第127页 - 通城学典课时作业本八年级物理苏科版江苏专用

发散

凸

B

②

上

能

10

放大镜

C

【分析】
我们分两步梳理解题思路：第一步判断甲图“空气透镜”的性质，不能直接把空气泡当成空气中的凸透镜，要注意整个环境的介质是水，椭圆形空气泡把周围的水分割成了左右两部分，这两部分水的形状都是中间薄、边缘厚，符合凹透镜的结构特征，凹透镜对光线有发散作用，因此平行光照射后出射光束是发散的。第二步判断乙图的透镜类型，核心是对比入射光线和出射光线的偏折方向：入射的是平行于主光轴的光线，经过虚线框后，光线相比原直线传播路径向主光轴方向偏折，说明透镜对光有会聚作用，出射光线向外张开是因为光线已经经过会聚焦点后继续向外传播，本质还是会聚效果，因此是凸透镜。
【解析】
1. 甲图中，“空气透镜”浸没在水中，周围的水构成两个组合的凹透镜，凹透镜对平行光束具有发散作用，因此正对照射的平行光射出后成为发散光束。
2. 乙图中，平行入射的光线经过虚线框后向主光轴偏折，整体表现出会聚的光学特性，符合凸透镜对光的会聚作用的特点，因此虚线框内放入的是凸透镜。
【答案】
发散凸
【知识点】
凹透镜对光的作用，凸透镜对光的作用
【点评】
本题的易错点有两处：一是容易被空气泡的椭圆外形误导，忽略透镜介质和周围环境的差异，错把空气泡直接当成凸透镜判断为会聚；二是容易被乙图出射光线向外张开的表象误导，误以为是凹透镜。判断透镜类型的核心方法是对比光线经过透镜前后的偏折方向，看光线是向主光轴偏折还是远离主光轴偏折，即可准确判断透镜的光学属性。
【难度系数】
0.6

【分析】
首先我们从凸透镜对平行光的作用入手：平行于主光轴的太阳光经过凸透镜后，最终会会聚到焦点位置，焦点处是最小最亮的光斑。接下来分两种情况分析当前15cm处的光斑：第一种是地面在透镜和焦点之间，光线还处于会聚阶段，此时向上移动透镜，透镜到地面的距离增大，地面向焦点靠近，光斑会变小，和题目描述矛盾；第二种是地面在焦点的后方，光线已经过了焦点开始发散，此时向上移动透镜，透镜到地面的距离增大，地面距离焦点更远，发散的光斑就会变大，完全符合题目条件。确定焦点位置在透镜和地面之间后，就可以利用相似三角形的比例关系计算出焦距的数值。
【解析】
1. 明确平行光的会聚规律：正对太阳光的凸透镜，会将平行入射的太阳光会聚到主光轴的焦点处，焦点位置的光斑是最小最亮的。
2. 结合题意判断焦点位置：
题目说明透镜向上移动（透镜到地面的距离变大）时，光斑变大，说明当前地面处于光线过了焦点后的发散区域，焦点位于透镜和地面之间。
3. 用相似三角形推导焦距：
设透镜直径为D，已知光斑直径是透镜直径的一半，即光斑直径为$\frac{D}{2}$，设透镜焦距为f，透镜到地面的距离为15cm，因此焦点到地面的距离为$15\ \mathrm{cm}-f$。
由相似三角形对应边成比例可得：
$ \frac{D}{\frac{D}{2}}=\frac{f}{15\ \mathrm{cm}-f} $化简后得到$2=\frac{f}{15\ \mathrm{cm}-f}$，计算解得$f=10\ \mathrm{cm}$。
因此答案选B。
【答案】B
【知识点】凸透镜会聚作用，相似三角形应用
【点评】本题的易错点是直接将15cm误认为是透镜的焦距，忽略了非焦点位置也能形成光斑的情况，解题的核心是通过透镜上移时光斑的变化规律，先判断出焦点的相对位置，再结合几何关系推导焦距，需要掌握焦点前后不同区域的光斑变化特点。
【难度系数】0.4

