2020-2021学年第四章 光的折射 透镜4.2 透镜巩固练习

这是一份2020-2021学年第四章 光的折射 透镜4.2 透镜巩固练习，共27页。试卷主要包含了单选题，填空题，作图题，实验题，综合题等内容，欢迎下载使用。
4.2 透镜
一、单选题
1．下图中，不是凸透镜的是（　　）
A． B． C． D．
2．关于透镜的主光轴和光心，下列说法中正确的是（　　）
A．主光轴就是通过透镜中心的直线
B．光心就是透镜的几何中心，它位于主光轴上
C．凸透镜有主光轴，凹透镜没有主光轴
D．凸透镜有光心，凹透镜没有光心
3．如图，F是透镜的焦点，其中正确的光路图是（　　）
A． B．
C． D．
4．一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
5．如图所示，AC为入射光线，CB为折射光线，且AO＜OB。已知AO=10cm，该凸透镜的焦距可能是（　　）

A．f=10cm B．f=5cm C．f=8cm D．f=12cm
6．如图甲所示，某透镜正对太阳光，在一侧与透镜平行放置一张白纸，在白纸上看到的现象如图乙，为了判断出该透镜是凸透镜还是凹透镜，小明将透镜逐渐远离白纸，观察白纸上的现象进行判断。对此操作以下看法正确的是（　　）

A．可以判断
B．无法判断
C．无需操作，就能判断该透镜是凸透镜
D．无需操作，就能判断该透镜是凹透镜
7．一束跟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
8．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．20cm
C．30cm D．40cm
9．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
10．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．B． C． D．
11．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
12．小王同学利用太阳光测量凸透镜的焦距，他让凸透镜正对阳光，但在纸片上的光斑并不是最小时，就测出了光斑到凸透镜中心的距离L；纸片稍微远离凸透镜光斑变大．则凸透镜的实际焦距

A．一定小于L
B．一定大于L
C．可能等于L
D．可能小于L，也可能大于L
二、填空题
13．如图所示各种透镜中___________是凹透镜（均选填字母）。当光经过透镜后，传播方向____________改变。（选填“一定”或“不一定”）

14．把甲、乙两个透镜分别正对太阳光，在光屏上出现了如图所示的光斑，则甲为________透镜，乙为________透镜。

15．填写下图中的如下内容：它是______透镜，O点表示______，F点表示______，f表示______。

16．一种手电筒上所用的聚光电珠如图所示，其前端相当于一个玻璃制的凸透镜，为了使灯丝发出的光经凸透镜后变成平行光，应把灯丝放在________。

17．把光源放在凸透镜的________处，通过凸透镜后的光线会成为一束平行光线，平行光源就是根据这一原理制成的．如图是某同学把凸透镜正对着太阳光，在桌面上得到一个亮点F，并用直尺进行测量的情况，则凸透镜的焦距是________cm．  

18．如图，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，观察试管下方的白纸，可以发现白纸上在与空气泡相对应的位置上，有一椭圆黑影，而其它部分竟有一条试管平行的亮线。这是因为试管充满水的地方相当于___透镜，而气泡与周边的水组成___透镜，如果把白纸从贴近试管向下移动到较远处，亮线的粗细将________（选填“变粗”“变细”“先变粗再变细”“先变细再变粗”）。

19．在淹城民俗街上，小明对一雕刻于半粒大米(上圆下平) 上的微雕作品“”产生浓厚兴趣．
(1)为看清微雕作品上的文字和图像，小明应利用如图所示透镜中的 (选填序号)进行观察；


(2)正确选择透镜后，小明拿透镜正对着太阳光，再把一张纸放在它的另一侧，当在纸上呈现一个最小最亮的光斑时，测得这个光斑到透镜的距离为5cm；
(3)透过透镜观察微雕作品“”，小明看到的像如图所示，此时透镜到微雕作品的距离是 。
A．小于5cm        B．大于5cm且小于10cm
C．等于10cm       D．大于10cm

