最新光的折射 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。

2．某同学利用图示装置来研究凸透镜成像．

（1）如图所示，当凸透镜位于光具座上A处时，恰好在光屏上成清晰的像，成的是

________（正立/倒立）的像．蜡烛燃烧一段时间后，烛焰的像将位于光屏中心的

________方；

（2）在保持（1）中蜡烛和光屏位置不变的情况下，将凸透镜向右移到B处（图中未标出），光屏上再次成清晰的像，成的是________（选填“放大”、“缩小”或“等大”）的像；

（3）在上述探究活动中，若已知蜡烛与光屏间的距离为L0，与凸透镜第一次所在位置A间的距离为L，如图所示，则该透镜焦距f________ L（选填“＞”、“＜”或“=”），透镜先后两次所在位置A、B之间的距离S=________（用L0、

L表示）．

（4）当光屏上呈现清晰的像时，保持发光体“F”和凸透镜位置不变，取一只与原实验中焦距相同但镜面直径较小的凸透镜，替代原来的凸透镜再次实验，所成的像与原来的像相比，你可观察到的现象有________．

【答案】倒立上缩小＜L0-2L相比原来暗

【解析】

（1）除了作为放大镜的作用外，凸透镜所成的像都是倒立的实像，蜡烛燃烧一段时间后高度减小，由于所成像是倒立的，烛焰的像将位于光屏中心的上方；

（2）凸透镜向右移动直到再次成清晰的像时，物距必将大于两倍的焦距，所成像为缩小、倒立的实像；

（3）在A点时，成放大、倒立的实像，此时物距在一倍焦距到二倍焦距之间，即f；在B 点时，成倒立、缩小的实像，由于光屏和蜡烛位置不变，则A点时的物距和B点时的像距长度相等，所以A、B间距离为L0-2L．

（4）用另一只与原实验中焦距相同但镜面直径较小的凸透镜，替代原来的凸透镜再次实验，经凸透镜的光线变少，所成的像与原来的像相比，比原来暗．

故答案为(1). 倒立上 (2). 缩小 (3). ＜L0-2L (4). 相比原来暗

3．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。

4．如图是“探究凸透镜成像规律”的装置示意图，其中凸透镜焦距为10cm。

(1)蜡烛和凸透镜置于图示位置，调节光屏位置，光屏上会出现清晰的________（选填“放大”“等大”或“缩小”）的像，据此规律可制成______；若用课本挡住了凸透镜的上半

部分，光屏上蜡焰的像会________；

(2)保持蜡烛和光屏位置不动，将凸透镜逐渐向____移动，光屏上能成清晰缩小的像。

(3)将蜡烛、凸透镜分别放在图中45cm、50cm的位置，蜡焰所成的像是______（选填“放大”或“缩小”）的像，这时眼睛应该在___________侧观察蜡焰的像。

【答案】放大投影仪变暗右放大凸透镜右侧

【解析】

【分析】

【详解】

(1)[1][2]由图可知，此时的物距为15cm，物距与焦距的关系

2f>u>f

成倒立、放大的实像，其应用是投影仪。

[3]遮住凸透镜的上半部，物体上任一点射向凸透镜的下半部，经凸透镜折射后，照样能会聚成像，像的大小不发生变化，折射光线减少，会聚成的像变暗。

(2)[4]保持蜡烛和光屏位置不动，将凸透镜逐渐向右移动，当物距等于原来的像距时，根据光的可逆性，光屏上能成清晰缩小的像。

(3)[5][6]将蜡烛、凸透镜分别放在图中45cm、50cm的位置，此时物距为5cm，物距小于焦距，成正立、放大的虚像，像与物体在凸透镜的同一侧，眼睛应该在右侧透过凸透镜观察烛焰的像。

5．用如图所示的装置做“探究凸透镜成像规律”实验。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（未画出）。

