1.如图所示,有两条光线射向凹透镜,请画出对应的折射光线。

答案
1.
解析
【分析】要解决凹透镜的光线折射问题,需牢记凹透镜的特殊光线规律:①平行于主光轴的光线经凹透镜折射后,折射光线的反向延长线过凹透镜的虚焦点;②入射光线的延长线指向凹透镜的虚焦点时,经凹透镜折射后,折射光线平行于主光轴。本题中两条入射光线分别符合上述两种情况,据此即可画出对应折射光线。
【解析】根据凹透镜的光学性质:1. 平行于主光轴射向凹透镜的光线,折射后,折射光线的反向延长线过凹透镜的虚焦点(右侧的F);2. 入射光线的延长线经过凹透镜左侧的虚焦点时,经凹透镜折射后,折射光线平行于主光轴。按照上述规律画出两条光线的折射光线,结果如参考答案所示。
【答案】
【知识点】凹透镜的光学性质、透镜折射规律
【点评】本题考查凹透镜特殊光线的作图,是光学作图的基础题型,核心在于掌握凹透镜的特殊光线规律,难度适中。
【难度系数】0.5
【解析】根据凹透镜的光学性质:1. 平行于主光轴射向凹透镜的光线,折射后,折射光线的反向延长线过凹透镜的虚焦点(右侧的F);2. 入射光线的延长线经过凹透镜左侧的虚焦点时,经凹透镜折射后,折射光线平行于主光轴。按照上述规律画出两条光线的折射光线,结果如参考答案所示。
【答案】
【知识点】凹透镜的光学性质、透镜折射规律
【点评】本题考查凹透镜特殊光线的作图,是光学作图的基础题型,核心在于掌握凹透镜的特殊光线规律,难度适中。
【难度系数】0.5
2.[无锡期中]请在图中画出经过透镜前的入射光线。

答案
2.
解析
【分析】要画出经过凸透镜前的入射光线,需依据凸透镜的特殊光线规律:① 折射光线平行于主光轴时,对应的入射光线过凸透镜的焦点;② 折射光线过光心时,对应的入射光线传播方向不变。先分析两条折射光线的特点,反向推导对应的入射光线。
【解析】1. 对于折射光线C(平行于主光轴),根据凸透镜规律:从焦点发出的光线经凸透镜折射后平行于主光轴,因此入射光线应连接左侧焦点F与透镜上的入射点,箭头指向透镜;2. 对于折射光线B(过光心O),根据规律:过光心的光线传播方向不变,因此入射光线沿BO的反向延长线,从左方指向O点,箭头指向O。
【答案】
【知识点】凸透镜光路作图
【点评】本题考查凸透镜特殊光线的作图,需熟练掌握凸透镜三条特殊光线的规律,是光学作图的基础题型。
【难度系数】0.5
【解析】1. 对于折射光线C(平行于主光轴),根据凸透镜规律:从焦点发出的光线经凸透镜折射后平行于主光轴,因此入射光线应连接左侧焦点F与透镜上的入射点,箭头指向透镜;2. 对于折射光线B(过光心O),根据规律:过光心的光线传播方向不变,因此入射光线沿BO的反向延长线,从左方指向O点,箭头指向O。
【答案】
【知识点】凸透镜光路作图
【点评】本题考查凸透镜特殊光线的作图,需熟练掌握凸透镜三条特殊光线的规律,是光学作图的基础题型。
【难度系数】0.5
3.[重庆期中]如图所示,两透镜右侧的焦点正好重合,一条光线平行于主光轴射向凸透镜,请画出光线经过两个透镜的光路图。

