卷子答案网-一个不只有答案的网站专题08 透镜辨析与三条特殊光线作图（难）
透镜的辨析
1、凸透镜：中间厚、边缘薄的透镜，例如老花镜等。
2、凹透镜：中间薄、边缘厚的透镜，例如近视镜等。
3、凸透镜对光有会聚作用，凹透镜对光有发散作用。
4、相关术语
焦距：焦点到光心的距离，用f表示。凸透镜和凹透镜两侧各有一个焦点，凸透镜是实焦点，凹透镜是虚焦点。
二、三条特殊光线
1、通过光心的光线，传播方向不变；
2、平行于主光轴的光线经透镜折射后通过焦点；
3、通过焦点的光线经透镜折射后通过主光轴。
1.小明利用太阳光测量凸透镜焦距，下列操作最合理的是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】【分析】
本题考查了会聚太阳光法测凸适镜焦距的方法，注意：凸透镜要正对太阳光，使光线平行于主光轴。
平行于主光轴的光线，经凸透镜折射后会聚于凸透镜的焦点。据此可以利用会聚太阳光法测凸透镜的焦距：太阳光可以近似看为平行光源，将凸透镜正对着太阳光，太阳光经凸透镜后将会聚在焦点。所以把光屏置于另一侧，改变光屏与凸透镜间的距离，直到光屏上出现一个最小、最亮的光斑，这个光斑便为焦点，测出光斑到凸透镜光心的距离，便是焦距。
【解答】
利用会聚太阳光法测焦距时，要将凸透镜正对着太阳光，太阳光经凸透镜后将会聚在焦点。所以把白纸光屏置于另一侧，改变白纸与凸透镜间的距离，直到光屏上出现一个最小、最亮的光斑，这个光斑便为焦点，测出光斑到凸透镜光心的距离，可得凸透镜的焦距。C正确。
2.如图所示，四个图画出了光线通过透镜图中未画出的情形，其中虚线框内应该放置凸透镜的是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】【分析】此题考查了凸透镜和凹透镜的光学性质，在知道凸透镜和凹透镜光学性质的前提下，明确经过透镜折射后，光线变得发散了还是会聚了是解决此题的关键。
首先要仔细观察入射光线和折射光线的特点，然后再根据凸透镜和凹透镜的光学特点来作出选择。
【解答】
从四个光线通过透镜的情形可知，的折射光线相对于入射光线是发散的，所以都是凹透镜；
只有是凸透镜，且入射光线是从凸透镜的焦点以内发出的，折射光线变得会聚了，故C正确，故ABD错误。
3.如图所示是一个魔术箱，魔术箱的顶部的中央有一条窄缝，使激光笔产生的激光束从左侧的小孔射入，从右侧小孔射出．将一块遮光板从顶部的窄缝插入箱中，发现遮光板并没有挡住激光束的传播．下面几种设计方案中错误的是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】【分析】
根据平面镜和两种透镜对光线作用分析判断即可。
此题以魔术箱为情景考查对光的反射以及两种透镜对光线作用的认识和理解，关键是正确理解透镜对三条特殊光线的作用，题目新颖、灵活，是一道好题。
【解答】
A、根据光的反射定律知平面镜能改变光路，由图知从左侧的小孔射入，从右侧小孔射出，利用三块平面镜是可以实现的；
B、平行主光轴的光的经凸透镜折射后过焦点，反之过焦点的光经凸透镜折射后平行主光轴，由图知，利用两个凸透镜和一块平面镜是可以实现的；
C、平行主光轴的光线经凹透镜后会发散，且反向延长后通过焦点，由图知这种方案是不可现实的；
D、平行主光轴的光线经凹透镜后会发散，且反向延长后通过焦点，反之延长线过焦点的光平行于光轴，由图知，利用两个凹透镜各一块平面镜是可以实现的。
故选：。
4.正午时，太阳光直射在水平地面，取一圆形薄透镜正对阳光，在距透镜的地面上得到一个光斑，其直径是透镜直径的一半，若将透镜向上移动少许，光斑变小．透镜的焦距是
( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】解：
凸透镜对光线有会聚的作用；最小、最亮的光斑就是该凸透镜焦点的位置，焦点到透镜光心的距离就是焦距。在距透镜的地面上得到一个光斑，说明太阳光经凸透镜未过焦点会聚的，或已过焦点会聚的光斑。将透镜向上移动少许，光斑变小，说明太阳光经凸透镜是没过焦点会聚的光斑。光斑的直径是透镜直径的一半，说明太阳光经凸透镜形成的光斑是焦距一半，即焦距是。
故选：。
凸透镜对光线有会聚的作用；最小、最亮的光斑就是该凸透镜焦点的位置，焦点到透镜光心的距离就是焦距。
考查了凸透镜焦距的求法，太阳光经凸透镜在光屏上出现最小最亮的光斑，就是凸透镜的焦点，此题的光斑不是凸透镜的焦点。
5.图中是一个水平放置的长方形暗盒，盒内有水平向右的平行光，为暗盒右侧平面上的一个圆孔，是一个与暗盒右侧平面平行的相间一定距离的光斑。若从外径与圆孔相同的厚平板玻璃、凸透镜、凹透镜这三个光学器件中取一个嵌入圆孔中，发现在光屏上呈现一个比圆孔大的圆形光斑，则嵌人圆孔的那个光学器( )
A. 只能是凹透镜 B. 只可能是凹透镜或厚平板玻璃
