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D
B
B
C

缩小
变小
A

凸透镜
远视眼镜
C
【分析】
这道题结合手机扫码的生活场景考查凸透镜成像的相关知识,我们可以用逐个验证排除的思路解题:首先回忆光源的定义、凸透镜作为照相机镜头的成像规律、成实像时物距和像的大小变化关系,再逐一判断每个选项的正误,先排除明显错误的选项,最后对照摄像头的成像原理确认正确答案即可。
【解析】
我们逐个对选项进行分析:
1. 选项A:光源的定义是自身能够发光的物体,二维码本身不能发光,仅能反射外界照射的光线,因此二维码不是光源,A错误。
2. 选项B:根据凸透镜成实像的动态规律“物远像近像变小”,要让二维码的像变小,需要增大物距,也就是将二维码远离摄像头,仅将二维码靠近摄像头会让成的像变大,B错误。
3. 选项C:手机摄像头属于凸透镜,扫码时成的是倒立缩小的实像,影像传感器作为光屏承接的是倒立的实像,并非正立的实像,C错误。
4. 选项D:摄像头的成像原理和照相机一致,要求物距大于二倍焦距,成倒立缩小的实像,因此扫码时二维码要位于摄像头二倍焦距以外,D正确。
【答案】D
【知识点】凸透镜成像规律,光源的判断
【点评】本题是凸透镜成像规律的基础应用型题目,结合日常扫码的生活化场景考察知识点,整体难度不高,易错点是混淆凸透镜成实像时物距和像大小的变化关系,牢记“物远像近像变小”的实像动态规律即可快速避错。
【难度系数】0.8
【分析】
我们可以按三步梳理解题思路:第一步,先明确照相机镜头属于凸透镜,常规照相机的成像规律是物距u>2f时,成倒立缩小的实像,对应像距v满足f<v<2f。第二步,分析本题的特殊场景:拍摄对象是太空中的中国空间站,它距离地面照相机的距离极其遥远,也就是物距u远大于镜头的2倍焦距。第三步,结合凸透镜成实像的动态规律“物远像近像变小”可知,物距越大,实像的位置会越靠近凸透镜的焦点,当物距大到远大于2f时,像的位置几乎贴近焦点,像距只会比焦距f稍大一点,由此就能选出正确答案。
【解析】
1. 照相机的镜头是凸透镜,其基础成像规律为:当被拍摄物体在2倍焦距以外(u>2f)时,成倒立、缩小的实像,此时像距的取值范围是f<v<2f。
2. 本题中拍摄的中国空间站位于太空,它到照相机镜头的物距远大于镜头的2倍焦距。
3. 根据凸透镜成实像时“物远像近像变小”的规律,物距越大,实像的位置越向凸透镜的焦点靠拢,因此当物距远大于2f时,像距会非常接近焦距f,仅略大于f。
综上,选项B正确,ACD错误。
【答案】
B
【知识点】
凸透镜成像规律,照相机原理
【点评】
本题结合真实的航天观测场景灵活考察凸透镜成像规律,不少同学会机械记忆“照相机像距在f和2f之间”,误选略小于2f的选项,解题时需要结合物距极大时像趋近于焦点的规律分析特殊场景,避免死记硬背知识点。
【难度系数】
0.5
【分析】
这道题要求选出关于人眼光学原理的错误说法,解题时首先要回忆人眼的光学结构,再结合凸透镜成像规律逐一比对选项:首先明确人眼的成像原理和照相机一致,先确认各部分对应的光学元件,再判断成像的性质、像距的范围,就能快速排除正确选项,锁定错误答案。
【解析】
我们逐个分析选项:
A选项:视网膜可以承接外界物体的实像,作用相当于光屏,该说法正确,不符合题意;
B选项:根据凸透镜成像规律,当物体位于2倍焦距以外时,像距处于1倍焦距和2倍焦距之间,人眼成像时外界物体的物距远大于2倍焦距,因此视网膜所在位置的像距是在1倍焦距到2倍焦距之间,并非大于二倍焦距,该说法错误,符合题意;
C选项:晶状体和角膜组合起来对光线有会聚作用,相当于一个凸透镜,该说法正确,不符合题意;
D选项:人眼的成像性质和照相机相同,外界物体在视网膜上成的是倒立、缩小的实像,该说法正确,不符合题意。
【答案】
B
【知识点】