20．小明为辨别直径相同的两个透镜的类型，分别将它们正对太阳，把一张纸放在它的下方，在纸上得到相应的光斑，其操作正确的是______（选择“A”或“B”）。透镜与光斑的大小如图2所示，d1 < d，形成甲光斑的是______（选填“凸”或“凹”）透镜；小夏利用光具座测透镜甲的焦距，则该透镜的焦距为______cm。


三、作图题
21．如图所示，一烛焰顶端S点射出的三条特殊光线SA、SB和SC。其中，SA平行于主光轴，SB经过光心，SC经过左焦点，请画出SB和SC这两条光线通过凸透镜折射后的出射光线。

22．根据光通过透镜的情况，在虚线框内画出适合类型的透镜。

23．根据图中的入射光线或折射光线，画出相应的折射光线或入射光线。
，
，

四、实验题
24．为测量某凸透镜焦距，小芳先在白纸上画一个小于透镜大小的圆，将凸透镜和白纸正对太阳光放置，太阳光经透镜在白纸上形成圆形光斑。移动白纸到距透镜10cm时，光斑恰好与圆重合，如图所示。

（1）该现象说明凸透镜对光有__________（会聚/发散）作用，你作出此判断的依据是_____________；
（2）继续将白纸向透镜方向移动4cm时，白纸上的光再次与圆重合，此过程中光斑先变________（大/小）后变__________（大/小）。
（3）通过计算可以得到该凸透镜的焦距为__________cm。
25．三棱镜是一种重要的光学元件，光通过三棱镜的传播路线是怎样的呢？小越用红光以一定角度射到三棱镜上，光路图如图甲所示。改变入射角度，光路图如图乙、图丙所示。

（1）经过两次折射后，红光均向三棱镜的______（选填“顶角A”或“底面BC”）偏折。这个规律对于其他的单色光成立吗？小越选用其他不同的单色光重复上述实验，发现了同样的规律；
（2）了解了小越的探究后，老师建议小越把凸透镜分割成两部分进行思考，如图丁所示。小越经过分析和综合，理解了凸透镜对光具有______作用的原因；
（3）利用三棱镜还可以进行的探究实验是______。
26．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）。
27．凸透镜的焦距可以在阳光下用刻度尺来测量，如图所示，小明同学为了探索凸透镜的焦距跟什么因素有关，他做了实验，根据表格中记录的数据，回答下列问题：

实验次数
1
2
3
4
凸透镜厚度
1cm
0.5cm
0.5cm
0.5cm
凸透镜直径
4cm
4cm
6cm
4cm
凸透镜材料
玻璃
玻璃
玻璃
塑料
凸透镜焦距
3cm
5cm
8cm
6cm

（1）此实验运用了___________研究问题。
（2）比较实验___________与___________，得出结论：同材料、同直径，凸透镜厚度越厚，凸透镜焦距越小。
（3）比较实验___________与___________，得出结论：同材料、同厚度，凸透镜直径越大，凸透镜焦距越大。
（4）比较实验2与4，得出结论：___________。
28．（1）图中的区域Ⅰ和区域Ⅲ是同种均匀介质A，区域Ⅱ是另一种均匀介质B，图中所示两介质界面S1、S2互相平行，一束单色光从区域Ⅰ介质A穿过界面S1从点O1进入区域Ⅱ的介质B中。

①介质A和介质B中，一种是空气，另一种是有机玻璃，则介质______是空气（选填“A”或“B”）；
②画出光线经过界面S2从点O2进入区域Ⅲ的折射光路图______；
（2）用“”表示凸透镜，光线a、b是从某光源上的同一点S发出来的两条光线通过凸透镜后的折射光线，F是凸透镜的焦点，如图所示。

①请画出光线a、b的入射光线和点s______；
②光源通过凸透镜后成______的像（选填对应的字母）。
A．倒立    B．正立    C．缩小    D．放大    E.等大    F.实    G。虚

