【寒假分层作业】2023年人教版物理八年级-第9天《透镜和生活中的透镜》寒假精品练习（含解析）

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1．通过观察，并能根据现象结合微元法认识理解两种透镜对光的作用。
2．用实验法测量凸透镜的焦距。测量凸透镜焦距时，进一步熟悉多次测量取平均值较小误差的实验方法。
3．用图示法来加深对透镜的认识。
4．了解放大镜、投影仪和照相机的成像原理。
5．水透镜的利用与防治。
知识点01 透镜及对光的作用
1.透镜至少有一个面是球面的一部分的透明玻璃元件。
（2）凸透镜、中间厚、边缘薄的透镜，如：远视镜片，照相机的镜头、投影仪的镜头、放大镜等等；
（2）凹透镜、中间薄、边缘厚的透镜，如：近视镜片。
2.基本概念：
（1）主光轴：过透镜两个球面球心的直线；2、光心：同常位于透镜的几何中心；用“O”表示。
（2）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；用“F”表示。
（3）焦距：焦点到光心的距离（通常由于透镜较厚，焦点到透镜的距离约等于焦距）焦距用“f”表示。如下图：

3.三条特殊光线
（1）过光心的光线经透镜后传播方向不改变，如下图：

（2）平行于主光轴的光线，经凸透镜后经过焦点；经凹透镜后向外发散，但其反向延长线必过焦点（所以凸透镜对光线有会聚作用，凹透镜对光有发散作用）如下图：

（3）经过凸透镜焦点的光线经凸透镜后平行于主光轴；射向异侧焦点的光线经凹透镜后平行于主光轴；如下图：

知识点02 生活中的透镜
1.照相机：
（1）镜头是凸透镜；
（2）物体到透镜的距离（物距）大于二倍焦距，成的是倒立、缩小的实像。
2.投影仪：
（1）投影仪的镜头是凸透镜；
（2）投影仪的平面镜的作用是改变光的传播方向；
（3）物体到透镜的距离（物距）小于二倍焦距，大于一倍焦距，成的是倒立、放大的实像。
3.放大镜：
（1）放大镜是凸透镜；
（2）放大镜到物体的距离（物距）小于一倍焦距，成的是放大、正立的虚像。
【例1】下列关于凸透镜对光的会聚作用的理解不正确的是
A．凸透镜能使平行于主光轴的光线会聚于焦点
B．凸透镜使能够会聚的光线提前会聚
C．任何一束光线通过凸透镜后都将会聚于一点
D．凸透镜能使发散的光线减小发散
【答案】C
【解析】A．跟主光轴平行的光线通过凸透镜折射后光线会聚在焦点上，故A正确，A不符合题意；
BC．凸透镜使能够会聚的光线提前会聚，但原来发散的光线不一定能会聚于一点，故B正确，B不符合题意，C错误，C符合题意；
D．凸透镜对光线有会聚作用，凸透镜能使发散的光线减小发散，故D正确，D不符合题意。
故选C。
解题归纳：如何理解透镜的“会聚”与“发散”作用？
【方法技巧】判断透镜的“会聚”、“发散”作用的最简单方法就是将原入射光线延长，比较入射光束和折射光束的辐射范围，若辐射范围变小则为会聚（图甲），反之则为发散（图乙）。不要误认为会聚等于相交，发散等于不相交。

图甲 图乙
【例2】小华有三只大小、形状完全相同的凸透镜，分别是由玻璃、水晶、塑料制成，现在小华想要探究凸透镜的焦距和材料是否有关．现在可以在晴朗的天气里完成这个实验，请问：
（1）除了以上的三个透镜外还需要的测量工具_____；
（2）如何测量凸透镜的焦距？简述其探究过程_____；
（3）设计记录数据的表格_______。
【答案】 刻度尺 探究过程：
①用玻璃透镜会聚太阳光，通过调整它到地面的距离，使地面上出现最小的光斑，用刻度尺量出透镜到光斑的距离即是焦距；②用水晶透镜进行上述实验；③用塑料透镜进行上述实验；④比较三种透镜的焦距得出结论。
