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10.0
缩小
照相机

缩小





B

远视
等大
没有
【分析】
首先,根据平行于主光轴的光线经凸透镜折射后会聚于焦点的特点,焦点到凸透镜光心的距离即为焦距,通过读取光具座刻度可计算焦距;接着判断物体到凸透镜的距离与焦距的关系,依据凸透镜成像规律确定成像性质;最后结合生活光学仪器,找到对应成像原理的设备。
1. 计算焦距:读取凸透镜和焦点在光具座上的刻度,两者差值为焦距。
2. 判断成像:对比物距与2倍焦距的大小,根据成像规律得出像的特点。
3. 联系仪器:根据成像特点匹配对应的生活光学设备。
【解析】
1. 计算焦距:
由图可知,凸透镜位于光具座的$ 30.0\ \mathrm{cm} $刻度处,平行光经凸透镜折射后会聚在$ 40.0\ \mathrm{cm} $刻度处,因此焦距$ f = 40.0\ \mathrm{cm} - 30.0\ \mathrm{cm} = 10.0\ \mathrm{cm} $。
2. 判断成像性质:
物体到凸透镜的距离$ u = 25\ \mathrm{cm} $,由于$ 2f = 2×10.0\ \mathrm{cm}=20.0\ \mathrm{cm} $,满足$ u > 2f $,根据凸透镜成像规律,此时成倒立、缩小的实像。
3. 对应光学仪器:
该倒立、缩小实像的成像原理与照相机的工作原理相同。
【答案】
10.0;缩小;照相机
【知识点】
凸透镜焦距测定;凸透镜成像规律;照相机成像原理
【点评】
本题考查凸透镜的基础性质与成像规律的应用,需掌握平行光测焦距的方法,熟悉物距与焦距关系对应的成像特点,并能结合生活中的光学仪器理解成像原理,属于基础应用型题目。
【难度系数】
0.8
【分析】
首先,我们需要将手机扫描二维码的过程与照相机成像原理联系起来。手机的摄像头相当于照相机的镜头,而照相机的镜头是凸透镜。接着回忆凸透镜成像规律:当物体位于凸透镜2倍焦距以外时,会成倒立、缩小的实像。二维码到手机摄像头的距离远大于2倍焦距,因此可以判断像的性质。
【解析】
手机扫描二维码时,摄像头的作用相当于照相机的镜头,照相机的镜头是一个凸透镜;根据凸透镜成像规律,当物距大于2倍焦距($u>2f$)时,凸透镜成倒立、缩小的实像,二维码与摄像头的距离满足$u>2f$的条件,因此二维码经摄像头扫描成倒立、缩小的实像。
【答案】
凸;缩小;实
【知识点】
凸透镜成像规律;照相机成像原理
【点评】
本题考查凸透镜成像规律在生活中的实际应用,要求学生能将生活现象与物理知识建立联系,理解照相机的成像原理是解题的核心。
【难度系数】
0.8
【分析】
首先回忆凸透镜成像规律:物距减小,像距增大。手机镜头相当于凸透镜,当镜头过于靠近拍摄对象时,物距变小,像距会变大,此时像会成在感光器(光屏)的后方,导致照片模糊。要让像重新成在感光器上,需要让光线提前会聚,凸透镜对光线有会聚作用,所以用凸透镜紧靠镜头可使光线提前会聚,让像移到感光器上,解决问题。
【解析】
1. 根据凸透镜成像规律,当物距减小(手机镜头靠近拍摄对象),像距会增大,此时像的位置在感光器的后方,因此拍出的照片模糊。
2. 凸透镜对光线具有会聚作用,将凸透镜紧靠在手机镜头上,能使光线提前会聚,让像成在感光器上,从而解决无法正常对焦的问题。
【答案】
后;凸
【知识点】
凸透镜成像规律;凸透镜会聚作用
【点评】
本题结合手机微距镜头的实际场景,考查凸透镜成像规律和透镜的光学性质,要求将物理知识与生活应用结合,理解物距与像距的变化关系。
【难度系数】
0.7
【分析】
首先回忆凸透镜的特殊光线规律:从焦点发出的光线,经过凸透镜折射后,折射光线会平行于主光轴。题目中灯泡在凸透镜的焦点处,射向凸透镜的光线是从焦点发出的,我们只需根据这个规律,画出每条入射光线对应的折射光线,使其平行于主光轴即可。
