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5.1 透镜
一、课标导航
知识内容 课标要求 目标层次
透镜 透镜分类及基本概念 ★★
透镜对光的作用 ★★
透镜的三类特殊光线 ★★
二、核心纲要
1.透镜的种类
(1)凸透镜：中间厚边缘薄的透镜.
(2)凹透镜：中间薄边缘厚的透镜.
2.透镜的作用
(1)凸透镜对光有会聚作用，凹透镜对光有发散作用.
(2)光束经过凸透镜后不一定交于一点，经过凹透镜后可能交于一点.
(3)会聚作用是指经透镜折射后的光更加靠近主光轴，如图5-1-1(甲)；发散作用是指经透镜折射后的光更加远离主光轴，如图5-1-1(乙).
3.主光轴、光心、焦点、焦距
主光轴：通过两个球面球心的直线.
光心：透镜的几何中心.凡是通过光心的光，其传播方向不变.
焦点：凸透镜能使平行于主光轴的光会聚在一点，这个点叫做焦点.(平行于主光轴的光经凹透镜后，反向延长线能交于一点，这个点叫做虚焦点)
焦距：焦点(虚焦点)到光心的距离.
4.三类特殊光线
(1)平行于主光轴的光经凸透镜后，将会聚在焦点；平行于主光轴的光经凹透镜后，反向延长线将交于虚焦点(如图 5-1-2所示).
(2)从焦点出发的光，通过凸透镜后，必平行于主光轴；入射光线的延长线相交于虚焦点，通过凹透镜后，必平行于主光轴(如图5-1-3所示).
(3)通过光心的光，其传播方向不变(如图5-1-4所示).
三、全能突破
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1.判断以下结论是否正确：
(1)凸透镜只对平行于主光轴的光具有会聚作用（ ）
(2)经过凸透镜的光一定能会聚在一点（ ）
(3)凹透镜对光一定具有发散作用（ ）
(4)凡是通过透镜光心的光，其传播方向不变（ ）
(5)凹透镜对光可能具有会聚作用（ ）
(6)光束经过凸透镜后一定能会聚在焦点（ ）
(7)平行光经过凹透镜后将会聚在焦点（ ）
(8)过焦点的光经凹透镜后平行于凹透镜的主光轴（ ）
2.下列透镜中，对光具有会聚作用的有（ ）
A.一种 B.两种 C.三种 D.四种
3.下列有关透镜的说法中，正确的是（ ）
A.凸透镜对光具有发散作用，凹透镜对光具有会聚作用
B.光经过透镜发生偏折是一种折射现象
C.一束光经透镜后能形成一个明亮的光斑，则该透镜一定是凸透镜
D.薄透镜就是凹透镜
4.要使小灯泡发出的光经过透镜后变成平行光，应把小灯泡放在（ ）
A.凸透镜前任意位置 B.凸透镜的焦点上
C.凹透镜前任意位置 D.凹透镜的焦点上
5.给你一个透镜，你怎样判断它是凸透镜 写出3种判断方法.
能力提升
6.在观察日全食时千万要小心，直接观察太阳会灼伤眼睛，甚至可能对眼睛造成永久性伤害.其原因之一是人眼对光的作用相当于 ，对光线有 作用.
7.研究材料和焦距的关系时，用不同材料制成相同形状的凸透镜，将透镜放在阳光下，找到 ，就是它们的焦点，再用刻度尺分别测出焦点到凸透镜的距离就是它们的焦距.若焦距相同，说明焦距和 ；若焦距不相同，说明焦距和 .对应材料的焦距越小，说明该材料的折光能力越 .
8.如图 5-1-5所示为体温计的横截面，要看清体温计中水银柱的长度，应该从 方向去观察，原因是从该处观察，玻璃表面相当于 .
9.如图 5-1-6所示画出了光线经过透镜前后的方向，则在虚线处的透镜应是 透镜.
