透鏡有2個焦點，并且關(guān)于光心對稱。（4）凸透鏡焦距的意義：凸透鏡表面的凸起程度決定了它的焦距的長短，凸透鏡表面越凸，焦距越小，對光的會聚作用越強（選填“強”或“弱”）。凸透鏡的焦點和焦距凸透鏡的焦點和焦距利用陽光測量凸透鏡的焦距（5）粗略測量凸透鏡焦距的方法——平行光聚焦法如圖所示，將凸透鏡正對著太陽光（可看成是平行光），再拿一張紙放在它的另一側(cè)，來回移動，直到紙上的光斑最小、最亮，測量這個光斑到凸透鏡光心的距離，即為該凸透鏡的焦距。2.凹透鏡的虛焦點和焦距（1）焦點：平行于主光軸的光線通過凹透鏡后發(fā)散，發(fā)散光線的反向延長線相交于主光軸上，叫凹透鏡的焦點。它不是實際光線的會聚點，凹透鏡有2個焦點，關(guān)于光心對稱。（2）焦距：焦點到凹透鏡光心的距離叫做焦距。凹透鏡焦距的大小表示對光發(fā)散能力的強弱，焦距越小，對光的發(fā)散能力越強（選填“強”或“弱”）。凹透鏡的焦點和焦距3.透鏡的三條特殊光線（1）凸透鏡的三條特殊光線①通過凸透鏡光心的光線傳播方向不發(fā)生改變，如圖甲；②平行于主光軸的光線經(jīng)凸透鏡折射后通過焦點，如圖乙；③經(jīng)過凸透鏡焦點的光線經(jīng)凸透鏡折射后平行于主光軸，如圖丙。甲甲乙丙（2）凹透鏡的三條特殊光線：①通過凹透鏡光心的光線傳播方向不發(fā)生改變，如圖甲；②平行于主光軸的光線經(jīng)凹透鏡折射后發(fā)散，發(fā)散光線的反向延長線通過焦點，如圖乙；③射向凹透鏡焦點的光線經(jīng)凹透鏡折射后平行于主光軸射出，如圖丙。甲甲乙丙二、題型先知二、題型先知TOC\o"1-1"\h\u一、透鏡 1二、透鏡對光的作用 1三、焦點、焦距及三條特殊光線 2一．透鏡及其分類（共2小題） 5二．辨別凸透鏡和凹透鏡的方法（共3小題） 6三．主光軸、光心、焦點和焦距（共5小題） 7四．凸透鏡的會聚作用（共4小題） 10五．凹透鏡的發(fā)散作用（共4小題） 12六．透鏡的光路圖（共5小題） 13七．生活中的透鏡（共7小題） 16TOC\o"1-1"\h\u三、實戰(zhàn)演練三、實戰(zhàn)演練一．透鏡及其分類（共2小題）1．如圖所示的四塊透鏡中，屬于凸透鏡的是（a）、（d），屬于凹透鏡的是（b）、（c）（前兩空均填對應(yīng)字母），凸透鏡對光有會聚作用?！窘獯稹拷猓河深}知：（a）、（d）透鏡中間比邊緣厚是凸透鏡，對光線具有會聚作用；（b）、（c）透鏡中間比邊緣薄是凹透鏡，對光線具有發(fā)散作用。故答案為：（a）、（d）；（b）、（c）；會聚。2．如圖所示的甲、乙兩塊透鏡中，甲透鏡對光有會聚作用；乙透鏡叫做凹透鏡。照相機的鏡頭由一組透鏡制成，其原理相當于圖中透鏡甲?！窘獯稹拷猓河蓤D示可知，甲透鏡是凸透鏡，對光線有會聚作用；乙透鏡中間薄邊緣厚是凹透鏡；照相機的鏡頭由一組透鏡制成，其原理相當于圖中透鏡甲；故答案為：會聚；凹；甲。二．辨別凸透鏡和凹透鏡的方法（共3小題）3．關(guān)于區(qū)分凸透鏡和凹透鏡，以下說法正確的是（）A．放在太陽光下，出現(xiàn)一大塊光斑的是凸透鏡 B．用透鏡觀察景物，放大的是凹透鏡 C．用手摸形狀，中間較邊緣薄的是凹透鏡 D．以上做法都對【解答】解：A、放在太陽光下，出現(xiàn)一大塊光斑，對光線起發(fā)散作用，因此是凹透鏡，故A錯誤。