2025年沪粤版八年级物理寒假复习 第09讲 透镜

第09讲透镜【学习目标】1.知道凸透镜和凹透镜的定义；2.知道凸透镜的光心、焦点和焦距；3.理解凸透镜和凹透镜对光线的作用；4.掌握三条特殊光线，经凸透镜或凹透镜折射后的传播方向。【基础知识】一.透镜1、透镜：透明物质制成（一般是玻璃），至少有一个表面是球面的一部分，对光起折射作用的光学元件。2、透镜的类型：（1）凸透镜：边缘薄，中央厚。（图甲）（2）凹透镜：边缘厚，中央薄。（图乙）3、主光轴和光心：概念定义图示主光轴通过透镜的两个球面球心的直线叫主光轴。光心主光轴上有个特殊的点，通过它的光传播方向不变。（透镜中心可认为是光心）二.透镜对光的作用1、凸透镜：对光有会聚作用。（如图所示，凸透镜相当于两个三棱镜组合，厚的一端相对）2、凹透镜：对光有发散作用。（如图所示，凹透镜相当于两个三棱镜组合，薄的一端相对）三.焦点和焦距1、焦点：凸透镜能使跟主轴平行的光线会聚在主光轴上的一点，这点叫透镜的焦点，用“F”表示。2、虚焦点：跟主光轴平行的光线经凹透镜后变得发散，发散光线的反向延长线相交在主光轴上一点，这一点不是实际光线的会聚点，所以叫虚焦点。3、焦距：焦点到光心的距离叫焦距，用“”表示。凸透镜、凹透镜与凸面镜凹面镜的区别：种类符号原理对光线的作用凸透镜光的折射，光穿过凸透镜向较厚的一端偏折。会聚凸面镜光的反射，光不能穿过凸面镜，通过凸面镜可以观察到更大的范围。发散凹透镜光的折射，光穿过凹透镜向较厚的一端偏折。发散凹面镜光的反射，光不能穿过凹面镜，可以把平行光会聚到一点上。会聚四.三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【考点剖析】考点一：透镜的种类例1．（2021·江苏·扬州市梅岭中学八年级阶段练习）如图，两束光分别射向并通过甲、乙两透镜。由图可知：______（甲/乙）透镜是凹透镜，因为凹透镜对光有______（会聚/发散）作用。考点二：焦点和焦距例2．（2021·全国·八年级课前预习）关于透镜的焦点说法正确的是（）A．焦点是与凸透镜主光轴平行的光线，经过凸透镜后会聚在主光轴上的某一点B．焦点是与凹透镜主光轴平行的光线，经过凹透镜后会聚在主光轴上的某一点C．凸透镜既有实焦点，也有虚焦点D．凹透镜既有实焦点，也有虚焦点考点三：三条特殊光线作图例3．（2021·江苏·苏州市吴江区青云中学八年级阶段练习）如图所示透镜，补出入射光线或折射光线。【真题演练】（2021·江苏·苏州市吴江区青云中学八年级阶段练习）如图所示透镜，补出入射光线或折射光线。【过关检测】一、填空题1．（2021·江苏·无锡市太湖格致中学八年级阶段练习）小明测焦距时先将凸透镜和光屏的位置固定，将光源从紧贴凸透镜的位置缓慢向外移动到某一位置，光屏上出现一个与透镜直径相近的光斑，此时固定光源、凸透镜，再将光屏远离透镜，移动的过程中，若光屏上光斑的大小________（选填“逐渐变大”“几乎不变”“先变小后变大”），则说明光源到凸透镜的距离即为凸透镜的焦距；在准确测量焦距时，小明发现在光屏上光斑外侧还有一个暗环，他猜想可能是凸透镜的边框造成的，于是他拆除边框直接将凸透镜固定在原位置，进行实验验证，发现暗环仍然存在。你认为暗环形成的原因是光的直线传播和光的________形成；若光源在左焦点处，光屏在右焦点处，如图所示，请算出暗环的面积_________。2．（2021·江苏·扬州市梅岭中学八年级阶段练习）如图，两束光分别射向并通过甲、乙两透镜。由图可知：______（甲/乙）透镜是凹透镜，因为凹透镜对光有______（会聚/发散）作用。3．