2.3.1透镜（备作业）（解析版）

2.3.1透镜一、单选题1．如图所示，属于凹透镜的是（）A． B． C． D．【答案】C【解析】如图，中间比边缘厚的是ABD，是凸透镜，中间比边缘薄的是C，是凹透镜。故选C。2．一束光经凸透镜折射后，下列说法正确的是（）A．一定是平行光束 B．一定是会聚光束C．一定是发散光束 D．A、B、C三种情形都有可能【答案】D【解析】只有通过焦点的光线经凸透镜折射后将平行于主光轴；凸透镜对所有不过透镜中心的光线都有会聚作用，不仅仅是只对平行光线；所有平行于凸透镜主光轴的光线都可以会聚到焦点上；不平行于主光轴的光线也能会聚，但是不能会聚到焦点上，因此，所有光线经过凸透镜折射后的光线一定都比原来会聚一些。故选项ABC错误，D正确。故选D。3．如图，正午时，太阳光直射在水平地面，取一圆形薄透镜正对阳光，在距透镜20cm的地面上得到一个光斑，其直径与透镜直径相等，透镜的焦距是A．10cm B．20cmC．30cm D．40cm【答案】A【解析】由图可知该透镜为凸透镜，根据凸透镜对光有会聚作用，以及在距透镜20cm的地面上得到一个光斑的直径与透镜直径相等，得到透镜的焦距是。故B、C、D项不符合题意，A项符合题意。4．如图所示，通过透镜的光路图正确的是（）A． B．C． D．【答案】C【解析】A．图为凸透镜，经过焦点的光线经过凸透镜折射后平行于主光轴，故A错误；B．图为凸透镜，平行光经过凸透镜折射后将交于焦点，故B错误；C．图为凹透镜，入射光线的延长线经过凹透镜另一侧的焦点，则折射光线平行于主光轴，故C正确；D．图为凹透镜，折射后的光线将向外发散，故D错误。故选C。5．放在凸透镜主光轴上焦点F以内的点光源S发出的光，通过凸透镜后的光路如图所示，则下列说法正确的是（）A．凸透镜可以对光线起发散作用B．两条折射光线反向延长线的交点为S的虚像位置C．只有平行于主光轴的光线，凸透镜才会起到会聚作用D．凸透镜的会聚作用与点光源S在主光轴的位置有关【答案】B【分析】凸透镜又叫会聚透镜，可以对光线起会聚作用。【解析】A．凸透镜可以对光线起会聚作用，故A错误；B．由图可知，两条折射光线反向延长线的交点为S的虚像位置，故B正确；C．凸透镜对所有光线都起到会聚作用，故C错误；D．凸透镜的会聚作用与点光源S在主光轴的位置无关，故D错误。故选B。6．如图所示，小明同学拿一透镜正对着太阳光，再把一张纸放在它的另一侧来回移动，发现在某个位置时，白纸上将会出现一个最小、最亮的光斑，则下列说法中不正确的是()A．此透镜可能是凹透镜B．该透镜对光具有会聚作用C．最小、最亮的点到此透镜中心的距离可近似认为是它的焦距D．如果时间较长，将会看到最小、最亮光斑处的纸变焦糊【答案】A【解析】AB．凸透镜对光线有会聚作用，凹透镜对光有发散作用，此现象是光发生了会聚，不可能是凹透镜，故A错误，符合题意，B正确，不符合题意；C．最小、最亮的光斑是透镜的焦点位置，因此可认为光斑与透镜中心的距离是该透镜的焦距，故C正确，不符合题意；D．太阳光具有能量，如果时间较长，将会看到光斑处的纸变焦，故D正确，不符合题意．7．要使光发生如图所示的偏折，则方框内放置的光学元件（）A．一定是平面镜B．一定是凸透镜C．一定是凹透镜D．平面镜、凸透镜、凹透镜均可【答案】D【解析】对于凸透镜，入射光线与主光轴平行，则折射光线过焦点射出，对于凹透镜，入射光线与主光轴平行，则折射光线的反向延长线过焦点射出；平面镜也可以改变光路，使光的方向发生改变，如图所示A.一定是平面镜与分析不相符，故A项错误；B.一定是凸透镜分析不相符，故B项错误；C.一定是凹透镜分析不相符，故C项错误；D.平面镜、凸透镜、凹透镜均可与分析相符，故D项正确．8．如图所示，从光源发出的光线，穿过金属板上的小孔进入烟箱，按图示那样传播，则a、b、c三个位置上必然分别放置着（）A．a是凹透镜，b是平板玻璃，c是凸透镜B．a是凹透镜，b是平板玻璃，c是凹透镜C．a是平板玻璃，b是凸透镜，c是凹透镜D．