人眼结构,凸透镜成像规律
【点评】
本题属于物理和生物的学科融合基础题型,结合人眼的生理结构考察凸透镜成像的应用,易错点是混淆人眼成像的像距范围,解题时只要牢记人眼和照相机成像原理完全一致,就可以快速判断出错误选项。
【难度系数】
0.8
【分析】
我们先提取题目核心条件:王老师戴眼镜是为了批改近处的作业,此时看不清远处的学生,只有摘下眼镜才能看清远处。接下来按逻辑推导:第一步,先区分两种常见视力缺陷的裸眼视觉特点:近视眼裸眼状态下无法看清远处物体,远视眼裸眼状态下无法看清近处物体、但可以看清远处物体。第二步,结合题意,王老师摘下眼镜(裸眼)能看清远处,说明他的问题是看不清近处,属于远视眼。第三步,判断矫正器件:视力矫正眼镜是利用光的折射的透镜,不是利用反射的面镜,远视眼需要会聚光线的凸透镜矫正,就能直接选出正确答案。
【解析】
1. 判定视力缺陷:王老师摘下眼镜后可以看清远处,说明裸眼状态下远处物体的像能正常成在视网膜上,而他佩戴眼镜是为了看清近处的作业,说明他看不清近处物体,符合远视眼的特征。
2. 判定矫正眼镜类型:远视眼的成因是晶状体折光能力过弱,近处物体的像成在视网膜后方,需要佩戴对光线有会聚作用的凸透镜,将像前移到视网膜上,实现看清近处物体的效果。
3. 排除错误选项:凸面镜、凹面镜利用光的反射工作,无法用于矫正视力,A、B错误;近视眼裸眼状态下无法看清远处物体,和题意描述不符,D错误。综上选C。
【答案】
C
【知识点】
远视眼的成因,远视眼的矫正,透镜的应用
【点评】
本题的易错点是容易被“摘下眼镜看清远处”的表述误导,惯性认为看不清远处就是近视眼,解题时要结合佩戴眼镜的使用场景(批改近处作业)反向推导,同时注意区分面镜和透镜的工作原理,眼镜类的视力矫正器件均为透光的透镜,不会使用反射式的面镜。
【难度系数】
0.5
【分析】
我们可以结合照相机的成像原理来一步步推导本题:首先回忆生活中摄像类设备的镜头属性,确定摄像头属于哪类透镜;再对应凸透镜成像规律中物距大于2倍焦距的成像特点,得到第二个空的答案;最后根据凸透镜“物远像近像变小”的动态成像规律,判断人脸远离摄像头时像的大小变化,即可顺利得到全部答案。
【解析】
1. 取款机的摄像头镜头中间厚、边缘薄,符合凸透镜的结构特点,因此摄像头相当于凸透镜;
2. 刷脸取款时,人脸到摄像头的距离远大于摄像头的2倍焦距,根据凸透镜成像规律,此时成倒立、缩小的实像,和传统照相机的成像原理一致;
3. 凸透镜成实像时遵循“物距增大,像距减小,像变小”的规律,当人脸稍远离摄像头时,物距变大,因此摄像头所成的像将变小。
【答案】
凸 缩小 变小
【知识点】
凸透镜成像规律,透镜的应用
【点评】
本题结合“刷脸取款”的生活化场景命题,将物理知识和实际应用结合,属于光学基础题型,核心考察凸透镜成像规律的识记与简单应用,难度不高,只要牢记凸透镜成实像的动态变化规律就可以正确作答。
【难度系数】
0.8
【分析】
我们首先要回忆近视眼的成像特点:近视是由于晶状体折光能力过强,导致远处物体的像成在视网膜前方,无法在视网膜上形成清晰物像。接下来对比A、B两图:图A中平行入射的光线经过晶状体折射后,会聚点在视网膜的前方,符合近视的成像特征;图B中光线的会聚点在视网膜的后方,是远视眼的特征。最后思考矫正原理:要让原本会聚在视网膜前的像后移到视网膜上,需要让光线在进入眼睛前先被发散,凹透镜对光线有发散作用,因此近视需要用凹透镜矫正,顺着这个思路就能得到正确结果。
【解析】
1. 判断近视对应的眼球结构:近视眼患者的晶状体曲度过大,折光能力过强,远处物体的平行光线经过晶状体折射后,像会成在视网膜的前方。观察题图,图A的折射光线会聚在视网膜前方,符合近视眼的眼球结构特征;图B的折射光线会聚在视网膜后方,属于远视眼的特征,因此蒙蒙近视的眼球结构和图A一致。