答案
3.
解析
【分析】
要完成该光路图,需分两步利用透镜的特殊光线规律:①平行于主光轴的光线经凸透镜折射后会过凸透镜的焦点;②题目中两透镜右侧焦点重合,该焦点也是凹透镜的焦点,而射向凹透镜的光线延长线过凹透镜的焦点,根据凹透镜的特殊光线规律,此光线经凹透镜折射后会平行于主光轴射出,据此即可画出完整光路。
【解析】
1. 第一步:画平行于主光轴的光线经凸透镜的折射光线:从光线与凸透镜的交点出发,连接两透镜共同的右侧焦点,画出该折射光线;
2. 第二步:画上述光线经凹透镜的折射光线:由于入射到凹透镜的光线延长线过凹透镜的焦点,因此折射光线平行于主光轴,沿水平向右画出即可。
【答案】
对应正确光路图(即题目中给出的第二幅图所示光路)
【知识点】
凸透镜特殊光线、凹透镜特殊光线
【点评】
本题考查透镜特殊光线的应用,解题关键是牢记两种透镜的特殊光线规律,属于基础光学作图题,侧重考查学生对透镜光学性质的掌握。
【难度系数】
0.6
要完成该光路图,需分两步利用透镜的特殊光线规律:①平行于主光轴的光线经凸透镜折射后会过凸透镜的焦点;②题目中两透镜右侧焦点重合,该焦点也是凹透镜的焦点,而射向凹透镜的光线延长线过凹透镜的焦点,根据凹透镜的特殊光线规律,此光线经凹透镜折射后会平行于主光轴射出,据此即可画出完整光路。
【解析】
1. 第一步:画平行于主光轴的光线经凸透镜的折射光线:从光线与凸透镜的交点出发,连接两透镜共同的右侧焦点,画出该折射光线;
2. 第二步:画上述光线经凹透镜的折射光线:由于入射到凹透镜的光线延长线过凹透镜的焦点,因此折射光线平行于主光轴,沿水平向右画出即可。
【答案】
对应正确光路图(即题目中给出的第二幅图所示光路)
【知识点】
凸透镜特殊光线、凹透镜特殊光线
【点评】
本题考查透镜特殊光线的应用,解题关键是牢记两种透镜的特殊光线规律,属于基础光学作图题,侧重考查学生对透镜光学性质的掌握。
【难度系数】
0.6
4.[辽宁中考] 如图,根据入射光线和折射光线,在图中的虚线框内画出一个透镜。

答案
4.
解析
【分析】首先观察入射光线是平行于水平方向的光线,经过虚线框内的透镜后,折射光线向中间会聚,说明透镜对光线有会聚作用。根据透镜的性质,凸透镜对光线有会聚作用,凹透镜对光线有发散作用,因此虚线框内应填入凸透镜。
【解析】入射光线为平行光线,经过透镜后光线会聚,说明该透镜具有会聚光线的作用,符合凸透镜的光学特性,因此在虚线框内画出凸透镜即可。
【答案】
【知识点】凸透镜对光线的会聚作用;透镜的分类
【点评】本题考查透镜对光线的作用,是光学部分的基础题型,需要学生掌握凸透镜和凹透镜对光线的不同作用来判断透镜类型。
【难度系数】0.7
【解析】入射光线为平行光线,经过透镜后光线会聚,说明该透镜具有会聚光线的作用,符合凸透镜的光学特性,因此在虚线框内画出凸透镜即可。
【答案】
【知识点】凸透镜对光线的会聚作用;透镜的分类
【点评】本题考查透镜对光线的作用,是光学部分的基础题型,需要学生掌握凸透镜和凹透镜对光线的不同作用来判断透镜类型。
【难度系数】0.7
5.[安徽模拟] 如图,MN为透镜主光轴,$S'$是光源$S$通过透镜所成的像,请在图中画出透镜位置和种类,并确定透镜右侧焦点$F$的位置。

