专题04 光的折射 透镜（原卷版）

专题04光的折射透镜（原卷版）一．实验探究题（共25小题）1．如图，在“初识光的折射现象”和“探究光的折射特点”的实验中；（1）如图甲所示，小明将一束激光射至P点，形成一个光斑，向水槽内慢慢注水，水槽底部光斑的位置传播方向（选填“会”或“不会”）发生偏折。实验中光在空气中的传播路径并不清晰，为解决此问题，可以采用的办法是。（2）小明用激光笔在平面内不断改变入射角度，发现当激光笔垂直射向水面时，光的传播方向将（选填“会”或“不会”）发生偏折，不断重复实验，当斜射时，均表现出这样的特点，即：；（3）小明类比于光反射时，“反射光线与入射光线是在同一平面内”的。那么，光折射时，折射光线是否也有“折射光线与入射光线是否在同一平面内”的规律呢？接下来，他利用了丙图的方式，先向水面射出一束光，在纸板的一个另一个侧面出现了光路，接下来的操作是；（4）当小明用激光笔远离NN′入射激光时，则水中的光路将（选填“靠近”或“远离”）NN′，最后又把水换做玻璃砖重复这样的实验，发现同样的规律，于是可以得出的结论是。2．在探究光的折射规律实验中，某一组将光分别射入水和玻璃中，并记录了如表数据：空气中的入射角i0°30°45°60°水中的折射角r0°22°32°40°玻璃中的折射角β0°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一种介质时，传播方向（填“改变”、“不改变”）。（2）分析表中数据猜想，光从空气射入其它介质时，折射角（“可能”或“不可能”）达到90°。（3）当光线以32°入射角从水中射向空气时，则折射角是。（4）从表中数据看出，同一光线，在不同材料的介质中的偏折程度不同。可以猜想，当光从水中射入玻璃时，折射角入射角（填“大于”、“小于”、“等于”）。3．小丽和爸爸站在池塘边，看见一条鱼在水里游动，爸爸说鱼游得好深，而小丽却觉得鱼游得并不深。小丽想：看到鱼的位置是否和观察者的位置有关？她选择了一块涂有白漆的铁板、水槽、红色和蓝色的两块圆形小磁铁等器材进行实验。小丽把红色磁铁a吸在铁板上，将铁板竖直放入水中后，站在水槽旁进行观察。请你回答下列问题：（1）如图甲所示，她看到红色磁铁a的像a'是由于光的形成的虚像。（2）为了确定红色磁铁的像a'的位置，她进行了以下操作：①将蓝色磁铁b吸在水面上方的铁板上（如图乙所示），可观察到磁铁b在水中的像，是因为水面相当于镜，该像的位置与观察者的位置无关；②移动磁铁b，当观察到b的像与（选填“a”或“a′”）重合时，磁铁b像的位置就是像a′的位置。（3）鉴于本实验的目的，下一步她应该进行的操作是。（4）实验过程中，当红、蓝两磁铁的像重合时，若仅将两磁铁的位置对调，它们的像还能重合吗？，理由是：。4．甲、乙、丙、丁四组同学在实验室做光学实验。（1）图1是甲组同学设计的探究“光的反射定律”的装置，同学们将白纸B放在水平桌面上，将一个平面镜A垂直白纸放置，用激光手电贴着（选填“A”或“B”）照射。（2）其他三组同学都探究光的折射规律，乙、丙两组同学根据实验现象作出了光路图。对比光路图可以发现，当光以相同的入射角斜射入（选填“相同的”或“不同的”）介质中时，折射角不同，折射角的大小可能与什么因素有关？同学们展开了热烈的讨论，你的猜想是：折射角的大小可能与有关。