专题04 《光的折射 透镜》压轴培优题型训练【九大题型】 （原卷版）

专题04《光的折射透镜》压轴培优题型训练【九大题型】TOC\o"1-3"\h\u【题型1光的折射规律的应用】 1【题型2探究光折射的特点】 3【题型3作光的折射光路图】 5【题型4光学实验设计与探究】 6【题型5凸透镜的会聚作用】 8【题型6透镜的光路图】 9【题型7探究凸透镜成像的规律】 10【题型8凸透镜成像规律的其他应用】 13【题型9音近视眼的成因与矫正办法】 15【题型1光的折射规律的应用】 1．（2022秋•深圳期末）如图所示，固定在水面上方的光源S发出一束光线经水面反射后在光屏上有一个光斑A，已知光束与水面的夹角为40°，S'是光源经水面反射所成的像。下列说法正确的是（）A．折射角的大小为50° B．当水面升高时，反射角将变大 C．当水面升高时，光斑A将向右移动 D．当水面升高时，S'到水面的距离变小2．（2022秋•高邮市期末）如图所示，一束激光沿直线射到空水槽底部O点，形成一个光斑，现向水槽中缓慢地注水，水面逐渐升高（未到水槽口），在此过程中（）A．光的折射角保持不变，光斑的位置保持不变 B．光的折射角不断减小，光斑从O点不断的向左移动 C．光的折射角不断增大，光斑从O点不断的向右移动 D．光的折射角保持不变，光斑从O点不断的向左移动3．（2020秋•吉州区期末）如图所示，光线从空气射入某种液体中，入射角为45°，折射角为30°，光线射到液体底部水平放置的平面镜上又反射回来，最后光线又回到空气中的折射角是（）A．30° B．45° C．55° D．60°4．（2021秋•连南县期中）如图所示，有一束光线从空气射入某种透明介质，在分界面处发生反射和折射，其中AE⊥CG，∠4＝∠5，则为入射光线，为折射光线，为界面，空气在界面的侧。（填“上”“下”“左”或“右”侧）5．（2022•澧县校级模拟）在探究“光从空气斜射入水和油时，哪种液体对光的偏折本领较大”的实验中，小明提出如下实验方案：先让一束入射光从空气直接斜射入透明的空水槽中，记录下光斑位置（如图所示）；接着分别倒入水和油，记录对应的光斑位置，再通过分析就可得到实验结论。经讨论，同学们认为这一方案是可行的，于是进行了探究实验。（1）要实现探究目标，他们应选择图乙中的（选填字母序号）两图示实验；（2）由AD两图的实验（能/不能）得出结论，原因是。（3）某小组同学正确实验后，所记录的三次光斑的相对位置如图所示，经分析可知：光从空气斜射入水和油时，对光的偏折本领较大。【题型2探究光折射的特点】 6．（2023•姑苏区校级二模）如图所示，小明在研究光的折射规律时，为了观察到光的折射过程，他就把一块白色的板竖直放在水中，然后将一激光束从空气中斜射入水中，结果在白板上看到了折射的过程：（1）若他将激光束向水面靠拢，请问折射光束应（靠近/远离）水面；（2）若入射水面的激光束的角度保持不变，在水槽中加适量水，请问水底的光斑应向（左/右）移；（3）该竖板左侧可以绕图中虚线自由翻转，如果将左侧竖板向后翻转后，折射光线在竖板上消失，返回后又再次出现在竖板上，这说明：。7．（2022秋•青羊区校级期末）在探究光的折射规律时，从水面上方看水中的物体变浅了，为了确定水中物体所成像的位置，某学习小组进行了实验探究，步骤如下：（1）A.把一个防水小灯泡a放在水中某处，观察灯泡所成像的位置；B.将另一个相同的小灯泡b放在水面上方，调格其位置，使它的像与重合；C.用刻度尺测量灯泡b到水面的距离。（2）灯泡a的像到水面的距离灯泡b到水面的距离（选填“大于”、“小于”或“等于”）；（3）测量时，如果直接将刻度尺竖直插入水中，使看到的零刻度线与灯泡a的像重合，则刻度尺在水面处的示数表示（选填“a到水面的距离”或“a的像到水面的距离”）。