【分析】
我们先识别两个透镜类型，甲为凸透镜、乙为凹透镜，结合透镜特殊光线的传播规律来完成光路绘制：
1. 先处理甲图：观察甲的入射光线，是从凸透镜左侧的焦点F发出射向透镜的，根据凸透镜的光学特性，从焦点发出的光线经过凸透镜折射后，出射光线会平行于主光轴，因此只需要在透镜右侧画出平行于主光轴的出射光线即可。
2. 再处理乙图：观察乙图，已经给出的折射光线平行于主光轴，根据凹透镜的光学特性，当折射光线平行于主光轴时，对应的入射光线的延长线必然经过凹透镜另一侧的虚焦点，图中入射光线的延长线恰好指向右侧的虚焦点，只需确认光路符合规律、补全光线标识即可。
【解析】
1. 甲图（凸透镜）作图：
依据凸透镜特殊光线规律：从焦点发出的光线，经凸透镜折射后传播方向变为平行于主光轴。沿水平向右的方向，在凸透镜右侧画出两条平行于主光轴的带箭头出射光线，箭头指向右方。
2. 乙图（凹透镜）作图：
依据凹透镜特殊光线规律：若入射光线的延长线经过凹透镜另一侧的虚焦点，经凹透镜折射后，折射光线平行于主光轴。图中入射光线指向右侧虚焦点，折射后平行于主光轴向右的光路符合规律，补全光线箭头即可。
【答案】

【知识点】
凸透镜特殊光线；凹透镜特殊光线
【点评】
本题是透镜基础光路作图题，核心是牢记凸透镜、凹透镜的三条特殊光线的传播规律，注意区分两类透镜的折射特点，作图时要保证光线带箭头、方向标注正确。
【难度系数】
0.7

【分析】
解题时首先要先确定物距大小：从题图可以看出，发光体位于凸透镜的右侧，到透镜光心的距离大于2倍焦距，即物距u＞2f。接下来回忆凸透镜成像规律：当u＞2f时，对应的像距范围是f＜v＜2f，也就是像会成在透镜左侧的一倍焦距和二倍焦距之间的区域。接下来判断像的具体位置和朝向：凸透镜成实像时，像与物体是倒立关系，也就是上下颠倒、左右颠倒，题图里发光体的箭头是向下的，上下颠倒后像的箭头方向就向上，因此像会落在左侧f~2f之间的上半区域，也就是序号②的位置。最后判断人眼能否看到该像：实像是实际光线会聚形成的，既可以被光屏承接，也可以被人眼直接观察到。
【解析】
1. 确定物距：由图可知，发光体到凸透镜的距离u＞2f，根据凸透镜成像规律，此时像距满足f＜v＜2f，像成在透镜左侧的一倍焦距到二倍焦距的区间内。
2. 判断像的朝向：凸透镜成实像时，像与物体上下颠倒，题图中发光体箭头向下，因此像的箭头方向向上，因此像落在f~2f区间的上半部分，也就是②区域。
3. 实像的性质：该像是实像，由实际光线会聚而成，因此能够被人眼看到。
【答案】
②；上；能
【知识点】
凸透镜成像规律，实像的特点
【点评】
本题考察凸透镜成像规律的灵活应用，容易出错的点是忽略实像的倒立特性，误将像判断在④区域，同时要明确实像不仅可以用光屏承接，人眼也可以直接观察到实像，避免形成“只有光屏上的像才能被看到”的错误认知。
【难度系数】
0.6