B、用透鏡觀察景物，放大的是凸透鏡，故B錯誤；CD、用手摸形狀，中間較邊緣薄的是凹透鏡，邊緣薄、中間厚的是凸透鏡，故C正確，D錯誤。故選：C。4．把一滴水銀滴在玻璃板上，這滴水銀大致可看成（）A．凸面鏡 B．凸透鏡 C．平面鏡 D．凹面鏡【解答】解：所有液體都有表面張力，水銀的表面張力很大，足可以支撐它的重力，由于張力是指向物體重心的，所以呈圓形。即一滴水銀滴在玻璃板上，水銀在玻璃上是球形的，而且水銀是不透明的，所以把它可以看做是球面的一部分，是凸面鏡。故選：A。5．如圖透鏡中，凹透鏡是（）A． B． C． D．【解答】解：如圖，中間比邊緣厚的ACD是凸透鏡，中間比邊緣薄的B是凹透鏡。故選：B。三．主光軸、光心、焦點和焦距（共5小題）6．小文利用太陽光測量凸透鏡的焦距，方法如圖所示，他讓凸透鏡正對陽光，但紙板上的最小光斑卻不易確定。于是他移動紙板找到兩次成等大光斑的位置，分別測出了光斑到凸透鏡中心的距離為8cm和14cm，則凸透鏡的焦距是（）A．8cm B．11cm C．14cm D．22cm【解答】解：只有在焦點處得到的光斑最小、最亮，在焦點之前和焦點之后光斑都不是最小。由圖可知在焦點的前后等距的地方關(guān)于焦點對稱，所以兩次成等大光斑的位置到凸透鏡中心的距離為8cm和14cm，焦點就在兩個位置的中點，即凸透鏡的焦距8cm+（14cm﹣8cm）＝11cm。故選：B。7．為了研究凸透鏡的焦距與哪些因素有關(guān)，某小組同學(xué)選擇了如圖（a）所示的四個透鏡，其中A、B和C、D分別是兩組厚度相同的凸透鏡，它們分別用玻璃、塑料和水晶制作而成。（1）若要探究“凸透鏡的焦距與透鏡材料的關(guān)系”，小組應(yīng)選擇圖（a）中A、B或C、D做實驗（選填字母）。（2）若選擇A和C兩個透鏡還可以探究“凸透鏡的焦距與厚度的關(guān)系”小組同學(xué)讓一束與主光軸平行的光，分別經(jīng)過兩凸透鏡后會聚于焦點處，如圖（b）所示．比較兩次實驗的現(xiàn)象，可以得到的初步結(jié)論是：當材料相同時，凸透鏡越厚，凸透鏡的焦距越小。（3）本實驗采用的科學(xué)方法是控制變量法?！窘獯稹拷猓海?）若要探究“凸透鏡的焦距與透鏡材料的關(guān)系”，透鏡A、B厚度相同，材料不同，可以探究凸透鏡的焦距和透鏡材料的關(guān)系；透鏡C、D厚度相同，材料不同，可以探究凸透鏡的焦距和透鏡材料的關(guān)系。（2）透鏡A和C兩個透鏡材料相同，厚度不同，可以探究凸透鏡的焦距和凸透鏡厚度的關(guān)系，由圖（b）知，A凸透鏡的焦距大于C凸透鏡的焦距，可以得到：當材料相同時，凸透鏡越厚，凸透鏡的焦距越小。（3）凸透鏡的焦距可能跟材料和厚度有關(guān)，探究凸透鏡焦距和材料關(guān)系時，控制厚度不變，探究凸透鏡焦距和厚度關(guān)系時，控制材料不變，這種方法是控制變量法。故答案為：（1）A、B或C、D；（2）厚度；材料相同時，凸透鏡越厚，凸透鏡的焦距越??；（3）控制變量法。8．小明在學(xué)習了凸透鏡后，想研究口徑相同凸透鏡的焦距與哪些因素有關(guān)，于是他選用材料、凹凸程度不同，口徑相同的凸透鏡，在實驗室用一束平行光分別經(jīng)過由兩種材料做成的凸透鏡A、B、C（其中A和C為同種材料，B與A、C的材料不同）并得到了如圖所示的光路圖。（1）比較圖中的A和B兩凸透鏡的光路可得到的結(jié)論是：口徑相同，凹凸程度相同時，凸透鏡的焦距與材料有關(guān)。