(1)凸透镜的焦距是______cm；

(2)图乙中烛焰在光屏上恰好成一清晰的像（未画出），则该像是倒立、______的实像。若在图乙中将凸透镜移到55cm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；

(3)若在图乙中烛焰和凸透镜之间放一近视眼镜的镜片，则将光屏向______（左/右）移动才能再次看到清晰的像，若放上镜片后，保持光屏的位置不动，将凸透镜换成一个焦距更

______（选填“大”或“小”）的凸透镜，也能够在光屏上看到清晰的像；

(4)若在图乙中用塑料吸管对准A点沿垂直于纸面方向持续用力吹气，发现光屏上“烛焰尖部”变模糊，则将光屏向______（左/右）移动，“烛焰尖部”又会变清晰。

【答案】10.0 放大 75 右小左

【解析】

【分析】

【详解】

(1)[1]光屏上得到一个最小、最亮的光斑，即凸透镜的焦点；则由图知，该凸透镜的焦距为

f=60.0cm-50.0cm=10.0cm

(2)[2]当蜡烛、凸透镜位于图乙中刻度对应的位置时，物距为

50.0cm-35.0cm=15.0cm

物距大于1倍焦距而小于2倍焦距，所以此时凸透镜能成倒立、放大的实像。

[3]若在图乙中将凸透镜移到55cm刻度线处，物距为

55.0cm-35.0cm=20.0cm=2f

物距等于2倍焦距，所以此时凸透镜能成倒立、等大的实像，像距也等于2倍焦距，故将光屏移动到75cm刻度线处，可以再次看到清晰的像。

(3)[4][5]图乙中光屏上恰好成一清晰的像，在烛焰和凸透镜之间放一近视眼镜的镜片后，因近视眼镜的镜片为凹透镜，对光线起发散作用，将光屏向右移动才能在光屏上成清晰的像。若放上镜片后，保持光屏的位置不动，将凸透镜换成一个焦距更小的凸透镜，也能够在光屏上看到清晰的像。

(4)[6]在图乙中用塑料吸管对准A点沿垂直于纸面方向持续用力吹气，A点气体流速变大，则A点处气体压强变小，烛焰将向左移动，物距增大，像距应减小，所以应将光屏向左移动，“烛焰尖部”又会变清晰。

6．在“探究凸透镜成像的规律”实验中，某小组同学利用焦距为10厘米的凸透镜、高为3厘米的发光体，光屏和光具座进行实验，将测得的物距u、像距v以及所成像的高L

像

分别记录在下表中．在验证得到凸透镜成像的初步规律后，为了进一步研究，他们进行适量的运算，将结果分别记录在下表的后两列中．

实验序号物距u（厘

米）

像高L像（厘

米）

像距与物距之

比（厘米）

像距与物距

之比

（/v u）

物距与像距之

和（/

u v）

（厘米）

160.012.00.600.2072.0 250.012.50.750.2562.5 330.015.0 1.500.5045.0 418.022.5 3.75 1.2540.5 516.026.7 5.00 1.6742.7

614.035.07.50 2.5049.0

①根据实验需要16

的数据，分析比较像距v随物距u的变化情况及相关条件，可得出的初步结论是：凸透镜成实像时，__________

②根据实验序号16-的数据，分析比较像高L 像与/v u 的变化情况及相关条件，可得出的初步结论是：凸透镜成实像时，__________

③该小组同学继续利用表中的数据及相关条件，分析、归纳得出结论

（a ）根据实验序号13-的数据，分析比较物距变化量u ?与相距变化量v ?的大小关系及成像情况，可得出的初步结论是：__________

（b ）根据实验序号16-的数据，分析比较物距u 变化时，L 像、u v +的变化情况，可得出得初步结论是：__________．

【答案】像距随着物距的减小而增大 同一发光体的像高L 像和/v u 成正比 同一发光体经同一凸透镜折射后，当u v ?>?时，成缩小的实像 当像高小于物高时，u v +随着u 的减小而减小；当像高大于物高时，u v +随着u 的减小而增大