（3）丁组同学意外发现：当光沿某方向从半圆玻璃砖射向空气时，折射光消失而反射光却变得更亮，如图2，老师告诉他这是光的全反射现象。课后，小明查到光从玻璃射向空气时的一些数据如表。入射角i0°10°20°30°40°41.2°41.8°42°折射角r0°15.2°30.9°48.6°74.6°81°90°反射能量5%7%26%43%77%84%100%100%①分析以上数据可知光从玻璃射向空气时，折射角随入射角的变化关系是：。②光从玻璃斜射向空气时，反射能量随着入射角的增大而，当入射角i≥°时，反射能量达到100%，就发生了全反射现象；③由表格数据可知：图5中的图线（选填“a”或“b”）反映了上述实验中的两角关系。④根据光路可逆，当光从空气斜射向玻璃时，（选填“能”或“不能”）发生全反射现象。5．小明利用太阳光测量凸透镜的焦距。（1）小明的操作方案如图所示，他的方案（选填“合理”或“不合理”），原因是。（2）小明采用正确的操作方案，适当调整位置后，在白纸上出现一个最小、最亮的光斑，经过测量得出光斑到凸透镜中心的距离为20cm，则该凸透镜的焦距为cm。（3）若在测量的过程中，白纸上呈现一个并非最小、最亮的光斑，这时光斑到凸透镜中心的距离为L，若透镜远离纸的过程中光斑一直变大，则该凸透镜的焦距（选填“大于”或“小于”）L。6．如图是同学们探究不同透镜折射光线规律的实验。（1）王薇想知道放大镜是凸透镜还是凹透镜，他应该。（2）如图，黄欣同学在探究凹透镜时候发现折射光线不明显，这是因为，它可以在不追加器材的情况下，将凹透镜来改善这个问题。（3）细心的阳瑶同学发现在探究凹透镜时的实验中发现光线交于凹透镜右侧一点，这是因为。（4）好奇的文馨同学找来了三角形的透镜，做了如图的实验，惊奇的发现A、B两处均没有折射光线出射，小明对她解释说：“。”（5）请你大致画出图3中的光路图。光线从A处直线射入，从箭头方向射出。7．辨别凸透镜和凹透镜的方法一般有如下三种：（1）看透镜的形状：如甲图中凸透镜有。（2）将透镜靠近字，透过透镜看字：如乙图中（选填“a”或“b”）是凹透镜。（3）看透镜对光线的作用：如丙图中（选填“a”或“b”）是凸透镜。8．某物理学习小组，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，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”。9．小明同学利用如图所示的装置做“探究凸透镜成像规律”的实验，凸透镜固定在光具座50cm刻度处不变。（1）实验前将烛焰、凸透镜、光屏三者的中心调节到同一高度，目的是。将蜡烛固定在40cm刻度处时，移动光屏，在光屏上始终得到一个大小不变的光斑，则该凸透镜的焦距为cm；（2）当他将三个元件移动到如图所示的位置时，光屏上恰好出现了烛焰清晰的像，利用该成像规律制成的光学仪器是（选填“放大镜”、“投影仪”或“照相机”）。此时保持蜡烛和光屏不动，将凸透镜移动到cm刻度处时，仍能在光屏上成清晰的像；（3）在成像清晰的情况下，用一张不透明纸把透镜上半部分遮挡住，看到的像会如何变化？（选填序号“①像部分消失”、“②像完整亮度不变”或“③像完整亮度变暗”）；（4）小明将他的眼镜片放在图中的凸透镜前，光屏上的像变模糊了，适当向右移动光屏，像就又清晰了，由此可判断小明戴的是（选填“近视”或“远视”）眼镜。