（2）比較圖中的A和C兩凸透鏡的光路可得到的結(jié)論是：材料相同時，凸透鏡的焦距與凹凸程度有關(guān)，凸透鏡越凸（厚）的焦距越小?！窘獯稹拷猓海?）A和B兩個凸透鏡的材料是不同的，而凹凸程度是相同的，由圖可知：凸透鏡的焦距是不同的，由此得出凸透鏡的焦距和凸透鏡的材料有關(guān)；（2）A和C兩個凸透鏡的凹凸程度是不同的，而材料是相同的，由圖可知：凸透鏡的焦距是不同的，由此得出凸透鏡的焦距和凸透鏡的凹凸程度有關(guān)，凸透鏡越凸（厚）的焦距越小。故答案為：（1）材料；（2）材料相同時，凸透鏡的焦距與凹凸程度有關(guān)，凸透鏡越凸（厚）的焦距越小。9．平行主軸的光通過凸透鏡，將會聚到主光軸上的一點，這個點稱為凸透鏡的焦點，焦點到光心的距離叫做焦距，一個透鏡有兩個焦點?！窘獯稹拷猓和雇哥R對光有會聚作用，平行于主光軸的光通過凸透鏡，能會聚到一點，這個點就是凸透鏡的焦點，焦點到透鏡光心的距離叫做焦距，因為兩側(cè)的光都能被透鏡會聚到另一側(cè)的一點，所以凸透鏡具有兩個焦點。故答案為：焦點，焦點，焦距，焦點。10．跟主光軸平行的光線，經(jīng)凸透鏡折射后會聚于一點，這點就是凸透鏡的焦點，用字母F表示，它到透鏡光心的距離叫焦距，用字母f表示?！窘獯稹拷猓焊鞴廨S平行的光線，經(jīng)凸透鏡折射后會聚于一點，這點就是凸透鏡的焦點，用字母F表示，它到透鏡光心的距離叫焦距，用字母f表示。故本題答案為：焦點；F；焦距；f。四．凸透鏡的會聚作用（共4小題）11．如圖所示的四個透鏡中，對光起會聚作用的有（）A．1個 B．2個 C．3個 D．4個【解答】解：如圖所示：A透鏡是中間薄，邊緣厚的透鏡，是凹透鏡，凹透鏡對光線有發(fā)散作用，BCD透鏡是中間厚，邊緣薄的透鏡，所以是凸透鏡，凸透鏡對光線有會聚作用，故對光起會聚作用的有3個。故選：C。12．在外出游玩時我們要提升安全意識，如：在森林里不能隨意丟棄裝有水的透明礦泉水瓶；因為它相當于一個凸透鏡，對太陽光有會聚作用，可能會導(dǎo)致森林火災(zāi)；從岸上看清澈池塘的深度比實際的要淺，這是由于光的折射現(xiàn)象造成的，所以我們不要貿(mào)然下水，以免發(fā)生意外?！窘獯稹拷猓辉谏掷锊荒茈S意丟棄裝有水的透明礦泉水瓶；因為它相當于一個凸透鏡，對太陽光有會聚作用，可能會導(dǎo)致森林火災(zāi)；從岸上看清澈池塘的深度比實際的要淺，這是由于光的折射現(xiàn)象造成的，所以我們不要貿(mào)然下水，以免發(fā)生意外。故答案為：凸；會聚；折射。13．放在凸透鏡主軸上焦點以內(nèi)的點光源S發(fā)出的光，通過凸透鏡后的光路如圖所示，說明凸透鏡對光有會聚作用，若要獲得一束平行光，應(yīng)將S移至焦點位置，若要獲得S的實像，應(yīng)將S移至焦點以外位置（后兩空選填“焦點”、“焦點以內(nèi)”或“焦點以外”）。【解答】解：（1）如果不經(jīng)過凸透鏡，光線將沿著紅色光線的方向射出，當經(jīng)過凸透鏡后的光線發(fā)散程度比原來小。仍然是會聚的一種現(xiàn)象，如下圖所示：（2）由焦點發(fā)出的光線經(jīng)凸透鏡折射后平行射出，因此若要獲得一束平行光，應(yīng)將S移至焦點F的位置；（3）由凸透鏡成像規(guī)律可知，當u＞f時，成實像，因此若要獲得S的實像，應(yīng)將S移至焦點以外位置。故答案為：會聚；焦點；焦點以外。