【解析】
步骤1:确定入射光线:图中两条入射光线均从凸透镜左侧焦点F射向凸透镜;
步骤2:根据凸透镜的光学规律——过焦点的光线经凸透镜折射后平行于主光轴,分别画出两条入射光线经凸透镜折射后的光线,使折射光线平行于主光轴(具体光路图见参考答案)。
【答案】
如图所示(两条折射光线平行于主光轴,与参考答案光路图一致)
【知识点】
凸透镜的特殊光线
【点评】
本题考查凸透镜特殊光线的应用,牢记“过焦点的光线经凸透镜折射后平行于主光轴”这一规律是解题关键,属于基础题型,需要熟练掌握凸透镜的三条特殊光线。
【难度系数】
0.8
【分析】
首先明确近视眼的成因:高度近视患者的晶状体折光能力过强,远处物体发出的光线可看作平行光入射,经晶状体折射后,会聚点会落在视网膜的前方。因此我们需要画出平行入射光线经晶状体折射后,向主光轴偏折且会聚在视网膜前的光线。
【解析】
1. 近视眼的晶状体较厚,对光线的会聚能力远强于正常眼睛;
2. 远处物体的入射光线可视为平行光,经过该晶状体折射后,光线会提前会聚,即会聚点位于视网膜眼球内壁的前方;
3. 据此绘制折射光线:将两条平行入射光线分别沿晶状体的不同位置折射,使折射光线向主光轴偏折,最终的会聚点落在视网膜前方,完成光路绘制具体光路参考参考答案图示。
【答案】
如图所示绘制出平行入射光线经晶状体折射后会聚在视网膜前方的光线,参考参考答案中的光路图
【知识点】
近视眼的成因、光的折射规律
【点评】
本题结合生活中的近视现象,考查光的折射规律在眼睛成像中的应用,要求学生将物理知识与生活实际结合,加深对眼睛成像原理的理解。
【难度系数】
0.6
【分析】
(1)首先根据图中蜡烛、凸透镜、光屏的位置计算物距和像距,此时物距大于像距,成倒立缩小的实像,结合凸透镜成像规律列出关于焦距的不等式,据此筛选符合条件的焦距选项;
(2)根据凸透镜成像“物近像远像变大”的规律,判断光屏的移动方向;若不移动光屏,需利用透镜对光线的作用,选择能使光线提前会聚的镜片让像重新清晰;
(3)薄玻璃板相当于平面镜,根据平面镜成像的特点分析像的性质,再结合虚像的特点判断光屏上是否有像。
【解析】
(1) 由图可知,物距 $ u = 50\ \mathrm{cm} - 20\ \mathrm{cm} = 30\ \mathrm{cm} $,像距 $ v = 65\ \mathrm{cm} - 50\ \mathrm{cm} = 15\ \mathrm{cm} $。此时光屏成清晰的倒立缩小实像,根据凸透镜成像规律:
$ u > 2f $,即 $ 30\ \mathrm{cm} > 2f $,解得 $ f < 15\ \mathrm{cm} $;
$ f < v < 2f $,即 $ f < 15\ \mathrm{cm} < 2f $,解得 $ 7.5\ \mathrm{cm} < f < 15\ \mathrm{cm} $。
选项中只有$10\ \mathrm{cm}$符合范围,故选B。
(2) 蜡烛向右移动,物距减小,根据“物近像远像变大”,像距会增大,因此需将光屏向右移动才能得到清晰的像;若不移动光屏,要使像重新成在光屏上,需在凸透镜和烛焰之间放置对光线有会聚作用的镜片,远视眼镜的镜片是凸透镜,对光线有会聚作用,可使像提前成在光屏上,故应放远视眼镜片。
(3) 薄玻璃板相当于平面镜,根据平面镜成像特点,平面镜成正立、等大的虚像;虚像不能在光屏上呈现,因此把光屏移到像的位置,光屏上没有烛焰的像。
【答案】
(1) B
(2) 右;远视
(3) 等大;没有
【知识点】
凸透镜成像规律;平面镜成像特点;透镜对光的作用
【点评】
本题综合考查凸透镜成像规律、平面镜成像特点的应用,需熟练掌握相关光学规律,结合实验情境分析问题,侧重对实验探究能力的考查。
【难度系数】
0.6