光的折射 透镜专题练习(解析版)

一、初二物理光的折射透镜实验易错压轴题（难）
1．小明在做“探究凸透镜成像规律”的实验中：
（1）如图1，让一束平行于主光轴的平行光射向凸透镜，移动光屏，直到在光屏上出现一个最小最亮的光斑，则该凸透镜的焦距为____________ cm。

（2）如图2，要使像成在光屏的中央，应将光屏向____________调整（选填“上”或“下”）。

（3）当烛焰距离凸透镜12cm处时，移动光屏，可在光屏上得到一个清晰的像，生活中的________就是利用这个原理制成的。

（4）当烛焰逐渐远离凸透镜时，烛焰所成的实像将____________ （选填“变大”或“变小”）。

（5）蜡烛、凸透镜、光屏的位置如图，此时光屏上得到了一个清晰的像，这个像是倒立、______（选填“放大”、“缩小”或“等大”）的实像。

（6）随着实验的进行，蜡烛在逐渐变短，出现了如图甲所示现象，为了把像调整到光屏中央，应选_______。

A．将蜡烛向下移动B．将凸透镜向下移动C．将光屏向下移动
（7）在上一步实验获得清晰的像后，小明取了一副近视眼镜放在凸透镜前（如图乙），要使光屏上再次成清晰的像，可将蜡烛向____________ （左/右）移。

（8）如图，蜡烛在光具座上A处向左移动距离s到C，为在光屏上再次成清晰的像，则他应将光屏向左移动，光屏移动距离为s′______s（填“>”“=”或“<”）。

【答案】10.0下投影仪变小放大 B 左 >
【解析】
【详解】
(1)[1]移动光屏，直到在光屏上出现一个最小最亮的光斑，凸透镜所在的位置是50.0cm，光屏所在的位置是60.0cm，那么凸透镜的焦距是
60.0cm-50.0cm10.0cm
f==
(2)[2]从图2可以看到，光屏的位置过高，要使像成在光屏的中央，应将光屏向下调整；
(3)[3]当烛焰距离凸透镜12cm处时，物距大于一倍焦距，小于两倍焦距，根据凸透镜的成像规律可知，移动光屏，这时会成倒立、放大的实像，生活中的投影仪就是利用这个原理制成的；
(4)[4]根据凸透镜的动态成像规律可知，当烛焰逐渐远离凸透镜时，烛焰所成的实像将变小；
(5)[5]从图中可以看到，物距等于15cm，物距大于一倍焦距小于两倍焦距，根据凸透镜的成像规律可知，这个像是倒立、放大的实像；
(6)[6]从图甲可以看到，像的位置偏上了，为了把像调整到光屏中央，应选将凸透镜向下移动，这样像会下移，重新在光屏中央，故选B；
(7)[7]近视眼镜是凹透镜，对光线有发散作用，小明取了一副近视眼镜放在凸透镜前，那么所成的清晰像会往右移动，要使光屏上再次成清晰的像，根据凸透镜的动态成像规律可知，要使光屏上再次成清晰的像，可将蜡烛向左移；
(8)[8]当物距等于2f，此时像距也是2f，物像之距最小，当蜡烛由A处向左移动距离s到C 时，由于物体向2f处靠近，物像之距在减小，那么物体移动的距离s小于像移动的距离s′。

2．在探究光的折射规律时，从水面上方看水中的物体变浅了.为了确定水中物体所成像的位置，某学习小组进行了如下探究:
u/mm306090120150180
v/mm23456790113134
A．把一个小灯泡a放在水中某处，观察灯泡所成像的位置。

B．将另一个相同的小灯泡b放在水面上方，调整其位置，使它的像与灯泡a的像重合。

C．用刻度尺测量灯泡b到水面的距离。

（1）测量时，把刻度尺的零刻度线对准灯泡b，水面处对应的刻度如图甲所示，则灯泡b 到水面的距离为_____cm。

（2）灯泡a的像到水面的距离与灯泡b到水面的距离一定相等，理由是:_______
（3）测量时，如果直接将刻度尺竖直插入水中，使看到的零刻度线与灯泡a的像重合，则刻度尺在水面处的示数表示_________。