C. 只可能是凹透镜或凸透镜 D. 凹透镜、凸透镜、厚平板玻璃都有可能
【答案】C
【解析】【分析】
本题考查了凸透镜的会聚作用与焦距的关系以及凹透镜的发散作用。当焦距越小时，透镜的折光能力就越强。
平板玻璃、凸透镜、凹透镜这三个光学器件中取一个嵌入圆孔中，根据凸透镜对光线的会聚作用以及凹透镜对光线的发散作用和平板玻璃对光线即没有会聚也没有发散作用，来分别分析即可得出结论。
【解答】
当在处嵌入一个凹透镜时，因为凹透镜对光线有发散作用，所以光斑要比圆孔大。
当在处嵌入一个焦距很小的凸透镜时，因为凸透镜对光线有会聚作用，光线在之间很快会聚，继续传播又会发散，所以光斑也可能要比圆孔大。
当在处嵌入一个时平板玻璃时，因为平板玻璃对光线即没有会聚也没有发散作用，所以光斑与圆孔一样大。
因此嵌人圆孔的那个光学器可能是凹透镜也可能是凸透镜。
故选：。
6.如图所示，一玻璃砖内有一凸形气泡，一束平行光垂直射向玻璃砖的侧面，通过玻璃砖后，光线将会( )
A. 仍然平行 B. 会聚 C. 发散 D. 无法确定
【答案】C
【解析】解：如果同学们不对图片进行分析，很容易选B，这是错误的，因为凸形气泡不是玻璃元件，故它不是凸透镜。这是一块玻璃砖被气泡分成两部分，这两部分都是中间薄，边缘厚，是凹透镜。因此对照过去的平行光有发散作用，所以是正确的。
故选：。
要判断光线通过玻璃砖后会怎样，关键是要看玻璃砖属于什么透镜。图中，玻璃砖是被气泡分成了两部分，这两部分都属于凹透镜，凹透镜对光有发散作用。
本题中的一个干扰因素就是那个凸形的气泡，学生往往只注意到了气泡的形状，而忽视了对光线起主要作用的其实是玻璃砖。
7.小明将水滴滴在透明玻璃纸上，透过水滴观察报纸上的字，发现字变大了，这个水滴相当于一个凸透镜，如图甲所示。通过“嫦娥一号”把它带到太空中，水滴由于不受重力，会变得如图乙所示，则在太空中，该水滴透镜( )
A. 焦距不变 B. 焦距会变长
C. 对光线偏折能力增强 D. 对光线偏折能力减弱
【答案】C
【解析】解：水滴相当于一个凸透镜，凸透镜对光有会聚作用，光线经凸透镜折射后，折射光线将向主光轴方向偏折；凸透镜对光的偏折能力与凸透镜的凸起程度有关，通过“嫦娥一号”把水滴带到太空中，水滴由于不受重力，会变得如图乙所示，相当于凸透镜变凸，折射能力变强，由于凸透镜折射能力变强，所以焦距会变小，故C正确，ABD错误．
8.将物体分别放在甲、乙凸透镜前，物距相同，通过甲凸透镜成正立放大的像，通过乙透镜成倒立缩小的像。题图是平行于主光轴的光线通过甲透镜的光路图，则下列哪幅图可能是平行于主光轴的光线通过乙透镜的光路图( )
A.
B.
C.
D.
【答案】B
【解析】解：
平行于主光轴的光线经凸透镜折射后通过焦点，由图可知，甲透镜的焦距约为，
设物体到甲和乙凸透镜的距离都为，
物体通过甲透镜成正立放大的像，由凸透镜成像规律知，，
物体通过乙透镜成倒立缩小的像，则，
所以，即：，
所以，
由各选项知，凸透镜焦距都大于，只有凸透镜焦距为，所以只有选项符合题意。
故选：。
平行于主光轴的光线经凸透镜折射后通过焦点，由此先判断甲凸透镜的焦距。
凸透镜成像规律：物距小于焦距成正立放大虚像；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。由此根据物体通过甲和乙凸透镜成像特点判断两凸透镜的焦距关系，从而解答。
本题主要考查的是凸透镜成像规律的应用，关键是记熟成像规律，并搞清物距与像的特征之间的关系。
9.想用凸透镜使小灯泡发出的光变成平行光，应把小灯泡放在如图所示的( )
A. 点 B. 点 C. 点 D. 点
【答案】D
【解析】解：凸透镜对光线有会聚作用，一束平行于主光轴的平行光经凸透镜折射后会交在凸透镜的焦点上．根据光路是可逆的，将小灯泡放在凸透镜的焦点上，在另一侧也可以得到一束平行光．由图可知，点为此透镜的焦点，故应把小灯泡放在点．
故选D．
根据平行于主光轴的光线折射之后会聚于焦点处，折射现象中光路可逆，焦点发出的光线经过凸透镜后将平行于主光轴射出来解答此题．
本题是对凸透镜光学特点的考查，属于基础性的知识．解答此题的关键是明确折射现象中光路是可逆的．
10.如图所示是光线经过某一个光学元件后的光路图，请判断该光学元件是( )
A. 凸透镜 B. 凹透镜 C. 平面镜 D. 以上都有可能
【答案】D
【解析】解：若用平面镜或凸面镜，光路如图：
若用凸透镜，光路如图：
若用凹透镜，光路如图：
题目中只提供了三种光学元件：平面镜 凸透镜 凹透镜，由以上分析可知，选项符合题意。
故选：。
本题属于开放型题，有以下几种可能：
可以为平面镜的入射光线和反射光线；
可以为凸面镜的入射光线和反射光线；
凸透镜的过焦点的光线和折射光线、平行于主光轴的光线和折射光线；
凹透镜通过另一侧焦点的光线和折射光线、平行于主光轴的光线和折射光线。
