初中物理苏科版八年级上册第四章 光的折射 透镜4.2 透镜课时练习

4.2 透镜

         知道凸透镜和凹透镜的定义；

         知道凸透镜的光心、焦点和焦距；

         理解凸透镜和凹透镜对光线的作用；

         掌握三条特殊光线，经凸透镜或凹透镜折射后的传播方向；

         光的会聚、发散的判定；

         三条特殊光线的作图；

         凸透镜和凹透镜：

透镜：用透明物质制成的、表面为球面一部分的光学元件（至少一个表面是球面的一部分）。

主光轴：通过透镜的两个球面球心的直线叫主光轴，简称“主轴”，画主光轴应用“点划线”。

光心：每个透镜主光轴上都有个特殊的点，凡是通过该点的光，其传播方向不变，这个点叫透镜的光心。用字母“O”表示，可以认为薄透镜的光心就在透镜的中心。

         透镜对光的作用：

1)       凸透镜对光有会聚作用

判断光线是否被会聚，可用延长入射光线的方法判断。若入射光线延长线在折射光线外侧，则光线被会聚，透镜是凸透镜。

2)       凹透镜对光有发散作用

判断光线是否被发散，同样可用延长入射光线的方法来判断。若入射光线延长线在折射光线内侧，则光线被发散，透镜是凹透镜。

         凸透镜的焦点和焦距

焦点：凸透镜能使与主光轴平行的光线会聚在主光轴上的一点，这一点叫凸透镜的焦点。用字母“F”表示。

焦距：焦点到凸透镜光心的距离(FO)叫焦距，用字母“f”表示。

         凹透镜的焦点和焦距

焦点：凹透镜能使与主光轴平行的光线通过它后变得发散，且这些发散光线反向延长线相交在主光轴上的一点，这一点叫凹透镜的虚焦点。用字母“F”表示。

焦距：虚焦点F到凹透镜光心O的距离(FO)叫焦距，用字母“f”表示。

三条特殊光线：

         凸透镜找焦点：

要正对平行光源，如太阳光，在凸透镜的另一侧放一张白纸，调节凸透镜到白纸之间的距离，使白纸上出现最小最亮的光斑。另外还可以通过成倒立等大实像、两倍焦距法找凸透镜的焦距。

考点一 认识透镜

例1下列透镜中，对光有会聚作用的有（　C　）

A．一种   B．两种   C．三种   D．四种

【答案】C

【解析】中间厚、边缘薄的透镜叫凸透镜，凸透镜对光有会聚作用，故图2、图3、图4符合题意；

考点二 透镜的会聚、发散作用

例2 关于凸透镜对光的作用，下面说法中正确的是 （  C  ）

A．光通过凸透镜后会变成平行光        B．只对平行光有会聚作用

C．对任何光都有会聚作用              D．对不平行的光有发散作用

【答案】C

【解析】凸透镜对任何光线都具有会聚作用。

变式1 光通过透镜的光路如图所示，正确的图是 （　B　）

【答案】B

【解析】判断光线是否被会聚，可用延长入射光线的方法判断。若入射光线延长线在折射光线外侧，则光线被会聚，透镜是凸透镜，故选B；

考点三 透镜的焦点与焦距

例3为了粗测出凸透镜的焦距，小明拿一张白纸和一把刻度尺，利用太阳光作光源进行了实验．请将以下实验步骤的每一步叙述补充完整。

（1）拿一个凸透镜着太阳光；

（2）再把一张纸放在它的，改变透镜与的距离，直到纸上的光斑变得；

（3）最后测量这个光斑到的距离。

【答案】（1）正对；（2）另一侧，纸，最小、最亮；（3）凸透镜

【解析】（1）太阳光相当于平行光，故利用凸透镜对平行光的会聚作用可以粗侧凸透镜的焦距；故应使凸透镜正对着太阳光。（2）太阳光在白纸上会聚成的最小、最亮的点，这个点就是凸透镜的焦点。故把一张纸放在凸透镜的另一侧，改变透镜与纸的距离，直到纸上的光斑变得最小、最亮即可。（3）测出焦点到凸透镜的距离，便为凸透镜的焦距

考点四 三条特殊光线、作图题

例4完成图中的光路图

【答案】如下图

【解析】（1）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；过光心的光线经凹透镜折射后传播方向不改变；（2）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；过光心的光线经凹透镜折射后传播方向不改变；（3）通过焦点的光线经凸透镜折射后将平行于主光轴；过光心的光线经凸透镜折射后传播方向不改变，如图所示：

