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C
B
D

最小、最亮
20
小于
D
【分析】
要解决本题,需明确平板玻璃、凸透镜、凹透镜对平行光的作用,结合光屏上光斑大小的变化逐一分析:
1. 平板玻璃对光线无会聚/发散作用,平行光经过后仍平行,光斑与圆孔P大小相同,不符合“比P大”的条件;
2. 凹透镜对光线有发散作用,平行光经过后向外发散,光斑比P大,符合条件;
3. 凸透镜对光线有会聚作用,平行光先会聚到焦点,若光屏在焦点之后,光线从焦点继续发散,光斑比P大,符合条件。
综上,符合要求的是凹透镜或凸透镜。
【解析】
分别分析三种光学器件的作用:
① 嵌入平板玻璃时:平板玻璃对光线既无会聚也无发散作用,平行光经过后仍为平行光,因此光屏M上的光斑大小与圆孔P相等,不满足“比P大”,排除平板玻璃;
② 嵌入凹透镜时:凹透镜对光线有发散作用,平行光经过凹透镜后会向外发散,因此光屏M上的光斑比圆孔P大,符合条件;
③ 嵌入凸透镜时:凸透镜对光线有会聚作用,平行光经过后会先会聚到焦点;当光屏M位于凸透镜的焦点之后时,光线从焦点处继续向外发散,此时光屏上的光斑会比圆孔P大,符合题目要求。
因此,嵌入圆孔P的光学器件可能是凹透镜或凸透镜,对应选项C。
【答案】
C
【知识点】
透镜的光学性质,光的折射
【点评】
本题考查不同光学器件对平行光的作用,需注意凸透镜的光斑变化与光屏位置的关系,容易忽略“光屏在焦点后时光斑变大”的情况,需全面分析各器件的作用效果。
【难度系数】
0.5
【分析】
要解决这道题,需牢记凸透镜成像的规律,明确物距变化时对应的成像性质。题目中凸透镜从贴近书上文字(物距u < 焦距f)逐渐增大距离,即物距u从小于f开始不断变大,需依次分析不同物距下的成像特点,判断哪种像不存在。
【解析】
根据凸透镜成像规律:
1. 当物距u < f时,成正立、放大的虚像,对应选项A,此情况能看到;
2. 当f < u < 2f时,成倒立、放大的实像,对应选项C,此情况能看到;
3. 当u = 2f时,成倒立、等大的实像;
4. 当u > 2f时,成倒立、缩小的实像,对应选项D,此情况能看到;
凸透镜成像中,正立的像只有虚像,且虚像均为放大的,不存在正立缩小的像,因此逐渐增大距离过程中不能看到的“文字”是正立缩小的,选B。
【答案】
B
【知识点】
凸透镜成像规律
【点评】
本题结合生活场景考查凸透镜成像规律的应用,需学生熟练掌握不同物距对应的成像性质,属于基础应用类题目,重点考查对成像特点的准确记忆。
【难度系数】
0.5
【分析】
要解决这道题,需结合凸透镜成像规律分析:首先明确,观察远处景物时,景物到凸透镜的距离(物距)远大于凸透镜的2倍焦距;根据凸透镜成像规律,不同物距对应不同的像的性质,据此判断选项。
【解析】
根据凸透镜成像规律:当物距u>2f(物体在凸透镜2倍焦距以外)时,成倒立、缩小的实像。题目中同学们手持凸透镜观察窗外远处的景物,说明景物到凸透镜的距离远大于凸透镜的2倍焦距,因此成倒立、缩小的像,对应选项D。
【答案】
D
【知识点】
凸透镜成像规律
【点评】
本题考查凸透镜成像规律的基础应用,结合“远处景物”的场景判断物距范围,进而确定像的性质,属于基础知识点的直接应用,难度较低。
【难度系数】
0.8
【分析】
要测量凸透镜的焦距,需利用平行于主光轴的光线经凸透镜后会聚到焦点的原理,因此入射光线应垂直于凸透镜(即平行于主光轴),才能准确找到焦点。甲图中光线斜射,无法正确会聚到焦点;乙图光线垂直入射,符合测量要求。后续问题需结合焦点的定义和光斑变化与焦距的关系分析:最小最亮的光斑对应焦点,光斑到透镜的距离为焦距;当凸透镜远离白纸时光斑一直变大,说明焦点在透镜与白纸之间,由此判断焦距与L的关系。
【解析】
(1) 测量凸透镜焦距时,需让平行于主光轴的太阳光垂直照射凸透镜,使光线经透镜后会聚到焦点。甲图光线斜射,无法准确找到焦点,乙图操作正确,故填乙。
(2) 平行于主光轴的光线经凸透镜会聚在焦点,焦点处的光斑是最小、最亮的,此时光斑到凸透镜中心的距离即为焦距,因此该凸透镜的焦距为20 cm。
(3) 当凸透镜远离白纸时光斑一直变大,说明焦点位于透镜和白纸之间。若焦距大于L,当透镜远离白纸时,白纸会靠近焦点,光斑会变小,与题意不符;因此该凸透镜的焦距小于L。
【答案】
(1)乙 (2)最小、最亮;20 (3)小于
【知识点】
凸透镜焦距测量;平行光聚焦法
【点评】
本题考查凸透镜焦距的测量方法,核心是理解平行光聚焦法的原理,以及光斑变化与焦距的关系,属于光学基础题,需掌握实验操作的关键要点。
【难度系数】
0.6
【分析】要确定透镜的种类和作用,需明确透镜对光线的会聚/发散作用是相对于入射光线的传播趋势而言的,并非仅看最终的会聚点。先观察:没有透镜时,光线会会聚在主光轴上的B点;加入透镜后,光线会聚在A点,A点比B点距离透镜更远,说明经过透镜后,光线的会聚程度比原来更小,即光线被发散了,由此可判断透镜类型和作用。
【解析】判断透镜对光线的作用,需对比光线经过透镜前后的传播方向:原入射光线若不经过透镜,将沿虚线传播,会聚于B点;经过透镜后,光线沿实线传播,会聚于A点,A点在B点的右侧(远离透镜方向),说明光线经过透镜后比原入射光线更发散。凹透镜对光线有发散作用,凸透镜对光线有会聚作用,因此该透镜为凹透镜,对光线起发散作用,对应选项D。
【答案】D
【知识点】透镜对光线的作用、凹透镜的发散作用
【点评】本题考查透镜对光线的作用,核心是区分“会聚/发散”是相对于入射光线的传播趋势,而非最终会聚点,是初中物理光学的基础易错题,需准确理解概念。
【难度系数】0.5