此题主要考查各种光学元件对光线的作用，属于光学基础，应该掌握。
11.如图所示，虚线框内为一透镜，为透镜的主光轴，是透镜光心，双箭头和单箭头是射向透镜的两条光线．已知光线通过透镜之后与交于点，光线通过透镜之后与交于点．该透镜是______ 透镜，焦距______ 选填“大于”、“小于”或“等于”
【答案】凸；小于
【解析】解：由图中可知，双箭头和单箭头是射向透镜的两条光线．经透镜的作用后光线会聚，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，而光线如果不发生折射，他将射向的外侧，又因为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，所以此时小于焦距．
故答案为：凸；小于．
根据光线经透镜后会聚的特点，可判定此透镜为凸透镜，再根据平行主光轴的光线经凸透镜后会聚焦点，可知点在焦点的左侧，然后即可判定和焦距的关系．
此题首先根据光线经透镜后的折射情况，确定出该透镜的类型，然后再根据光线会聚的特点与平行主光轴的光线经凸透镜后会聚焦点作比较，然后即可得出正确答案．
12.将盛有清水的封闭试管水平放置，内有一个较大的空气泡，如图所示．阳光垂直照射试管，在空气泡下方的白纸上，出现一个椭圆形的“阴影”“阴影”形成的原因是_________________________阳光透过试管的其他部分，会在白纸上形成_______________________________．
【答案】试管中的气泡与周围的水组成一个凹透镜，对光有发散作用； 一条与试管平行的亮线
【解析】【分析】
本题考查凸透镜的会聚作用；凹透镜的发散作用，透明的材料都可以制成凸透镜和凹透镜，透明的材料不同，但是对光线的作用是相同的。
透明的材料都可以制成凸透镜和凹透镜，材料不同，对光线的作用是相同的；
中间比边缘厚的是凸透镜，凸透镜对光线有会聚作用；
中间比边缘薄的是凹透镜，凹透镜对光线有发散作用。
【解答】
因为气泡处的水是两边高，中间低，相当于凹透镜；
又因为其他部分相当于凸透镜，凸透镜对光线有会聚作用，会在白纸上留一条亮线。
故答案为：试管中的气泡与周围的水组成一个凹透镜，对光有发散作用；一条与试管平行的亮线。
13.根据所学透镜知识，某同学自制了一个“平行光源”，如图装置的主要部分是开有细缝的小盒、充满水的“青霉素”小药瓶、小灯泡、电池、导线等，其中，装水的小药瓶可对光起______ 作用。移动小药瓶，当灯泡处在小药瓶的______ 的位置时，就有平行光束从细缝中射出。
【答案】会聚 焦点
【解析】解：装水的小药瓶具有中间厚、边缘薄的特点，因此相当于与凸透镜，对光线起会聚作用；
由凸透镜对光线的作用可知，过焦点光线经过凸透镜后，折射光线平行于主光轴，因此需要将小灯泡放在小药瓶的焦点处。
故答案为：会聚；焦点。
凸透镜对光线有会聚作用；过焦点的光线经凸透镜折射后，折射光线平行于主光轴。
要解决此题，需要掌握凸透镜的三条特殊光线，过光心的光线其传播方向不变；过焦点的光线折射后平行于主光轴；平行于主光轴的光线折射后过焦点。
14.如图所示，表示小新同学用激光分别射向甲乙两透镜后光的传播路径，由图可知甲透镜是_______，乙透镜是______
【答案】凸透镜；凹透镜
【解析】【分析】
此题主要考查了凸透镜与凹透镜对光线的作用；要知道凸透镜对光线有会聚作用，凹透镜对光线有发散作用。
要解决此题，需要掌握凸透镜与凹透镜对光线的作用，知道凸透镜有会聚光线的作用，凹透镜有发散光线的作用。
【解答】
从图知，通过甲透镜的光线比入射光线向主光轴靠拢，所以甲透镜对光线有会聚作用，因此甲透镜是凸透镜；
通过乙透镜的光线比起入射光线更加远离主光轴，所以乙透镜对光线有发散作用，因此乙透镜是凹透镜。
故答案为：凸透镜；凹透镜。
15.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，把一张纸放在透镜下方等距的位置如图甲所示，在纸上得到相应的光斑、，透镜与光斑的大小如图乙所示。其中，形成光斑的是 选填“凸”或“凹”透镜，为了判断形成光斑的是哪种类型的透镜，小明将透镜远离纸片，观察光斑的大小一直变大，你认为该透镜 选填“一定”、“可能”或“一定不”是凹透镜。
【答案】 可能
【解析】解：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；
因为凸透镜对光线有会聚作用，凹透镜对光线起发散作用，所以根据图示可知，甲一定是对光线起了会聚作用，而乙可能是对光线起了发散作用，也可能是光线经凸透镜会聚到焦点后，继续向前传播，形成放大的光斑，因此形成甲光斑的一定是凸透镜，形成乙光斑的可能是凹透镜。
故答案为：；可能。
平行于主光轴的光线经过凸透镜后会会聚到焦点上；