a是凸透镜，b是平板玻璃，c是凹透镜【答案】D【解析】a处会聚光线，是凸透镜，b处没有改变光线方向，是平板玻璃，c处使光线发散，是凹透镜，故ABC不符合题意，D符合题意。故选D。9．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OP小于焦距B．透镜是凸透镜，距离OP大于焦距C．透镜是凹透镜，距离OQ小于焦距D．透镜是凹透镜，距离OQ大于焦距【答案】A【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．经透镜的折射作用后光线会聚，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，他将射向OP的外侧，又因为a不是平行主光轴的光线，所以经凸透镜折射后光线一定在焦点的左侧，所以此时OP小于焦距．平行主光轴的光线经凸透镜后会聚焦点，而b光线如果不发生折射，将会偏离主光轴射出，又因为b不是平行主光轴的光线，所以经凸透镜折射后光线一定在焦点的右侧，所以此时OQ大于焦距．故A正确．10．如图所示，有一长方体玻砖，在它内部的中心位置有一圆形气泡，当一束平行光垂直于玻砖向下照射时（中心位置切面如图所示），在地面MN区域内可能会看到A．矩形亮斑B．矩形暗斑C．矩形暗斑且中心有一亮点D．矩形亮斑且中心有一暗点【答案】D【解析】垂直向下的光线经过气泡时，实际是从玻璃射向空气，折射角大于入射角，经过中间一点时，中间气泡相当于两个凹透镜，对光线起发散作用，不能会聚，所以中间比四周较暗，故选D．二、填空题11．下图所示透镜中，属于凸透镜的是__________,属于凹透镜的是__________．A．B．C．D．E.【答案】ABDCE【解析】[1]中间厚边缘薄的叫凸透镜，对光有会聚作用，图中ABD属于凸透镜；[2]中间薄边缘厚的叫凹透镜，对光有发散作用，图中CE属于凹透镜．12．中间厚、边缘薄的透镜叫______透镜，如：远视镜片、放大镜；中间薄、边缘厚的透镜叫______透镜，如：近视镜片，门上的猫眼。【答案】凸凹【解析】[1][2]透镜分为两种，中间厚边缘薄的叫凸透镜，对光线具有会聚作用；中间薄边缘厚的叫凹透镜，对光线有发散作用。13．今年4月份，我市某校组织研学旅行活动，同学们在攀登武冈云山时，小月同学不小心将自己没有喝完的矿泉水瓶掉在地上，老师立即告诫大家，这瓶子有水就相当于______，对太阳光有______作用，容易引发森林火灾。【答案】凸透镜会聚【解析】[1][2]中间厚、边缘薄的透镜叫凸透镜，凸透镜对光线起会聚作用；盛水的透明塑料瓶相当于一个凸透镜，可以将射来的太阳光会聚在一点上，会聚点的温度比较高，可能会引起火灾。14．光线通过透镜上某一点时，光线传播方向不变，这一点叫__________，用字母__________表示，通常即为透镜的中心．焦点到这一点的距离叫__________，用字母__________表示．【答案】光心O焦距f【解析】[1]透镜的主光轴上有一个特殊的点，通过该点的光传播方向不改变，这一点叫做光心，用字母O表示；[2]焦点到光心的距离叫做焦距，用字母f表示．15．为了防止森林火灾,在森林里不允许随意丢弃透明的饮料瓶,这是由于雨水进入饮料瓶后相当于一个______，它对太阳光的______作用可能导致森林火灾。【答案】凸透镜会聚【分析】丢弃的饮料瓶类似一个凸透镜，对光有会聚作用【解析】(1)瓶子进入水后，呈现一个中间厚、边缘薄的形状，相当于一个凸透镜；(2)凸透镜使光会聚于一点，热量上升，温度升高，容易引发火灾。16．如图所示是透镜对光线作用的光路图，观察后可以发现凸透镜的焦点是由折射光线会聚的，因此凸透镜的焦点是实焦点；凹透镜的焦点是由折射光线的反向延长线会聚的，凹透镜的焦点是________焦点．【答案】虚【解析】【解析】实际光线形成的焦点为实焦点；实际光线的方向延长线形成的焦点为虚焦点；图示的是凸透镜对光线作用的光路图，平行于主光轴的光线经凸透镜折射后会聚的点叫焦点，且是实焦点；而平行于主光轴的光线经凹透镜折射后折射光线的反向延长线会交于一点，叫做凹透镜的焦点，且是虚焦点。