14．凸透鏡的中間厚度大于邊緣厚度（填“大于”、“等于”或“小于”），它對光線具有會聚作用。如圖所示各種透鏡中，AD是凸透鏡，而BC對光線有發(fā)散作用。（后兩空均填寫字母）【解答】解：中間厚邊緣薄的透鏡叫凸透鏡，即凸透鏡的中間厚度大于邊緣厚度，凸透鏡對光起會聚作用，圖中AD是凸透鏡；中間薄邊緣厚的透鏡叫凹透鏡，凹透鏡對光線有發(fā)散作用，圖中BC是凹透鏡。故答案為：大于；會聚；AD；BC。五．凹透鏡的發(fā)散作用（共4小題）15．下列器材中，對光起發(fā)散作用的是（）A．平面鏡 B．凸透鏡 C．凹透鏡 D．潛望鏡【解答】解：A、平面鏡對光有反射作用，不符合題意；B、凸透鏡對光有會聚作用，不符合題意；C、凹透鏡對光有發(fā)散作用，符合題意；D、潛望鏡是通過平面鏡對光的反射，不符合題意；故選：C。16．如圖所示各種透鏡中B、D、F是凹透鏡（均選填字母）。當光經(jīng)過透鏡后，傳播方向不一定改變。（選填“一定”或“不一定”）【解答】解：由圖可知，A、C、E都是中間厚邊緣薄，是凸透鏡；B、D、F都是中間薄邊緣厚是凹透鏡；過凸透鏡或凹透鏡光心的光線傳播方向不改變，除此之外，當光經(jīng)過透鏡后，傳播方向一定改變。故答案為：B、D、F；不一定。17．如圖所示光學(xué)元件是凹透鏡，它對光線有發(fā)散作用，通過它在一定范圍內(nèi)我們能看到一個縮?。ㄟx填“放大”、“等大”或“縮小”）的虛（選填“實”或“虛”）像?！窘獯稹拷猓河蓤D知，該透鏡的中間比邊緣薄，所以它是凹透鏡；凹透鏡對光線有發(fā)散作用，凹透鏡又叫發(fā)散透鏡。凹透鏡可以成像，通過它在一定范圍內(nèi)我們能看到一個正立、縮小的虛像。故答案為：凹透鏡；發(fā)散；縮??；虛。18．許多家庭的門上都裝有防盜門鏡（俗稱“貓眼”），從室內(nèi)透過防盜門鏡向外看，可以看到來客正立、縮小的像，由此可以斷定，此時防盜門鏡的作用相當于一個凹透鏡（選填“凸”或“凹”）。如果從室外透過防盜門鏡向室內(nèi)看，不能（選填“能”或“不能”）看清室內(nèi)物品?！窘獯稹拷猓洪T鏡是由兩塊透鏡組合而成。（1）當我們從門內(nèi)向外看時，物鏡是凹透鏡，目鏡是凸透鏡，凹透鏡的焦距極短，它將室外的人或物成一縮小的正立虛像，此像正好落在目鏡（凸透鏡）焦點之內(nèi)，此時的目鏡起著放大鏡的作用，最后得到一個較為放大的正立虛像。所以防盜門鏡的作用相當于一個凹透鏡。（2）人從外向內(nèi)看時，此時的門鏡相當于一個凹透鏡，凹透鏡對光學(xué)有發(fā)散的作用，所以看不到屋內(nèi)成像情況。故答案為：凹；不能。六．透鏡的光路圖（共5小題）19．如圖所示，四個圖畫出了光線通過透鏡（圖中未畫出）的情形，其中虛線框內(nèi)應(yīng)該放置凸透鏡的是（）A． B． C． D．【解答】解：由圖知，A、B、D的折射光線相對于入射光線是發(fā)散的，所以都是凹透鏡；只有C的入射光線經(jīng)透鏡折射后，折射光線變得會聚了，所以是凸透鏡，它對光線起會聚作用，故ABD錯誤，C正確；故選：C。20．如圖所示，在圖中根據(jù)給出的入射光線，畫出相應(yīng)的折射光線?！窘獯稹拷猓浩叫杏谥鞴廨S的光線經(jīng)過凹透鏡后，反向延長線過焦點；穿過光心的光線，傳播方向不變，如圖所示：21．如圖所示，完成光線通過透鏡的光路圖?！