10.下列关于透镜的说法中正确的是（ ）
A. a、b是凸透镜 B. a、c是凹透镜
C. a、c是凸透镜,b、d是凹透镜 D. a是凸透镜,b、c、d是凹透镜
11.实验室中需要用平行光做实验，现在有小灯泡、凸透镜、凹透镜等器材.以下获得平行光的方法中正确的是（ ）
A.将小灯泡放在凸透镜的主光轴上，光源射向凸透镜的光经凸透镜后变为平行光
B.将小灯泡放在凹透镜的主光轴上，光源射向凹透镜的光经凹透镜后变为平行光
C.将小灯泡放在凸透镜的焦点处，光源射向凸透镜的光经凸透镜后变为平行光
D.将小灯泡放在凹透镜的焦点处，光源射向凹透镜的光经凹透镜后变为平行光
12.关于球面镜和透镜对光线的作用，下列叙述不正确的是（ ）
A.凹面镜使平行光束会聚
B.点光源发出的光经凸透镜后一定是发散光束
C.凸面镜使平行光束发散
D.点光源发出的光经凹透镜后一定是发散光束
13.如下所示是光通过透镜后的光路图，其中正确的是( )
14.如图5-1-7所示，左侧的一束光射向O处光学元件后将会聚在主光轴上的S点；去掉光学元件后，光将会聚在S'点，则该镜应该是（ ）
A.凸面镜 B.凹面镜
C.凸透镜 D.凹透镜
15.一束平行光入射到某光学元件上，经该光学元件作用后在墙上出现一圆形光斑，在光学元件慢慢向远离墙面方向移动过程中，墙上的光斑逐渐增大，由此可判断该光学元件一定不是（ ）
A.凹透镜 B.凸透镜
C.凸面镜或凹面镜 D.平面镜
16.完成下列光路图.
17.在下图的方框中填入合适的透镜，并补充所画光路.
18.在右图中的方框内填上适当的光学元件(限一个).
19.如图5-1-8所示，东东在探究光的色散现象时，看到白光经三棱镜后，光屏上自上而下出现了红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的色带.受此启发，在测量凸透镜的焦距时，东东想：如果分别用红光和紫光平行于同一个凸透镜的主光轴射入，红光、紫光对应凸透镜的焦距是否相同呢 请写出你的推断： 光对应凸透镜的焦距大，你推断的理由是: .
20.把一滴水滴在玻璃板上，在玻璃板下面放置一个用眼睛看不清的小物体，通过水滴就能看清该物体，这是为什么
21.在土耳其，小巧的500mL矿泉水瓶有一个可爱的名字叫“宠物瓶”.而土耳其西北部消防部门负责人表示，据他们调查，大部分森林火灾的“罪魁祸首”正是内部仍存有水的“宠物瓶”.请你用科学原理解析“宠物瓶”引起火灾的原因.
中考链接
22.(永州中考)永州阳明山国家森林公园风景秀丽，园内严禁游客随地丢弃饮料瓶，这不仅是为了保护环境，更重要的是因为透明圆饮料瓶装水后相当于一个 镜，它对太阳光具有 作用，可能引起森林火灾.
23.(盐城中考)将凸透镜正对太阳光，其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.若凸透镜远离纸的过程中光斑一直变大，则该凸透镜的焦距（ ）
A.一定小于l B.一定等于 l
C.一定大于l D.可能小于l，也可能大于l
24.(泰安中考)如图5-1-9所示，当用眼睛去观察镜子时，光束似乎是从M 处发散开来的，则透镜的焦距是（ ）
A.0.1m B.0.2m
C.0.3m D.0.5m
巅峰突破
25.一束光在空气中经凸透镜折射后，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.折射光束比原来的光束会聚一些 D.一定是发散光束
26.玻璃砖内有一个形状如图5-1-10 所示的中空区域，当一束平行光垂直射到玻璃砖上时，其透过玻璃砖后的光将（ ）
A.比原来发散 B.比原来会聚
C.仍然是平行光线 D.无法判断
27.下列说法中正确的是（ ）
A.焦距大的凸透镜比焦距小的凸透镜聚光程度好
B.焦距小的凹透镜比焦距大的凸透镜聚光程度好
C.材料相同、大小相同的凸透镜，形状越凸，焦距越小
D.材料相同、大小相同的凸透镜，形状越凸，焦距越大
28.实验中有时需要将一束粗平行光变成细平行光，这可以利用两块透镜的组合来解决.青在图5-1-11 中的两个方框中各画出一种组合方式(要在图中画清光束粗细的变化)，分别写出两块透镜间的距离s跟两块透镜到各自焦点的距离. 的关系.
29.小明和小洪在课堂上测量了远视眼镜(凸透镜)的焦距.他们联想到：能否测量近视眼镜的焦距呢 于是，他们在课后对此问题展开了探究：
(1)他们想到近视眼镜属于凹透镜，回忆了凹透镜对光线的作用，请你帮他们完成图5-1-12 中的光路图.