答案
5.
解析
【分析】要确定透镜的位置和种类,需利用凸透镜成像时物、像与光心共线的特点:①连接光源S和像S',其与主光轴MN的交点为光心O,过O垂直于MN的直线就是透镜位置;因S和S'在主光轴两侧,成实像,故透镜为凸透镜。②确定右侧焦点:过S作平行于主光轴的入射光线,经凸透镜折射后过S',折射光线与MN的交点即为右侧焦点F。
【解析】1. 确定透镜:连接S、S',直线SS'与主光轴MN交于光心O,过O作垂直于MN的直线,即为透镜位置;由于像S'与光源S在主光轴两侧,说明成实像,因此该透镜是凸透镜。2. 确定焦点:从S作平行于主光轴MN的入射光线,该光线经凸透镜折射后,折射光线经过像点S',折射光线与主光轴MN的交点就是右侧的焦点F。
【答案】
【知识点】凸透镜成像、透镜作图、焦点确定
【点评】本题考查凸透镜成像规律的应用,核心是利用物像连线确定光心,结合特殊光线确定焦点,属于基础作图题,需掌握凸透镜的基本性质。
【难度系数】0.5
【解析】1. 确定透镜:连接S、S',直线SS'与主光轴MN交于光心O,过O作垂直于MN的直线,即为透镜位置;由于像S'与光源S在主光轴两侧,说明成实像,因此该透镜是凸透镜。2. 确定焦点:从S作平行于主光轴MN的入射光线,该光线经凸透镜折射后,折射光线经过像点S',折射光线与主光轴MN的交点就是右侧的焦点F。
【答案】
【知识点】凸透镜成像、透镜作图、焦点确定
【点评】本题考查凸透镜成像规律的应用,核心是利用物像连线确定光心,结合特殊光线确定焦点,属于基础作图题,需掌握凸透镜的基本性质。
【难度系数】0.5
6. 如图所示,MN为凹透镜的主光轴,A'B'是物体AB通过凹透镜所成的像。请作图确定凹透镜的位置(画出凹透镜)并确定凹透镜的一个焦点F的位置。(保留作图痕迹)

答案
6.
解析
【分析】要确定凹透镜的位置,需利用“过光心的光线传播方向不变”的规律:连接物体端点A和像的端点A',该直线与主光轴MN的交点即为凹透镜的光心,由此确定凹透镜的位置;确定焦点时,利用凹透镜的特殊光线规律:平行于主光轴的光线经凹透镜折射后,折射光线的反向延长线过焦点,据此作图找到焦点F。
【解析】1. 确定凹透镜位置:连接A、A'两点,直线AA'与主光轴MN交于点O,O为凹透镜的光心,过O作垂直于MN的直线,即为凹透镜的位置;2. 确定焦点F:从A点作平行于主光轴MN的光线,交凹透镜于点C;连接A'、C并延长,与主光轴MN交于点F,F即为凹透镜的一个焦点。
【答案】
【知识点】凹透镜成像、透镜特殊光线、光心与焦点
【点评】本题考查凹透镜的作图,需掌握透镜的特殊光线规律,是透镜成像作图的基础题型,需明确虚像与折射光线反向延长线的关系。
【难度系数】0.5
【解析】1. 确定凹透镜位置:连接A、A'两点,直线AA'与主光轴MN交于点O,O为凹透镜的光心,过O作垂直于MN的直线,即为凹透镜的位置;2. 确定焦点F:从A点作平行于主光轴MN的光线,交凹透镜于点C;连接A'、C并延长,与主光轴MN交于点F,F即为凹透镜的一个焦点。
【答案】
【知识点】凹透镜成像、透镜特殊光线、光心与焦点
【点评】本题考查凹透镜的作图,需掌握透镜的特殊光线规律,是透镜成像作图的基础题型,需明确虚像与折射光线反向延长线的关系。
【难度系数】0.5
7. 与主光轴平行的光线AB是凹透镜的一条折射光线,经过平面镜反射之后反射光线为BC,请画出折射光线AB的入射光线及平面镜的位置。