10．小明同学在用焦距为15cm的凸透镜“探究凸透镜成像规律”的实验中，做了如下探究：（1）小明组装的器材顺序如图甲所示，将凸透镜固定在光具座50cm刻度线处，蜡烛固定在15cm刻度线处，左右移动光屏，当光屏位于（填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”）区域内某位置时，在光屏上成清晰、倒立、的实像，（填“投影仪”“放大镜”或“照相机”）就是利用这一原理制成的。（2）小明将蜡烛逐渐靠近透镜继续探究，光屏上成的像将逐渐（填“变大”或“变小”）；当蜡烛移至45cm刻度线处时，可在（填“蜡烛”或“光屏”）一侧透过透镜观察到烛焰放大的像。（3）为了验证实验结论是否对其他透镜也成立，小明用透明橡皮膜充水后模拟不同的透镜继续实验，如图乙所示。此时光屏上恰好成烛焰清晰放大的像（未画出），现给该“透镜”再充入少量水，为了使光屏上的像依然清晰，光屏应（填“向左”或“向右”）移动或者在蜡烛和透镜之间放上一块透镜（填“凸”或“凹”），才能使光屏上的像再次清晰。11．在探究“凸透镜成像规律”的实验中，小勇同学进行了如下实验：（1）实验时，首先调节烛焰、光屏的高度，使它们的中心在，使像成在光屏中央。（2）接着小勇调节蜡烛、凸透镜和光屏的位置如图乙所示，在光屏上得到一个清晰的像，这个像是一个倒立、（填“放大”、“缩小”或“等大”）的实像。如果将凸透镜换成水透镜模拟眼睛，此时成像清晰，向水透镜中注水，发现光屏上的像不清晰了，应向（选填“左”或“右”）移动蜡烛，会在光屏上再次得到清晰的像。（3）蜡烛燃烧一段时间后，光屏上的像将向（填“下”或“上”）移动，可以向（填“下”或“上”）调节凸透镜，使像再次成在光屏中央。（4）实验结束后，另一小组的同学又拿来一只眼镜放在蜡烛和凸透镜之间，且较靠近凸透镜，结果光屏上原来清晰的像变模糊了，该组同学只将光屏向远离凸透镜的方向移动适当距离时，又在光屏上观察到烛焰清晰的像。由此可见，戴这种眼镜的人的眼睛的缺陷是（填“近视”或“远视”）。12．某同学在老师的指导下探究“凸透镜成像的规律”。（1）实验中，该同学发现当蜡烛位于如图甲所示的位置时，光屏上会得到一个清晰的等大的像，则凸透镜的焦距是。（2）若想用光具座模拟眼睛的成像原理，需要将蜡烛向（选填“左”或“右”）移动，同时将光屏向（选填“左”或“右”）移动。（3）实验一段时间后，光屏上的像“跑”到了图乙所示的位置，若要像重新回到光屏中央并能继续进行实验探究，可进行的调节是。13．小明用凸透镜做“探究凸透镜成像规律”的实验。（1）实验前，小明先想办法测凸透镜的焦距，如图甲，他将凸透镜正对太阳光，在透镜正下方，放上白纸，测出透镜与白纸间距离s与对应的白纸被烤焦的时间t，绘出图像，如图乙，则判断该透镜的焦距f为cm；（2）如图丙，若要在光屏上得到一个清晰的像，光屏到透镜的距离应该满足的条件是。（3）如图丁，小明在实验过程中不断移动烛焰位置，观察到如图丁中①至⑥的六种烛焰清晰的像，对于①和⑤两个像相比，像对应的物距更大；（4）实验中，燃烧的蜡烛在不断缩短，会导致光屏上的像向（选填“上”或“下”）移动；（5）小明想利用LED发光字母来探究凸透镜成像时上下、左右的位置关系，图戊中的4个字母适合做LED光源的有个；（6）若按如图己所示的方式，将透镜切开，只保留白色部分，再将白色部分往中间凑紧，重新组成一个“透镜”进行实验，则在光屏上可以呈现个像（光屏足够大）。