光的折射 透镜单元测试卷(含答案解析)

一、初二物理光的折射透镜实验易错压轴题（难）
1．在探究凸透镜成像规律的实验中，黄汉首先测量了两个凸透镜的焦距，他设计了如下的表格：
1
焦距
f/mm
2
焦距
f/mm
3
焦距
f/mm
4
焦距
f/mm
5
焦距
f/mm
平均焦距
f/mm
凸透镜1
凸透镜2
(1)测量凸透镜焦距的实验原理是利用凸透镜对光有______（选填“会聚”或“发散”）作用。

此实验进行了多次测量，目的是______；
(2)测出焦距后，黄汉选用了凸透镜1进行探究凸透镜成像的实验，分别进行了图（a）（b）、（c）图所示的实验。

请回答：①u表示______；
②照相机是属于种______情形。

投影仪是属于______种情形能成虚像的是______种情形；[选填“（a）”“（b）”或“（c）”]
③比较（a）、（b）两图，（a）图成的像比（b）图成的像______（选填“大”或“小”）。

【答案】会聚减小误差物距（a）（b）（c）小
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]凸透镜对光有会聚作用，平行于主光轴的光线经过凸透镜后会会聚到焦点上，据此能测量出焦距。

[2]实验进行了多次测量取平均值，目的是为了减小误差。

(2)[3]由图可知，u是指蜡烛到透镜的距离，其表示的是物距。

[4][5][6]由图（a）可知，物距大于二倍焦距时，成倒立、缩小的实像，其应用是照相机；由图（b）可知，物距在一倍焦距和二倍焦距之间时，成倒立、放大的实像，其应用是投影仪；由图（c）可知，物距小于焦距，成正立、放大的虚像。

[7]从（a）到（b）的过程中，物距变小，像距变大，像变小，所以（a）图成的像比（b）图成的像小。

2．小兰利用如图所示的装置做实验研究凸透镜成像规律。

设u为烛焰至透镜的距离，v为光屏上得到最清晰的像时，光屏至透镜的距离。

小兰调整u，测量相对应的v，部分实验数据如下表所示。

根据表中数据可知
u/cm6030201513…
v/cm1215203045…
(1)此凸透镜的焦距f=_________cm；
(2)如果u=16cm，光屏上能得到烛焰的_________的像；（选填“放大”或“缩小”）
(3)设想光具座足够长，u足够大，则v的值接近_________cm；（选填“0”、“5”或“10”）
(4)若透镜的下半部以黑布遮住则看到烛焰的像会变_________；（选填“亮”或“暗”）
(5)完成上述实验后小兰发现了一个中空的平行玻璃砖，中空部分的形状犹如一个凸透镜，如图所示。

如果有一束平行光从左侧垂直入射玻璃砖，从右侧出射之后，是_________（选填“会聚”或“发散”）光束。

请说明你判断的理由_________（可画图辅助说明）。

【答案】10 放大 10 暗发散可将此玻璃砖看成两个玻璃凹透镜A、B的组合，如图所示。

平行光束通过两个凹透镜时，先后经历了两次发散过程，因而出射光是发散的
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]由表格知，当u=20cm，v=20cm时，凸透镜成的是等大的实像，而
2f=20cm
所以凸透镜的焦距
f=10cm
(2)[2]u=16cm时，f<u<2f，所以此时所成的是放大的实像。

(3)[3]据凸透镜的成像特点，成实像时物距越远，则像距离越小。

而u足够大时，v会逐渐靠近焦点，但不会越过焦点，所以v的值接近10cm。

(4)[4]若透镜的下半部以黑布遮住，则看到的像会暗，因为黑布遮住了部分射入透镜的光线。

(5)[5][6]因为平行玻璃砖中间是空的，则此玻璃砖相当于两个凹透镜的组合（具体见下图），
平行光束通过两个凹透镜时，先后经历了两次发散过程，因而出射光是发散的。