【解析】

【分析】

【详解】

①[1]同一凸透镜，焦距保持不变，观察比较实验序号1至6，可得物距逐渐减小而像距逐渐增大．

②[2]同一凸透镜，焦距保持不变，观察比较实验序号1至6，可得像高L 像和

v u

的比值恒定为3．

③（a ）[3]实验2序号与1序号相比，10.0u cm ?=，0.5v cm ?=，实验3序号与2序号相比，20.0u cm ?=， 2.5v cm ?=，像高均小于物高．

（b ）[4]观察实验序号1至3可得，像高L 像小于物高，当物距减小时，u v +也逐渐减小；观察实验序号4至6可得，像高L 像大于物高，当物距减小时，u v +反而逐渐增大．

【点睛】

此题是探究凸透镜成像的规律，考查了凸透镜成像的规律的归纳与总结．凸透镜动态成像规律：凸透镜成实像时，物近像远像变大，物远像近像变小．、逐一分析实验数据，在分析表格中数据时，要注意分析物距的变化、像距的变化及成像特点的变化，同时要注意像距与物距与焦距之间的关系．

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

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．物理兴趣小组在探究“凸透镜成像的规律”实验时：

(1)用图甲所示的装置测出凸透镜的焦距为_____cm。

(2)图乙是某次实验时观察到的现象，生活中的_____（选填“放大镜”、“投影仪”或“照相机”）是利用这一原理制成的。保持凸透镜不动，把蜡烛向左移动一段距离，要想在光屏上再次得到清晰的像，应该把光屏向_____（选填“左”或“右”）移动一段距离，像_____（选填“变大”、“变小”或“不变”）。

(3)实验时，光屏上得到了蜡烛清晰的像，一个同学不小心在凸透镜上溅了一个小泥点，则光屏上_____（选填“有”或“没有”）完整的像。

【答案】10 照相机左变小有

【解析】

【详解】

(1)[1]平行光线经过凸透镜时，会会聚在焦点，从图甲可以看到，凸透镜的焦距是10cm；

(2)[2]从图乙可以看到，物距大于像距，根据凸透镜的成像规律可知，成倒立缩小的实像，生活中的照相机是利用这一原理制成的；

[3][4]根据凸透镜的动态成像规律可知，把蜡烛向左移动一段距离，要想在光屏上再次得到清晰的像，应该把光屏向左移动一段距离，像是变小的；

(3)[5]凸透镜上溅了一个小泥点，整个物体发出的光虽有一小部分被挡住，但仍然有一部分的光通过凸透镜会聚成像，因此光屏上还是会有完整的像。

9．如图，小明用一个焦距未知的凸透镜、蜡烛、光屏、光具座探究凸透镜成像规律：

(1)由图甲可知，该凸透镜的焦距为_____cm；

(2)如图乙所示，若在光屏上能得到清晰缩小的烛焰的像（光屏未画出），则蜡烛可能置于凸透镜左边a、b、c、d四点中的_____点处（注：P点是该凸透镜的2倍焦距处），生活中的_____就是利用这个原理制成的；

(3)当蜡烛远离凸透镜时，要在光屏上再次成清晰的像，光屏应_____（填“靠近”或“远离”）凸透镜，同时观察到光屏上清晰的像变_____（填“大”或“小”），接着小明用一块遮光布遮住凸透镜的下半部分，可观察到光屏上的像是_____（“完整”或“不完整”）的；

(4)某次实验中，光屏上已得到清晰的像，小明用一个焦距为15cm的凸透镜换下原先的凸透镜，并保持凸透镜和光屏的位置不动，为了使光屏上的像变清晰，蜡烛应_____（填“靠近”或“远离”）凸透镜．