（4）某小组实验时，测得灯泡a到水面的距离u和灯泡a的像到水面的距离v的对应关系如下表所示：u/mm30.060.090.0120.0150.0180.0v/mm22.545.067.590.0112.5135.0根据上面的实验结果，看起来1.2m深饱水坑，其实际深度可达m，因此看起来不太深的水也不能贸然下去，以免危险！8．（2022秋•怀柔区期末）如图所示的装置，小聪同学利用光具盘探究“光从空气斜射入玻璃中时，折射角随入射角变化的关系”，实验中，光具盘除了能读出入射角和折射角大小外，还具有显示光路的作用，小聪经过多次实验后记录了如表数据：入射角α15°30°45°60°折射角β10.5°20.7°30°37.8°（1）分析表格中的数据，你能得出的实验结论（写出一条即可）：；（2）当光以35°的入射角从空气射入玻璃中时，其折射角30°（选填“大于”、“小于”或“等于”）；（3）当光以30°的入射角从玻璃射入空气中时，其折射角等于。9．（2022秋•乐业县期中）某同学在做探究光的折射特点实验，如图所示是光从空气射入水中时的光路，实验中发现，入射光线、折射光线和法线在，折射光线和入射光线分别位于的两侧，通过实验还得到如表数据：入射角α0°15°30°45°60°反射角β0°15°30°45°60°折射角γ0°11°22.1°35.4°40.9°（1）分析表中数据，可得出结论：①光从空气斜射到水面时，将同时发生和现象。②光从空气斜射到水面时，折射角随入射角的变化关系是：折射角随入射角的增大而（选填“增大”、“不变”或“减小”），且折射角（选填“大于”、“等于”或“小于”）入射角。当光从空气垂直射到水面时，折射角大小等于度。该同学根据上述实验中的发现和结论总结出了光的折射特点。（2）若用激光沿CO方向从水中射入空气，激光在空气中传播的光路是（选填“OA”或“OB”），这说明在光的折射现象中光路是；激光经过水面反射时的反射角大小等于（选填“a”、“β”或“γ”）。【题型3作光的折射光路图】 10．（2022•邹城市模拟）请按要求完成下列作图。如图所示，光从空气斜射入玻璃中，画出入射光线AO所对应的反射光线和光通过玻璃的折射光线。11．（2022•雨山区校级二模）如图所示，O为半球形玻璃砖的球心，AO为射向球心的一束光线，请在图中画出AO经过玻璃砖折射后再次传播到空气中的光路.12．（2022•河南模拟）图甲是渔民叉鱼的情境，有经验的渔民都知道叉鱼时不能瞄准看到的“鱼”A的位置，而应该对着“鱼”A稍向下的地方.请你在图乙中画出渔民看到水中的鱼的光路图.13．（2022•曲阜市二模）如图，小文给同学们表演趣味小实验，她将一块厚玻璃砖竖立在桌面上，让小明站在玻璃砖右侧进行观察。小文将一枚硬币缓慢移至玻璃砖左侧某一位置时，小明惊奇地发现，硬币“进入”了玻璃砖内。请画出从A点出发的一条光线，经过玻璃砖进入眼睛的完整光路。【题型4光学实验设计与探究】 14．（2022秋•南京期末）在“探究树荫下的光斑”的综合实践活动中，小明准备了如图所示的一张带孔卡片（孔的尺寸约为1cm）、一张大小相同的无孔卡片、一张白纸。首先把白纸铺在地面上，接下来的操作与探究目的对应的是（）A．将图示卡片置于白纸上方约1m处，让太阳光透过不同的小孔﹣﹣探究光斑的形状与孔的大小的关系 B．另一张卡片覆盖住图示卡片左边的三个孔，并慢慢向右平移逐渐遮住三角形的小孔﹣﹣探究光斑的形状与孔的大小的关系 C．另一张卡片覆盖住图示卡片右边的三个孔，只留下圆形的小孔，将卡片慢慢靠近白纸﹣﹣探究光斑的形状与孔的形状的关系 D．另一张卡片覆盖在图示卡片右边的三个孔，并慢慢向左平移逐渐遮住圆形的小孔﹣﹣探究光斑的形状与孔的形状的关系15．（2021秋•鼓楼区校级期中）某小组选用了图1甲中光源、水、水槽、可折转的光屏（带刻度）等器材，用于完成探究“光从空气射入水中时的折射规律”。