人教版(2024)八年级上册(2024)第1节 透镜优秀当堂达标检测题
展开专题5.1 透镜
核心素养学习目标
1.物理观念:(1)知道什么是凸透镜,什么是凹透镜,了解透镜的光心、主光轴、焦点和焦距。
(2)认识凹透镜和凸透镜对光的作用。
2.科学思维:学会观察和分析生活中有关物理知识的实例与实验现象,具有初步的观察能力、分析概括能力。
3.科学探究:通过演示实验以及小组合作交流得出透镜对光的作用。
4.科学态度与责任:培养学生观察思考,勇于发现乐于探究的学习习惯,以及应用物理知识解决实际问题的能力。
透镜分类及其对光的作用是学习重点;理解透镜对光的作用是难点。
知识解读易错警示示
知识点1. 凸透镜和凹透镜:
1.中间厚、边缘薄的透镜叫凸透镜,如:远视镜片、放大镜;
2.中间薄、边缘厚的透镜叫凹透镜,如:近视镜片,门上的猫眼。
特别注意:判断透镜类型的方法
(1)根据定义判断透镜类型
根据透镜的表面是凸还是凹来判断透镜的类型并不可靠,要通过比较透镜中间与边缘的厚度来确定透镜的类型,因为有的透镜可能是一面图一面凹。
(2)根据透镜对光的作用判断:折射光线相对于入射光线会聚了,则经过的透镜是凸透镜;折射光线相对于入射光线发散了,则经过的透镜是凹透镜。
知识点2. 焦点和焦距
1.主光轴:过透镜两个球面球心的直线;
2.光心:主光轴上特殊的点,通过这个点光的传播方向不变,通常位于透镜的几何中心;用“O”表示。
3.焦点:平行于凸透镜主光轴的光线经凸透镜后会聚于主光轴上一点,这点叫焦点;
4.焦距:焦点到透镜中心的距离。焦距用“f”表示。注意:凸透镜和凹透镜都各有两个焦点,凸透镜的焦点是实焦点,凹透镜的焦点是虚焦点。
5.三条特殊光线
(1)凸透镜(如图):
1)过光心的光线传播方向不变。
2)平行于主光轴的光线折射光线过焦点。
3)过焦点的光线折射光线平行于主光轴。
此外,过两倍焦距处的光线折射光线过两倍焦距处。
(2)凹透镜(如图):
1)过光心的光线传播方向不变。
2)平行于主光轴的光线折射光线的反向延长线过焦点。
3)入射光线的延长线过焦点,折射光线平行于主光轴。
知识点3. 透镜的作用
(1)凸透镜有会聚光线作用,所以凸透镜也叫会聚透镜;
(2)凹透镜有发散光线作用,所以凹透镜也叫发散透镜。
注意!
易错点:
易错1. 判断透镜对光线是会聚还是发散,容易错误。
凸透镜对光线有会聚作用,凹透镜对光线有发散作用。判断透镜对光线的会聚与发散,并不是看光线经过透镜后是否相交,而是看光线经过透镜后,与原来的传播方向相比是会聚还是发散。
(1)会聚作用是指能使光汇拢,但汇拢后的光不一定会变成会聚光。如图甲所示,若发光点在凸透镜焦点内,凸透镜使通过它的一束光发散程度变小了,但该光束依然发散。
(2)发散作用是指能使光发散,但发散后的光并不一定是发散光。如图乙所示,凹透镜对通过它的一束会聚光有发散作用,但光经过凹透镜后依然是会聚光,还能会聚于一点。
典例精讲明确考向向
考点1. 分辨透镜种类
【例题1】如图是四个透镜实物图,属于凹透镜的是( )
A B C D
【答案】C
【解析】中间薄、边缘厚的透镜叫凹透镜,如:近视镜片,门上的猫眼。
【例题2】如图所示是光线经过透镜前后的方向,则虚线处的透镜( )
A.一定是凸透镜
B.可能是凸透镜也可能是凹透镜
C.一定是凹透镜
D.不可能是凸透镜或凹透镜
【答案】C
【解析】根据入射光和折射光的方向,判断光线被会聚了还是发散了。若光线被会聚则填凸透镜,若光线被发散则填凹透镜。
折射光线比起入射光线更加远离主光轴,所以该透镜对光线有发散作用,因此是凹透镜。
故选:C。
考点2. 透镜的作用
【例题3】在森林中旅游时,导游会提醒你,不要随意丢弃饮料瓶。这是由于下雨时瓶内灌了雨水后,相当于一个 (选填“凸透镜”或“凹透镜”),太阳出来后,它对光线有 作用,可能会引起森林火灾。
【答案】凸透镜;会聚。
【解析】因为瓶内灌了雨水后,瓶中水的形状是中间厚、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,造成火灾。