一、单选题

1．一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

2．如图所示，将凸透镜正对太阳光，其正下方的纸上呈现一个并非最小的光斑，这时光斑到凸透镜的距离为L，对于该凸透镜的焦距与距离大小关系的说法中正确的是（　　）

A．L等于f B．L一定大于f

C．L一定小于f D．L可能大于f，L也可能小于f

3．医生检查耳道时常戴一个镜子，这是（　　）

A．凹镜，发散光线，增大照射面

B．凹镜，会聚光线，使耳道处照得更亮便于观察

C．凹镜，成缩小正立的虚像

D．凹镜，成缩小倒立的实像

4．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

5．关于区分凸透镜和凹透镜，以下说法正确的是（　　）

A．放在太阳光下，出现一大块光斑的是凸透镜。

B．用透镜观察景物，放大的是凹透镜。

C．用手摸形状，中间较边缘薄的是凹透镜。

D．以上做法都对。

6．下列光路图中，正确的是（　　）

A． B． C． D．

7．不正确用眼等原因都会导致患上近视眼，有近视眼的人大多数是采用戴近视眼镜进行矫正，现取一块近视眼镜片研究，下列说法不正确的是（　　）

A．镜片的中央比边缘薄

B．对光有发散作用

C．对光线具有会聚作用

D．是一块凹透镜

8．在图甲、乙所示的虚线方框内各放置一个透镜，发光点发现的两束光通过透镜前后的方向如图所示，则（　　）

A．甲为凹透镜，乙为凸透镜

B．甲为凸透镜，乙为凹透镜

C．甲、乙都为凸透镜

D．甲、乙都为凹透镜

二、填空题

9．人站在竖直的平面镜前2m处，他的像到镜面的距离是m；要使灯泡发出的光经凸透镜折射后成平行光，灯泡应放在凸透镜的位置。

10．如图所示，将凸透镜正对着阳光，把一张白纸放在它的另一侧，来回移动白纸，直到白纸上的光斑变得最小、最亮，此时该亮斑距凸透镜的距离为8cm，则该凸透镜的焦距是cm。通过晶莹剔透的露珠，我们可以更清楚地看到小草的叶脉，这是利用了(选填“放大镜”、“幻灯机”或“照相机”)的原理。太阳出来后，由于发生(填写物态变化的名称)，露珠会慢慢消失。

11．同学们在讨论“如何在野外生存”的问题时提出：在野外如果没有打火机，怎么生火取暖呢？一位同学想出了一个“削冰取火”的办法．你认为“削冰”就是把冰制成镜，“取火”应把要点燃的物体放在位置；这是利用了该透镜光有作用．

12．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．

13．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。

三、作图题

14．如图所示，请画出入射光线经过凸透镜折射后的折射光线和这条折射光线再经平面镜MN反射后的反射光线．

15．如图是射向凹透镜的两条光线，请画出这两条光线通过凹透镜后的折射光线．

16．在图中画出对应的折射光线。

17．如图，请作出凸透镜的入射光线和进入水中的折射光线．

18．如图所示，请画出通过透镜后的折射光线.

19．如图所示，两条入射光线过凸透镜的焦点F和光心O，分别画出经过透镜后的光线。

（）

四、综合题

20．阅读解答

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。

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。

(1)根据短文可知，将平凸透镜改进为菲涅尔透镜仍能聚光，是因为

(2)下面关于菲涅尔透镜的说法，不正确的是

A．使用菲涅尔透镜的手机，闪光灯部分可以做得更薄

B．与相同直径的平凸透镜相比，光能损失减少

C．菲涅尔透镜是由一圈圈凸透镜和凹透镜组成

D．与相同直径的平凸透镜相比，所用材料减少

(3)如图丙所示，F、OO'分别是菲涅尔透镜的焦点和主光轴，请画出入射光线经过菲涅尔透镜的光路。

(4)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，一太阳能板置于菲涅尔透镜下方的一半焦距处，则与不放置菲涅尔透镜相比，太阳能板上受光照部分的光能提高为原来的几倍？（不考虑光传播过程中的能量损失）

参考答案

1．D

【详解】

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。

2．D

【详解】

由于光斑到凸透镜的距离为L时，纸上呈现一个并非最小的光斑，这个光斑可能是在焦点之后，也可能是在焦点之前。若光斑在焦点之前，则凸透镜的焦距大于L，若光斑在焦点之后，则凸透镜的焦距小于L，故D正确，ABC错误。

故选D。

3．B

【详解】

凹面镜对光线具有会聚作用，在医学上，医生检查耳道就利用这点聚集光线，看清耳道内的病情。

故选B。

4．A

【详解】

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．

5．C

【详解】

A．放在太阳光下，出现一大块光斑，说明对光线起发散作用，所以是凹透镜，故A错误；

B．用透镜观察景物，使景物放大的透镜是凸透镜，故B错误；

CD．用手摸形状，中间较边缘薄的是凹透镜，边缘薄、中间厚的是凸透镜，故C正确，D错误。

故选C。

6．A

【详解】

A．通过焦点的光线经凸透镜折射后将平行于主光轴，故A正确；

B．入射光线平行于主光轴，经过凸透镜折射后，折射光线过焦点，故B错；

C．过焦点的光线对于凹透镜不属于特殊光线，经凹透镜后更远离主光轴，故C错；

D．平行于主光轴的入射光线经过凹透镜折射后，折射光线的反向延长线过焦点，故D错误。

故选A。

7．C

【详解】

近视眼是由于物体成像在视网膜前，需用凹透镜矫正．凹透镜是中间薄两边厚，对光具有发散作用．而凸透镜对光线有会聚作用，镜片的中央比边缘厚，所以近视眼镜片有以下特征：镜片的中央比边缘薄、是一块凹透镜、对光有发散作用，所以选项ABD正确，选项C错误，故选C。