14．（1）在探究“光的反射规律”的实验中（装置如图1）：①实验时，小君认为：只要在光传播的路径上标记两个合适的点就能确定光的传播路径，她应用到的光学知识是。②若光沿AO入射，则反射角是度。③继续用另一支激光笔让光沿着BO射入，可看到光线沿OA射出，这说明。（2）在探究“凸透镜成像的规律”的实验中（图2）：①小君将蜡烛甲图光具座的位置时，光屏上出现了清晰的像，应是乙图中的（填字母代号）。②保持蜡烛的位置不动，把凸透镜向左移到光具座上的34cm处，发现光屏上的像变模糊。在不移动光屏的情况下，使光屏上依然出现清晰的像，则可在凸透镜和光屏之间放置一个适当的镜。③又将A、B两支点燃的蜡烛、凸透镜和光屏分别置于丙图所示的位置时。用一厚纸板挡住A处的烛焰，在光屏上处仍能得到一个清晰的烛焰像。15．为了探究凸透镜成像的规律，小明进行了如下实验（凸透镜的焦距为10cm）：（1）组装器材时，为了使像成在光屏中央，除了将光源、凸透镜和光屏依次放在光具座上，还应调整它们的中心大致在。（2）当凸透镜和光屏固定在如图所示的位置时，光源应移到A点左侧，才能在光屏上看到倒立的实像，就是根据这一原理制成的。（3）接着他将一个近视眼镜放在光源和凸透镜之间靠近透镜的位置，发现光屏上的像变模糊了。为了再次承接到清晰的像，他应将光屏向凸透镜的方向移动适当距离。（4）同组的小丽在探究凸透镜成像实验时，不小心将凸透镜碰到地上，透镜的上半部分摔碎了，她坚持用余下的半部分继续实验，则光屏上将。A.得不到像B.仅成上半部分的像C.仅成下半部分的像D.像是完整的，亮度变暗16．小明在探究“凸透镜成像的规律”实验时，实验操作规范。（1）实验前，要调整烛焰、凸透镜、光屏的中心在，实验一段时间后，他发现光屏上的像偏上，那么他应该把凸透镜向（选填“上”或“下”）适当调节，才能使像最终成在光屏的中央。（2）当他将蜡烛、凸透镜、光屏调节到图甲所示位置时，烛焰恰好在光屏上成清晰的像，此时成像原理与（选填“放大镜”“投影仪”或“照相机”）相同；若将蜡烛向右移动5cm，保持凸透镜的位置不动，则应将光屏向（选填“左”或“右”）适当移动才能再次在光屏上成清晰的像，此时像的大小比原来的像要（选填“大”或“小”）些。（3）当光屏上成清晰的像时，用白纸遮住凸透镜的上半部分，则烛焰的像亮度将。（4）小明近日发现自己看不清黑板，到医院检查，医生告诉他患上了近视，成像示意图为图（选填“乙”或“丙”），近视眼可以使用（选填“凸透镜”或“凹透镜”）加以矫正。17．如图1所示，用焦距为5cm的凸透镜探究成像规律，进行了如下实验操作：A.将蜡烛放在P（标尺50cm）处；B.在位于M点处（图1中未画出）的光屏上得到了清晰放大的像；C.保持透镜位置不变，向右移动蜡烛至Q（60cm）处，同时将光屏从M处移至另一位置N时，在光屏上又得到清晰缩小的像，则：（1）两次所成的像相对于物体的。（选填字母符号）A.两次都是正立B.一次正立，一次倒立C.两次都是倒立（2）光屏位于凸透镜的（选填“左”或“右”）侧。（3）上述过程中光屏是向（选填“左”或“右”）侧移动的。