考点3. 透镜的光路图
【例题4】如图所示,请画出入射或折射光线,使光路完整。
【答案】如图所示。
【解析】本题考查凸透镜和凹透镜的特殊光线画法。凸透镜的特殊光线:①平行于主光轴的光线经过凸透镜会聚于焦点;②通过凸透镜光心的光线传播方向不变;③由焦点发出或经过焦点射向凸透镜的光线,平行于主光轴。凹透镜的特殊光线:①平行于凹透镜主光轴的光线折射后折射光线的反向延长线经过焦点;②延长线经过凹透镜焦点的光线折射后平行于主光轴;③过凹透镜光心的光线传播方向不发生改变。
方法总结思维进阶
1.对“会聚作用”和“发散作用”的理解
(1)凸透镜对光有会聚作用,指的是折射光的方向比入射光的方向更靠近主光轴,即通过凸透镜的光将主光轴方向偏折,如图所示。
(2)凹透镜对光有发散作用,指的是折射光的方向比入射光的方向更偏离主光轴,即通过凹透镜的光将向远离主光轴方向偏折,如图所示。
2.粗测凸透镜焦距的方法
如图所示,让凸透镜(放大镜)正对着太阳光,再拿一张白纸放在它的另一端,调整放大镜与白纸的距离,直到纸上的光斑最小、最亮(这个点就是凸透镜的焦点)。测出这个光斑达到凸透镜光心的距离,即该凸透镜的焦距。这种测凸透镜焦距的方法称为平行光聚焦法。
课节精练达标培优
(满分100分,答题时间60分钟,根据下面给出的试题答案与解析自测自评)
一、选择题(每小题10分,共60分)
1. 下图中A、B、C、D四种光学器件中,属于凸透镜的是( )
【答案】B
【解析】中间厚、边缘薄的透镜叫凸透镜,如:远视镜片、放大镜。
2. 下列关于透镜的说法,正确的是( )
A.凸透镜对光线一定有会聚作用
B.凹透镜对光线不一定有发散作用
C.经过凸透镜的光线一定是发散光线
D.经过凹透镜的光线有可能比原来更会聚了一些
【答案】A
【解析】(1)凸透镜对光线有会聚作用,不同的入射光线经过凸透镜折射后,其折射光线的传播方向不同,但有一个共同点:折射光束比原来的光束要会聚一些;
(2)凹透镜对光线有发散作用,平行于凹透镜主光轴的光线经凹透镜折射后变得发散,其反向延长线过焦点;射向凹透镜焦点的光线经凹透镜折射后与主光轴平行。
A.根据凸透镜的特点可知,凸透镜对任何光束起会聚作用,故A正确;
B.凹透镜对光束一定有发散作用,故B错误;
C.无论入射光线如何,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C错误;
D.凹透镜对光线有发散作用,会聚光线经过凹透镜折射后,一定变得比折射前发散,故D错误;
故选:A。
3.一个透明均匀的玻璃球被摔碎成三部分,下列说法正确的是( )
A.①②都是凸透镜B.①③对光具有会聚作用
C.②③对光具有发散作用D.只有①对光具有会聚作用
【答案】B
【解析】A.由透镜的定义可知,中间比边缘厚的透镜叫做凸透镜,中间比边缘薄的透镜叫做凹透镜,故由图中可知,①③的中间比边缘厚,是凸透镜;②的中间比边缘薄,是凹透镜,故A错误;
BCD.由A中可知,①③是凸透镜,对光有会聚作用;②是凹透镜,对光有发散作用,故可知B正确,CD错误。
故选B。
4. 一束与主光轴平行的光通过透镜的光路如图所示,下列说法中正确的是( )
A. O点为该凸透镜的焦点
B. 任意一束平行光经过凸透镜后都可以会聚于F点
C. 若把图中凸透镜的上半部分用手遮住,该凸透镜对光将仍然具有会聚作用
D. 若在F点放一个发光的小灯泡,则该凸透镜对小灯泡发出的光将不具有会聚作用
【答案】C
【解析】由图知过O点的光线传播方向不变,为该凸透镜的光心;只有平行于主光轴的光线经凸透镜折射后才会会聚在焦点F,与主光轴不平行的光线经凸透镜折射后不会会聚在焦点F;若把图中凸透镜的上半部分用手遮住,仍然有光线透过凸透镜,该凸透镜对光将仍然具有会聚作用;若在F点放一个发光的小灯泡,根据光路可逆知:小灯泡发出的光会平行于主光轴,此时通过凸透镜后的光线比原来更靠近主光轴,因此凸透镜对光线仍起会聚作用;故选C。
5.我国出土的文物“水晶饼”为中部鼓起的透明圆饼,古籍记载“正午向日,以艾承之,即火燃”。关于“水晶饼”利用太阳光生火,下列说法正确的是( )