【解析】（1）根据题意知道，探究凸透镜的焦距和材料是否有关，所以，除了以上的三个透镜外还需要的测量工具是刻度尺；
（2）根据实验要求，探究过程如下：
①用玻璃透镜会聚太阳光，通过调整它到地面的距离，使地面上出现最小的光斑，用刻度尺量出透镜到光斑的距离即是焦距；
②用水晶透镜进行上述实验；
③用塑料透镜进行上述实验；
④比较三种透镜的焦距得出结论
（3）根据实验过程测量数据，记录表格如下：
解题归纳：如何测凸透镜焦距？
【方法技巧】方法一：太阳光聚焦法：
a．让凸透镜正对着太阳光，拿一张白纸在它的另一侧来回移动，直到纸上的光斑最小为止。
b．用刻度尺测出光斑到凸透镜的距离D；
c．凸透镜的焦距f=D。
方法二：物像等大法：
a．在光具座上从左至右依次放蜡烛、凸透镜、光屏，点燃蜡烛，调整蜡烛、凸透镜、光屏，使它们的中心在同一高度，移动凸透镜和光屏，直到光屏上出现倒立等大的实像为止。
b．测出蜡烛到凸透镜的距离D；凸透镜的焦距f=D/2。
【例3】根据图中的光路图在长方形框中填上适当类型的透镜。
【答案】
【解析】由图可以看出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，因此填凹透镜；然后根据平行于主光轴的光线经凸透镜折射后过焦点，作图如下：
解题归纳：如何正确作透镜光路图及填透镜类型？
【方法技巧】1．透镜光路图画法：记住透镜的“三条特殊光线”的光路图是解决问题的关键。注意：光线的反向延长线用虚线表示。
2．透镜类型判断：解决此题的方法可简记为“口诀法”：
①入线延长看折线——把入射光线延长，看折射光线的位置；
②窄凸宽凹把镜填——如果折射光线在入射光线的内侧，既变窄则是凸透镜，反之折射光线在入射光线的外侧，既变宽则是凹透镜。
1．（2022·北京·中考真题）小京通过焦距为10cm的凸透镜看到了提示牌上“关灯”两字放大的像，如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．“关灯”两字放大的像是实像
B．提示牌上“关灯”两字在凸透镜的焦点上
C．提示牌上“关灯”两字到凸透镜的距离小于10cm
D．提示牌上“关灯”两字到凸透镜的距离大于20cm
【答案】C
【解析】由图可知，像是正立的，所以成正立放大的虚像，由凸透镜成像规律可知，当物距小于一倍焦距时，成正立放大的虚像，由于该凸透镜焦距为10cm，所以提示牌上“关灯”两字到凸透镜的距离小于10cm，故ABD错误，C正确。
故选C。
2．（2022·浙江杭州·中考真题）下列所成的像为实像的是（ ）
A．人在平面镜中成的像
B．山在水中的倒影
C．邮票经放大镜成的正立放大的像
D．太阳经过小孔在地面上成的圆形光斑
【答案】D
【解析】A．人在平面镜中成的像是由光的反射形成的虚像，故A不符合题意；
B．山在水中的倒影属于平面镜成像现象，是由光的反射形成的虚像，故B不符合题意；
C．邮票经放大镜成的像属于凸透镜成像现象，是由光的折射形成的虚像，故C不符合题意；
D．太阳经过小孔在地面上成的圆形光斑，是光的直线传播形成的实像，故D符合题意。
故选D。
3．（2022·四川攀枝花·中考真题）一束平行于主光轴的光线，射向凸透镜后再经平面镜反射，请完成光路图。
【答案】
【解析】平行于主光轴的光线经凸透镜折射后折射光线通过焦点，该光线入射到平面镜，画出法线，再根据反射角等于入射角在法线右侧画出反射光线，如图所示：
4．（2022·辽宁鞍山·中考真题）如图所示，凸透镜的主光轴与水面重合，F是凸透镜的焦点，水中有一平面镜。一束与水面平行的光线经凸透镜折射后进入水中，再经过水中的平面镜反射后恰好过P点。请画出：
（1）经过凸透镜的折射光线；
（2）进入水中的折射光线；