（2021·广东茂名·八年级期中）为防止森林火灾，在森林里不允许随地丢弃饮料瓶，这是因为雨水进入饮料瓶后对光的作用相当于一个______镜，它对太阳光起______作用，可能会导致森林火灾。如图所示，小丽同学将一个凸透镜正对太阳光，再把一张纸放在它的另一侧，改变透镜与纸的距离，直到纸上出现一个最小、最亮的光斑，则光斑到凸透镜光心的距离就是凸透镜的______。二、作图题4．（2021·广东·高州市第一中学附属实验中学九年级阶段练习）如图所示，一束太阳光垂直射向与水平方向夹角为45°的平面镜，画出光线经平面镜反射后的反射光线，再经水平放置的凹透镜折射后的折射光线。三、单选题5．（2021·江苏·无锡市太湖格致中学八年级阶段练习）如图所示，F1、F2是凸透镜的焦点，S是放在凸透镜前的点光源，S’是S经凸透镜所成的像。其中a、b是由S发出的两条经凸透镜折射后会聚到S’的光线。当光源S沿平行主轴的方向向透镜移动时（始终保持u>f），像S'移动的情况是（）A．远离透镜，沿平行主轴方向 B．靠近透镜，沿O与S'连线方向C．远离透镜，沿F2与S'连线方向 D．靠近透镜，沿F1与S'连线方向6．（2021·江苏·无锡市太湖格致中学八年级阶段练习）小文利用太阳光测量凸透镜的焦距，方法如图所示，他让凸透镜正对阳光，但纸板上的最小光斑却不易确定。于是他移动纸板找到两次成等大光斑的位置，分别测出了光斑到凸透镜中心的距离为8cm和14cm，则凸透镜的焦距是（）A．8cm B．11cm C．14cm D．22cm7．（2021·江苏·兴化市乐吾实验学校八年级阶段练习）在利用太阳光测量凸透镜的焦距时，小华将凸透镜正对阳光，再把一张白纸放在它的下方，如图所示，当在纸上呈现一个并非最小的光斑时，测得这个光斑到凸透镜的距离为L（L保持不变），然后另一同学将自己的近视眼镜放在凸透镜与太阳之间，纸上呈现一个最小、最亮的光斑，则凸透镜的焦距f与测得的距离L的关系正确的是（）A．f>L B．f<L C．f=L D．无法确定8．（2021·江苏·扬州市梅岭中学八年级阶段练习）下列透镜中，对光有发散作用的有（）A．一种 B．两种 C．三种 D．四种9．（2021·江苏省锡山高级中学实验学校八年级阶段练习）如图所示，虚线框内为一透镜，MN为透镜的主光轴，O是透镜光心，a（双箭头）和b（单箭头）是射向透镜的两条光线，已知光线a通过透镜之后与MN交于P点，光线b通过透镜之后与MN交于Q点，由图可知，下列说法中正确的是（）A．透镜是凸透镜，距离OQ小于焦距 B．透镜是凸透镜，距离OQ大于焦距C．透镜是凹透镜，距离OP小于焦距 D．透镜是凹透镜，距离OP大于焦距四、实验题10．（2021·江苏·扬州市梅岭中学八年级阶段练习）小明在学习了凸透镜后，想探究凸透镜的焦距大小与什么因素有关，于是他让平行光通过如图（a）的四个透镜（其中甲、乙和丙、丁是两组形状相同的凸透镜，它们分别用玻璃、塑料和水晶制成）。（1）当与主光轴平行的光经过甲、丙两凸透镜后会聚于焦点处，如图（b）所示，比较两次实验数据，可以得到的结论是：在凸透镜的材料相同时，凸透镜表面越凸，凸透镜的焦距越______（大/小）；（2）如果选择甲、乙两个透镜，那么他们可以探究凸透镜的焦距大小与______的关系，这里用到的一个物理研究方法是______（控制变量法/类比法）；（3）联想到如图（c）光的色散现象，如果分别用红光和紫光平行于同一个凸透镜的主光轴射入，______（红/紫）光对凸透镜的焦距更大；（4）写出“利用太阳光测量凸透镜焦距”实验的注意事项：______（写出一点即可）。