五、综合题
29．阅读短文，回答问题。
菲涅尔透镜

甲图中图1是平凸透镜的截面图，由光学知识可知，平行光由平凸透镜左侧垂直入射，在透镜中传播方向不变，只有经透镜另一侧曲面时才会发生偏折，并会聚于焦点。若在甲图图2中将平凸透镜阴影部分去掉，保留图中曲面的白色部分并将其向左平移到透镜左侧平面处，即为甲图图3，像甲图图3这样的透镜叫做菲涅尔透镜。菲涅尔透镜与平凸透镜一样，仍能将平行于主光轴的光线会聚于焦点。
与平凸透镜相比，光在菲涅尔透镜中传播时减少了在透镜中直线传播的部分，只保留透镜发生折射的曲面，因此，在节省透镜材料的同时也减少了光在透镜中传播的光能损失。这使得菲涅尔透镜有着广泛的应用，如图乙所示为手机闪光灯上用到的菲涅尔透镜，从上方俯视，它由数个同心圆纹路的玻璃组成。同时，菲涅尔透镜是聚光太阳能系统中重要的光学部件之一，它能提高太阳能板上单位面积获得的光能，如图丁所示。
（1）根据短文可知，菲涅尔透镜对光有______（选填“会聚”或“发散”）作用，原因是：______；
（2）与平凸透镜相比，菲涅尔透镜的好处是______（写出一种即可）；
（3）如图丙所示，F、分别是菲涅尔透镜的焦点和主光轴，请在丙图中画出入射光线经过菲涅尔透镜的光路图。______


4.2 透镜
一、单选题
1．下图中，不是凸透镜的是（　　）
A． B． C． D．
【答案】B
【解析】ACD．凸透镜是中间厚，边缘薄的一种透镜，ACD中的透镜中间厚，边缘薄，是凸透镜，故ACD不符合题意；
B．该透镜中间薄，边缘厚，是凹透镜，故B符合题意；
故选B。
2．关于透镜的主光轴和光心，下列说法中正确的是（　　）
A．主光轴就是通过透镜中心的直线
B．光心就是透镜的几何中心，它位于主光轴上
C．凸透镜有主光轴，凹透镜没有主光轴
D．凸透镜有光心，凹透镜没有光心
【答案】B
【解析】A．主光轴是垂直通过透镜中心的直线，故A错误；
B．光心在主光轴上，通过该点的光传播方向不变，透镜的光心就是透镜的中心，故B正确；
C．凸透镜、凹透镜都有主光轴，故C错误；
D．凸透镜、凹透镜都有光心，故D错误。
故选B。
3．如图，F是透镜的焦点，其中正确的光路图是（　　）
A． B．
C． D．
【答案】D
【解析】A．过透镜光心的光心方向不发生改变，故A不符合题意；
B．入射光线平行于主光轴，经过凸透镜折射后，折射光线应该过焦点，故B不符合题意；
C．凹透镜对光线有发散作用，而图中的凹透镜对光线起了会聚作用，故C不符合题意；
D．平行于主光轴的入射光线经过凹透镜折射后发散，折射光线的反向延长线过焦点，故D符合题意。
故选D。
4．一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。
5．如图所示，AC为入射光线，CB为折射光线，且AO＜OB。已知AO=10cm，该凸透镜的焦距可能是（　　）

A．f=10cm B．f=5cm C．f=8cm D．f=12cm
【答案】C
【解析】AC为入射光线，CB为折射光线，A点发出的光线通过光心传播方向不变，会与CB交于B点，则B点是A点通过凸透镜成的像，其中AO是物距，OB为像距，因AO＜OB，则像距大于物距，成倒立、放大的实像，此时物距在一倍焦距与二倍焦距之间，即