根据凸透镜对光线有会聚作用，凹透镜对光线起发散作用进行分析。
本题考查凸透镜、凹透镜对光线的作用，属于基础内容考查范围。
16.凸透镜的中间比边缘 选填“薄”或“厚”。如图所示的柱状玻璃元件被分成五部分，其中 部分是凸透镜， 部分对光线有发散作用。
【答案】厚 、、、
【解析】解：中间厚、边缘薄的是凸透镜，图中、、、部分符合这个特点，因此它们是凸透镜；
中间薄、边缘厚的为凹透镜，它对光线有发散作用，图中部分符合这个特点。
故答案为：厚；、、、；。
中间比边缘厚的透镜是凸透镜，它对光线有会聚作用；中间比边缘薄的是凹透镜，它对光线有发散作用。
本题考查凸透镜和凹透镜的外形结构特点及对光线的作用，属于基础知识的考查，比较简单。
17.如图所示，物体放在凸透镜的右边，处为凸透镜光心，点发出的光线经过光心。
标出左侧焦点的位置。
画出光线经光心后的光线。
点发出的另一条光线经过透镜后过其左侧的焦点，请在图中画出上述光路并确定的像点。
经透镜所成像的是 选填“倒立”“正立”、 选填“放大”“缩小”的实像。
若透镜不动，物体水平向右移动，则经过透镜后的光线过主光轴的点 选填“向左移动”“向右移动”“不动”。
【答案】；倒立；缩小；不动。
【解析】凸透镜的两个焦点关于透镜对称，右侧焦距为，所以左侧焦距也为，由此得到左侧焦点的位置；过光心的光线经凸透镜折射后传播方向不改变；两条光线的交点即为的像点；如图所示：
已知，，由凸透镜的成像规律可知，当时，所成的像是倒立缩小的实像，所以经透镜所成像的是倒立缩小的实像；
由于光线经过透镜后过其左侧的焦点，所以为平行于主光轴的光线，平行于主光轴的光线经凸透镜折射后将过焦点，所以经过透镜后的光线过主光轴的点不动。
故答案为：；倒立；缩小；不动。
凸透镜的三条特殊光线：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。
“凸透镜的三条特殊光线”是完成凸透镜光路图的依据，要熟练掌握。
18.一在探究光的折射规律实验中，某小组将光从空气分别射入水和玻璃中，并记录了如下数据：
空气中的入射角
水中的折射角
玻璃中的折射角
分析表中数据，可以得到一些规律：
当光从一种介质垂直射入到另外一种介质时，光的传播方向______填“改变”或“不变”。
光从空气斜射入其他介质时，折射角随着入射角的增大而______填“增大”或“减小”；分析表中数据猜想，光从空气射入水中时，折射角______填“可能”或“不可能”达到。
当光线以入射角从水中射向空气时，折射角等于______，依据是________________。
二如图甲是学习光的折射的实验情景，图乙是示意图。
实验前，点燃固定在盒盖下方的蚊香，盖上盒盖，打开亮度较亮的激光，可清晰观察到沿直线传播的光路，在透明塑料盒的右侧面上可看到一个亮点，之所以能够看清光路是利用了光的_______；
向塑料盒中逐渐加入掺有少量牛奶的水，达到一定高度后
会观察到在右侧面原来亮点的上方出现一个亮点，这个亮点是因为光照射到水面时发生了光的
____现象形成的；
保持入射光不动，继续加水，会看到原来的两个亮点移动的方向是_________．
A.两个亮点都向上 两个亮点都向下
C.上面的亮点向上，下面的亮点向下 上面的亮点向下，下面的亮点向上
为了研究入射角增大时折射角的变化情况，结合图乙说明，应进行的操作是_________，注意观察的现象是____________．
三在利用太阳光测量凸透镜的焦距后，小华将凸透镜正对着太阳，发现把火柴头放在凸透镜焦点处一段时间后，火柴会被点燃．他想进一步探究不同的透镜对火柴的点燃效果有什么不同，和同学们讨论后，他们提出以下三种猜想：
猜想：凹透镜也能点燃火柴；
猜想：点燃火柴的快慢与凸透镜的焦距大小有关；
猜想：点燃火柴的快慢与凸透镜的直径大小有关．
根据所学知识，他们经过讨论，判断猜想是错误的．你认为他们判断的依据是____；
为了验证猜想是否正确，他们选用_____相同而_______不等的凸透镜进行多次实验，发现火柴被点燃的时间基本相等，这说明猜想是错误的．
为了验证猜想是否正确，用焦距相同而直径不同的凸透镜，点燃火柴，测出__________；如果__________________，则猜想是正确的．
四如图是小明“探究光的折射规律”的实验装置，在水中竖直放置一块自制的刻有角度的圆形量角器，圆心位于空气和水分界面处．
小明在实验前先在水中滴几滴牛奶，这样做的目的是为了_____________．
量角器由可以绕接缝转折的、两部分组成，这样做的实验目的是为了探究_____________若以接缝为轴线，将量角器的面绕法线向后旋转，此时折射光线的位置_______选填“发生”或“不发生”变化．
小明测得如表所示的数据：如果小明在探究光从空气斜射入水中折射规律时，完成了第次实验，入射角是，折射角可能是___．
A.