第09讲透镜【学习目标】1.知道凸透镜和凹透镜的定义；2.知道凸透镜的光心、焦点和焦距；3.理解凸透镜和凹透镜对光线的作用；4.掌握三条特殊光线，经凸透镜或凹透镜折射后的传播方向。【基础知识】一.透镜1、透镜：透明物质制成（一般是玻璃），至少有一个表面是球面的一部分，对光起折射作用的光学元件。2、透镜的类型：（1）凸透镜：边缘薄，中央厚。（图甲）（2）凹透镜：边缘厚，中央薄。（图乙）3、主光轴和光心：概念定义图示主光轴通过透镜的两个球面球心的直线叫主光轴。光心主光轴上有个特殊的点，通过它的光传播方向不变。（透镜中心可认为是光心）二.透镜对光的作用1、凸透镜：对光有会聚作用。（如图所示，凸透镜相当于两个三棱镜组合，厚的一端相对）2、凹透镜：对光有发散作用。（如图所示，凹透镜相当于两个三棱镜组合，薄的一端相对）三.焦点和焦距1、焦点：凸透镜能使跟主轴平行的光线会聚在主光轴上的一点，这点叫透镜的焦点，用“F”表示。2、虚焦点：跟主光轴平行的光线经凹透镜后变得发散，发散光线的反向延长线相交在主光轴上一点，这一点不是实际光线的会聚点，所以叫虚焦点。3、焦距：焦点到光心的距离叫焦距，用“”表示。凸透镜、凹透镜与凸面镜凹面镜的区别：种类符号原理对光线的作用凸透镜光的折射，光穿过凸透镜向较厚的一端偏折。会聚凸面镜光的反射，光不能穿过凸面镜，通过凸面镜可以观察到更大的范围。发散凹透镜光的折射，光穿过凹透镜向较厚的一端偏折。发散凹面镜光的反射，光不能穿过凹面镜，可以把平行光会聚到一点上。会聚四.三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【考点剖析】考点一：透镜的种类例1．（2021·江苏·扬州市梅岭中学八年级阶段练习）如图，两束光分别射向并通过甲、乙两透镜。由图可知：______（甲/乙）透镜是凹透镜，因为凹透镜对光有______（会聚/发散）作用。【答案】乙发散【解析】[1][2]分别把图中两束光线延长，可以发现光线经过甲透镜后，向主光轴方向发生会聚，凸透镜对光线具有会聚作用，因此可判断甲透镜为凸透镜；而光线经过乙透镜后，光线的会聚点延后了，光线被发散了，凹透镜对光线具有发散作用，因此可判断乙透镜为凹透镜。考点二：焦点和焦距例2．（2021·全国·八年级课前预习）关于透镜的焦点说法正确的是（）A．焦点是与凸透镜主光轴平行的光线，经过凸透镜后会聚在主光轴上的某一点B．焦点是与凹透镜主光轴平行的光线，经过凹透镜后会聚在主光轴上的某一点C．凸透镜既有实焦点，也有虚焦点D．凹透镜既有实焦点，也有虚焦点【答案】A【解析】A．凸透镜对光线有会聚作用，并能使平行于主光轴的光会聚在一点，此点为焦点，则焦点到光心的距离叫做焦距，故A正确；B．平行于主光轴的光线经凹透镜折射后要发散，折射光线的反向延长线相交在主轴上一点这一点叫透镜的焦点，故B错误；CD．凸透镜的焦点是实焦点，它没有虚焦点；凹透镜的焦点是虚焦点，它没有实焦点，故CD错误。故选A。考点三：三条特殊光线作图例3．（2021·江苏·苏州市吴江区青云中学八年级阶段练习）如图所示透镜，补出入射光线或折射光线。【答案】【解析】根据三条特殊光线的作图规律作图，过光心的光线经凸透镜折射后传播方向不改变；过焦点的光线经凸透镜折射后，平行于主光轴，如图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【真题演练】（2021·江苏·苏州市吴江区青云中学八年级阶段练习）如图所示透镜，补出入射光线或折射光线。【答案】【解析】根据三条特殊光线的作图规律作图，过光心的光线经凸透镜折射后传播方向不改变；过焦点的光线经凸透镜折射后，平行于主光轴，如图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【过关检测】一、填空题1．