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A
会聚

凸透镜
缩小
12
变薄
变弱
B
【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
【分析】
这道题围绕照相机的成像原理展开,解题时可以按照以下逻辑思考:
1. 首先明确核心知识点:照相机的镜头是凸透镜,成像遵循u>2f时成倒立缩小实像的规律,同时满足“物远像近像变小,物近像远像变大”的变化特点。
2. 结合生活常识对比两个物体的实际尺寸:真实飞机的大小远大于人手,而二者在这张照片里的成像大小比例反常,说明尺寸大得多的飞机,物距(到镜头的距离)要远大于手的物距,就能对应判断A选项的合理性。
3. 再逐一排查其余选项,结合成像规律排除错误描述,最终锁定正确答案。
【解析】
我们逐个对选项进行判断:
1. 选项A:由于真实飞机的实际尺寸远大于人手,二者在照片中成像大小相近,根据凸透镜成像的特点,大物体要成和小物体相近大小的像,需要距离镜头更远,因此飞机比手离照相机镜头更远,该选项描述正确。
2. 选项B:照相机的成像特点是所有被拍摄的物体都成倒立、缩小的实像,手和飞机的像都是缩小的,该选项错误。
3. 选项C:照相机镜头是凸透镜,凸透镜对光线有会聚作用,对光有发散作用的是凹透镜,该选项错误。
4. 选项D:根据凸透镜“物近像远像变大”的规律,若要手的像变大,需要减小手到镜头的距离,也就是将镜头离手更近一些,该选项错误。
【答案】
A
【知识点】
凸透镜成像规律,照相机工作原理
【点评】
本题结合创意拍摄的实际场景命题,没有直接直白考查成像规律的背诵,需要结合生活中物体的实际尺寸反向推导物距关系,能有效检验学生对凸透镜成像规律的灵活应用能力,避免死记硬背知识点。
【难度系数】
0.6
【分析】
我们可以按逻辑逐步推导:首先回忆人眼的结构,晶状体相当于凸透镜,凸透镜的光学性质是对光线有会聚作用,就能确定第一空。接下来对比甲乙两图的成像位置:正常眼球看近处物体,光线折射后刚好会聚在视网膜上;小聪的眼球偏短,近处物体的光线经过晶状体折射后,会聚点落在了视网膜的后方,这是远视眼的典型成像特征。最后思考矫正逻辑:远视眼的折光能力不足,需要提前让光线适当会聚,才能让像前移到视网膜上,因此要选用对光有会聚作用的凸透镜矫正。
【解析】
1. 人眼的晶状体本质是凸透镜,凸透镜对光线具有会聚作用,因此第一空填会聚。
2. 由图乙可知,小聪看近处物体时,像成在视网膜的后方,不符合正常眼的成像规律,属于远视眼。
3. 远视眼的矫正需要利用凸透镜的会聚作用,使光线在进入眼睛前提前会聚,让原本落在视网膜后方的像前移到视网膜上,因此需要佩戴凸透镜矫正。
【答案】
会聚 远 凸透镜
【知识点】
凸透镜对光的作用
远视眼的成因
远视眼的矫正
【点评】
本题是光学中视力矫正的基础题型,结合图示区分了正常眼和异常眼的成像差异,核心是要明确近视、远视的成像位置区别,避免混淆两类视力问题对应的矫正透镜,属于对基础概念的常规考察。
【难度系数】
0.8
【分析】
这道题结合人眼视物的实际情景考查凸透镜成像规律的应用,解题思路可以分三步梳理:
1. 第一问先读取刻度尺的数值计算物距和像距:蜡烛对应30cm刻度,凸透镜对应90cm刻度,光屏对应110cm刻度,算出物距u=90cm-30cm=60cm,已知初始凸透镜焦距为15cm,显然u>2f,结合凸透镜成像规律就能判断成像的特点。
2. 第二问要模拟看清近处物体,也就是物距要比原来的60cm更小,现在保持透镜和光屏位置不变,即像距v始终为20cm,根据凸透镜成像公式1/f=1/u+1/v,逐一验证给出的四个焦距选项,选出能让物距变小、符合“近处物体”设定的焦距即可。
3. 第三问结合人眼的调节常识,睫状体放松时晶状体的形态变化,对应推导它对光线偏折能力的变化,就能得到答案。
【解析】
(1) 由图可得物距u=90cm-30cm=60cm,已知凸透镜焦距f=15cm,此时u>2f,同时像距v=110cm-90cm=20cm,满足f<v<2f,根据凸透镜成像规律,此时成倒立、缩小的实像,和人眼看清远处物体的成像特点完全一致。
(2) 保持凸透镜和光屏位置不变,像距v=20cm:
若选16cm焦距:代入成像公式计算得u=80cm,物距比原来的60cm更大,对应看更远的物体,不符合要求;
若选20cm焦距:此时v=20cm=f,无法成实像,直接排除;
若选10cm焦距:计算得u=20cm,物距过小,不符合该实验模拟正常眼睛看近处物体的设定;
若选12cm焦距:计算得u=30cm,物距小于原60cm,对应更近的物体,完全符合模拟看近处物体的要求,因此选12cm。
(3) 远眺时睫状体放松,晶状体的厚度会变薄,焦距变大,对光线的会聚偏折能力就会变弱,能让远处物体的像准确成在“视网膜”(光屏)上,从而缓解长时间用眼的疲劳。
【答案】
(1)缩小 (2)12 (3)变薄;变弱
【知识点】
凸透镜成像规律;人眼视物原理
【点评】
本题将课本基础的凸透镜成像规律和人眼调节的实际应用结合起来,没有直接考查死记硬背的结论,而是要求学生灵活推导焦距的取值,既考察了核心知识点,又联系了预防近视的生活常识,能很好检验学生对规律的理解程度。
【难度系数】
0.6
【分析】
首先梳理这道题的解题思路:第一步先根据眼镜度数的正负判断透镜类型,我们已知正度数对应凸透镜、是远视镜,负度数对应凹透镜、是近视镜,先区分老师和学生的眼镜类型,排除部分错误选项。第二步利用眼镜度数和焦距的换算规则计算两者的焦距,眼镜度数的定义是透镜焦距(单位为米)的倒数乘以100,推导得到焦距公式后代入数值计算,对比两个焦距的大小,就能选出正确答案。
【解析】
1. 判断眼镜类型:
眼镜度数的正负直接对应透镜的性质:正度数代表凸透镜,属于远视镜,用于矫正远视眼;负度数代表凹透镜,属于近视镜,用于矫正近视眼。因此戴+400度眼镜的老师是远视镜,戴-300度眼镜的学生是近视镜,直接排除A、C选项。
2. 计算焦距并比较大小:
眼镜度数的计算公式为:$\mathrm{度数}=\frac{100}{f}$(其中$f$为透镜焦距,单位为m),变形可得焦距计算式:$f=\frac{100}{|\mathrm{度数}|}$。
代入老师的度数计算:$f_1=\frac{100}{400}=0.25\ \mathrm{m}$;
代入学生的度数计算:$f_2=\frac{100}{300}\approx0.33\ \mathrm{m}$;
显然$f_2>f_1$,学生的眼镜焦距更大。
综上可知B选项描述正确。
【答案】
B
【知识点】
近视眼与远视眼矫正;眼镜度数计算
【点评】
本题是透镜应用板块的基础常考题,核心考察眼镜度数的基础定义,易错点是容易遗忘度数和焦距换算时的系数100,或是混淆正负度数对应的透镜类型,牢记度数的物理意义即可顺利解题。
【难度系数】
0.7