（4）某小组实验时，每次都从灯泡a的正上方观察，测得灯泡a到水面距离u和灯泡a的像到水面距离v的对应关系如上表所示。

根据表中数据，请在图乙坐标中描点作出v-u关系图线。

（___________）
由图线可知，v与u成______(选填“正比”、“反比”)。

【答案】8.20 像与物到镜面的距离相等灯泡a的深度
正比
【解析】
【详解】
(1)[1]从图甲可以看到，灯泡b到水面的距离为8.20cm；
(2)[2]根据平面镜的成像规律可知，灯泡b到水面的距离大小等于灯泡b的像到水面的距离，而灯泡b的像与灯泡a的像是重合的，所以灯泡a的像到水面的距离与灯泡b到水面的距离一定相等；
(3)[3]测量时，如果直接将刻度尺竖直插入水中，使看到的零刻度线与灯泡a的像重合，因为光的折射，刻度尺的零刻度线真实位置应该是在灯泡a的位置，所以刻度尺在水面处的示数表示灯泡a的深度；
(4)[4]根据表中数据，在坐标中描点作出v-u关系图线，如下图所示；
[5]由图线可知，v与u成正比。

3．如图所示，张沐同学在老师指导下做“探究凸透镜成像规律”的实验。

(1)当蜡烛位于图中B处时，移动光屏到D处，观察到光屏上呈现清晰的像，此时像和物大小相等，则该凸透镜焦距为______cm；
(2)张沐同学把蜡烛移到A处，屏上的像变模糊，要使像变清晰，光屏应向______（选填“左”或“右”）适当移动，此时光屏上的像应该是倒立、______的实像；
(3)在上述(2)操作的基础上，老师取下自己戴的眼镜放于蜡烛和凸透镜之间，光屏上的像又变得模糊，张沐同学发现当光屏向左移动适当距离后像又清晰。

由此可知，老师所戴的眼镜是______透镜，它对光线有______作用；
(4)随着实验的进行，蜡烛变短，为了使像仍成在光屏中央，此时最合理的办法是______。

【答案】10.0 左缩小凸会聚向上调蜡烛
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]像和物大小相等，根据凸透镜的成像规律可知，物距和像距大小都等于两倍焦距，而物距是20.0cm，那么该凸透镜焦距为10.0cm。

(2)[2]张沐同学把蜡烛移到A处，这时物距大于两倍焦距，根据凸透镜的成像规律可知，像距在一倍焦距与两倍焦距之间，即所成的清晰像在60.0cm到70.0cm之间，那么光屏应向左适当移动。

[3]由上述可知，物距大于两倍焦距，根据凸透镜的成像规律，此时光屏上的像应该是倒立、缩小的实像。

(3)[4][5]假设老师所戴的眼镜是凹透镜，凹透镜的作用是把光线发散，那么蜡烛的光经过凹透镜后会发散，再经过凸透镜，最后所成的清晰像在光屏的后方，但是题中是把光屏往左
移动得到清晰的像，这与题意不符合，所以老师戴的不是凹透镜；假设老师所戴的眼镜是凸透镜，凸透镜的作用是把光线会聚，那么蜡烛的光经过凸透镜后会会聚，再经过凸透镜，最后所成的清晰像在光屏的前方，题中是把光屏往左移动得到清晰的像，这与题意相符合，所以老师戴的是凸透镜。

凸透镜对光线有会聚作用。

(4)[6]随着实验的进行，蜡烛变短，烛焰会向下移动，为了使像仍成在光屏中央，烛焰、凸透镜的光心、光屏的中心应在同一高度，此时最合理的办法是向上调蜡烛。

4．在探究“凸透镜成像规律”的实验中，小明和小红同学进行了如下实验：
(1)按如图甲所示操作，测出本实验所用凸透镜的焦距为______cm。

(2)调节蜡烛、凸透镜和光屏的位置如图乙所示，发现光屏上得到一个倒立、______（选填“放大”“缩小”或“等大”）的清晰实像，生活中的______（选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”）就是利用了这样的成像原理。

(3)保持图乙中凸透镜的位置不变，当蜡烛向左移动到10cm时，应该向左移动光屏
______cm（等于10，小于10 ，大于10），才能再次得到清晰的像。

(4)步骤3中如果不移动光屏也可以在蜡烛和透镜之间加上一个适当______（凸透镜，凹透镜），也能再次得到清晰的像。

【答案】10.0放大投影仪大于10凹透镜
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]焦距为焦点到光心的距离，由图甲得，实验所用凸透镜的焦距为10.0cm（刻度尺的读数要注意估读到分度值下一位）。

(2)[2][3]由乙图得此时物距在意倍焦距到两倍焦距之间，成倒立、放大的实像。

投影仪利用这样的原理成像。

(3)[4]保持图乙中凸透镜的位置不变，当蜡烛向左移动到10cm时，成缩小的实像，像位于60cm~70cm间，所以应该向左移动光屏大于10cm，才能再次得到清晰的像。

