《2025年小题狂做八年级物理上册苏科版巅峰版》

7. 小明在暗室里探究平行于主光轴的光通过透镜后的光路,他用一直径和透镜直径相同的平行光正对透镜照射,惊奇地发现通过透镜玻璃边缘的光经透镜后部分发生偏折,部分沿直线传播,如图甲和乙所示。第二天小明在阳光下继续研究透镜对光的作用,将透镜正对太阳光,移动与透镜平行的白纸,在白纸上得到了如图丙所示的现象。则该同学所用的透镜为凹透镜或凸透镜(填“凹透镜”“凸透镜”或“凹透镜或凸透镜”)。继续将白纸稍远离该透镜,则暗斑的面积将不变(填“变大”“变小”或“不变”),亮环的亮度将变暗(填“变亮”“变暗”或“不变”)。

答案： 凹透镜或凸透镜　不变　变暗 提示:凸透镜对光具有会聚作用，太阳光近似可以看成一束平行光，当凸透镜到白纸的距离大于凸透镜的二倍焦距时，透过凸透镜被会聚的光继续向前传播，会与透镜之外的太阳光进行叠加，从而形成一个圆环形状的光斑，故可能是凸透镜。平行光透过凹透镜后，光会向偏离主光轴的方向发散，中央部分较暗，周围会形成亮光，从而形成图丙所示的环形亮斑，因此使用的可能是凸透镜也可能是凹透镜。由图甲可知，通过凸透镜边缘的光线沿直线传播，其余光线会向内会聚，凸透镜与白纸的距离大于二倍焦距时，会形成环形光斑，但是由于与凸透镜轴线平行的光传播方向不变，因此暗斑大小不变，当白纸远离透镜时，亮环的亮度将变暗。由图乙可知，通过凹透镜边缘的光线沿直线传播，其余光线会向外发散，形成亮环，则暗斑的边缘就是凹透镜边缘平行的位置，由于凹透镜位置不变，则暗斑的面积不变，当白纸远离凹透镜时，亮环的面积会变大，但是由于透过凹透镜的光总量不变，所以亮环将变暗。

8.(2024·无锡江阴中考模拟)如图所示,S'是点光源 S 在平面镜中所成的像,S 发出的一条光线经平面镜反射后恰好经过凸透镜左侧焦点 F。要求：
(1)画出点光源 S。
(2)补充入射光线。
(3)画出反射光线经过凸透镜的折射光线。

答案：
如图所示

9. 小明学习了凸透镜后,进行了课外的探究。他将一可变色的点光源、横截面积为 S 的凸透镜和光屏(面积足够大)放在光具座(一种能显示长度刻度的光学器件)上,如图甲所示,调节它们的高度,使光源、凸透镜光心和光屏中心在同一水平直线上。

(1)小明固定凸透镜的位置,将光源调为蓝色光,从紧贴凸透镜的位置缓慢向外移动,直至光屏上出现一个与透镜面积等大的蓝色光斑。则此时点光源恰好位于凸透镜的焦点处。若继续向右移动光屏,蓝色光斑的面积将不变(填“变大”“变小”或“不变”)。
(2)在上述实验的基础上,小明只将光源调为红色光,则光屏上光斑的面积变大(填“变大”“变小”或“不变”),他需将点光源向左(填“左”或“右”)移动一些才能在光屏上再次出现与透镜面积等大的红色光斑,此时点光源的位置如图甲所示,则此时该凸透镜的焦距为20.0cm。若此时将光屏从图示位置移动至 70 cm 刻度处,光屏上光斑周围出现了一个暗环。此暗环是如何形成的呢？请教老师后知道：暗环是透镜外侧沿直线传播的光与透镜折射的光在光屏上形成的无光区,装置的截面图如图乙所示,请你算出此时暗环的面积为3S(设圆形凸透镜的横截面积为 S,请用含字母 S 的式子表示)。

答案：
(1)焦点　不变　
(2)变大　左　20.0　3S 提示:
(1)因为光斑和凸透镜是等大的，说明折射光线是平行的，这时光源刚好在焦点上。若继续向右移动光屏，因折射光线是平行的，故蓝色光斑的面积将保持不变。
(2)在上述实验的基础上，小明只将光源调为红色光，红光的偏折程度比蓝光小，此时还是发散的光，则光屏上光斑的面积变大，故需要将点光源向远离透镜即左侧移动一些才能在光屏上再次出现与透镜面积等大的红色光斑，根据图甲可知，焦距为50.0cm−30.0cm=20.0cm。透镜边缘以外的光线沿直线传播，以内的光线会发生偏转，二者之间会形成一个没有光线的黑色区域，这就是暗环，如图所示。由于光源到透镜和光屏到透镜的距离都是20cm，图中凸透镜正好相当于大三角形的中位线，圆环大圆的直径就是2D，半径是D。小圆的直径就是D，半径就是$\frac{1}{2}D$。暗环的面积为$\pi D^{2}-\pi (\frac{1}{2}D)^{2}=\frac{3}{4}\pi D^{2}$，透镜的面积$S=\frac{1}{4}\pi D^{2}$，暗环的面积为3S。