故

由选项可知，该凸透镜的焦距可能是8cm。
故选C。
6．如图甲所示，某透镜正对太阳光，在一侧与透镜平行放置一张白纸，在白纸上看到的现象如图乙，为了判断出该透镜是凸透镜还是凹透镜，小明将透镜逐渐远离白纸，观察白纸上的现象进行判断。对此操作以下看法正确的是（　　）

A．可以判断
B．无法判断
C．无需操作，就能判断该透镜是凸透镜
D．无需操作，就能判断该透镜是凹透镜
【答案】D
【解析】由题意可知，实验中将透镜逐渐远离白纸，根据图像乙可知，光线是发散的，所以该透镜为凹透镜，故ABC错误，D正确。
故选D。
7．一束跟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】A．由图可知，O点为该凸透镜的光心，故A错误；
B．任意一束平行于主光轴的光经过凸透镜后才会聚于F点，故B错误；
C．若把图中凸透镜的上半部分用手遮住，该凸透镜的焦距不变，对光将仍然具有会聚作用，故C正确；
D．凸透镜对光始终有会聚作用，若在F点放一个发光的小灯泡，根据光的可逆性，对小灯泡发出的光仍具有会聚作用，故D错误。
故选C。
8．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．20cm
C．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。
9．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．
10．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．B．C．D．
【答案】D
【解析】从光线通过凸透镜的情形可知，ABC的折射光线相对于入射光线是发散的，所以是凹透镜；而D的折射光线是会聚的，所以是凸透镜，故ABC不符合题意，D符合题意。
故选D。
11．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。
12．小王同学利用太阳光测量凸透镜的焦距，他让凸透镜正对阳光，但在纸片上的光斑并不是最小时，就测出了光斑到凸透镜中心的距离L；纸片稍微远离凸透镜光斑变大．则凸透镜的实际焦距

A．一定小于L
B．一定大于L
C．可能等于L
D．可能小于L，也可能大于L
【答案】A
【分析】根据纸上呈现一个并非最小的光斑，这个光斑可能是焦点之后的，也可能是焦点之前的光斑，根据凸透镜远离纸的过程中光斑一直变大可推断焦点在光斑之前，从而判断焦距．
【解析】由于光斑到凸透镜的距离为L时，即像距为L时，纸上呈现一个并非最小的光斑，这个光斑可能是焦点之后的，也可能是焦点之前的光斑，所以凸透镜的焦距f≠L；
根据题意，凸透镜远离纸的过程中光斑变大，说明凸透镜的焦点不在光斑之后，故焦点应在光斑之前，因此f一定小于L．故BCD错误，A正确．
故选A．
二、填空题
13．如图所示各种透镜中___________是凹透镜（均选填字母）。当光经过透镜后，传播方向____________改变。（选填“一定”或“不一定”）

【答案】     B、D、F     不一定
【解析】[1]由图可知，A、C、E都是中间厚边缘薄，是凸透镜；B、D、F都是中间薄边缘厚，是凹透镜。
[2]当光经过透镜后，传播方向一般会改变，但经过凸透镜（或凹透镜）光心的光经折射后传播方向不改变。
14．把甲、乙两个透镜分别正对太阳光，在光屏上出现了如图所示的光斑，则甲为________透镜，乙为________透镜。

【答案】     凹     凸
【解析】[1][2]图甲光斑的中间比较暗，图乙中间出现亮斑，所以甲对光线具有发散作用，是凹透镜，乙对光线具有会聚作用，是凸透镜。
15．填写下图中的如下内容：它是______透镜，O点表示______，F点表示______，f表示______。

【答案】     凸     光心     焦点     焦距
【解析】[1][2][3][4]由图可知该透镜中间厚，边缘薄，所以是凸透镜；O是它的中心，所以是凸透镜的光心；F是平行于它的主光轴的光线的会聚点，所以是焦点；f是焦点到光心的距离，所以是焦距。
16．一种手电筒上所用的聚光电珠如图所示，其前端相当于一个玻璃制的凸透镜，为了使灯丝发出的光经凸透镜后变成平行光，应把灯丝放在________。