【点睛】本题考查的是凸透镜和凹透镜焦点的概念，是一道基础题，难度不大。17．小强做了一个使如图光路图成立的光学实验，你认为他实验时在虚线框中放入的透镜应该是________（选填“凸透镜”或“凹透镜”），你判断的依据是折射光线相对于原传播方向_______（选填“靠近”或“远离”）主光轴。【答案】凹透镜远离【解析】[1][2]由图可知，经过透镜后的光线相对于原直线传播方向是远离凸透镜的主光轴的，会聚点推后，变得发散了，故该透镜为凹透镜。18．如图所示，两条平行于主光轴的光线射到凸透镜上，经凸透镜折射后会聚一点F，则F点称之为该凸透镜的_____；若①、②两条光线分别向上、下平移一段距离（仍射到凸透镜上），则经凸透镜折射后的会聚点F将_____（选填“向右移动”、“向左移动”或“保持原位置不变”）。【答案】焦点保持原位置不变【分析】实验表明，凸透镜能使平行于主光轴的光会聚在一点，这个点叫焦点，且焦点是固定的，不随光线的改变而改变。【解析】[1]凸透镜能使平行于主光轴的光会聚在一点，这个点叫焦点。[2]焦点是固定的，不随光线的改变而改变。【点睛】本题考查了焦点的概念，学生一定要把握一个凸透镜的焦点是固定的。19．某同学在中午把凸透镜正对阳光（不能直接看太阳或隔凸透镜看太阳），上下左右移动凸透镜，在桌面上得到一个最小、最明亮的点．他用刻度尺进行测量，数据如图所示，那么：（1）这个亮点的位置是凸透镜的________．（2）凸透镜的焦距是_______________厘米．【答案】焦点14.1【解析】(1)[1]平行于凸透镜主光轴的光线通过凸透镜后会聚在主光轴上一点，这一点叫做凸透镜的焦点，图中这个亮点的位置是凸透镜的焦点；(2)[2]焦点的位置已知，光心在凸透镜的中心上．焦点到光心的距离是焦距，由此可知该凸透镜的焦距为14.1cm．20．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。该透镜是___________透镜，焦距___________OQ（选填“大于”、“小于”或“等于”）。【答案】凸小于【解析】[1]由图示知，透镜对光线有会聚作用，所以该透镜是凸透镜。[2]因为平行主光轴的光线经凸透镜后会聚于焦点，而a光线如果不发生折射，他将射向OP的外侧，又因为a不是平行主光轴的光线，所以经凸透镜折射后光线一定在焦点的左侧，所以此时OP小于焦距。三、作图题21．如图所示，光线a平行于凸透镜的主光轴，光线b通过凸透镜的光心O。请在图中作出光线a、b经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：22．在框内填上适当的透镜。(1)(2)【答案】(1)；(2)【解析】(1)它使平行光线发散，所以是凹透镜，如图所示：(2)它使要相交的光线平行，不再相交，也使起了发散作用，是凹透镜，如图所示：23．作出甲、乙两图中的折射光线。（______）【答案】【解析】甲图是从凸透镜焦点处发出的光线，所以经过凸透镜后平行于凸透镜的主光轴，是射向凹透镜另一侧的光线，所以经过凹透镜后平行于凹透镜的主光轴，如下图所示：四、实验题24．某同学用三个材料相同而厚度不同的凸透镜来研究它们对平行光的作用．研究过程如图中（a）、（b）、（c）所示．请仔细观察装置和实验现象，然后归纳得出初步结论：（1）分析图中（a）或（b）或（c）可得：________________________________________；（2）分析图中（a）和（b）和（c）可得：__________________________________________．【答案】凸透镜对平行光线有会聚作用同种材料不同厚度的凸透镜，厚度越厚会聚作用越明显【解析】(1)[1]根据图示可知，折射光线比入射光线靠近了主光轴，因此凸透镜对平行光线有会聚作用；(2)[2]因为三个凸透镜的凹凸程度不同，材料相同，由图可知：凸透镜的焦距是不同的，并且厚度越厚会聚作用越明显，即同种材料不同厚度的凸透镜，厚度越厚会聚作用越明显．