（3）经平面镜后的反射光线。
【答案】
【解析】平行与主光轴的光线经过凸透镜的折射后会聚于焦点F，作光线经过凸透镜后的折射光线；根据平面镜成像的特点，由于光线经过水中的平面镜反射后恰好过P点，故作P点的对称点P'，连接FP'交平面镜于A点，则A点为光线的入射点，此时连接FA即为平面镜的入射光线，也是光线经凸透镜折射后进入水中的折射光线，连接AP即为经平面镜后的反射光线。如图所示：
5．（2022·辽宁本溪·中考真题）用一条光线照射凸透镜，折射光线a恰好经过凸透镜另一侧焦点。然后经水平地面上的平面镜反射，在墙壁上形成一个光点A．请在图中画出：（1）a的入射光线；（2）光点A的位置；（3）标出反射角度数。
【答案】
【解析】由凸透镜的三条特殊光线知，入射光线平行于主光轴，折射光线过焦点，作出a光线的入射光线，a光线射到平面镜上发生反射，由图可知，入射角为
90°-30°=60°
根据光的反射定律可知，反射角也为60°。故过光线a与平面镜的交点作法线（用虚线），然后画出反射光线，与法线的夹角为60°，与墙壁交于A点，作图如下：
6．（2022·广西·中考真题）在较暗的室内，手持一个凸透镜，在白墙和点燃的蜡烛间移动（离墙近些），在墙上能看到烛焰______（选填“正立”或“倒立”）缩小的像，根据这个原理可制成______（选填“照相机”或“投影仪”）。
【答案】 倒立 照相机
【解析】[1]手持一个凸透镜，在白墙和点燃的蜡烛间移动（离墙近些），此时物距大于像距，若能在墙上成像，则成倒立、缩小的实像。
[2]照相机成的像是倒立、缩小的实像，投影仪成的像是倒立、放大的实像，所以根据这个原理可制成照相机。
（建议用时：30分钟）
一、单选题
1．（2022·广西柳州·八年级期中）把一个透明且均匀的玻璃球切成如图所示的五块，其中能够使平行光发散的有（ ）
A．只有b
B．a、c、d、e
C．a、b、c
D．a、b、c、d、e均可
【答案】A
【解析】由图可知，玻璃a、c、d、e都是中间厚，边缘薄，是凸透镜，对光线有会聚作用；玻璃b中间薄，边缘厚，是凹透镜，对光线有发散作用。故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
2．（2022·辽宁大连·八年级期末）在如图所示的光路图中，分别填入合适的透镜。其中应选择凹透镜是（ ）
A．甲、乙B．丙、丁C．甲、丁D．乙、丙
【答案】C
【解析】甲丁：图中的折射光线相对于入射光线是发散的，所以是凹透镜；乙丙：图中的折射光线相对于入射光线是会聚的，所以是凸透镜。故ABD不符合题意，C符合题意。
故选C。
3．（2022·陕西汉中·八年级期末）让甲、乙两个透镜正对平行光，观察到的现象如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．甲、乙两个透镜对光线都是会聚的
B．甲透镜对光线是会聚的，乙透镜对光线发散
C．甲是凹透镜，乙是凸透镜
D．甲是凸透镜，乙是凹透镜
【答案】C
【解析】凸透镜对光线具有会聚作用，凹透镜对光线具有发散作用。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，故ABD错误，C正确。
故选C。
4．（2022·山东济南·八年级期中）下列关于放大镜、幻灯机、照相机的说法错误的是（ ）
A．它们都是利用凸透镜成像的
B．用照相机拍照时，景物在2倍焦距以外
C．幻灯片必须放在2倍焦距以外
D．用放大镜看书，书与透镜的距离应小于1倍焦距
【答案】C
【解析】A．放大镜、幻灯机、照相机的镜头都是凸透镜，利用了凸透镜成像规律，故A正确，不符合题意；