【答案】焦点
【解析】由凸透镜的光学特点可知，过焦点射向凸透镜的光线，折射光线平行于主光轴。
17．把光源放在凸透镜的________处，通过凸透镜后的光线会成为一束平行光线，平行光源就是根据这一原理制成的．如图是某同学把凸透镜正对着太阳光，在桌面上得到一个亮点F，并用直尺进行测量的情况，则凸透镜的焦距是________cm．  

【答案】     焦点     13.2
【分析】（1）平行于凸透镜主光轴的光线经凸透镜后会聚在主光轴上的一点，该点叫焦点，过焦点的入射光线经凸透镜折射后平行于主光轴；
（2）焦距指的是焦点到光心的距离，确定光心所在的位置，即可确定凸透镜的焦距．
【解析】（1）因为过焦点的入射光线经凸透镜折射后平行于主光轴，因此将光源放在凸透镜的焦点处，通过凸透镜后的光线会成为一束平行光线，则平行光源就是根据这一原理制成的．
（2）从图中可以看出，焦点的位置已知，光心在凸透镜的中心上．由此可知该凸透镜的焦距为13.2cm．
【点睛】本题考查对主光轴、光心、焦点和焦距定义的理解以及凸透镜的用途，是一道基础题．
18．如图，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，观察试管下方的白纸，可以发现白纸上在与空气泡相对应的位置上，有一椭圆黑影，而其它部分竟有一条试管平行的亮线。这是因为试管充满水的地方相当于___透镜，而气泡与周边的水组成___透镜，如果把白纸从贴近试管向下移动到较远处，亮线的粗细将________（选填“变粗”“变细”“先变粗再变细”“先变细再变粗”）。

【答案】     凸     凹     先变细再变粗
【解析】[1]圆柱形试管充满水的地方，中间比边缘厚，是水凸透镜，因凸透镜对光线有会聚的作用，所以会聚成一条亮线。
[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，所以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。
19．在淹城民俗街上，小明对一雕刻于半粒大米(上圆下平) 上的微雕作品“”产生浓厚兴趣．
(1)为看清微雕作品上的文字和图像，小明应利用如图所示透镜中的 (选填序号)进行观察；


(2)正确选择透镜后，小明拿透镜正对着太阳光，再把一张纸放在它的另一侧，当在纸上呈现一个最小最亮的光斑时，测得这个光斑到透镜的距离为5cm；
(3)透过透镜观察微雕作品“”，小明看到的像如图所示，此时透镜到微雕作品的距离是 。
A．小于5cm        B．大于5cm且小于10cm
C．等于10cm       D．大于10cm
【答案】（1）A   （2）A
【解析】(1)[1]A．该透镜中间厚边缘薄为一凸透镜，对物体具有放大作用，故A符合题意；
BCD．透镜中间薄边缘厚为一凹透镜，凹透镜成正立缩小虚像，故BCD不符合题意。
故选A。
(2)由平行主轴的光线经凸透镜折射后会聚于焦点可知，最小最亮的光斑到透镜距离即该透镜的焦距，一倍焦距（f）为5cm，则2倍焦距（2f）为10厘米。
(3)[2]A．u＜f，成正立、放大的虚像，故A符合题意；
B．f＜u＜2f，成倒立、放大的实像，故B不符合题意；
C．u=2f，成倒立、等大的实像，故C不符合题意；
D．u＞2f，成倒立、缩小的实像，故D不符合题意。
故选A。
20．小明为辨别直径相同的两个透镜的类型，分别将它们正对太阳，把一张纸放在它的下方，在纸上得到相应的光斑，其操作正确的是______（选择“A”或“B”）。透镜与光斑的大小如图2所示，d1 < d，形成甲光斑的是______（选填“凸”或“凹”）透镜；小夏利用光具座测透镜甲的焦距，则该透镜的焦距为______cm。