(4)[5]步骤3中如果不移动光屏也可以在蜡烛和透镜之间加上一个适当的凹透镜也能再次得到清晰的像。

因为凹透镜具有发散作用，能使像重新呈现在光屏上。

5．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。

6．在“探究凸透镜成像规律”的实验中，凸透镜焦距为10cm。

蜡烛、透镜和光屏的位置如图所示。

(1)点燃蜡烛后，在调整过程中，应调整光屏、凸透镜或烛焰，使三者的中心大致在
_________上；
(2)当调节到如图所示的位置时，光屏上出现最清晰的倒立、_________（选填“放大”、“缩小”或“等大”）的烛焰的实像；生活中我们使用的_________就是利用了该原理（选填“投影仪”、“照相机”或“放大镜”）；
(3)小明将自己的一个近视眼镜片放在图中烛焰和透镜之间，光屏上的像变模糊了，此时应将光屏向_________（选填“左”或“右”）移动，光屏上再次呈现清晰的像；
(4)随着蜡烛燃烧变短，可将凸透镜向____（选填“上”或“下”）移动，以便使像仍成在光屏中央；
(5)若遮住凸透镜的下半部分，则烛焰在光屏上的成像情况是_________（选填“完整的像”、“一半的像”或“无法成像”）。

【答案】同一高度缩小照相机右下完整的像
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]为了取得更好的实验效果，像最好成在光屏的中心，只有透镜、光屏、烛焰中心在同一高度上，才能整个实验过程中像能成在光屏中心。

(2)[2] [3]观察图像可知，成像时，物距大于二倍焦距，此时成倒立的缩小的像。

照相机就是利用这种成像情况工作的。

(3)[4]凹透镜对光起发散作用，此时像的位置远离凸透镜了，因此，为了让像成在光屏上，必须将光屏远离凸透镜，即向右移动。

(4)[5]蜡烛燃烧变短的过程中，它发出的通过凸透镜中心的光线在光屏上的落点就会向上移动，因此，要想像依然成在光屏的中间，需要将透镜向下移动。

(5)[6]将透镜遮住一半，只是减小了通过透镜的光的强度，像变得模糊一些。

但烛焰发出的光通过透镜其他部分依然能在光屏上成完整的像。

7．如图，在“探究凸透镜成像规律的实验”中：
(1)如图甲所示，是小明确定焦距时所做的实验，则该凸透镜的焦距为_________cm（不要求估读），当烛焰距凸透镜15cm时，能成倒立、__________的实像，当烛焰向左（远离透镜）移动后，要在光屏上再次成清晰的像，需将光屏向_________（选填“左”或“右”）移，此时所成像将_________（选填“变大”、“变小”或“不变”）；
(2)实验一段时间后，蜡烛因燃烧变短，所成像如图乙，要使像能够在光屏的中央，应将凸透镜向_________（选填“上”或“下”）调整；
(3)在上一步实验调整好像的位置后，小明取了一副近视镜放在凸透镜和蜡烛之间，要使光屏上还能呈清晰的像，可将光屏适当__________（选填“左”或“右”）移。

【答案】11 放大左变小下右
【解析】
【分析】
(1)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，焦点和光心的距离是凸透镜的焦距；
②根据凸透镜成像的三种情况和应用：
u>2f，成倒立、缩小的实像，应用于照相机和摄像机；
2f>u>f，成倒立、放大的实像，应用于幻灯机和投影仪；
u<f，成正立、放大的虚像，应用于放大镜；
③凸透镜成实像时，物距增大，像距减小；
(2)凸透镜成的实像是倒立的，像与物体的变化方向恰好相反；
(3)近视眼镜是凹透镜，凹透镜对光线有发散作用，能使会聚的光线推迟会聚。

【详解】
(1)[1]使平行光线通过凸透镜，并移动光屏，直到白纸上的光斑最小，这个光斑是凸透镜的焦点，凸透镜到焦点的距离为：
41.0cm−30.0cm=11.0cm，
则凸透镜的焦距为11.0cm；
[2]把蜡烛放在距凸透镜15cm处，2f>u>f，成倒立、放大的实像；
[3][4]当烛焰向左（远离透镜）移动后，物距在不断增大，由凸透镜成实像的规律可知：物距增大，像距减小，像变小；则应将光屏向左移动，才能在光屏上再次成清晰的像；(2)[5]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；或向上移动蜡烛或向下移动凸透镜；
(3)[6]近视眼镜是凹透镜，凹透镜对光线有发散作用，能使原来会聚的光线推迟会聚（即此时清晰的像在光屏的右侧），要在光屏上得到清晰的像，则可将光屏适当右移。

8．某物理兴趣小组利用透明橡皮膜、注射器、乳胶管、止水夹等器材制成凹、凸形状可改变的水透镜，并利用水透镜探究“透镜成像”，如图所示。

(1)图甲中，从形状上可以判别此时的水透镜是_____（凹/凸）透镜；研究小组对水透镜中继续注入少许水，发现焦点左移，抽出少许水后，焦点右移；并测得了水透镜的多个焦距值；这一现象说明水透镜的凸出程度越大，水透镜的焦距越_____（大/小）。