3．在学完凸透镜成像规律后，小滨选择了一块焦距未知的凸透镜，对凸透镜成像特点作了进一步探究．
（1）为了测量凸透镜焦距，他让一束平行光正对射向该透镜，调节光屏位置直到光屏上得到一个_____的光斑，测得凸透镜的焦距是10cm．
（2）为了使像能成在光屏的中央，应先调节好蜡烛和光屏的高度，使它们的中心跟凸透镜的中心大致在_____．
（3）当把点燃的蜡烛和光屏移至图甲所示位置，光屏上_____（选填“能”或“不能”）成像．若把点燃的蜡烛向右移至光具座的35cm刻度时，向_____（选填“左”或“右”）移动光屏会得到一个倒立、_____的实像；_____就是利用这一成像规律工作的．此时，风一吹，烛焰向左偏，则光屏上成的像向_____偏．
（4）细心的小滨发现实验时间一长，光屛上的像会向上移动，为了使像呈在光屏的中央，应将光屏向_____移动．
（5）小明用此光具座模拟人眼看远近不同物体的情况，当人眼看清眼前30cm处的物体时，凸透镜的位置、形状如图乙所示．如果将物体移至眼前50cm处，保持透镜（晶状体）、光屏（视网膜）之间距离不变，则应该换上更_____（选填“薄”或“厚”）的凸透镜（凸透镜直径大小相同），才能在光屏上得到清晰的像．
【答案】最小、最亮同一高度能右放大投影仪（幻灯机等）右上薄
【解析】
【分析】
（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；
（2）在实验中，为使像能成在光屏的中心，应调整烛焰、凸透镜和光屏的高度，使它们的中心大致在同一高度；
（3）凸透镜成像规律：物距小于焦距成正立放大虚像．应用是放大镜；
物距大于一倍焦距小于二倍焦距成倒立放大实像，像距大于二倍焦距；
物距等于二倍焦距成倒立等大实像，像距等于二倍焦距；
物距大于二倍焦距成倒立缩小实像，像距大于一倍焦距小于二倍焦距；
根据“物近像远像变大，物远像近像变小”判断光屏移动的方向并判断像大小的变化，凸透镜成像时，2f＞u＞f，成倒立、放大的实像，投影仪等依据的是这一原理；凸透镜成像不仅左右相反、而且要上下相反；
（4）凸透镜成的实像是倒立的，但过光心的光线传播方向不变，像与物体的变化方向恰好相反；
（5）薄凸透镜的焦距大于厚凸透镜的焦距，然后根据凸透镜的成像规律进行分析解答．【详解】
（1）让一束平行于凸透镜主光轴的光线经过凸透镜后，在光屏上形成了一个最小、最亮的
光斑，这点是凸透镜的焦点；
（2）为使像能成在光屏的中央，应调整凸透镜、光屏和烛焰，使三者的中心大致在同一高度处；
（3）当把点燃的蜡烛和光屏移至图甲所示位置，此时u=v=2f，光屏上得到倒立、等大的实像；
由“物近像远像变大”可知，当把点燃的蜡烛由图甲所示位置向右移至光具座的35cm刻度时，此时物距u=50cm﹣35cm=15cm，则f＜u＜2f，应向右移动光屏，会得到一个倒立、放大的实像，投影仪、幻灯机等就是利用这一成像规律工作的；
由“凸透镜成像左右相反”可知，烛焰向左偏，则光屏上成的像向右偏；
（4）蜡烛在燃放中不断缩短，向下移动，光屏上的像向上移动，要使像能够成在光屏中央，可向上移动光屏；
（5）由题意可知，物体远离凸透镜即物距变大时，像距不变，说明凸透镜的焦距变大，而薄凸透镜的焦距大于厚凸透镜的焦距，故更换的应是薄凸透镜．
4．探究凸透镜成像的规律：
(1)实验所用凸透镜的焦距为10cm。

某次实验情形如图甲所示，此时光屏上恰好得到烛焰清晰的像，则物距u=______cm，烛焰的像应为图乙中的______，生活中的______就是利用这一原理工作的。

(2)在图甲所示实验情形下，紧靠凸透镜加放另一透镜，发现光屏上的像变模糊。

保持蜡烛和凸透镜的位置不变，只将光屏向右移动又重新得到清晰的像，则所加的透镜为______。

【答案】30 C 照相机凹透镜
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]由图甲可知，凸透镜在50cm刻度处，蜡烛在20cm刻度处，则物距
u=50cm-20cm=30cm
[2][3]由图可知，物距大于像距，且光屏上成清晰的像，此时成的是倒立、缩小的实像，所以烛焰的像应该是图乙中的C，生活中照相机是利用这一原理工作的。

(4)[4]保持蜡烛和凸透镜的位置不变，只将光屏向右移动又重新得到清晰的像，即相对于没加透镜之前像距变大了，说明成像光线被扩散了，所以加的透镜为凹透镜。

5．用如图所示的装置做“探究凸透镜成像规律”实验。

(1)图甲中一束平行光射向凸透镜，光屏上得到一个最小、最亮的光斑。

则该凸透镜的焦距
为__________cm；
(2)图乙中烛焰在光屏上恰好成一清晰的像(未画出)
①若在图乙中烛焰和凸透镜之间合适位置放一眼镜的镜片，将光屏向右移动适当距离才能再次看到清晰的像。