25．探究透镜对光的作用过程如图所示，在注有清水的试管内留有一稍大的空气泡，使太阳光从试管的正上方向下照射，观察试管下方的白纸.现象可以发现白纸上与空气泡相对应的位置上，有一椭圆黑影，而其他部分是一条与试管平行的亮线.分析这是因为试管充满水的地方相当于________透镜，而空气泡与周围的水组成________透镜.推论若把白纸从靠近试管向下移动到较远处，亮线的变化是________.【答案】凸凹先变细再变粗【解析】[1]圆柱型试管充满水的地方，中间比边缘厚，是水凸透镜，凸透镜对光线有会聚的作用，会聚成一条亮线；[2]由于气泡的存在，气泡周边的水形成中间薄边缘厚的凹透镜，凹透镜对光线有发散的作用，在气泡的下面对应的位置有黑影；[3]亮线的位置相当于焦点的位置，如果把白纸从靠近试管向下移动过程中，经过焦点时亮线最细；从焦点处向下继续移动时，亮线变粗，是因为光线继续由焦点的位置向前沿直线传播．26．测量凸透镜的焦距.（1）小丽的方案如图所示．移动凸透镜直到白纸上的光斑最小时，凸透镜到白纸的距离为10cm，则凸透镜的焦距为________cm．（2）对用太阳光测量凸透镜焦距的具体操作提出一条注意事项：________．（3）小丽发现：将凸透镜正对着太阳光，再把一张白纸放在它的另一侧，无论怎样调节白纸的位置，都不能使太阳光在白纸上会聚成一点，而是一个光斑，这个光斑的直径有两三毫米．这是为什么呢？小丽猜想：太阳光不能会聚成一点是由于光的色散引起的．①小丽猜想的理由或依据是________．②为了验证小丽的猜想，简要的做法是________．③如果小丽的猜想正确，实验中观察到的现象是________．【答案】10凸透镜正对太阳光，在白纸上得到最小的光斑不同色光通过三棱镜的折射程度不同（凸透镜可以看成多个三棱镜组合而成的）把一片红色透明胶片放置在凸透镜的前方，调节白纸的位置，观察光斑的大小变化（或用单色光照射凸透镜，调节白纸的位置，观察光斑的大小变化）光斑变小【解析】解答：(1)移动凸透镜白纸上的光斑最小，这个光斑是凸透镜的焦点，凸透镜到焦点的距离为10cm，则凸透镜的焦距为10cm.(2)阳光聚焦法，一定要注意使凸透镜正对太阳光，移动白纸在白纸上得到最小的光斑，这个光斑才是凸透镜的焦点．(3)①凸透镜正对着太阳光，白纸上会聚成一个直径有两三毫米的光斑，是由于不同色光通过三棱镜的折射能力不同，不能在白纸上会聚成最小、最亮的点．②为了验证太阳光不能会聚成一点是由于光的色散引起的，把一片红色透明胶片放置在凸透镜的前方，调节白纸的位置，观察光斑的大小变化；或用单色光照射凸透镜，调节白纸的位置，观察光斑的大小变化．如果光斑变小，猜想正确．③如果小丽的猜想正确，把一片红色透明胶片放置在凸透镜的前方，调节白纸的位置，会看到光斑变小．点睛：根据凸透镜焦点和焦距的定义进行判断．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，焦点和光心的距离是凸透镜的焦距．凸透镜正对太阳光时，光线才能平行于主光轴，经凸透镜折射后会聚成的最小、最亮的点才是凸透镜的焦点，才能得到准确的焦距．太阳光经三棱镜之后变得发散，其原因是太阳光由七种色光组成，不同色光的折射能力不同，所以才形成红橙黄绿蓝靛紫的光谱．实验时光斑太大是因为不同的色光折射能力不同造成的，为了证明这个问题，可以用单色光照射凸透镜，或用彩色透明胶片放在凸透镜前，观察光斑大小的变化．27．某物理学习小组，选择如图所示的四个凸透镜进行探究实验（其中和形状相同、和形状相同，它们分别用玻璃、塑料和水晶制作）．（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：______（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、两个透镜，他们还可以探究“凸透镜的焦距大小与______的关系”．【答案】A、C小材料【解析】（1）[1]由题图中A、B、C、D可知，根据实验要求，同种材料的只有