选择的理由折射角随入射角的增大而_________增大、减小、不变．
【答案】一不变；增大；不可能；；光路是可逆的；
二漫反射；反射；；增大入射角； 折射角的变化；
三凹透镜对光线具有发散作用，不能把太阳光聚集在一起而点燃火柴；直径；焦距；点燃火柴所需要的时间；点燃火柴的时间不相等；
四显示光路；折射光线、入射光线、法线是否在同一平面内；不发生；；增大。
【解析】一
【分析】
本题主要考查学生利用表格进行分析，总结光的折射规律的能力。光从水斜射入空气的折射规律，折射角大于入射角，折射角随入射角的增大而增大，增大到一定程度发生全反射。
根据表格中入射角为的情况进行分析；
根据表格中入射角和折射角的大小分析；
在光的折射中，光路是可逆的。
【解答】
当空气中的入射角为时，水中的折射角和玻璃中的折射角都为，故当光从一种介质垂直射入到另一种介质时，传播方向不变；
由表格中的数据可知：当空气中的入射角逐渐增大时，折射角也随之增大；但折射角始终小于入射角，故光从空气射入其它介质时，折射角不可能达到；
光的折射中，光路是可逆的，由表格可知，当光线以入射角从水中射向空气时，则折射角是。
故答案为：不变；增大；不可能；；光路是可逆的。
二
【分析】
此题主要考查光的折射规律，注意光从空气斜射入水中时，折射角小于入射角，折射光线是靠近法线的，折射光线向下偏折。
空气是透明的，不能反射光，没有光线进入人的眼睛，人不能看到光的传播路径，当空气中有灰尘、小水珠、或其它固体颗粒时，颗粒发生漫反射现象，反射的光线能进入人眼，人能看到光路。
当光线射向两种介质的界面上时，会同时发生反射和折射。
亮点随入射点的移动而改变。
在光的折射中，折射角随入射角的增大而增大。
【解答】
烟是固体颗粒，光遇到空气中小的固体颗粒发生漫反射，反射的光进入人的眼睛，人能看到光的传播路线。
向塑料盒中逐渐加入掺有少量牛奶的水，达到一定高度后会观察到在右侧面原来亮点的上方出现一个亮点，这个亮点是因为光照射到水面时发生了光的反射现象形成的，还有一个在原来亮点的下方，这是由于光在水面处发生折射传播方向发生改变而产生的；
保持入射光不动，继续加水，入射点向左移动，会看到上面的亮点向上移动，下面的亮点向下移动。
为了研究入射角增大时折射角的变化情况，应将绕点逆时针旋转，增大入射角，同时注意观察折射角的变化。
故答案为：漫反射；反射；；增大入射角； 折射角的变化。
三
【分析】
本题考查了凸透镜焦距的测量，应用控制变量法是正确解题的关键；第问实验设计是本题的难点。
凹透镜对光线有发散作用。
根据控制的变量与实验现象得出实验结论。
可以控制凸透镜的焦距相同而直径不同，测出点燃火柴所需时间，然后得出结论。
【解答】
凹透镜对光线具有发散作用，不能把太阳光聚集在一起而点燃火柴。
用直径相同而焦距不等的凸透镜进行多次实验，发现火柴被点燃的时间基本相等，这说明点燃火柴的快慢与凸透镜的焦距大小无关，则猜想是错误的；
选用焦距相同而直径不同的凸透镜，分别用它们点燃火柴，测出火柴被点燃所需要的时间，多次重复实验；
如果点燃火柴所需要的时间相等，说明点燃火柴的快慢与凸透镜的直径大小无关，则猜想错误；如果点燃火柴的时间不相等，点燃火柴的快慢与凸透镜的直径大小有关，则猜想是正确的。
故答案为：凹透镜对光线具有发散作用，不能把太阳光聚集在一起而点燃火柴；直径；焦距；点燃火柴所需要的时间；点燃火柴的时间不相等。
四
【分析】
本题研究光的折射规律及光的可逆性，对学生的思维能力要求较高，有一定难度，为一好题。
在实验中，水里加几滴牛奶，这样做能较明显地显示光路，使实验现象更容易观察；
实验要探究折射角和入射角的关系，还要探究折射光线、入射光线、法线是否共面；
由表数据知，当光从空气斜射入水中时，折射角小于入射角，且折射角随入射角的增大减小而增大减小，据此分析回答。
【解答】
小明在实验前先在水中滴几滴牛奶，这样做的目的是为了显示光路；
纸板由可以绕接缝转折的、两部分组成的，这样做的实验目的是为了探究折射光线、入射光线与法线是否在同一平面内；
以法线为轴线，将量角器的面绕法线向后旋转，此时折射光线的位置不发生变化，因为折射光线是由入射光线决定的；
由表数据知，当光从空气斜射入水中时，折射角小于入射角，且折射角随入射角的增大减小而增大减小；
入射角为时，折射角为；入射角为时，折射角为，故当入射角是时，对应的折射角小于大于，故折射角只可能为，故选B。
故答案为：显示光路；折射光线、入射光线、法线是否在同一平面内；不发生；；增大。
19.阅读短文，回答问题：
扫地机器人的“眼睛”