【答案】     B     凸     10.0
【解析】[1]要辨别两个透镜的类型，应分别将它们正对太阳，即让凸透镜与太阳光垂直，由图可知，操作正确的是B。
[2]因为凸透镜对光线有会聚作用，凹透镜对光线有发散作用，所以根据图示可知，甲一定是对光线起了会聚作用，因此形成甲光斑的一定是凸透镜。
[3]由图知，该凸透镜的焦距
f = 60.0cm − 50.0cm = 10.0cm
三、作图题
21．如图所示，一烛焰顶端S点射出的三条特殊光线SA、SB和SC。其中，SA平行于主光轴，SB经过光心，SC经过左焦点，请画出SB和SC这两条光线通过凸透镜折射后的出射光线。

【答案】
【解析】通过焦点的光线经凸透镜折射后将平行于主光轴；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，故SB的的折射光线的传播方向不变，SC的折射光线平行于主光轴，如图所示：

22．根据光通过透镜的情况，在虚线框内画出适合类型的透镜。

【答案】
【解析】图中折射光线相对于入射光线靠近了主光轴，即透镜有会聚作用，所以是凸透镜，如下图所示：

23．根据图中的入射光线或折射光线，画出相应的折射光线或入射光线。
，
，
【答案】；
；
【解析】第一幅图：图中为凸透镜，平行于主光轴入射的光线折射后通过焦点，经过凸透镜焦点的光线折射后平行于主光轴射出，如图所示：

第二幅图：图中为凹透镜，通过光心的光线，传播方向不变，对着凹透镜异侧虚焦点入射的光线折射后平行于主光轴射出，如图所示：

第三幅图：图中为凹透镜，其中一条光线通过光心射入，其传播方向不变；由图可知，另一条光线平行于主光轴射出，因对着凹透镜异侧虚焦点入射的光线折射后平行于主光轴射出，故入射光线的延长线过凹透镜异侧虚焦点，连接凹透镜右侧焦点、折射光线与凹透镜的交点，即为入射光线所在直线，如图所示：

第四幅图：图中为凸透镜，其中一条光线通过光心射入，其传播方向不变；由图可知，另一条折射光线由凸透镜的焦点射出，因平行于主光轴入射的光线折射后通过焦点，故其入射光线平行于主光轴，如图所示：


四、实验题
24．为测量某凸透镜焦距，小芳先在白纸上画一个小于透镜大小的圆，将凸透镜和白纸正对太阳光放置，太阳光经透镜在白纸上形成圆形光斑。移动白纸到距透镜10cm时，光斑恰好与圆重合，如图所示。

（1）该现象说明凸透镜对光有__________（会聚/发散）作用，你作出此判断的依据是_____________；
（2）继续将白纸向透镜方向移动4cm时，白纸上的光再次与圆重合，此过程中光斑先变________（大/小）后变__________（大/小）。
（3）通过计算可以得到该凸透镜的焦距为__________cm。
【答案】     会聚     光斑小于透镜大小     小     大     8
【解析】（1）[1][2]太阳光经透镜在白纸上形成圆形光斑，由于光斑小于透镜大小，光线被聚集后强度增强，该现象说明凸透镜对光有会聚作用。
（2）[3][4]移动白纸到距透镜10cm时，光斑恰好与圆重合，当将白纸靠近凸透镜时，光斑会变小，直至成为一个最小最亮的光斑，该光斑的位置即为焦点的位置；然后继续移动白纸，光斑会变大，此过程中光斑先变小后变大。
（3）[5]由于继续将白纸向透镜方向移动4cm时，白纸上的光斑再次与圆环重合，这表明最小最亮的光斑在这4cm的中间，即2cm处，所以凸透镜的焦距为
f=10cm-2cm=8cm
25．三棱镜是一种重要的光学元件，光通过三棱镜的传播路线是怎样的呢？小越用红光以一定角度射到三棱镜上，光路图如图甲所示。改变入射角度，光路图如图乙、图丙所示。