说明该眼镜对光线具有_________(选填“发散”或“会聚”)作用，是_______________(选填“近视”或“远视”)眼镜；
②若在图乙中将蜡烛移到35cm刻度线处，则将光屏移动到_______cm刻度线处，可以再次看到清晰的像，此时的像是_________(选填“放大”“缩小”或“等大”)的。

日常生活中，________(选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)就是利用这一原理制成的；
③若在图乙所示位置的基础上，保持蜡烛位置不动，将凸透镜和光屏同时向右移动相同的距离后，光屏上______________(能或不能)看到清晰的像；
④若将图乙中的凸透镜换成焦距为25cm凸透镜，保持蜡烛和凸透镜在原来位置不变，在光具座上移动光屏，_______(能或不能)找到一个位置，使像清晰的呈现在光屏上。

(光具座总长100cm)
【答案】10.0 发散近视 80 放大投影仪不能不能
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]图甲中一束平行光射向凸透镜，光屏上得到一个最小、最亮的光斑；根据焦点的定义光斑即焦点处，由图可知凸透镜位于30.0cm处，光屏位于40.0cm处，则该凸透镜的焦距为10.0cm。

(2)[2][3]图乙中烛焰在光屏上恰好成一清晰的像，此时物距为30cm，大于两倍焦距，像距15cm，在1倍焦距和2倍焦距之间，成倒立缩小的实像；若在图乙中烛焰和凸透镜之间合适位置放一眼镜的镜片，将光屏向右移动适当距离才能再次看到清晰的像，说明该眼镜对光线具有发散作用延迟聚焦，是凹透镜制成的近视眼镜。

[4][5][6]若在图乙中将蜡烛移到35cm刻度线处，此时物距为15cm，根据光的可逆性，像距调整至30cm，即将光屏移动到80cm刻度线处，可以再次看到清晰的像，此时的像是倒立放大的实像；日常生活中，投影仪、幻灯机、电影放映机就是利用这一原理制成的。

[7]若在图乙所示位置的基础上，保持蜡烛位置不动，将凸透镜和光屏同时向右移动相同的距离后，光屏与透镜间的距离不变，但物距增大，故光屏上不能看到清晰的像。

[8]若将图乙中的凸透镜换成焦距为25cm凸透镜，保持蜡烛和凸透镜在原来位置不变，此时物距在1倍焦距和2倍焦距之间，使像清晰的呈现在光屏上，则像距应大于2倍焦距即50cm，应在光具座上移动光屏至刻度值上100cm以外，而图中刻度尺最大量程不足，故不能找到这个位置。

6．如图，在某次探究凸透镜成像规律的实验中：
(1)小明想知道实验中某块透镜的焦距，做了实验甲，镜面正对着太阳光，在透镜下面放上白纸（纸、镜平行），测出透镜与白纸间距s/cm与对应的白纸被烤焦的时间t/min，绘出图像乙，可判断该透镜的焦距f为______cm；
(2)如图丙，当把一块焦距为15 cm的凸透镜固定在50cm刻度线位置，蜡烛固定在15cm
刻度线位置时，光屏应在______（填“Ⅰ/Ⅱ/Ⅲ”）区域内左右移动，直到在光屏上像最________时，才能确定像的位置。

(3)实验过程中，燃烧的蜡烛在不断缩短，导致光屏上的像向____（上/下）移动；为了使烛焰的像能成在光屏中央，在不更换实验器材的情况下，最科学可行的方法是将
___________。

【答案】12 Ⅱ清晰上蜡烛向上移动适当的距离
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]太阳光是平行光，经凸透镜折射后，会聚在焦点，在焦点光线的能量最强，其它位置光线较弱，能量最强则温度上升最快，在较短时间内能把白纸烤焦，从图乙可看到，当透镜与白纸间距是12cm时，烤焦的时间最短，那么焦距是12cm。

(2)[2][3]根据凸透镜的成像规律可知，物距
=>
u f
35cm2
则像距大于一倍焦距小于两倍焦距，即
v
<<
15cm30cm
清晰像应该在65.0cm至80.0cm处，即光屏应在Ⅱ区域内左右移动，才能成清晰的像。