扫地机器人能自动避开障碍物，像是长了眼睛，它的“眼睛”是什么呢？目前市面上大部分机型使用的是红外探测器。红外探测器测距的原理如图所示，红外发射器以一定的角度发射红外光束，光束遇到物体被反射，再通过有滤光作用的凸透镜又叫滤镜后照射到检测器上的某一位置，该位置不在透镜的主光轴中心线上，偏离的距离叫偏移值 。根据几何关系可知：物体离传感器越远， 就越小。在知道了偏移值、两中心线间距 以及滤镜的焦距 后，可以计算得到距离，也就知道物体有多远了。
检测器能将测得的光信号转化为电信号，电信号的大小叫做探测器的输出值，输出值与偏移值成正比， 增大倍，输出值也增大倍，当然有例外，当 很小时， 值较大，光点可能超出探测器的探测范围，即 超过某一值时，输出值会随着的增大而快速变小，直至变为零；当 很大时， 值又会很小，这时检测器能否分辨得出这个很小的值成为关键，也就是说的分辨率决定能不能获得足够精确的值，要检测越远的物体，的分辨率要求就越高，所以通常的探测器只能在一定的范围内有效测量距离。
红外探测器在使用中有两个性能指标：深色物体检出率和环境光抗干扰能力，因为深色物体会吸收部分光能量，而环境光可能对测量产生干扰，这些是红外传感器的研发方向之一。
红外传感器发射红外光束，遇到物体时，光束会发生____ ，而滤镜是____选填“阻挡”或“允许”红外线通过。
若某品牌红外探测器，甲探测范围--，乙探测范围--，则____选填“甲”或“乙”的检测器分辨率较高。
下列关于红外探测器的说法，正确的是____。
A.滤镜对光束有发散作用 物体离得越近越容易探测
C.环境光可能会干扰测量 探测的可靠性与物体的颜色无关
文中所述的红外探测器的输出值与到物体的距离的关系图象大致为____。
． ．
C. ．
某型号扫地机器人呈圆盘形，圆盘的直径是，工作时的行走速度约为，要清扫一个长、宽的空房间，它沿的宽边从一侧走到另一侧需要____，要将整个空房间清扫一遍至少需要____。
【答案】反射 允许 乙
【解析】红外探测器测距的原理：红外发射器以一定的角度发射红外光束，光束遇到物体被反射，再通过有滤光作用的凸透镜又叫滤镜后照射到检测器上的某一位置，所以红外传感器发射红外光束遇到物体时，光束会发生反射，而滤镜是允许红外线通过；
由题意知：要检测越远的物体，的分辨率要求就越高，因为甲探测范围为--、乙探测范围为--，所以乙的检测器分辨率较高；
、滤镜是凸透镜，凸透镜对光线有会聚作用，故A错误；
B、当物体离红外探测器很近，即很小时，值较大，光点可能超出探测器的探测范围，所以并不是物体离得越近越容易探测，故B错误；
、根据题意知：红外探测器在使用中有两个性能指标：深色物体检出率和环境光抗干扰能力，因为深色物体会吸收部分光能量，而环境光可能对测量产生干扰，所以C正确，D错误。
故选：；
正常情况下，物体离传感器越远，的值越大，就越小，输出值也越小，但当很小时，值较大，光点可能超出探测器的探测范围，即超过某一值时，输出值会随着的增大而快速变小，直至变为零，故D图正确；
扫地机器人沿的宽边从一侧走到另一侧的路程：，
沿的宽边从一侧走到另一侧需要的时间：；
由于空房间长，共沿的宽边行走的次数：次，
沿的宽边行走的总时间：，
由沿的宽边拐到沿的长边所用的时间：，
故要将整个空房间清扫一遍至少需要的时间：。
故答案为：反射；允许；乙； ； ；；。
分析：根据题中红外探测器测距的原理分析解答；
根据“检测越远的物体，的分辨率要求就越高”分析解答；
凸透镜对光线有会聚作用；
当很小时，值较大，光点可能超出探测器的探测范围；
红外探测器在使用中有两个性能指标：深色物体检出率和环境光抗干扰能力，因为深色物体会吸收部分光能量，而环境光可能对测量产生干扰，这些是红外传感器的研发方向之一；
根据题意知：正常情况下，物体离传感器越远，的值越大，就越小，输出值也越小，但当很小时，值较大，光点可能超出探测器的探测范围，即超过某一值时，输出值会随着的增大而快速变小，直至变为零；
已知圆盘的直径是，算出扫地机器人沿的宽边从一侧走到另一侧的距离，根据算出沿的宽边从一侧走到另一侧需要的时间；
算出扫地一圈经过的路程以及二圈、三圈----，根据算出每一圈的时间，所有时间的和就是将整个空房间清扫一遍需要的时间。
本题以扫地机器人为背景，考查了学生分析解答能力，综合性很强，有一定的难度，需要仔细分析判断，认真审题，从中获取相关有用信息是关键。
第1页，共1页专题08 透镜辨析与三条特殊光线作图（难）
透镜的辨析
1、凸透镜：中间厚、边缘薄的透镜，例如老花镜等。
2、凹透镜：中间薄、边缘厚的透镜，例如近视镜等。
3、凸透镜对光有会聚作用，凹透镜对光有发散作用。
4、相关术语
焦距：焦点到光心的距离，用f表示。凸透镜和凹透镜两侧各有一个焦点，凸透镜是实焦点，凹透镜是虚焦点。
二、三条特殊光线
1、通过光心的光线，传播方向不变；
2、平行于主光轴的光线经透镜折射后通过焦点；
3、通过焦点的光线经透镜折射后通过主光轴。
1.小明利用太阳光测量凸透镜焦距，下列操作最合理的是( )