（4）保持透镜位置不变，将蜡烛自P点向左移到光具座标尺45cm刻度处，此时蜡烛所成的像是（选填“实像”或“虚像”）；将光屏移到某一恰当位置时（选填“可能”或“不可能”）在光屏上承接到清晰的像；要想通过透镜观察到蜡烛此时所成的像，应该（选填“从左向右看”或“从右向左看”）。（5）在探究凸透镜成像规律一段时间后，由于蜡烛燃烧，蜡烛变短了，此时观察到光屏上烛焰的像向（选填“上”或“下”）移动，为使像回到光屏中央，我们可以进行的操作是：将光屏向（选填“上”或“下”）移动，或将凸透镜向（选填“上”或“下”）移动。（6）小萱实验小组更换了相关器材后顺利完成了实验，根据记录的实验数据得到了如图2所示的图像，线段MN为凸透镜成像的像距倒数和物距倒数的对应关系，根据图像信息可知该小组所用凸透镜的焦距为cm。18．在“探究凸透镜成像规律的实验”中：（1）如图甲所示，是小贾同学确定焦距时所做的实验，一束平行主光轴的光线经凸透镜后，在光屏上形成一个最小、最亮的光斑，则该凸透镜的焦距为cm。（2）如图乙所示，小贾同学保持蜡烛和凸透镜的位置不变，左右移动光屏，在光屏上（选填“能”或“不能”）得到清晰的烛焰像。此时取下光屏，从原光屏处透过透镜看蜡烛，看到的是烛焰的像（选填“正立”或“倒立”）。（3）在图乙中保持蜡烛的位置不变，把凸透镜向右移到刻度为30cm处，适当调节光屏（光具座足够长），光屏上能成一个的像；此时保持凸透镜位置不变，仅将蜡烛和光屏对调，光屏上又能成一个的像（两空均选填“放大”、“缩小”或“等大”）。（4）实验一段时间后，蜡烛因燃烧变短，所成像移动到了光屏顶端，要使像能够成在光屏的中央，应将凸透镜向（选填“上”或“下”）调整。（5）小贾同学在调整凸透镜时，手上的墨水涂在了透镜中央，形成了一个黑色指纹，则此时在光屏上看到蜡烛的像。A.像变暗且正中间出现黑斑B.像亮度不变中间出现指纹的影像C.像变暗形状不受影响19．在“探究凸透镜成像规律”的实验中，将凸透镜固定在光具座50cm刻度线处，移动蜡烛，调节光屏直到光屏上承接到清晰的像，如图所示：（1）该凸透镜的焦距为cm；（2）将近视眼镜的镜片放在蜡烛和凸透镜之间适当位置，此时应将光屏向（选填“左”或“右”）移动，才能再次承接到清晰的像；（3）取走镜片，将蜡烛向左移动一段距离后，应将光屏移至（选填“A”“B”或“C”）范围内才能再次承接到清晰的像；A．50～65cmB．65～80cmC．80cm以外（4）将蜡烛移到30cm刻度线处，适当调节光屏，光屏上再次得到清晰的像，生活中常见的是利用此成像原理制成的；（5）实验中，李萌同学用白纸遮住凸透镜的一部分，光屏上（选填“能”或“不能”）成一个烛焰完整的像；（6）蜡烛经过一段时间的燃烧，乔乔同学发现蜡烛的像在移动，为使成像在光屏中央，她应该调整光屏（均选填“向上”或“向下”）。20．如图所示，小明用焦距为10cm的凸透镜，“探究凸透镜成像的规律”。（1）如图甲所示，物距等于cm。此时光屏上呈现清晰的像，这个像的性质是倒立、（选填“放大”或“缩小”）的实像。（2）如图乙所示，当烛焰在光屏上成清晰的像时，在烛焰和凸透镜之间放一副近视眼镜，发现光屏上的像变模糊了，保持蜡烛、凸透镜和眼镜的位置不变，要使光屏上再次呈现烛焰清晰的像，应将光屏向（选填“远离”或“靠近”）凸透镜的方向移动适当的距离，原因是近视眼镜对光线有作用。（3）如图丙所示，烛焰、凸透镜分别位于10cm、16cm刻度线处，则人眼在图中处能观察到烛焰的像，此时像是（选填“倒立”或“正立”）的。