（1）使用可折转的光屏，是为了观察折射光线和入射光线是否。（2）光从空气射入水中，入射点为O点，不断改变入射角，读出刻度盘上对应的折射角，将实验结果画在图1丙中，其中1和1′、2和2′…4和4′分别表示各次入射光线和对应的折射光线的位置。由此可得出，光从空气斜射入水中时，折射角随入射角的增大而，且折射角（选填“大于”、“等于”“小于”）入射角；当光从空气垂直射入水中时，折射角等于度。（3）在探究中，小组成员小明同学提出了一个猜想：光从空气斜射进入不同透明介质发生的折射程度是否都相同？于是小明提出如下实验方案：先让一束入射光从空气直接斜射入透明的空水槽中，记录下光斑位置（如下图2所示）；接着分别倒入水和油，记录对应的光斑位置，再通过分析就可得到实验结论。经讨论，同学们认为这一方案是可行的，于是进行了探究实验。①要实现探究目标，他们应选择图2中的和（选填字母序号）两图示实验；②实验时，同学们在水槽底部贴上一把自制纸质刻度尺，这样做的目的是为了。③某小组同学正确实验后，所记录的三次光斑的相对位置如图2所示，经分析可知：光从空气斜射入水和油时，对光的偏折本领较大。16．（2022秋•亭湖区校级期中）大约两千四百年前，我国的学者墨翟和他的学生做了世界上第一个小孔成像的实验，解释了小孔成像的原因；在制作“小孔成像观察仪”的活动中，小明同学将圆筒插入易拉罐中制成如图的仪器（圆筒能在易拉罐中前后移动）。（1）小孔成像的原理是：；（2）圆筒的（A/B）端是用半透明塑料薄膜制成的光屏；（3）蜡烛在塑料薄膜上所成的像是（正立/倒立）的（实/虚）像；（4）开始实验时，眼睛从光屏一侧看过去，无论怎样调节易拉罐与蜡烛之间的距离，屏上都看不到烛焰的像，而只能看到一片光亮，最有可能的是：；A.小孔扎成了三角形B.小孔扎成了正方形C.小孔太大D小孔太小（5）图乙中，保持易拉罐和圆筒位置不变，应将蜡烛向移动（左/右），可以使得屏上的像变大；（6）若将蜡烛在孔前绕顺时针旋转，则它在塑料薄膜上所成的像将（顺/逆）时针旋转；（7）小明进一步实验，分别测出烛焰的高度h1，烛焰到小孔的距离x1，像的高度h2，像到小孔的距离x2，测得多组数据后发现，它们之间满足关系：＝，树荫下的圆形光斑就是太阳通过树叶中间的小孔在地面上成的像，小明从网上查到太阳到地面的距离约为1.6×1011m，一个直径为3.5cm的光斑到它对应的小孔间距为400cm，则太阳的直径约为m。【题型5凸透镜的会聚作用】 17．（2023•长沙一模）野外丢弃的矿泉水瓶容易引起火灾，无论是水没喝完的矿泉水瓶还是有雨水进入的矿泉水瓶，被阳光照射后都可能会发生火灾，下列图中的原理与此光学原理相同的是（）A． B． C． D．18．（2022秋•渝中区校级期末）下列有关光学知识的表述，正确的是（）A．凸透镜对光有发散作用 B．物体在平面镜中成正立、等大的实像 C．透过玻璃看到的字到人眼的距离变远了 D．一束光从一种介质射入另一种介质时，传播方向可能不变19．（2023春•威远县校级期中）安全常识：夏天不要随意将瓶装矿泉水放置在汽车仪表台上。这是由于瓶装矿泉水在阳光下，相当于一个（选填字母“a—凹透镜”或“b—凸透镜”），它对光线有会聚作用，可能将阳光会聚在上，导致附近的材料长时间高温被引燃。【题型6透镜的光路图】 20．（2023•十一自主招生）在光具座上自左向右依次竖直放置一个凹透镜、凸透镜和平面镜，两个透镜的主光轴重合，凸透镜的焦距为f，此时两个透镜之间的距离为L．在凹透镜的左侧有一水平平行光束通过两个透镜后入射到平面镜上，经平面镜反射后，反射光恰能沿原来的光路返回，据此可判断凹透镜的焦距为（）A．f B．L C．f+L D．f﹣L21．（2023•开福区校级二模）将图中的光路补充完整。22．（2022秋•金寨县期末）如图所示，两条入射光线分别过凸透镜的焦点F和光心O，分别画出这两条光线经过凸透镜折射后的光线。