(3)[4]实验过程中，燃烧的蜡烛在不断缩短，根据“过光心的光线其传播方向不变”可知，光屏上的像向上移动。

[5]为了使烛焰的像能成在光屏中央，在不更换实验器材的情况下，由过光心的光线传播方向不变可知最科学可行的方法是将蜡烛向上移动适当的距离，那么烛焰的像会向下移动。

7．利用下图的实验装置探究“凸透镜成像的规律”。

（1）实验时，调节蜡烛、凸透镜、光屏三者的高度，发现烛焰在光屏上的像的位置偏高，
应将光屏向________（选填“上”或“下”）调节。

（2）实验装置正确安装并调节后，在图的光屏上能看到烛焰清晰的像，则该凸透镜的焦距f=________cm。

若将蜡烛移至15cm刻度线处，向________（选填左或右）移动光屏，光屏上能看到倒立、________的实像。

（3）光屏成清晰的像后，如果保持蜡烛和凸透镜的位置不变，把光屏向左移动一小段距离，要想在光屏上再次看到清晰的像，可在蜡烛与凸透镜之间放一个焦距合适的________眼镜。

（选填近视或远视）
（4）光屏成清晰的像后，如果保持蜡烛和凸透镜的位置不变，换用一个不同焦距的凸透镜，把光屏向右移动一小段距离，在光屏上能再次看到清晰的像，此时像________（选填变大、变小或不变）。

【答案】上10左缩小远视变大
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]烛焰在光屏上的像的位置偏高，应将光屏向上调节，使像成在光屏中央。

(2)[2]由图可知，此时物距等于像距，且在光屏上能看到烛焰清晰的像，由凸透镜成像规律可知物距等于二倍焦距，此时物距为20cm，则凸透镜的焦距为10cm。

[3][4]若将蜡烛移至15cm刻度线处，即物距增大，大于二倍焦距，则像距减小，所以要向左移动光屏，在光屏上成倒立缩小实像。

(3)[5]保持蜡烛和凸透镜的位置不变，把光屏向左移动一小段距离，则像的位置不变，光屏向前移动，相当于眼睛成像在视网膜后，为远视眼，所以需要佩戴远视眼镜矫正，在光屏上再次看到清晰的像。

(4)[6]持蜡烛和凸透镜的位置不变，换用一个不同焦距的凸透镜，把光屏向右移动一小段距离，在光屏上能再次看到清晰的像，即像距变大所以像变大。

8．如图所示，小明用光具座、F光源、凸透镜、半透明光屏等器材，探究“凸透镜成像规律”。

（1）实验前先测凸透镜焦距，如图甲所示，该透镜的焦距为_______cm；
（2）如图乙中，将透镜处于50cm刻度处，把光源向右移至35cm刻度处时，将光屏左右移动适当调节，可得到清晰的像，人眼沿着如图甲所示的方向，看到光屏上所成的像是图丙中的_______；
（3）在第（2）小题的情况下，如果用物理书将凸透镜的上半部分罩住，则光屏上所成的像是图丁中的_______；
（4）当光源F靠近凸透镜时，光源F的像将落在光屏的_______（选填“前”或“后”）方；
（5）在第（4）小题的情况下，若用此实验模拟人眼的调节功能，重新在光屏上得到清晰的像，应该进行的操作是______________。

A．换焦距更大的凸透镜B．换焦距更小的凸透镜
C．将光屏靠近凸透镜D．将光屏远离凸透镜
【答案】10.0 D D 后 B
【解析】
【详解】
(1)[1]从图甲可以看到，两条平行光线经过凸透镜后，会聚于一点，这说明了该凸透镜的焦距是10.0cm。

(2)[2]根据凸透镜的成像规律可知，光源在35cm刻度处时，物距在一倍到二位焦距之间，所成的像是倒立、放大的实像。

故选D。

(3)[3]如果用物理书将凸透镜的上半部分罩住，其余部分仍能折射成像，所以还是可以成像的，依然还是倒立、放大的实像，只不过像会变暗。

故选D。

(4)[4]根据凸透镜的动态成像规律，物近像远像变大，故当光源F靠近凸透镜时，光源F的像将落在光屏的后方。

(5)[5]人眼的晶状体和视网膜距离不变，当光源F靠近凸透镜时，光源F的像将落在光屏的后方，这时要求光会聚加强，那么应该换焦距更小的凸透镜，使像往前移动。

不能将光屏靠近或远离凸透镜。

故选B。

9．小华进行“探究凸透镜成像规律”的实验。

如图所示，实验桌上备有带支架的蜡烛、光屏、凸透镜A、凸透镜B、平行光光源（接通电源后可发出平行光）、光具座等器材。

(1)根据图甲所示，该凸透镜A的焦距是f A=_____cm。

(2)如图乙，实验时，需要把凸透镜A、光屏和蜡烛烛焰的中心调到_____。

(3)如图乙，小华把凸透镜A固定在光具座上50cm刻度线处，将蜡烛移至光具座上20cm 刻度线处，移动光屏，直到烛焰在在光屏上成清晰的像，则该像是_____（选填“放大”、“等大”或“缩小”）的实像，此成像特点常应用在_____（选填“放大镜”“照相机”或“幻灯机”）上。