2. 选择矫正透镜:为了让成在视网膜前方的像向后移动到视网膜上,需要佩戴对光线有发散作用的凹透镜,使光线经过凹透镜发散后再进入眼球,最终让像准确成在视网膜上,实现近视矫正。
【答案】
A 凹
【知识点】
近视眼成因,近视眼矫正
【点评】
本题是光学与人体生理结合的基础题,核心考察近视相关的基础知识点,需要学生准确区分近视和远视的成像位置差异,牢记不同透镜的光学作用,是初中物理光学部分的常见基础考点,易错点是混淆近视、远视对应的成像位置和矫正透镜类型。
【难度系数】
0.8
【分析】
我们可以从题目给出的操作现象反向推导镜片的性质:首先观察撤去眼镜片后的操作,撤去镜片后需要将光屏适当远离凸透镜才能重新得到清晰的像,说明没有放置该眼镜片时,烛焰的清晰像原本成在原光屏的后方位置。反过来可知,放置该眼镜片时,它让光线的会聚点向前移动,也就是对光线起到了会聚作用,由此就能判断透镜类型,再结合透镜的应用对应眼镜的种类即可。
【解析】
1. 判断透镜类型:撤去眼镜片后,光屏需要远离凸透镜才能承接清晰的像,说明撤去镜片后光线的会聚位置变远,证明该眼镜片可以使光线提前会聚,对光线有会聚作用,因此该镜片是凸透镜。
2. 判断眼镜类型:远视眼的成因是晶状体折光能力偏弱,近处物体的像会成在视网膜的后方,需要佩戴对光线有会聚作用的凸透镜来矫正,因此该凸透镜属于远视眼镜。
【答案】
凸透镜 远视眼镜
【知识点】
透镜对光的作用,远视眼的矫正
【点评】
本题通过成像位置的动态变化反推透镜的光学特性,核心是理清镜片存在前后像距的变化逻辑,容易出错的点是混淆会聚、发散透镜对应的像距改变规律,要注意区分:如果是凹透镜对光线起发散作用,撤去凹透镜后光屏需要靠近透镜才能重新成清晰像,和本题现象完全相反。
【难度系数】
0.6
【分析】
解题思路:首先从题图的刻度尺读取物距和像距,先判断当前水凸透镜的成像性质,再结合注水、抽水操作时水透镜焦距的变化,对应凸透镜成像的动态规律、近视眼和远视眼的成因与矫正规则,逐个验证选项描述的正误,最终选出错误的描述。
第一步:读取图中位置数据:蜡烛在10cm刻度处,水凸透镜在50cm刻度处,光屏在70cm刻度处,算出物距u=40cm,像距v=20cm,满足u>v,得到此时成像为倒立缩小实像的结论。
第二步:逐个核对选项:A选项对照照相机的成像特点判断;B选项分析注水后透镜偏折能力变强、像距变小的规律,判断光屏移动方向;C选项回忆晶状体变厚对应的近视眼成因,确认矫正用的透镜类型;D选项分析抽水后透镜偏折能力变弱、像距变大的规律,判断光屏移动方向。
【解析】
我们逐一分析每个选项:
1. 选项A:由图可得物距u=50cm-10cm=40cm,像距v=70cm-50cm=20cm,u>v,此时水凸透镜成倒立、缩小的实像,成像特点和照相机完全一致,A描述正确,不符合题意。
2. 选项B:向水膜注入适量的水,水透镜厚度增加,对光的偏折能力变强,焦距变小,光线会提前会聚,像距随之减小,因此要得到清晰的像,可将光屏慢慢靠近水透镜,B描述正确,不符合题意。
3. 选项C:当晶状体变厚时,对光的偏折能力过强,像成在视网膜前方,属于近视眼,近视眼需要佩戴对光有发散作用的凹透镜矫正,而非凸透镜,C描述错误,符合题意。
4. 选项D:从水凸透镜内抽出适量的水,水透镜厚度减小,对光的偏折能力变弱,焦距变大,光线会聚的位置延后,像距变大,因此要得到清晰的像,可以将光屏向远离透镜的方向移动适当距离,D描述正确,不符合题意。
【答案】C
【知识点】凸透镜成像规律、近视眼的成因与矫正
【点评】本题通过水透镜模拟人眼成像的情景,将凸透镜成像动态变化规律和视力矫正知识点结合,易错点是混淆近视眼和远视眼对应的矫正透镜类型,解题时要明确:晶状体偏折能力过强、像成在视网膜前是近视,需用凹透镜发散延迟会聚;晶状体偏折能力弱、像成在视网膜后是远视,需用凸透镜会聚提前会聚。
【难度系数】0.7