23．（2022秋•嵩县期末）如图所示的凸透镜的两种情况，其中AB是物体，A'B'是AB的像。请在图中适当位置上画出凸透镜，并确定焦点的位置。24．（2022秋•武汉期末）根据入射光线和折射光线，在图中的虚线框内画出适当类型的透镜。【题型7探究凸透镜成像的规律】 25．（2021秋•渝中区校级期中）如图所示，AB是凸透镜的主光轴，P、Q、S是在主光轴上的三个位置，把一物体放在Q处，像成在S处；把物体放在S处，凸透镜位置不变，像成在P处，则可判断凸透镜的位置在（）A．P的左边 B．PQ之间 C．QS之间 D．S的右边26．（2020秋•牡丹江期末）当物体距离凸透镜8cm时，在透镜另一侧光屏上成一个清晰放大的像，若保持物体与光屏的位置不变，把凸透镜向光屏方向移动2cm，则在光屏上又成一清晰的缩小的像，则该凸透镜的焦距为（）A．f＜2cm B．2cm＜f＜4cm C．5cm＜f＜8cm D．4cm＜f＜5cm27．（2020•莘县一模）（多选）某班同学在“探究凸透镜成像规律”的实验中，记录并绘制了像到凸透镜的距离v跟物体到凸透镜的距离u之间关系的图象，如图所示，下列判断正确的是（）A．该凸透镜的焦距是8cm B．当u＝12cm时，在光屏上能得到一个放大的像 C．当u＝20cm时成放大的像。投影仪就是根据这一原理制成的 D．把物体从距凸透镜12cm处移动到24cm处的过程中，像逐渐变小28．（2023•潮州模拟）在“探究凸透镜成像的规律”实验中，所用凸透镜的焦距是10cm用米尺在水平桌面上画一直线并标明刻度，将透镜固定在50cm处，实验装置如图所示。（1）当把点燃的蜡烛放在20cm刻度处时，首先应调节凸透镜、光屏和蜡烛，使它们的中心大致在，点燃蜡烛应在调整高度之（“前”或“后”）。（2）重新调整后，保持蜡烛、凸透镜的位置不变，为了找到清晰的像，应将光屏移到cm的刻度范围内，才能在光屏上得到一个倒立缩小的实像。（3）当把蜡烛移到35cm刻度处时，移动光屏可得到一个、的实像。照相机、投影仪、放大镜这三种光学仪器正常使用时，与这种成像规律相同的是。（4）此时，若有一只苍蝇落到凸透镜上，则光屏上成完整的烛焰的像（填“能”或“不能”）。（5）小明将自己的近视眼镜放在凸透镜前，若想得清晰的像，应向移动光屏（填“左”或“右”）。29．（2023•姑苏区模拟）某小组同学用如图甲的装置“探究凸透镜成像特点”，其中凸透镜的焦距为15cm。他们进行实验的同时在坐标纸上记录蜡烛与光屏上像的位置和大小，如图乙。（用带箭头的线段表示物或像，A'、B'分别表示蜡烛在A、B处像的位置）（1）从图乙中可以看出，蜡烛在A、B位置时光屏上得到的都是倒立、（放大/等大/缩小）的实像。（2）和其他小组交流后发现，当他们把蜡烛放在C位置时，在光具座上无论怎样移动光屏都不能得到清晰的像。为了让蜡烛在C位置的像成在光具座上的光屏上，他们采用了两种做法。做法一：保持蜡烛和透镜的位置不变更换凸透镜，在光具座上移动光屏，光屏上又出现了清晰的像，这表明像距变了，由此推断更换的凸透镜会聚光的能力较强，此透镜焦距15cm（大于/小于/等于）。做法二：保持蜡烛和透镜的位置不变，在蜡烛和透镜之间再放置一个凸透镜，在光具座上移动光屏，光屏上又出现了清哳的像。由此实验联系实际，远视眼的晶状体焦距较（大/小），将近处物体的像成在视网膜（前/后）方，故需配戴透镜矫正。（3）小明在实验中将蜡烛从略大于一倍焦距处逐渐远离凸透镜，物距u随时间t的变化图象如图丙所示，则像距v与t的大致变化关系为丁图中的。（4）在图乙A位置成像的基础上，将蜡烛和光屏的位置互换，接着将透镜向左移动5cm，那么要在光屏重新得到清晰的像，应该将光屏向（左/右）移动（大于/小于/等于）5cm距离。30．（2022秋•南漳县期末）在“探究凸透镜成像规律的实验”中，将蜡烛、焦距等于10cm的凸透镜、光屏放在光具座上。