(2)如图乙，在光具座上固定好蜡烛和水透镜，此时物距为_____cm，移动光屏到如图的位置获得了一个清晰的像，这个像是倒立_____（放大/缩小）的实像。

(3)保持蜡烛和水透镜的位置不变，利用甲图装置测量水透镜的焦距，并在乙图中进行透镜成像实验，获得多组数据如下：
实验次数焦距f/cm像距v/m 1
f
/m-1
1
v
/m-1
115.060.0 6.7 1.7 212.030.08.3 3.3 320.010.0 5.0 48.013.012.57.5 5 5.0 6.720.015.0
A ．表格中，第3次实验时水透镜的焦距是_____cm 。

根据表中数据可得：当凸透镜成实像时，物距不变，像的大小跟_____有关。

B ．作出1v
和1f 的关系图像。

（________）
C ．根据上述数据和图像，写出v 和f 的关系是v =_____。

【答案】凸 大 20.0 放大 10 焦距
15f f
- 【解析】
【详解】
(1)[1]由图甲知，该水透镜中间厚，边缘薄，为凸透镜；
[2]注入少许水，发现焦点左移，焦点到凸透镜的距离变小，可知焦距变小；抽出少许水后，焦点右移，焦点到凸透镜的距离变大，可知焦距变大；这一现象说明水透镜的凸出程度越大，水透镜的焦距越小。

(2)[3]由图乙知，蜡烛到凸透镜的距离为20.0cm ，则物距为20.0cm ；
[4]由图可知，像距大于物距，此时成倒立放大的实像；
(3)[5]A ．由第三组数据可知， -1110m f
=，则f =0.1m=10cm ； [6]由数据知，物距不变，凸透镜的焦距改变，像距改变，说明像的大小改变，可知当凸透镜成实像时，物距不变，像的大小与焦距有关；
[7]B ．根据表格中的数据，描点并连线，如图所示：
； [8]C ．由图像可知，1v
与1f 成正比例关系，设11k b v f =+，分别将3、5组数据代入得： 510k b =⨯+---①，
15=20k b ⨯+---②，
联立①②解得：k =1，b =-5；可得
115v f
=-， 进一步可得：
15f v f
=- 。

9．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 处，这是由于光在水面处发生了光的______现象，此时入射角______角(θ选填“大于”“等于”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 ，则水面高度的变化量h △______2(cm 选填“>”“=”或“<”)；
（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DE ②
【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．
10．在探究“凸透镜成像规律”的实验中．
（1）如图甲，平行光正对凸透镜照射，光屏上出现一个最小最亮的光斑，则凸透镜的焦距f=_____cm．
（2）如图乙，光屏上呈现清晰的像，此像的性质是_____的实像．若保持蜡烛和光屏位置不变，移动透镜至_____刻度线处，光屏上能再次呈现清晰的像．
（3）如图丙，保持蜡烛位置不变，移动透镜至16cm刻度线处，则人眼在图中_____处能观察到烛焰的像．
（4）如图丁，在烛焰和凸透镜之间放一副眼镜，发现光屏上的像由清晰变模糊了，将光屏向透镜移动适当距离后光屏上再次呈现清晰的像．则该眼镜是_____眼镜（近视/远视）．【答案】10.0 倒立、放大 40cm B 远视
【解析】
【详解】
（1）如图，平行光正对凸透镜照射，光屏上出现一个最小、最亮的光斑，则该光斑是凸透镜的焦点，焦点到光心的距离等于焦距，所以凸透镜的焦距f=20.00cm-10.00cm=10.00cm．（2）如图乙，物距u=25.00cm-10.00cm=15.00cm，像距v=55.00cm-25.00cm=30.00cm，物距在一倍焦距和二倍焦距之间，所以成倒立、放大的实像．根据折射光路是可逆的，若保持蜡烛和光屏位置不变，当物距u=30cm时，即移动透镜至40cm刻度线处，光屏上能再次呈现清晰的像．
（3）保持蜡烛位置不变，移动透镜至16 cm刻度线处，则物距u=16cm-10cm=6cm＜f，此时成正立放大的虚像，所以光屏上承接不到．通过凸透镜看到正立放大的虚像，所以像与蜡烛在透镜的同侧，人眼在图中B处能观察到烛焰的像．
（4）如图丁，在烛焰和凸透镜之间放一副眼镜，发现光屏上的像由清晰变模糊了，将光屏向透镜移动适当距离后光屏上再次呈现清晰的像．说明眼镜的作用是提前成像了，所以眼镜是会聚透镜，这种眼镜是远视眼镜．。