（2021·江苏·无锡市太湖格致中学八年级阶段练习）小明测焦距时先将凸透镜和光屏的位置固定，将光源从紧贴凸透镜的位置缓慢向外移动到某一位置，光屏上出现一个与透镜直径相近的光斑，此时固定光源、凸透镜，再将光屏远离透镜，移动的过程中，若光屏上光斑的大小________（选填“逐渐变大”“几乎不变”“先变小后变大”），则说明光源到凸透镜的距离即为凸透镜的焦距；在准确测量焦距时，小明发现在光屏上光斑外侧还有一个暗环，他猜想可能是凸透镜的边框造成的，于是他拆除边框直接将凸透镜固定在原位置，进行实验验证，发现暗环仍然存在。你认为暗环形成的原因是光的直线传播和光的________形成；若光源在左焦点处，光屏在右焦点处，如图所示，请算出暗环的面积_________。【答案】几乎不变折射【解析】[1]先将凸透镜和光屏的位置固定，将光源从紧贴凸透镜的位置缓慢向外移动到某一位置，光屏上出现一个与透镜直径相近的光斑，说明此时光源正好在透镜的焦点上，从光源发出的光经透镜折射后平行于主光轴，在光屏上形成与透镜直径相近的光斑；再将光屏远离透镜，移动的过程中，光屏上光斑的大小几乎不变，因此光源到凸透镜的距离即为凸透镜的焦距。[2]透镜边缘以外的光线沿直线传播，边缘以内的光线会发生偏转，二者之间会形成一个没有光线的黑色区域，这就是暗环，因此暗环形成的原因是：透镜外侧沿直线传播的光与经透镜折射的光在屏上形成无光区。[3]若光源在左焦点处，光屏在右焦点处，如图图中凸透镜正好相当于大三角形的中位线，那么圆环大圆的直径就是2D，半径是D，小圆的直径就是D，半径就是，那么暗环的面积为2．（2021·江苏·扬州市梅岭中学八年级阶段练习）如图，两束光分别射向并通过甲、乙两透镜。由图可知：______（甲/乙）透镜是凹透镜，因为凹透镜对光有______（会聚/发散）作用。【答案】乙发散【解析】[1][2]分别把图中两束光线延长，可以发现光线经过甲透镜后，向主光轴方向发生会聚，凸透镜对光线具有会聚作用，因此可判断甲透镜为凸透镜；而光线经过乙透镜后，光线的会聚点延后了，光线被发散了，凹透镜对光线具有发散作用，因此可判断乙透镜为凹透镜。3．（2021·广东茂名·八年级期中）为防止森林火灾，在森林里不允许随地丢弃饮料瓶，这是因为雨水进入饮料瓶后对光的作用相当于一个______镜，它对太阳光起______作用，可能会导致森林火灾。如图所示，小丽同学将一个凸透镜正对太阳光，再把一张纸放在它的另一侧，改变透镜与纸的距离，直到纸上出现一个最小、最亮的光斑，则光斑到凸透镜光心的距离就是凸透镜的______。【答案】凸透会聚焦距【解析】[1][2]中间厚、边缘薄的透镜叫做凸透镜，凸透镜对光有会聚作用。因为瓶中进入水之后，瓶中的水形状是中间厚、边缘薄，符合凸透镜的形状特点，对光线有会聚作用，如果热量集中，会造成树叶燃烧，易引发火灾。[3]最小、最亮的光斑就是该凸透镜焦点的位置，焦点到透镜光心的距离就是焦距。二、作图题4．（2021·广东·高州市第一中学附属实验中学九年级阶段练习）如图所示，一束太阳光垂直射向与水平方向夹角为45°的平面镜，画出光线经平面镜反射后的反射光线，再经水平放置的凹透镜折射后的折射光线。【答案】【解析】根据光的反射定律，应先画出法线，由于法线与平面镜垂直，平面镜与水平面成45°，而入射光线竖直向下，所以入射角等于45°，则反射角也等于45°，反射光线与入射光线所成的夹角为90°，所以反射光线沿水平方向射出，凹透镜是水平放置的，故与凹透镜的主光轴平行，根据凹透镜对光线的作用的规律，其折射光线的反向延长线应过左边的虚焦点，如图所示三、单选题5．