（1）经过两次折射后，红光均向三棱镜的______（选填“顶角A”或“底面BC”）偏折。这个规律对于其他的单色光成立吗？小越选用其他不同的单色光重复上述实验，发现了同样的规律；
（2）了解了小越的探究后，老师建议小越把凸透镜分割成两部分进行思考，如图丁所示。小越经过分析和综合，理解了凸透镜对光具有______作用的原因；
（3）利用三棱镜还可以进行的探究实验是______。
【答案】     底边BC     会聚     研究白光是由哪些颜色的光组成的
【解析】（1）[1]由图甲、图乙、图丙分析可知，经过两次折射后，红光都向底边BC偏折。
（2）[2]凸透镜可以看出是两个三棱镜，两个三棱镜底边BC重合，当光线传播到凸透镜上，光线会向BC偏折，即起到会聚作用。
（3）[3]三棱镜还可以研究光的色散，研究白光是由哪些光组成的。
26．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）。
【答案】     小     材料     控制变量法     红     让凸透镜正对太阳光
【解析】（1）[1]如图（b）所示，比较两次实验数据，右边凸透镜表面较凸，焦距较小，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，凸透镜的焦距越小。
（2）[2][3]如果选择甲、乙两个透镜，厚度和凸的程度相同，材料不同，那么他们可以探究凸透镜的焦距大小与材料的关系，在实验中控制厚度和凸的程度相同，只有材料不同，故采用的是控制变量法。
（3）[4]由（c）图知，各色光经过三棱镜时，发生折射，各色光的偏折程度不同，红色光的偏折程度小，紫色光的偏折程度大，即红光、紫光对凸透镜的焦距不相同，红色光对凸透镜的焦距大，这是因为红色光较紫色光偏折能力弱。
（4）[5]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、最亮的光斑，这个光斑才是凸透镜的焦点。
27．凸透镜的焦距可以在阳光下用刻度尺来测量，如图所示，小明同学为了探索凸透镜的焦距跟什么因素有关，他做了实验，根据表格中记录的数据，回答下列问题：

实验次数
1
2
3
4
凸透镜厚度
1cm
0.5cm
0.5cm
0.5cm
凸透镜直径
4cm
4cm
6cm
4cm
凸透镜材料
玻璃
玻璃
玻璃
塑料
凸透镜焦距
3cm
5cm
8cm
6cm

（1）此实验运用了___________研究问题。
（2）比较实验___________与___________，得出结论：同材料、同直径，凸透镜厚度越厚，凸透镜焦距越小。
（3）比较实验___________与___________，得出结论：同材料、同厚度，凸透镜直径越大，凸透镜焦距越大。
（4）比较实验2与4，得出结论：___________。
【答案】     控制变量法     1     2     2     3     同厚度、同直径，材料不同，凸透镜焦距不同
【解析】（1）[1]探索凸透镜的焦距跟什么因素有关，因凸透镜的焦距与多种因素有关，故实验采用控制变量法。
（2）[2][3]研究凸透镜焦距与厚度的关系，要控制直径和材料相同，厚度不同。根据表格数据，应该比较实验次数1与2，可得凸透镜厚度越厚，凸透镜焦距越小。
（3）[4][5]研究凸透镜焦距与直径的关系，要控制厚度和材料相同，直径不同。根据表格数据，应该比较实验次数2与3，得出凸透镜直径越大，凸透镜焦距越大。
（4）[6]比较实验2与4，厚度相同，直径相同，因材料不同，得出凸透镜焦距不同，故得出结论：同厚度、同直径，材料不同，凸透镜焦距不同。
28．（1）图中的区域Ⅰ和区域Ⅲ是同种均匀介质A，区域Ⅱ是另一种均匀介质B，图中所示两介质界面S1、S2互相平行，一束单色光从区域Ⅰ介质A穿过界面S1从点O1进入区域Ⅱ的介质B中。