(4)保持蜡烛位置不变，小华用焦距f B为12cm的凸透镜B替换凸透镜A，将凸透镜B固定在光具座上50cm刻线处，若想在光屏上得到清晰的像，光屏向_____（选填“左”或“右”）移动。

【答案】10cm 同一水平高度缩小照相机右
【解析】
【分析】
(1)根据凸透镜焦点和焦距的定义进行判断．焦点到凸透镜光心的距离即为焦距。

(2)为使像成在光光屏中央，应把蜡烛、凸透镜、光屏依次放在光具座上，点燃蜡烛，将烛焰、凸透镜、光屏三者中心调到同一高度上。

(3)掌握凸透镜成像的规律及应用，知道照相机是根据当物距大于2倍焦距时，成缩小倒立实像的原理制成的。

(4)物距大小不变，但是凸透镜的焦距变小，会聚能力变强，相当于物距增大，根据凸透镜成实像时，物距减小，像距增大，像变大进行判断。

【详解】
(1)[1]由图甲可知，平行光光源发出平行于透镜主光轴的平行光照射到凸透镜A上，在透镜另一侧移动光屏直到光屏上的光斑最小，则最小的光斑即为焦点，焦点到凸透镜光心的距离为10.0cm，所以凸透镜的焦距f A=10.0cm。

(2)[2]把蜡烛、凸透镜、光屏依次放在光具座上，点燃蜡烛，将烛焰、凸透镜、光屏三者中心调到同一高度上，其目的是使像成在光屏中央。

(3)[3][4]如图乙所示，保持凸透镜A位置不变，将点燃的蜡烛放在光具座上20cm刻线处时，此时物距
u=-=
50.0cm20.0cm30.0cm
则物距大于2倍焦距，移动光屏，此时应该能成一个倒立、缩小的实像，照相机是根据这个原理制成的。

(4)[5]保持蜡烛与凸透镜在如图所示的位置不变，用焦距f B为12cm的凸透镜B替换凸透镜A，凸透镜的焦距变大，对光线的会聚能力变弱，像距要增大，则光屏要向右移动靠近凸透镜。

10．如图所示，将透明的薄壁(厚度可忽略不计)方形水槽水平放置，固定在水槽底部的激光笔沿图示方向发出一细光束，小彬通过缓慢改变水槽中的水量来探究光的传播现象．
（1）如图水槽中未注水时可在侧壁上A处得到一个光点，注入一定量的水后，光点移至B
θ选填“大于”“等处，这是由于光在水面处发生了光的______现象，此时入射角______角(
于”或“小于”)；
（2）为使B处的光点移至C处，则应使水槽中的水量______，若BC间距离为2cm，则水
cm选填“>”“=”或“<”)；
面高度的变化量h△______2(
（3）如图所示，小彬将激光笔移至虚线框内向水槽底部照射，为使光束第一次从水面射出后沿DE方向传播，则激光笔照射的方向应满足的条件是______，且激光笔照射在水槽底部的位置必须在区______(选填“①”②”或“③”)内．
【答案】折射小于增加>平行于DE②
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1][2]水槽中未加水水时，由于光的直线传播，激光射到侧壁上的A点；当水槽中加水时，光点下移到B点位置，这是由于光的折射现象引起的，当光从水中射入空气中时，折射角大于入射角，此时入射角小于角Q；
（2）[3]入射角和折射角都不变，所以要使B处的光点移到C处，则应使水槽中的水量增加；
[4]若BC间距离为2cm，因为两次的折射光线是平行的，光斑移动的竖直高度小于水面上升的高度，故水面高度的变化量大于2cm；
（3）[5]光从空气中进入水中，再从水中射出到空气中，发生折射时，折射角一次减小，一次增大，最终的入射光线与折射光线是平行的，即激光笔照射的方向应满足的条件是：平行于DE；
[6]且因为第一次折射进入水中时，折射角小于入射角，则激光笔应该与激光笔照射在水槽底部的位置必须在区②内．
【点睛】
重点是根据光的折射定律的应用，关键是记清楚光由空气斜射入水或玻璃中时，折射角小于入射角，反之折射角大于入射角，可根据光路可逆的特征进行记忆．。