【答案】11.0a照相机靠近小完整远离

【解析】

【分析】

【详解】

(1)由图可知，凸透镜位于30cm处，光线会聚与41cm处，所以焦点到凸透镜的距离即为焦距，f=41.0cm?10.0cm=11.0cm；

(2)根据凸透镜成像的规律可知物体位于2倍焦距以外成缩小倒立的实像，所以物体位于

a、b、c、d四点中的a点处，照相机就是利用这一原理制成的；

(3)根据物远像近像变小的规律可知当蜡烛远离凸透镜时，要在光屏上再次成清晰的像，光屏应靠近凸透镜，同时观察到光屏上清晰的像变小，用一块遮光布遮住凸透镜的下半部分，像仍然是完整的只是变暗；

(4)实验中，光屏上已得到清晰的像，小明用一个焦距为15cm的凸透镜换下原先的凸透镜，并保持凸透镜和光屏的位置不动，此时相当于物距变小根据成像原理可知像距变大了，所以为了使光屏上的像变清晰，蜡烛应远离凸透镜．

10．光明中学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、凸形状可改变的液体透镜，并利用液体透镜探究“光的折射”和“透镜成像”，如图所示．

（1）在探究“凸透镜对光线的作用”时，首先在两个透明玻璃长方体容器中充入蚊香烟雾，然后将水注入橡皮膜，制成液体透镜，再将液体透镜放置在两个玻璃容器之间，如图甲所示，让光线沿图示方向射入玻璃容器，经透镜折射后折射光线将_________（选填“偏离”或“偏向”）主光轴．如果此时再用注射器向橡皮膜注水，改变液体透镜的凸起程度，则折射光线偏折的程度_________（选填“会改变”或“不改变”），在玻璃容器中充入蚊香烟雾的目的是__________________

（2）在用液体透镜探究“凸透镜成像规律”时，蜡烛、光屏和液体透镜的位置如图乙所示，光屏上出现清晰的烛焰像，若透镜位置不动，将蜡烛移到光具座10cm刻度时，则烛焰经凸透镜所称的像是_________

A．放大、倒立的实像

B．放大、正立的虚像

C．缩小、倒立的实像

D．缩小、正立的实像

（3）为了探究“影响液体透镜折光能力强弱的因素”，物理兴趣小组人员做了如下实验：在图甲所示的装置中，保持液体透镜的凸起程度、即形状不变，先后在橡皮膜中注入酒精和煤油，观察光线经不同液体透镜折射后的偏折程度，此时，他们是在探究液体透镜折光能力与__________________是否有关，在此探究过程中保持液体透镜的凸起程度，即形状不变的具体原因是________________________．

【答案】偏向会改变观察光的路径C液体种类凸透镜对光的偏折能力与凸透镜的凸起程度有关；

【解析】

【分析】

【详解】

（1）由图可知，玻璃容器的形状相当于一个凸透镜，凸透镜对光有会聚作用，经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，用注射器向橡皮膜注水，改变液体透镜的凸起程度，则折射光线偏折的程度会发生改变；在玻璃容器中充入蚊香烟雾，当光照到烟雾时，烟雾颗粒对光的反射方向是不同的，会发生漫反射现象，所以我们从各角度可以看到光的路径；

（2）由图知，物距小于像距，此时成倒立放大的实像，因此物距处于1倍和2倍焦距之间，像距大于2倍焦距，物距u=40cm-25cm=15cm；像距v=70cm-40cm=30cm；由上分析得：30cm＞2f f＜15cm＜2f；解得：7.5cm＜f＜15cm；将蜡烛移到光具座的10cm刻度处时，物距u=40cm-10cm=30cm，处于2倍焦距之外，所以成倒立缩小的实像，所以C选项正确；

（3）在图甲所示的装置中，保持液体透镜的凸起程度、即形状不变，先后在橡皮膜中注入酒精和煤油，观察光线经不同液体透镜折射后的偏折程度，此时，他们是在探究液体透镜折光能力与液体的种类是否有关，在此探究过程中保持液体透镜的凸起程度，即形状不变是因为凸透镜对光的偏折能力与凸透镜的凸起程度有关．