B．照相机成的是倒立、缩小的实像，此时物距大于2倍焦，即距景物在2倍焦距以外，故B正确，不符合题意；
C．幻灯机成倒立、放大的实像，此时物距大于1倍焦距小于2倍焦距，即幻灯片必须放在1倍焦距和2倍焦距之间，故C错误，符合题意；
D．用放大镜成倒立、放大的虚像，此时物距小于焦距，即书与透镜的距离应小于1倍焦距，故D正确，不符合题意。
故选C。
二、填空题
5．（2022·重庆·西南大学附中八年级期中）如图，无人机利用携带的焦距一定的微型摄像机进行航拍，来自地面景物的光通过摄像机镜头会聚在感光晶片上，形成倒立、__________（选填“放大”或“缩小”）的实像；当无人机下降拍摄近景时，须__________（选填“增大”或“减小”）镜头与感光晶片间的距离，才能拍摄到清晰的画面。
【答案】 缩小 增大
【解析】[1]摄像机的镜头相当于一个凸透镜，其成像的原理是：当物距大于二倍焦距时，凸透镜成倒立缩小的实像。
[2]凸透镜成实像时，物距减小，像距增大，像变大，当无人机下降拍摄近景时，物距减小，像距增大，需增大镜头与感光晶片间的距离，才能拍摄到清晰的画面。
6．（2022·辽宁沈阳·八年级期末）如图所示是投影仪成像的示意图。其中凸透镜的作用是成倒立、___________（选填“放大”、“等大”或“缩小”）的实像。若图中h=40cm，则凸透镜焦距不可能小于___________cm。在使用过程中发现成像超出了屏幕范围，则应将投影仪___________（填“靠近”或“远离”）屏幕，并将镜头适当往___________（选填“上”或“下”）调。
【答案】 放大 20 靠近 上
【解析】[1]由图可知，投影仪就是根据凸透镜成放大、倒立实像的原理制成的。
[2]由凸透镜成像规律可得，此时
f<40cm<2f
所以
20cm因此凸透镜的焦距不可能小于20cm。
[3][4]在使用过程中发现成像超出了屏幕范围，要使像变小，像距变小，物距变大，故应将投影仪靠近屏幕，镜头远离投影片，向上调节。
7．（2022·山东淄博·八年级期末）2021年9月28日第十三届中国航展在珠海进行，如图甲、乙是一位军事爱好者用一架焦距不变的相机在同一位置先后两次拍到的同一架歼﹣20的画面。则拍摄甲画面时，歼-20战机和相机的距离比拍乙画面时的距离 ___________（选填“远”或“近”）。拍完甲之后再拍摄乙照片，此时需要将相机镜头 ___________（选填“拉长”或“缩短”）。
【答案】 近 缩短
【解析】[1]由图可知，甲的像大，乙的像小，根据凸透镜成实像时，物距越小，像距越大，像越大，可知拍摄甲画面时，歼-20战机和相机的距离比拍乙画面时的距离近。
[2]拍完甲之后再拍摄乙照片，由图可知像变小了，根据凸透镜成像规律可知，像距变小，所以此时需要将相机镜头缩短。
8．（2022·安徽·六安市裕安中学八年级期中）如图所示，让凸透镜正对着太阳光，将一张纸放在凸透镜的另一侧，调整凸透镜与纸的距离，纸上会出现一个最小、最亮的光斑，说明凸透镜对光有_____作用。（选填“会聚”或“发散”）。
【答案】会聚
【解析】由图可知，平行于主光轴的光线经过凸透镜后得到一个很小、很亮的光斑，该光斑就是凸透镜焦点的位置，光线的传播范围变得比原来更小，这表明凸透镜对光线有会聚作用。
三、实验题
9．（2022·江苏·高邮市车逻镇初级中学八年级期中）小明和小华在学习了透镜知识后想动手完成测量凸透镜焦距的实验。
（1）小明设计的是利用太阳光测焦距的方案，如图甲所示，在放置凸透镜时，他应让镜面__________太阳光，同时在透镜另一侧紧靠透镜位置放置一张白纸；再将白纸从透镜处逐渐远离，移到了一个合适的位置，直到白纸上出现__________的光斑，从而测出了该透镜的焦距；