【分析】
首先我们先从光具座的刻度读取三个元件的位置，先计算初始状态的物距和像距：蜡烛在30cm刻度处，凸透镜在50cm刻度处，光屏在70cm刻度处，算出物距和像距相等。结合凸透镜成像规律，当物距等于像距且光屏能承接清晰实像时，对应u=v=2f的特殊成像情况，就可以直接算出焦距。之后再计算蜡烛移到45cm刻度线处的物距，对比焦距大小判断成像性质，就能对应到对应的生活应用。
【解析】
1. 求解凸透镜焦距：
从图中刻度可得，蜡烛对应刻度为30.0cm，凸透镜对应刻度为50.0cm，光屏对应刻度为70.0cm。
物距 $ u = 50.0\mathrm{cm} - 30.0\mathrm{cm} = 20.0\mathrm{cm} $，
像距 $ v = 70.0\mathrm{cm} - 50.0\mathrm{cm} = 20.0\mathrm{cm} $。
此时光屏上得到清晰实像，满足凸透镜成像中$ u=v=2f $的规律，代入得$ 2f=20\mathrm{cm} $，解得焦距$ f=10\mathrm{cm} $。
2. 判断蜡烛移动后的成像应用：
蜡烛移到45cm刻度线处时，此时物距 $ u' = 50.0\mathrm{cm} - 45.0\mathrm{cm} = 5.0\mathrm{cm} $，满足$ u'＜f $，此时成正立、放大的虚像，该成像性质和生活中放大镜的成像规律一致。
【答案】
10；放大镜
【知识点】
凸透镜成像规律，刻度尺读数
【点评】
本题属于凸透镜成像规律的基础常规考题，核心考点是利用u=2f时物距像距相等的特殊成像点快速求解焦距，再结合物距小于一倍焦距的成像特点对应生活应用，只要准确读取光具座刻度、熟记不同物距区间的成像规律就可以顺利解题。
【难度系数】
0.7

【分析】
首先明确解题思路：第一步先从光具座刻度中读取蜡烛、凸透镜、光屏的对应刻度，计算出物距u和像距v的具体数值；第二步结合凸透镜成像的规律，先判断此时的成像特点，推导凸透镜焦距的取值范围；第三步逐一对照每个选项，结合成像规律、光路可逆原理判断选项的正误，最终选出描述错误的选项。
读数可得蜡烛在30.0cm刻度处，凸透镜在50.0cm刻度处，光屏在80.0cm刻度处，因此物距u=50.0cm-30.0cm=20cm，像距v=80.0cm-50.0cm=30cm，v＞u，以此为基础展开分析。
【解析】
解：由题图可得：
物距u = 50cm - 30cm = 20cm，像距v = 80cm - 50cm = 30cm。
选项A：此时v＞u，满足f＜u＜2f、v＞2f的成像条件，因此光屏上成倒立、放大的实像，A说法正确。
选项B：根据f＜u＜2f，代入u=20cm可得f＜20cm＜2f，即10cm＜f＜20cm；再根据v＞2f，代入v=30cm可得30cm＞2f，即f＜15cm；联立两个不等式可得10cm＜f＜15cm，因此凸透镜的焦距一定在10cm至15cm之间，B说法正确。
选项C：根据凸透镜成像“物近像远像变大”的规律，把蜡烛向右移动少许，物距减小，像距会增大，同时像的大小也会变大，因此光屏适当向右移动后，得到的是更大的实像，并非更小的实像，C说法错误。
选项D：光的折射过程中光路可逆，若仅把蜡烛和光屏的位置互换，此时物距变为30cm，像距变为20cm，满足u＞2f的条件，因此光屏上成倒立、缩小的实像，D说法正确。
综上，本题要求选错误选项，答案为C。
【答案】
C
【知识点】
凸透镜成像规律，光路可逆
【点评】
本题是凸透镜成像规律的常规基础考题，核心考察了物距像距与焦距的范围推导、成像动态变化规律以及光路可逆的应用，易错点是联立不等式推导焦距范围，以及混淆物距变化对应的成像大小变化规律，整体属于中等偏易的题型。
【难度系数】
0.7