（2021·江苏·无锡市太湖格致中学八年级阶段练习）如图所示，F1、F2是凸透镜的焦点，S是放在凸透镜前的点光源，S’是S经凸透镜所成的像。其中a、b是由S发出的两条经凸透镜折射后会聚到S’的光线。当光源S沿平行主轴的方向向透镜移动时（始终保持u>f），像S'移动的情况是（）A．远离透镜，沿平行主轴方向 B．靠近透镜，沿O与S'连线方向C．远离透镜，沿F2与S'连线方向 D．靠近透镜，沿F1与S'连线方向【答案】C【解析】BD．当光源S沿平行主轴的方向向透镜移动时，物近像远，故像远离透镜，故BD不符合题意；AC．当光源S沿平行主轴的方向向透镜移动时，a光线仍然平行主光轴，经过凸透镜后折射，过焦点，该直线不变，而不断靠近透镜后，b光线会慢慢顺时针转动，故像沿沿F2与S'连线方向移动，故A错误；C正确。故选C。6．（2021·江苏·无锡市太湖格致中学八年级阶段练习）小文利用太阳光测量凸透镜的焦距，方法如图所示，他让凸透镜正对阳光，但纸板上的最小光斑却不易确定。于是他移动纸板找到两次成等大光斑的位置，分别测出了光斑到凸透镜中心的距离为8cm和14cm，则凸透镜的焦距是（）A．8cm B．11cm C．14cm D．22cm【答案】B【解析】将凸透镜正对阳光，光线经过凸透镜后会慢慢会聚为一点，即光斑先慢慢变小，直至焦点时最小，过了焦点后光斑慢慢变大，故焦点在两次成等大光斑的位置中间，故焦距在8到14cm之间，故B符合题意。故选B。7．（2021·江苏·兴化市乐吾实验学校八年级阶段练习）在利用太阳光测量凸透镜的焦距时，小华将凸透镜正对阳光，再把一张白纸放在它的下方，如图所示，当在纸上呈现一个并非最小的光斑时，测得这个光斑到凸透镜的距离为L（L保持不变），然后另一同学将自己的近视眼镜放在凸透镜与太阳之间，纸上呈现一个最小、最亮的光斑，则凸透镜的焦距f与测得的距离L的关系正确的是（）A．f>L B．f<L C．f=L D．无法确定【答案】B【解析】平行于主光轴的光线经凸透镜折射后会聚一点，这点是凸透镜的焦点，若光线到达焦点并且继续向前射出，这个非最小的光斑可能在焦点之前，也可能在焦点之后；近视眼镜是凹透镜，对光线具有发散作用，会延迟光线的会聚，由于在L保持不变时，另一同学将自己的近视眼镜放在凸透镜与太阳之间，纸上呈现一个最小、最亮的光斑，说明最初光斑到凸透镜的距离在焦点之后，即f<L，故B正确。故选B。8．（2021·江苏·扬州市梅岭中学八年级阶段练习）下列透镜中，对光有发散作用的有（）A．一种 B．两种 C．三种 D．四种【答案】A【解析】根据凸透镜和凹透镜的形状特点可知，图中第一种是凹透镜，第二、三、四种是凸透镜，凸透镜对光线有聚作用，凹透镜对光有发散作用，所以可以对光有发散作用的有一种。故选A。9．（2021·江苏省锡山高级中学实验学校八年级阶段练习）如图所示，虚线框内为一透镜，MN为透镜的主光轴，O是透镜光心，a（双箭头）和b（单箭头）是射向透镜的两条光线，已知光线a通过透镜之后与MN交于P点，光线b通过透镜之后与MN交于Q点，由图可知，下列说法中正确的是（）A．透镜是凸透镜，距离OQ小于焦距 B．透镜是凸透镜，距离OQ大于焦距C．透镜是凹透镜，距离OP小于焦距 D．透镜是凹透镜，距离OP大于焦距【答案】B【解析】由图中可知，a（双箭头）和b（单箭头）是射向透镜的两条光线。经透镜的作用后光线会聚，由此可判定此透镜为凸透镜；因为平行主光轴的光线经凸透镜后会聚焦点，而a光线如果不发生折射，将射向OP的外侧，又因为a不是平行主光轴的光线，所以