（2）小华采用的是另外一种方案，她将一个小灯泡（可看作点光源）放在凸透镜的主光轴上紧靠透镜的位置，同时在透镜的另一侧平行于镜面放置了一张画有与镜面等大的圆的白纸，如图乙，为了准确测量该透镜焦距，她应使白纸上的圆心位于凸透镜的__________上，在移动小灯泡的过程中，当她看到__________现象时，说明此时小灯泡移到了该透镜的焦点处，最终就可以测出焦距了。
【答案】 正对 最小最亮 主光轴 光斑和纸上的圆重合
【解析】（1）[1]利用太阳光测焦距时，太阳光接近于平行光，凸透镜正对太阳光时，跟主光轴平行的光线，经凸透镜折射后会聚在主光轴上的一点，这点是凸透镜的焦点。
[2]凸透镜正对太阳光时，在透镜另一侧紧靠透镜位置放置一张白纸，在将白纸从透镜处逐渐远离到较远位置的过程中，小明发现白纸上的光斑逐渐变小，最后形成一个最小、最亮的光斑，这个光斑是凸透镜的焦点，从而测量凸透镜的焦距。
（2）[3][4]把光源放在凸透镜的焦点上，光线经凸透镜折射后平行射出。把灯泡放在凸透镜的焦点上，灯光经凸透镜折射后平行射出时，光斑大小和凸透镜的大小相等，即光斑和白纸上的圆重合，所以实验时，要把灯泡放在主光轴上，并且白纸上画出与凸透镜等大的圆的圆心在凸透镜的主光轴上。
10．（2022·四川·上海市罗星中学八年级期末）学校“护眼小分队”自制了一个水凸透镜，来演示近视眼的成因及矫正方法，水凸透镜的焦距可通过注入透镜的水量来调节。实验操作如下：
（1）将蜡烛、水透镜、光屏按要求安装在光具座上，当三者位置如图所示时，恰好能够在光屏上形成清晰的像，该像特点与生活中的___________（选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”）成像特点相同；
（2）由图可知，水透镜焦距的取值范围是___________cm＜f＜___________cm；
（3）推动活塞使水透镜变厚，发现光屏上的像变模糊，要想使光屏上的像再次变清晰，可将光屏向___________（选填“左”或“右”）移动；若不移动光屏，也可以在蜡烛与水透镜之间适当位置安装一个合适的___________（选填“凹”或“凸”）透镜。
【答案】 照相机 7.5 15.0 左 凹
【解析】（1）[1]由图可知，此时的物距大于像距，由凸透镜成像原理，当物距，像距，成倒立、缩小的实像，其应用是照相机。
（2）[2][3]由图可知，此时的物距u=30.0cm，像距为v=15.0cm，则

由上述两式解得
（3）[4][5]向水凸透镜内注入适量的水，使水凸透镜的焦距变短，会聚能力越强，故若不移动蜡烛，需要将光屏向左移动，才能在光屏上呈现一个清晰的像；若不移动光屏，可在蜡烛与水透镜之间适当位置安装一个对光线有发散作用的凹透镜。
四、作图题
11．（2022·广东肇庆·八年级期末）画出各图中的折射光线或入射光线。
【答案】见解析
【解析】（1）平行于主光轴的光线经凸透镜折射后将过焦点，过凸透镜光心的光线传播方向不改变；
（2）过凸透镜光心的光线传播方向不改变，平行于主光轴的光线经凸透镜折射后将过焦点；
（3）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；
（4）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，如图所示：
12．（2022·黑龙江·哈尔滨市风华中学校八年级期中）如图所示，画出经凸透镜折射后的两条光线。
【答案】
【解析】平行于主光轴的光线经凸透镜折射后折射光线通过焦点；过光心的光线其传播方向不变；如图所示
凸透镜种类
焦距f/cm
玻璃透镜
水晶透镜
塑料透镜
凸透镜种类
焦距f/cm
玻璃透镜
水晶透镜
塑料透镜