8．C

【解析】

【分析】

根据凸透镜和凹透镜对光线的作用分析．凸透镜对光线有会聚作用，凹透镜对光线有发散作用．

【详解】

一束光通过甲、乙透镜后，折射光线都靠近主光轴，都变得会聚了，因此两图都应是凸透镜．故选C

9．2焦点

【详解】

[1]据题意知，人与镜面的距离为2m，则像到镜面的距离也是2m。

[2]由凸透镜焦点发出的光经凸透镜后的折射光线平行于主光轴，所以灯泡的应放在凸透镜的焦点处，光线经凸透镜后平行射出。

10．8放大镜汽化

【解析】

【分析】

【详解】

[1]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。焦点到光心的距离是凸透镜的焦距；太阳光会聚在透镜另一侧8cm处，焦距为8cm。

[2]露珠中间厚，边缘薄，形成一个水凸透镜，叶脉在水凸透镜的一倍焦距以内，成正立放大的虚像，和放大镜的原理是相同的。

[3]太阳出来后，露珠会慢慢消失是水变成水蒸气，是汽化现象。

11．凸透焦点会聚

【解析】

【分析】

【详解】

[1]因为凸透镜对光有会聚作用，在野外用它可以生火取暖，方法是削冰成凸透镜；

[2][3]让太阳光平行于它的主光轴入射到凸透镜上，把可燃物放在焦点处，利用凸透镜对光的会聚作用，焦点处的温度很高，从而点燃可燃物．

12．20

【解析】

【分析】

【详解】

凸透镜对光起会聚作用，当平行光照射在凸透镜上时，会会聚到异侧焦点，太阳光可看做平行光，当太阳光经过凸透镜在异侧20cm处形成最小最亮的光斑，则可得到焦距为20cm．

13．凸透镜会聚

【解析】

【分析】

丢弃的饮料瓶类似一个凸透镜，对光有会聚作用

【详解】

(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。

14．见解析所示

【解析】

【分析】

【详解】

（1）平行于主光轴的光线经凸透镜折射后折射光线通过焦点；

（2）过平面镜的入射点垂直镜面作出法线，根据反射角等于入射角，在法线右侧作出反射光线；如图所示：

15．如下图所示

【解析】

【分析】

【详解】

射向凹透镜光心的光线折射光线方向不变；射向凹透镜对面焦点的光线折射光线将平行于主光轴；如下图所示．

16．

【解析】

【分析】

利用凸透镜、凹透镜的三条特殊光线作图。

【详解】

第一个图中，入射光线经过凸透镜的焦点，则折射光线平行于主光轴；第二个图中，入射光线平行于主光轴，则经过凹透镜的折射光线的反向延长线过焦点；

第三个图中，入射光线经过凸透镜的光心，则折射光线的传播方向不改变。所以做图如下：

17．

【解析】

【分析】

【详解】

经凸透镜折射后过凸透镜焦点的光线，入射光线一定平行于主光轴，光由空气斜射入水中，折射角小于入射角，作图如图所示：

18．

【解析】

【分析】

【详解】

入射光线延长线过焦点，则折射光线经过凹透镜后平行于主光轴．如图所示：

19．

【解析】

【分析】

【详解】

根据凸透镜有三条特殊光线的特点知道，过光心的光线折射光线与入射光线在一条直线上，而且方向相同；过焦点的光线折射光线平行于主光轴，故光路图如下

20．光线只有经透镜另一侧曲面才会发生偏折，并会聚于焦点C见解析
 

【解析】

【分析】

本题为知识拓展，要在凸透镜特点的基础上进行理解。

【详解】

(1)[1]由图2知，光线从左侧垂直入射，在阴影部分方向不变，经透镜另一侧曲面时才会发生偏折，与平凸透镜一样，即平行于主光轴的光线经过菲涅尔透镜另一侧曲面折射时会发生偏折。
(2)[2]由短文知，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，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。
A．光在菲涅尔透镜只保留透镜发生折射的曲面，所以使用菲涅尔透镜的手机，闪光灯部分可以做得更薄，故A正确，不符合题意；
B．与相同直径的平凸透镜相比，减少了在透镜中直线传播的部分，所以光能损失更少，故B正确，不符合题意；
C．由图2和图3可知，菲涅尔透镜，从上方俯视，它由数个同心圆的玻璃组成，它们是一圈圈凸透镜，故C错误，符合题意；
D．因为菲涅尔透镜中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，所以节省透镜材料，故D正确，不符合题意。
故选C。
(3)[3]由短文知，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，由此作出折射光线如图所示：

(4)[4]如下图所示，太阳能板置于菲涅尔透镜正后方的一半焦距处，太阳能板受光照部分直径CD是螺纹透镜直径AB的所以由可知，太阳能板上受光照部分面积是螺纹透镜面积的不考虑光传播过程中能量的损失即：两者上的光能是相等的，所以太阳能板上受光照部分的光能提高为原来的4倍。