A.这是光的反射现象
B.这是光的色散现象
C.“水晶饼”对光有会聚作用
D.“水晶饼”对光有发散作用
【答案】C
【解析】中间厚、边缘薄的透镜为凸透镜;凸透镜使太阳光发生折射,对光线有会聚作用。
“水晶饼”中间厚、边缘薄,属于凸透镜,凸透镜使太阳光发生折射,对光线有会聚作用,故ABD错误、C正确。
故选C。
6.如图中画出了光线通过透镜(图中未画出)的情形。其中凸透镜是( )
A.aB.b、dC.C D.a、b、c、d
【答案】C
【解析】从四个光线通过透镜的情形可知,a、b、d的折射光线相对于入射光线是发散的,所以都是凹透镜,只有c是凸透镜,且入射光线是从凸透镜的焦点以内发出的,折射光线变得会聚了。
故选C。
二、填空题(每空3分,共12分)
1. 某同学把一个凸透镜正对着太阳光,再把一张白纸放在它的另一侧,适当调整位置后,在白纸
上出现一个很小很亮的光斑,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。
【答案】20
【解析】把凸透镜正对太阳光,上下移动透镜,能在纸上形成最小、最亮的光斑,这个光斑是凸透镜的焦点,焦点到凸透镜的距离是凸透镜的焦距。
某凸透镜正对着太阳光,再把一张白纸放在它的另一侧,适当调整位置后,在白纸上出现一个很小很亮的光斑,这个光斑是凸透镜的焦点,凸透镜中心是光心,光斑和光心之间的距离叫焦距,光斑到凸透镜中心的距离为20cm,所以凸透镜的焦距是20cm。
2.验钞机能检验人民币的真伪,它的原理是利用了________使荧光物质发光;在森林里游客如果随地丢弃装水的透明饮料瓶,可能会引起森林火灾,这是因为饮料瓶相当于_______镜,它能使太阳光_________。
【答案】紫外线;凸透;会聚。
【解析】紫外线具有荧光效应,能使荧光物质发光,验钞机就是利用紫外线的这个性质工作的。
在森林里游客如果随地丢弃装水的透明饮料瓶,可能会引起森林火灾,这是因为装有水的饮料瓶呈中间厚边缘薄的形状而且透明,相当于凸透镜;它能使太阳光会聚于其焦点,使焦点的光最集中,温度最高,有可能点燃枯草、枯枝和树叶等易燃物。
三、作图题(共28分)
1.(4分)如图所示,根据光路图,在方框内填上正确的透镜符号。
【解析】将入射光线进行延长,延长得到的光线与折射光线进行比较,图中的折射光线比起入射光线更加靠近主光轴,所以这个透镜对光线有会聚作用,因此填凸透镜,如图所示
2.(6分)如图所示,请分别画出AB的入射光线和CO的折射光线。
【解析】过光心的光线经凹透镜折射后传播方向不改变;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,由此画出对应的入射光线。如下图所示:
3. (9分)如图所示,Sʹ是光源S在平面镜中的像。光线是光源S发出的光线经平面镜反射后,平行于凸透镜主光轴射向凸透镜的光线。请画出:
(1)光源S的位置;
(2)反射光线a对应的入射光线;
(3)光线a经凸透镜折射后的折射光线。
【解析】(1)根据平面镜成像特点,首先做像Sʹ关于镜面的对称点S,即为光源S的位置,标出虚线和直角;
(2)反射光线a与镜面的交点为入射点,连接光源S和入射点,标出箭头,即为反射光线a对应的入射光线;
(3)光线a是平行于凸透镜主光轴的光线,经凸透镜折射后的折射光线过焦点。如图所示:
4. (9分)有一点光源S,它在平面镜中的像与凸透镜的焦点F重合,S发出的一条光线经平面镜反射后,反射光线为a,如图所示。请在图中画出:
(1)凸透镜的焦点F;(2)点光源S的位置;(3)光线a经过凸透镜后的折射光线。
【答案】如图所示:
【解析】(1)因为反射光线好像是从虚像上发出的,已知点光源S在平面镜中的像与凸透镜的焦点F重合,所以反向延长光线a,与主光轴的交点为凸透镜的焦点F;
(2)画出像S′(F)的对称点,可得点光源的位置S;
(3)光线a过凸透镜的焦点,经凸透镜后折射光线平行于主光轴。
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