答案
7.
解析
【分析】
要完成作图,需分两步:1. 利用凹透镜的光学性质画入射光线:平行于主光轴的光线经凹透镜折射后,折射光线的反向延长线过凹透镜的虚焦点F₂,据此确定AB对应的入射光线;2. 利用光的反射定律确定平面镜位置:入射光线与反射光线的夹角的角平分线是法线,平面镜与法线垂直,据此画出平面镜。
【解析】
步骤1:画入射光线。连接A点与凹透镜右侧虚焦点F₂,该连线的延长线(凹透镜左侧部分)即为AB对应的入射光线,因为平行于主光轴的光线经凹透镜折射后,折射光线的反向延长线必过虚焦点F₂。
步骤2:确定平面镜位置。入射光线与AB交于凹透镜左侧的入射点,AB与反射光线BC交于右侧点,作这两条光线(入射光线与BC)的夹角的角平分线(法线),过交点作垂直于法线的直线,即为平面镜的位置,平面镜的反射面朝向入射光线一侧。
【答案】

【知识点】
凹透镜的光学性质、光的反射定律
【点评】
本题结合凹透镜的特殊光线规律与光的反射定律,考查光学作图的综合应用,需准确掌握凹透镜虚焦点的性质和反射定律中法线、平面镜的关系。
【难度系数】
0.5
要完成作图,需分两步:1. 利用凹透镜的光学性质画入射光线:平行于主光轴的光线经凹透镜折射后,折射光线的反向延长线过凹透镜的虚焦点F₂,据此确定AB对应的入射光线;2. 利用光的反射定律确定平面镜位置:入射光线与反射光线的夹角的角平分线是法线,平面镜与法线垂直,据此画出平面镜。
【解析】
步骤1:画入射光线。连接A点与凹透镜右侧虚焦点F₂,该连线的延长线(凹透镜左侧部分)即为AB对应的入射光线,因为平行于主光轴的光线经凹透镜折射后,折射光线的反向延长线必过虚焦点F₂。
步骤2:确定平面镜位置。入射光线与AB交于凹透镜左侧的入射点,AB与反射光线BC交于右侧点,作这两条光线(入射光线与BC)的夹角的角平分线(法线),过交点作垂直于法线的直线,即为平面镜的位置,平面镜的反射面朝向入射光线一侧。
【答案】
【知识点】
凹透镜的光学性质、光的反射定律
【点评】
本题结合凹透镜的特殊光线规律与光的反射定律,考查光学作图的综合应用,需准确掌握凹透镜虚焦点的性质和反射定律中法线、平面镜的关系。
【难度系数】
0.5
8.[成都期末] 如图所示,将凸透镜的下表面与水面平行放置,一束光从水中对着水面上凸透镜下侧的焦点F入射后经水面折射出来的光线如图所示,请画出水面下方的入射光线和通过凸透镜后的光路图。

答案
8.
解析
【分析】
要完成该光路图,需分两步思考:① 画水面下方的入射光线:光从水中斜射入空气时,折射角大于入射角,法线是垂直水面的虚线,因此入射光线在水中,指向水面入射点,且入射光线与法线的夹角(入射角)小于折射光线与法线的夹角(折射角);② 画凸透镜后的光路:凸透镜下侧的焦点为F,根据凸透镜的特殊光线,从焦点发出的光线经凸透镜后会平行于主光轴(图中竖直虚线)射出,据此画出对应光线。
【解析】
1. 画水面下的入射光线:过水面入射点作垂直于水面的法线(竖直虚线),依据光的折射规律(光从水斜射入空气,折射角大于入射角),在水中画出入射光线,使入射光线指向入射点,且入射角小于折射角。
2. 画凸透镜后的光路:已知凸透镜下侧焦点为F,经过水面折射后的光线指向该焦点,根据凸透镜的特殊光线(从焦点发出的光线经凸透镜后平行于主光轴),画出经凸透镜后平行于主光轴的光线,方向向上。
【答案】

