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C
烛焰
相同
C
B
D
【分析】
要解决本题,需掌握凸透镜成像规律:当烛焰位于凸透镜一倍焦距以内时,成正立、放大的虚像,且虚像与物体在透镜的同一侧。解题时需结合各选项中像的正倒、大小特点,判断是否符合该成像规律。
【解析】
根据凸透镜成像规律,当物距$u<f$(一倍焦距以内)时,凸透镜成正立、放大的虚像,虚像与物体在透镜同侧。逐一分析选项:
选项A:像与物体大小相等,不符合“放大”的特点,错误;
选项B:像是倒立的,而一倍焦距内成的虚像是正立的,错误;
选项C:像是正立、放大的,符合一倍焦距内的成像规律,正确;
选项D:像是倒立的,不符合虚像正立的特征,错误。
【答案】
C
【知识点】
凸透镜成像规律;虚像的特点
【点评】
本题考查凸透镜成像中物距小于一倍焦距的成像情况,属于基础题型,只需牢记该条件下成正立放大虚像的特点,结合图像分析即可解答。
【难度系数】
0.3
【分析】
要解答本题,需掌握凸透镜成像实验的基本要求和实像的运动规律:
1. 明确实验中作为成像物体的是实际发光的部分,而非承载发光体的载体;
2. 依据凸透镜成实像的规律,判断物体移动时实像的运动方向。
【解析】
1. 在“探究凸透镜成实像”的实验中,蜡烛是承载烛焰的载体,烛焰是实际的发光体,实验中以烛焰作为成像的物体,因此第一个空填“烛焰”;
2. 当凸透镜成实像时,若物体沿主光轴移动,比如物体向左(远离透镜)移动,物距增大,像距减小,实像也会向左(靠近透镜)移动;若物体向右(靠近透镜)移动,物距减小,像距增大,实像也会向右(远离透镜)移动,因此实像与物体的运动方向相同,第二个空填“相同”。
【答案】
烛焰;相同
【知识点】
凸透镜成像规律;实像的特点
【点评】
本题考查凸透镜成像实验的基础概念和实像的运动规律,属于光学实验的基础题,需准确掌握实验中的物体选择及实像的相关规律。
【难度系数】
0.8
【分析】
本题考查凸透镜成像规律,解题思路是:牢记凸透镜成像的核心规律,即物距与焦距的关系决定像的性质(虚实、大小、正倒),以及实像和虚像的变化特点,再逐一分析每个选项,判断其正误。
【解析】
根据凸透镜成像规律:当物距$u>2f$时,成倒立、缩小的实像;$u=2f$时,成倒立、等大的实像;$f<u<2f$时,成倒立、放大的实像;$u<f$时,成正立、放大的虚像;$u=f$时不成像。对选项逐一分析:
A选项:实像可放大、等大、缩小,但虚像只能是放大的,并非都可能放大或缩小,故A错误;
B选项:成虚像时物距小于一倍焦距($u<f$),不是大于一倍焦距,故B错误;
C选项:由规律可知,实像一定是倒立的,虚像一定是正立的,故C正确;
D选项:成实像时遵循“物近像远像变大”,即物体离凸透镜越近,像越大,故D错误。
【答案】
C
【知识点】
凸透镜成像规律
【点评】
本题为凸透镜成像规律的基础应用题,需准确记忆物距与像的性质对应关系,易错点在于虚像的大小及实像的变化规律,是初中物理光学部分的重点基础题。
【难度系数】
0.7
【分析】首先根据原成像情况确定凸透镜的焦距范围,再分析光屏移动的方向(需满足光屏成实像的条件),最后结合凸透镜成像规律判断新像的性质和大小。原光屏与透镜距离为10cm时成缩小实像,根据凸透镜成像规律,此时像距满足$f<v<2f$,故可推出焦距范围$5cm<f<10cm$。光屏移动5cm有两种方向:靠近透镜时像距变为5cm,小于焦距,无法成实像,因此只能远离透镜,新像距为15cm。再结合焦距范围,新像距对应的成像性质存在两种可能,同时根据“物近像远像变大”判断像的大小变化。
【解析】1. 确定焦距范围:当光屏成缩小实像时,像距满足$f<v<2f$,已知原像距$v=10cm$,代入得$f<10cm<2f$,解得$5cm<f<10cm$。2. 分析光屏移动方向:若光屏靠近透镜,新像距为$10cm-5cm=5cm$,因$f>5cm$,此时像距小于焦距,无法在光屏上成实像,故光屏只能远离透镜,新像距$v'=10cm+5cm=15cm$。3. 判断成像情况:由$5cm<f<10cm$可知$2f$范围为$10cm<2f<20cm$,新像距$v'=15cm$有两种可能:①若$f=6cm$,$2f=12cm$,$v'=15cm>2f$,此时物距$f<u<2f$,成倒立放大的实像;②若$f=8cm$,$2f=16cm$,$v'=15cm$在$f$与$2f$之间,此时物距$u>2f$,成倒立缩小的实像。因此可能成放大或缩小的像,A错误,B正确;根据“物近像远像变大”,像距变大则像的大小比原来大,故C、D错误。
【答案】B
【知识点】凸透镜成像规律、实像的形成条件
【点评】本题考查凸透镜成像规律的应用,关键是确定焦距范围和光屏移动的方向,需注意只有像距大于焦距时才能成实像,同时要结合像距与焦距、二倍焦距的关系判断成像性质,易因忽略移动方向导致错误。
【难度系数】0.5
【分析】
要解决本题,需先根据图中刻度确定物距、像距,推导凸透镜焦距范围,再结合凸透镜成像规律逐一分析选项。步骤为:1. 读取蜡烛、凸透镜、光屏的刻度,计算物距$u$和像距$v$;2. 利用$u>v$的成像特点,结合凸透镜成像公式推导焦距范围;3. 依据“物远像近像变小”、光路可逆等规律判断各选项对错。
【解析】
由图可知,蜡烛在$30.0\,\mathrm{cm}$刻度处,凸透镜在$50.0\,\mathrm{cm}$刻度处,光屏在$65.0\,\mathrm{cm}$刻度处,因此物距$u=50.0\,\mathrm{cm}-30.0\,\mathrm{cm}=20\,\mathrm{cm}$,像距$v=65.0\,\mathrm{cm}-50.0\,\mathrm{cm}=15\,\mathrm{cm}$。
此时光屏成清晰实像,且$u>v$,根据凸透镜成像规律:当$u>2f$时,$f<v<2f$,成倒立、缩小的实像。由此得不等式:
$20\,\mathrm{cm}>2f$ 且 $f<15\,\mathrm{cm}<2f$,
解得焦距范围:$7.5\,\mathrm{cm}<f<10\,\mathrm{cm}$。
对选项分析:
A:焦距大于$10\,\mathrm{cm}$,与推导的$f<10\,\mathrm{cm}$矛盾,错误;
B:此时成倒立、缩小的实像,不是放大的,错误;
C:蜡烛远离凸透镜,物距变大,根据“物远像近像变小”,像距应减小,光屏需靠近凸透镜,错误;
D:根据光路可逆,将凸透镜左移,使新物距为$15\,\mathrm{cm}$、新像距为$20\,\mathrm{cm}$,此时$15\,\mathrm{cm}$在$f$和$2f$之间,成倒立、放大的实像,正确。
【答案】
D
【知识点】
凸透镜成像规律、光路可逆
【点评】
本题考查凸透镜成像规律的应用,核心是通过物距、像距推导焦距范围,再结合规律分析选项,需注意光路可逆的应用,属于中等难度的常规题型。
【难度系数】
0.5