A. B.
C. D.
2.如图所示，四个图画出了光线通过透镜图中未画出的情形，其中虚线框内应该放置凸透镜的是( )
A. B.
C. D.
3.如图所示是一个魔术箱，魔术箱的顶部的中央有一条窄缝，使激光笔产生的激光束从左侧的小孔射入，从右侧小孔射出．将一块遮光板从顶部的窄缝插入箱中，发现遮光板并没有挡住激光束的传播．下面几种设计方案中错误的是( )
A. B.
C. D.
4.正午时，太阳光直射在水平地面，取一圆形薄透镜正对阳光，在距透镜的地面上得到一个光斑，其直径是透镜直径的一半，若将透镜向上移动少许，光斑变小．透镜的焦距是
( )
A. B. C. D.
5.图中是一个水平放置的长方形暗盒，盒内有水平向右的平行光，为暗盒右侧平面上的一个圆孔，是一个与暗盒右侧平面平行的相间一定距离的光斑。若从外径与圆孔相同的厚平板玻璃、凸透镜、凹透镜这三个光学器件中取一个嵌入圆孔中，发现在光屏上呈现一个比圆孔大的圆形光斑，则嵌人圆孔的那个光学器( )
A. 只能是凹透镜 B. 只可能是凹透镜或厚平板玻璃
C. 只可能是凹透镜或凸透镜 D. 凹透镜、凸透镜、厚平板玻璃都有可能
6.如图所示，一玻璃砖内有一凸形气泡，一束平行光垂直射向玻璃砖的侧面，通过玻璃砖后，光线将会( )
A. 仍然平行 B. 会聚 C. 发散 D. 无法确定
7.小明将水滴滴在透明玻璃纸上，透过水滴观察报纸上的字，发现字变大了，这个水滴相当于一个凸透镜，如图甲所示。通过“嫦娥一号”把它带到太空中，水滴由于不受重力，会变得如图乙所示，则在太空中，该水滴透镜( )
A. 焦距不变 B. 焦距会变长
C. 对光线偏折能力增强 D. 对光线偏折能力减弱
8.将物体分别放在甲、乙凸透镜前，物距相同，通过甲凸透镜成正立放大的像，通过乙透镜成倒立缩小的像。题图是平行于主光轴的光线通过甲透镜的光路图，则下列哪幅图可能是平行于主光轴的光线通过乙透镜的光路图( )
A.
B.
C.
D.
9.想用凸透镜使小灯泡发出的光变成平行光，应把小灯泡放在如图所示的( )
A. 点 B. 点 C. 点 D. 点
10.如图所示是光线经过某一个光学元件后的光路图，请判断该光学元件是( )
A. 凸透镜 B. 凹透镜 C. 平面镜 D. 以上都有可能
11.如图所示，虚线框内为一透镜，为透镜的主光轴，是透镜光心，双箭头和单箭头是射向透镜的两条光线．已知光线通过透镜之后与交于点，光线通过透镜之后与交于点．该透镜是______ 透镜，焦距______ 选填“大于”、“小于”或“等于”
12.将盛有清水的封闭试管水平放置，内有一个较大的空气泡，如图所示．阳光垂直照射试管，在空气泡下方的白纸上，出现一个椭圆形的“阴影”“阴影”形成的原因是_________________________阳光透过试管的其他部分，会在白纸上形成_______________________________．
13.根据所学透镜知识，某同学自制了一个“平行光源”，如图装置的主要部分是开有细缝的小盒、充满水的“青霉素”小药瓶、小灯泡、电池、导线等，其中，装水的小药瓶可对光起______ 作用。移动小药瓶，当灯泡处在小药瓶的______ 的位置时，就有平行光束从细缝中射出。
14.如图所示，表示小新同学用激光分别射向甲乙两透镜后光的传播路径，由图可知甲透镜是_______，乙透镜是______
15.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，把一张纸放在透镜下方等距的位置如图甲所示，在纸上得到相应的光斑、，透镜与光斑的大小如图乙所示。其中，形成光斑的是 选填“凸”或“凹”透镜，为了判断形成光斑的是哪种类型的透镜，小明将透镜远离纸片，观察光斑的大小一直变大，你认为该透镜 选填“一定”、“可能”或“一定不”是凹透镜。
16.凸透镜的中间比边缘 选填“薄”或“厚”。如图所示的柱状玻璃元件被分成五部分，其中 部分是凸透镜， 部分对光线有发散作用。
17.如图所示，物体放在凸透镜的右边，处为凸透镜光心，点发出的光线经过光心。
标出左侧焦点的位置。
画出光线经光心后的光线。
点发出的另一条光线经过透镜后过其左侧的焦点，请在图中画出上述光路并确定的像点。
经透镜所成像的是 选填“倒立”“正立”、 选填“放大”“缩小”的实像。
若透镜不动，物体水平向右移动，则经过透镜后的光线过主光轴的点 选填“向左移动”“向右移动”“不动”。
18.一在探究光的折射规律实验中，某小组将光从空气分别射入水和玻璃中，并记录了如下数据：
空气中的入射角
水中的折射角
玻璃中的折射角
分析表中数据，可以得到一些规律：
当光从一种介质垂直射入到另外一种介质时，光的传播方向______填“改变”或“不变”。