如图所示，调节烛焰、凸透镜和光屏的中心在同一高度，把凸透镜固定在50cm处。（1）将蜡烛放在A点，光屏放在B点位置上，为了找到清晰的像，应将光屏向（选填“左”或“右”）移动。（2）依次改变蜡烛的位置，移动光屏，直到找到清晰的像。记录的数据如表。次数123456物距（cm）403530252015像距（cm）13.5141516.72030①在1—4次实验中，所成的像为、的实像，日常生活中（填一光学设备）就是利用这一原理制成的。②第6次的像比第5次的（选填“大”或“小”）。（3）将蜡烛放在C点，观察到烛焰的正立、放大的虚像后，若希望看到更大的虚像，应将蜡烛向（填“左”或“右”）移动。【题型8凸透镜成像规律的其他应用】 31．（2023秋•香坊区校级期中）光刻技术的工作原理如图所示，用紫外光照射镂空掩膜，这样镂空掩膜会更明亮，调整镂空掩膜、缩图透镜的位置，恰好能使镂空掩膜缩小的像成在硅片，从而实现集成电路的“光刻”，下列说法正确的是（）A．缩图透镜相当于凸透镜，凸透镜可以用于矫正近视眼 B．镂空掩膜位于缩图透镜的二倍焦距以内 C．镂空掩膜的像是倒立放大的实像 D．硅片相当于光屏32．（2021秋•启东市期末）如图所示，凸透镜竖直放置，凸透镜焦距为f，现有一点光源S在凸透镜左侧以凸透镜两倍焦距处为圆心，在经过主光轴的竖直平面内做顺时针圆周运动，直径为D，且D＜f，则下列关于点光源所成的像的运动轨迹，正确的是（）A．B．C．D．33．（2021•河南模拟）（多选）如图所示是小芳同学制作的模型照相机。通过调整内外纸筒的相对距离，可以在半透明膜上看到远处景物倒立的像。使用此模型照相机时，下列说法正确的是（）A．当透镜对着远处山上的凉亭时，调整膜的位置可以在膜上看到凉亭倒立缩小的像B．当透镜对着近处书本上的字时，调整膜的位置，可以在膜上看到字的正立放大的像C．当透镜对峙远处向上移动的观光电梯时，会看到膜上观光电梯的像也向上移动 D．看远景时像很清晰，看近景时应把内纸筒向外拉一些，才能在膜上得到清晰的像34．（2023•丹东校级二模）去年的世界杯上使用了VAR（视频助理裁判技术），利用摄像机镜头跟踪运动员和足球。摄像机镜头是（选填“凸透”或者“凹透”）镜，足球通过摄像机镜头成一个倒立的像（选填“放大”或“缩小”），运动员射门时，足球向球门框上的镜头靠近的过程中，摄像机中足球的像将（选填“变大”、“不变”或者“变小”）。35．（2023•金水区模拟）2021年12月9日，“天宫课堂”第一课正式开讲。在“天宫课堂”中，透过中间带有气泡的水球，我们看到了王亚平“一正一倒”两个像，如图甲所示。为了解释两个像的成因，可将含有气泡的水球看成如图乙所示的透镜组模型，其中水球中部相当于（选填“凸”或“凹”）透镜；倒立的像是（选填“实像”或“虚像”），若王亚平远离水球，则所成的倒立的像（选填“变大”或“变小”）。36．（2022秋•伊川县期末）如图所示，将蜡烛放在距凸透镜光心30cm处，在另一侧距凸透镜光心40cm处的光屏上出现了一个清晰的像。（1）请在图甲中利用凸透镜成像的特殊光线找出凸透镜右侧焦点F；（2）请你利用所学的凸透镜成像规律和数学知识，计算该凸透镜焦距的取值范围是多少？（3）放大镜是利用了凸透镜成像规律的光学仪器，它的成像原理是：当物体到凸透镜的距离小于一倍焦距时，凸透镜所成的像是、的虚像。当人通过放大镜观察地图上的A点时，看到了它的像为A′，请你在图乙中画出光路图。【题型9音近视眼的成因与矫正办法】 37．（2023•广安模拟）如图是近视眼和远视眼的成因示意图，下列说法正确的是（）A．甲的晶状体对光的会聚能力太强，是近视眼 B．乙的晶状体对光的会聚能力太强，是远视眼 C．甲应该戴凹透镜矫正，乙应该戴凸透镜矫正 D．甲应该戴凸透镜矫正，乙应该戴凹透镜矫正3