【知识点】
光的折射规律、凸透镜的特殊光线
【点评】
本题综合考查光的折射规律和凸透镜的特殊光线,要求学生结合两个光学知识点完成光路绘制,需准确理解折射角与入射角的关系及凸透镜的光线规律。
【难度系数】
0.5
要完成该光路图,需分两步思考:① 画水面下方的入射光线:光从水中斜射入空气时,折射角大于入射角,法线是垂直水面的虚线,因此入射光线在水中,指向水面入射点,且入射光线与法线的夹角(入射角)小于折射光线与法线的夹角(折射角);② 画凸透镜后的光路:凸透镜下侧的焦点为F,根据凸透镜的特殊光线,从焦点发出的光线经凸透镜后会平行于主光轴(图中竖直虚线)射出,据此画出对应光线。
【解析】
1. 画水面下的入射光线:过水面入射点作垂直于水面的法线(竖直虚线),依据光的折射规律(光从水斜射入空气,折射角大于入射角),在水中画出入射光线,使入射光线指向入射点,且入射角小于折射角。
2. 画凸透镜后的光路:已知凸透镜下侧焦点为F,经过水面折射后的光线指向该焦点,根据凸透镜的特殊光线(从焦点发出的光线经凸透镜后平行于主光轴),画出经凸透镜后平行于主光轴的光线,方向向上。
【答案】
【知识点】
光的折射规律、凸透镜的特殊光线
【点评】
本题综合考查光的折射规律和凸透镜的特殊光线,要求学生结合两个光学知识点完成光路绘制,需准确理解折射角与入射角的关系及凸透镜的光线规律。
【难度系数】
0.5
9. 如图所示为一件可发光菊花工艺品经过凸透镜成像的过程简图。凸透镜L的焦距为f,F为焦点,在离透镜1.5f处垂直于主光轴放置一平面镜M,其中花顶的光源S在左侧焦点F的正上方。通过作图确定S在凸透镜右侧所成像点的位置(要求作出两条光路)。

答案
9.
解析
【分析】要确定光源S在凸透镜右侧的像,需结合平面镜成像规律和凸透镜的特殊光线作图:首先利用平面镜成像特点找到S的像S'',再根据凸透镜的特殊光线(平行于主光轴的光线经凸透镜后过焦点、过光心的光线传播方向不变),由S''发出的光线经凸透镜折射后的交点即为所求像点。
【解析】
1. 作平面镜成像:根据平面镜成像时像与物关于镜面对称,光源S在平面镜M中的像S'',其位置为:M在透镜左侧1.5f处,S在透镜左侧f处,故S''在透镜左侧2f处;
2. 作凸透镜折射光线:
① 从S''作一条平行于主光轴的光线,射向凸透镜L,该光线经凸透镜折射后,会经过透镜右侧的焦点F;
② 从S''作一条经过凸透镜光心O的光线,该光线传播方向不变;
3. 两条折射光线在透镜右侧的交点,即为S在凸透镜右侧所成的像点S',位于透镜右侧2f处。
【答案】
【知识点】平面镜成像、凸透镜成像
【点评】本题结合平面镜成像与凸透镜成像,考查特殊光线的作图,需掌握两种光学元件的成像规律,是光学作图的综合题。
【难度系数】0.5
【解析】
1. 作平面镜成像:根据平面镜成像时像与物关于镜面对称,光源S在平面镜M中的像S'',其位置为:M在透镜左侧1.5f处,S在透镜左侧f处,故S''在透镜左侧2f处;
2. 作凸透镜折射光线:
① 从S''作一条平行于主光轴的光线,射向凸透镜L,该光线经凸透镜折射后,会经过透镜右侧的焦点F;
② 从S''作一条经过凸透镜光心O的光线,该光线传播方向不变;
3. 两条折射光线在透镜右侧的交点,即为S在凸透镜右侧所成的像点S',位于透镜右侧2f处。
【答案】
【知识点】平面镜成像、凸透镜成像
【点评】本题结合平面镜成像与凸透镜成像,考查特殊光线的作图,需掌握两种光学元件的成像规律,是光学作图的综合题。
【难度系数】0.5
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