光从空气斜射入其他介质时，折射角随着入射角的增大而______填“增大”或“减小”；分析表中数据猜想，光从空气射入水中时，折射角______填“可能”或“不可能”达到。
当光线以入射角从水中射向空气时，折射角等于______，依据是________________。
二如图甲是学习光的折射的实验情景，图乙是示意图。
实验前，点燃固定在盒盖下方的蚊香，盖上盒盖，打开亮度较亮的激光，可清晰观察到沿直线传播的光路，在透明塑料盒的右侧面上可看到一个亮点，之所以能够看清光路是利用了光的_______；
向塑料盒中逐渐加入掺有少量牛奶的水，达到一定高度后
会观察到在右侧面原来亮点的上方出现一个亮点，这个亮点是因为光照射到水面时发生了光的
____现象形成的；
保持入射光不动，继续加水，会看到原来的两个亮点移动的方向是_________．
A.两个亮点都向上 两个亮点都向下
C.上面的亮点向上，下面的亮点向下 上面的亮点向下，下面的亮点向上
为了研究入射角增大时折射角的变化情况，结合图乙说明，应进行的操作是_________，注意观察的现象是____________．
三在利用太阳光测量凸透镜的焦距后，小华将凸透镜正对着太阳，发现把火柴头放在凸透镜焦点处一段时间后，火柴会被点燃．他想进一步探究不同的透镜对火柴的点燃效果有什么不同，和同学们讨论后，他们提出以下三种猜想：
猜想：凹透镜也能点燃火柴；
猜想：点燃火柴的快慢与凸透镜的焦距大小有关；
猜想：点燃火柴的快慢与凸透镜的直径大小有关．
根据所学知识，他们经过讨论，判断猜想是错误的．你认为他们判断的依据是____；
为了验证猜想是否正确，他们选用_____相同而_______不等的凸透镜进行多次实验，发现火柴被点燃的时间基本相等，这说明猜想是错误的．
为了验证猜想是否正确，用焦距相同而直径不同的凸透镜，点燃火柴，测出__________；如果__________________，则猜想是正确的．
四如图是小明“探究光的折射规律”的实验装置，在水中竖直放置一块自制的刻有角度的圆形量角器，圆心位于空气和水分界面处．
小明在实验前先在水中滴几滴牛奶，这样做的目的是为了_____________．
量角器由可以绕接缝转折的、两部分组成，这样做的实验目的是为了探究_____________若以接缝为轴线，将量角器的面绕法线向后旋转，此时折射光线的位置_______选填“发生”或“不发生”变化．
小明测得如表所示的数据：如果小明在探究光从空气斜射入水中折射规律时，完成了第次实验，入射角是，折射角可能是___．
A.
选择的理由折射角随入射角的增大而_________增大、减小、不变．
19.阅读短文，回答问题：
扫地机器人的“眼睛”
扫地机器人能自动避开障碍物，像是长了眼睛，它的“眼睛”是什么呢？目前市面上大部分机型使用的是红外探测器。红外探测器测距的原理如图所示，红外发射器以一定的角度发射红外光束，光束遇到物体被反射，再通过有滤光作用的凸透镜又叫滤镜后照射到检测器上的某一位置，该位置不在透镜的主光轴中心线上，偏离的距离叫偏移值 。根据几何关系可知：物体离传感器越远， 就越小。在知道了偏移值、两中心线间距 以及滤镜的焦距 后，可以计算得到距离，也就知道物体有多远了。
检测器能将测得的光信号转化为电信号，电信号的大小叫做探测器的输出值，输出值与偏移值成正比， 增大倍，输出值也增大倍，当然有例外，当 很小时， 值较大，光点可能超出探测器的探测范围，即 超过某一值时，输出值会随着的增大而快速变小，直至变为零；当 很大时， 值又会很小，这时检测器能否分辨得出这个很小的值成为关键，也就是说的分辨率决定能不能获得足够精确的值，要检测越远的物体，的分辨率要求就越高，所以通常的探测器只能在一定的范围内有效测量距离。
红外探测器在使用中有两个性能指标：深色物体检出率和环境光抗干扰能力，因为深色物体会吸收部分光能量，而环境光可能对测量产生干扰，这些是红外传感器的研发方向之一。
红外传感器发射红外光束，遇到物体时，光束会发生____ ，而滤镜是____选填“阻挡”或“允许”红外线通过。
若某品牌红外探测器，甲探测范围--，乙探测范围--，则____选填“甲”或“乙”的检测器分辨率较高。
下列关于红外探测器的说法，正确的是____。
A.滤镜对光束有发散作用 物体离得越近越容易探测
C.环境光可能会干扰测量 探测的可靠性与物体的颜色无关
文中所述的红外探测器的输出值与到物体的距离的关系图象大致为____。
． ．
C. ．
某型号扫地机器人呈圆盘形，圆盘的直径是，工作时的行走速度约为，要清扫一个长、宽的空房间，它沿的宽边从一侧走到另一侧需要____，要将整个空房间清扫一遍至少需要____。
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