①介质A和介质B中，一种是空气，另一种是有机玻璃，则介质______是空气（选填“A”或“B”）；
②画出光线经过界面S2从点O2进入区域Ⅲ的折射光路图______；
（2）用“”表示凸透镜，光线a、b是从某光源上的同一点S发出来的两条光线通过凸透镜后的折射光线，F是凸透镜的焦点，如图所示。

①请画出光线a、b的入射光线和点s______；
②光源通过凸透镜后成______的像（选填对应的字母）。
A．倒立    B．正立    C．缩小    D．放大    E.等大    F.实    G。虚
【答案】     B               A、D、F
【解析】（1）[1]由光的折射定律可知，光从有机玻璃射入空气中时，折射角大于入射角，由图可知，光从区域Ⅰ介质A穿过界面S1从点O1进入区域Ⅱ的介质B中后，折射角变大，故介质B是空气。
[2]光线经过界面S2从点O2进入区域Ⅲ时，折射角小于入射角，根据光的折射定律画出折射光线即可，如图所示

（2）[3]平行于主光轴的光线经凸透镜折射后将过焦点，通过光心的光线经凸透镜折射后方向不变，据此画出对应的入射光线；这两条入射光线的交点为点光源S的位置，如图所示

[4]由上一空的图像可知，光源位于一倍焦距到二倍焦距之间，根据凸透镜成像规律可知，光源经过凸透镜后成倒立、放大的实像，故选A、D、F。

五、综合题
29．阅读短文，回答问题。
菲涅尔透镜

甲图中图1是平凸透镜的截面图，由光学知识可知，平行光由平凸透镜左侧垂直入射，在透镜中传播方向不变，只有经透镜另一侧曲面时才会发生偏折，并会聚于焦点。若在甲图图2中将平凸透镜阴影部分去掉，保留图中曲面的白色部分并将其向左平移到透镜左侧平面处，即为甲图图3，像甲图图3这样的透镜叫做菲涅尔透镜。菲涅尔透镜与平凸透镜一样，仍能将平行于主光轴的光线会聚于焦点。
与平凸透镜相比，光在菲涅尔透镜中传播时减少了在透镜中直线传播的部分，只保留透镜发生折射的曲面，因此，在节省透镜材料的同时也减少了光在透镜中传播的光能损失。这使得菲涅尔透镜有着广泛的应用，如图乙所示为手机闪光灯上用到的菲涅尔透镜，从上方俯视，它由数个同心圆纹路的玻璃组成。同时，菲涅尔透镜是聚光太阳能系统中重要的光学部件之一，它能提高太阳能板上单位面积获得的光能，如图丁所示。
（1）根据短文可知，菲涅尔透镜对光有______（选填“会聚”或“发散”）作用，原因是：______；
（2）与平凸透镜相比，菲涅尔透镜的好处是______（写出一种即可）；
（3）如图丙所示，F、分别是菲涅尔透镜的焦点和主光轴，请在丙图中画出入射光线经过菲涅尔透镜的光路图。______
【答案】     会聚     菲涅尔透镜中去掉的直线传播的部分，保留发生折射的曲面     节省透镜材料、减少了光在透镜中传播的光能损失等    
【解析】（1）[1][2]菲涅尔透镜是将平凸透镜中光沿直线传播的部分去掉了，保留了对光线有折射作用的曲面，所以菲涅尔透镜像常见凸透镜一样有会聚作用。
（2）[3]因为去掉了对光线不起折射作用的部分，保留了对光线有折射作用的曲面，故可以节省透镜材料使透镜更薄，减少了光在透镜中传播的光能损失等。
（3）[4]由于菲涅尔透镜仍然有平凸透镜对光线的作用，根据凸透镜三条件特殊光线的作用规律，平行与主光轴的光线经凸透镜折射后，要经过焦点，如图所示