(2)如果要利用太阳光粗测近视眼镜的焦距，他们还需要选择什么器材 答： ；
(3)请你在横线位置帮他们写出实验的操作步骤. ;
(4)根据你的设计，近视眼镜焦距的表达式是： ；
(5)若要使焦距测量得更准确些，在操作中要注意： .
1.× × √ √ × × × ×
2. C
【解析】根据凸透镜和凹透镜的形状特点可知，第一种是凹透镜，第二、三、四种是凸透镜，并且凸透镜对光线有会聚作用，所以对光有会聚作用的有三种，故选 C.
3. B;4. B
5.方法1：观察透镜镜面的特点，中间厚边缘薄，即为凸透镜；
方法2：利用透镜近处观察一本书上的文字，能放大字体则是凸透镜；
方法3：正对太阳光，光能会聚在一点则是凸透镜.
6.凸透镜 会聚
7.最小最亮的光斑 材料无关 材料有关 强
8. B 放大镜
9.凹
【解析】将图中的入射光线延长(如图 46 所示)，虚线处无透镜时，入射光线将交于 A 点.而实际折射光线在更远的 B 点相交，说明光被发散，所以为凹透镜.
10. A
【解析】从结构上看，只要中间厚、边缘薄的透镜就叫做凸透镜；只要中间薄、边缘厚的透镜就叫做凹透镜.
11. C;12. B; 13. A
14. D
【解析】会聚在 S′和会聚在S 处都是会聚光束，但S'点比S 点更靠近O处，可知O处的光学元件对光具有发散作用，又知光可透过该光学元件，所以这个光学元件应该是凹透镜.
15. D
【解析】如图47甲，凹透镜对光具有发散作用，远离过程中光斑变大，符合要求.如图47乙，凸透镜使平行光会聚在焦点，但过焦点后光束散开，远离过程中光斑变大，符合要求.如图47丙，凸面镜使光线发散，远离过程中光斑变大，符合题意.如图47丁，凹面镜反射的光过焦点后散开，远离过程中光斑变大，符合要求.如图47戊，平面镜对光既不会聚也不发散，形成光斑的大小不随距离的改变而改变，不符合要求.
16.如图48所示.
考虑到光学元件有多个，故有多种方法如图50所示：
解法1：框内填上平面镜，图1是它的光路图.
解法2：框内填上凹透镜，图2、3是它的光路图.
解法3：框内填上凸透镜，图4、5是它的光路图.
19.红凸透镜(或三棱镜)对红光的偏折(或折射)能力小
20.小水滴中间厚边缘薄，是一个凸透镜.在观察玻璃板下方的物体时相当于放大镜，物体放大，能够看清.
21.凸透镜对光具有会聚作用.装有部分水时，瓶内的水中间厚边缘薄，相当于凸透镜，对阳光有会聚作用；光斑处温度将升高，引起火灾.
22.凸透 会聚
23. A
【解析】纸上呈现一个并非最小的光斑，这个光斑可能是焦点之后的，也可能是焦点之前的，故焦距 f≠l；若凸透镜远离纸的过程中光斑一直变大，说明焦点应在光斑之前.
24. A
【解析】平面镜成像的最基本特征是：像(虚像)与物几何对称，根据这个特征和凸透镜的成像规律，画出光路图如图51所示，由图可知：f=0.3m—0.2m=0.1m.
25. C
26. B
【解析】本题中有中空区域的玻璃砖可以看做由两个凸透镜组合在一起形成的复合透镜组，对光线起到了两次会聚的作用.所以光束一定比原来会聚.
27. C
【解析】焦距越小的凸透镜对光的会聚作用越强，A错；凹透镜对光有发散作用，B错；材料相同，直径相同的凸透镜，形状越凸，焦距越小，聚光作用越强，C正确.
28.如图52所示.
【解析】透镜组合如图52所示，其中，图甲中共主轴的两凸透镜的距离 和f 分别表示凸透镜L 和L 的焦距.图乙中，凸透镜L 和凹透镜L 共主轴，其焦距分别为f 和f ，两透镜间距离
29.(1)如图53所示;(2)刻度尺、白纸
(3)步骤：将近视眼镜正对着太阳光，白纸与眼镜平行；用刻度尺量出白纸上亮环的直径为 D；量出白纸到眼镜的距离为L；玻璃镜片的直径为d；
(5)太阳光正对着近视眼镜.

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