21．在探究凸透镜成像规律时，如图甲所示。将凸透镜A固定在光具座上35cm刻度线处，将点燃的蜡烛放置在光具座上5cm刻度线处，移动光屏，使烛焰在光屏上成清晰的像，由凸透镜A成像的物距和像距的变化关系画出图象如图乙所示；接着保持蜡烛的位置不变，将凸透镜A换为凸透镜B并保持位置不变，移动光屏，使烛焰在光屏上或清晰的像，如图丙所示。（1）请根据上述实验现象和凸透镜成像规律判断，凸透镜A的焦距是cm。（2）随着实验的进行，蜡烛由于燃烧逐渐变短，为了使像完整地成在光屏的中央，可将光屏移动。（3）实验结束后，另一小组的同学拿来一只眼镜放在蜡烛和凸透镜之间，且较靠近凸透镜，结果，光屏上原来清晰的像模糊了。该组同学只将光屏向远离凸透镜的方向移动适当距离时。又在光屏上观察到烛焰清晰的像，由此可见，这只眼镜是（填“凸”或“凹”）透镜。22．在探究“近视眼的形成原因和矫正方法”时，张蓉同学选择了如下器材：蜡烛（模拟所视物）、水凸透镜（模拟人眼晶状体，并与注射器相连）、光屏（模拟人眼视网膜）、光具座等。（注：水凸透镜的凸起程度可以通过注射器注入或吸取水的多少来调节）（1）她安装并调整好实验装置，如图所示，将点燃的蜡烛置于透镜前某一位置时，为了模拟正常眼睛时，保持蜡烛和光屏不动，而调节水凸透镜的，在光屏上得到了烛焰清晰的像；（2）当向水凸透镜内注入水，使透镜更凸后，发现光屏上已无烛焰清晰的像，若要在光屏上再次得到烛焰清晰的像，应在水凸透镜前放置一块透镜，若撤去放置的透镜，应将光屏（填“靠近”或“远离”）水凸透镜，才能得到清晰的像。（3）根据上述实验，可知近视眼的形成原因是。23．阅读《可调式眼镜》回答下题．可调式眼镜人的眼睛看清物体是通过改变晶状体的形状来实现的，晶状体相当于全自动变焦镜头．看近处物体时，晶状体变凸一些，折射光线的能力变强；看远处物体时，晶状体变扁平一些，折射光线的能力变弱．通过这样的调节，使远近不同的物体均能在视网膜上成像．若晶状体调节能力变弱，就会出现看不清远处物体或近处物体的情况，需要佩戴合适的眼镜进行矫正．有人发明了一种能矫正视力的可调式眼镜，如图1所示，这种眼镜的镜片中含有一种特殊液体．图2是可调式眼镜的结构示意图，镜架上有表示移出和加入液体含量的标尺；移动标尺上的滑块可以定量改变镜片中的液体含量，从而改变镜片的形状；镜片中液体含量的改变量V可以用滑块在标尺上的位置表示．滑块位于标尺上0刻度线处，表示眼镜的初始状态，此时，镜片的形状是扁平的，如图2甲所示．当滑块位于标尺上1、2刻度线处时，分别表示镜片中加入一些液体、加满液体，图2乙是镜片中加满液体的示意图．当滑块位于标尺上﹣1、﹣2刻度线处时，分别表示从镜片中移出一些液体、移出全部液体，图2丙是镜片中移出全部液体的示意图．为探究可调式眼镜的矫正效果，首先要确定以下程序和标准：选定同一棵树作为观察对象，选定远、中、近三个观察位置，用S表示观察位置到树的距离，如图3甲所示；用D表示看到树的清晰程度，清晰程度分为清晰、不清晰、模糊三个等级，如图3乙所示．小京和小贝视力不同，没有佩戴眼镜时，小京在近处看树“清晰”，在远处看树“不清晰”；小贝在远处看树“清晰”，但在近处看树“不清晰”．小京和小贝佩戴眼镜后，进行实验的主要步骤如下：①调节镜片中的液体处于初始状态．②选择不同观察位置，观察树，将观察结果记录