窘獯稹拷猓浩叫杏谥鞴廨S的光線經(jīng)凸透鏡折射后將過焦點；過光心的光線經(jīng)凸透鏡折射后傳播方向不改變；作圖如下：22．根據(jù)圖中的入射光線畫出相應(yīng)的折射光線?！窘獯稹拷猓和ㄟ^焦點的光線經(jīng)凸透鏡折射后將平行于主光軸，平行于主光軸的光線經(jīng)凸透鏡折射后將過焦點，據(jù)此分別作出對應(yīng)的折射光線，如圖所示：23．根據(jù)圖中給出的入射光線，畫出相應(yīng)的折射光線。【解答】解：對于凸透鏡，平行于主光軸的光線經(jīng)凸透鏡折射后將過焦點，通過焦點的光線經(jīng)凸透鏡折射后將平行于主光軸；對于凹透鏡，平行于主光軸的光線經(jīng)凹透鏡折射后，其折射光線的反向延長線過焦點；過凹透鏡光心的光線傳播方向不改變，如圖所示：七．生活中的透鏡（共7小題）24．保持凹透鏡前的物體位置不動，使凹透鏡遠離物體的過程中，所成的像（）A．與物的距離不斷增大，與透鏡之間的距離不斷增大 B．與物的距離不斷增大，與透鏡之間的距離不斷減小 C．與物的距離不斷減小，與透鏡之間的距離不斷增大 D．與物的距離不斷減小，與透鏡之間的距離不斷減小【解答】解：凹透鏡成虛像（折射光線的反向延長線會聚而成，不是由實際光線會聚而成），若保持凹透鏡位置不動，把物體遠離透鏡（從A到B），如圖示，所成的像與物的距離不斷增大，像與透鏡之間的距離不斷增大；若保持凹透鏡前的物體位置不動，使凹透鏡遠離物體，兩者的原理相同，所以，所成的像與物的距離不斷增大，與透鏡之間的距離不斷增大，故A正確，BCD錯誤。故選：A。（多選）25．下列對應(yīng)正確的是（）A．倒立放大像：投影儀；正立放大像：放大鏡 B．會聚光線：凸透鏡；發(fā)散光線：凹透鏡 C．遠視眼鏡：凸面鏡；近視眼鏡：凹面鏡 D．實像：可用光屏接收；虛像：可用光屏接收【解答】解：A、投影儀成的是倒立放大像，放大鏡成的是正立放大像，該選項說法正確；B、會聚光線的是凸透鏡，發(fā)散光線的是凹透鏡，該選項說法正確；C、遠視眼鏡是凸透鏡，近視眼鏡是凹透鏡，該選項說法不正確；D、實像可用光屏接收，虛像不可用光屏接收，該選項說法不正確。故選：AB。26．生活中蘊含著很多物理知識：近視眼鏡是利用凹透鏡對光的發(fā)散作用制成的；照相機照相是利用凸透鏡對光的會聚作用成像的；（均選填“會聚”或“發(fā)散”）潛望鏡是利用平面鏡可以改變光的傳播方向的原理制作。【解答】解：凹透鏡對光線有發(fā)散作用，近視眼會將物體的像呈在視網(wǎng)膜之前，凹透鏡可以矯正近視眼。照相機照相是利用凸透鏡對光的會聚作用成像的；潛望鏡是利用平面鏡可以改變光的傳播方向這一原理制作而成的。故答案為：發(fā)散；會聚；傳播方向。27．凸透鏡在生活中被廣泛應(yīng)用，它對光具有會聚作用，在照相機中成實（選填“實”或“虛”）像，在投影儀中成放大（選填“放大”或“縮小”）的像，而作為放大鏡時成正立（選填“正立”或“倒立”）的像?！窘獯稹拷猓和雇哥R對光具有會聚作用。①照相機是利用物距大于凸透鏡的二倍焦距時，物體成倒立縮小的實像而制成的。②投影儀是物距大于凸透鏡的一倍焦距小于二倍焦距時，成倒立放大的實像而制成的。③放大鏡是利用物距小于凸透鏡的一倍焦距時，物體成正立放大的虛像而制成的。故答案為：會聚；實；放大；正立。28．如圖是某同學(xué)準備制作的昆蟲觀察瓶，為便于觀察瓶底小昆蟲，可在瓶口處安裝一塊凸透鏡，若瓶口到瓶底的距離為10