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大于一倍焦距
小于两倍焦距
远离
A
D
C
C
【分析】
要解答本题,需利用凸透镜成像规律分析。放大镜实质是凸透镜,凸透镜成像规律为:当物距小于一倍焦距时,成正立、放大的虚像;当物距在一倍焦距与二倍焦距之间时,成倒立、放大的实像;当物距大于二倍焦距时,成倒立、缩小的实像。实像的特点是倒立,虚像的特点是正立,据此先判断哪个图是实像,再对应物距范围,最后分析从甲到乙物距的变化,确定放大镜的移动方向。
【解析】
1. 判断实像:凸透镜成的实像都是倒立的,虚像都是正立的。观察图中,甲图的字是正立放大的,属于虚像;乙图的字是倒立的,属于实像,因此乙图看到的是字的实像。
2. 确定物距:当凸透镜成倒立、放大的实像时,物距满足大于一倍焦距小于两倍焦距,所以此时放大镜和书本的距离是大于一倍焦距小于两倍焦距。
3. 分析移动方向:甲图中物距小于一倍焦距,乙图中物距在一倍到二倍焦距之间,从甲到乙物距变大,说明放大镜逐渐远离书本。
【答案】
乙 大于一倍焦距小于两倍焦距 远离
【知识点】
凸透镜成像规律、实像与虚像
【点评】
本题考查凸透镜成像规律的实际应用,核心是根据像的正倒判断实虚,结合成像规律确定物距范围,理解物距变化对像的影响,属于基础应用题型。
【难度系数】
0.5
【分析】
要判断哪组数据错误,需结合凸透镜成像规律,已知焦距f=10cm,先回忆不同物距对应的成像情况:当物距u=f时,凸透镜不成像,光屏无法承接像;当u>2f时,像距满足f<v<2f;当f<u<2f时,像距满足v>2f;当u=2f时,像距v=2f。据此逐一分析各组数据即可找到错误组。
【解析】
已知凸透镜焦距f=10cm,根据凸透镜成像规律分析:
1. 甲组:物距u=10cm=f,此时凸透镜不成像,光屏上不能得到清晰的像,因此甲组数据错误;
2. 乙组:物距u=15cm,满足f<u<2f,此时像距应v>2f(即v>20cm),乙组像距为30cm,符合规律;
3. 丙组:物距u=20cm=2f,此时像距v=2f=20cm,符合规律;
4. 丁组:物距u=30cm>2f,此时像距应f<v<2f(即10cm<v<20cm),丁组像距为15cm,符合规律。
综上,明显错误的是甲组,答案选A。
【答案】
A
【知识点】
凸透镜成像规律
【点评】
本题考查凸透镜成像规律的应用,核心是牢记物距与像距的对应关系,通过逐一验证各组数据是否符合规律即可解题,属于基础题型,需准确掌握成像规律的内容。
【难度系数】
0.6
【分析】
本题考查凸透镜成像规律的应用,水杯相当于凸透镜,需结合凸透镜成像的不同情况分析各选项。凸透镜成像规律:当物距$u>2f$时,成倒立、缩小的实像;当$f<u<2f$时,成倒立、放大的实像;当$u<f$时,成正立、放大的虚像;实像需在像的一侧(与物体异侧)才能观察到,虚像与物体同侧。
【解析】
选项A:人眼看到的像不一定是虚像。当物距大于焦距时,凸透镜成实像,实像可被人眼在合适位置观察到,故A错误。
选项B:人偶靠近水杯时,若物距小于焦距,成正立、放大的虚像,是正立的,不会出现“变高又变粗”的倒立像;若物距在一倍到二倍焦距之间,成倒立放大的实像,也不符合“变高又变粗”的描述,故B错误。
选项C:当人偶离水杯足够远(物距$u>2f$)时,凸透镜成倒立、缩小的实像,并非“上下倒立又变短”,故C错误。
选项D:当人偶离水杯的距离使凸透镜成实像时,若人眼位于水杯与人偶之间(物体和凸透镜之间),无法接收到实像的光线,因此无论人眼在该区域的什么位置,都看不清人偶的像,故D正确。
【答案】
D
【知识点】
凸透镜成像规律
【点评】
本题结合生活中的水杯(凸透镜)考查成像规律,需明确实像和虚像的观察条件,区分不同物距下的成像特点,易错点是实像的观察位置。
【难度系数】
0.5
【分析】首先确定实验中的物距和像距:由图可知,蜡烛在20.0cm刻度处,凸透镜在50.0cm刻度处,光屏在60.0cm刻度处,因此物距$u=50.0\mathrm{cm}-20.0\mathrm{cm}=30.0\mathrm{cm}$,像距$v=60.0\mathrm{cm}-50.0\mathrm{cm}=10.0\mathrm{cm}$。结合凸透镜成像规律逐一分析选项:凸透镜成像规律为:当$u>2f$时,成倒立、缩小的实像,此时$f<v<2f$;当$f<u<2f$时,成倒立、放大的实像,此时$v>2f$;凸透镜成像时光路可逆,互换物距和像距仍能成像;当$u<f$时,成正立、放大的虚像,虚像无法用光屏承接。
【解析】
1. 计算物距和像距:
物距$u = 50.0\mathrm{cm} - 20.0\mathrm{cm} = 30.0\mathrm{cm}$,
像距$v = 60.0\mathrm{cm} - 50.0\mathrm{cm} = 10.0\mathrm{cm}$。
2. 分析选项:
选项A:若$f=10.0\mathrm{cm}$,则$2f=20.0\mathrm{cm}$,此时$u=30.0\mathrm{cm}>2f$,像距应满足$f<v<2f$(即$10.0\mathrm{cm}<v<20.0\mathrm{cm}$),但实际$v=10.0\mathrm{cm}=f$,此时无法成像,故A错误。
选项B:由$u=30.0\mathrm{cm}$、$v=10.0\mathrm{cm}$可知$u>v$,根据成像规律,当$u>2f$时成倒立、缩小的实像,而非放大的实像,故B错误。
选项C:凸透镜成像时光路可逆,将蜡烛和光屏位置互换后,原来的物距变为像距、像距变为物距,仍能在光屏上承接清晰的像,故C正确。
选项D:由成像公式$\frac{1}{f}=\frac{1}{u}+\frac{1}{v}$,代入$u=30.0\mathrm{cm}$、$v=10.0\mathrm{cm}$,得$\frac{1}{f}=\frac{1}{30}+\frac{1}{10}=\frac{4}{30}$,解得$f=7.5\mathrm{cm}$。将蜡烛移至45.0cm刻度处,此时物距$u'=50.0\mathrm{cm}-45.0\mathrm{cm}=5.0\mathrm{cm}<f=7.5\mathrm{cm}$,成虚像,虚像无法用光屏承接,故D错误。
【答案】
C
【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,需先确定物距和像距,结合成像规律分析各选项,同时掌握光路可逆和虚像的特点,是中等难度的实验题。
【难度系数】
0.5
【分析】本题考查凸透镜成像规律的应用,解题思路是:首先利用凸透镜成像中“当u=2f时,v=2f,成倒立等大实像”的规律,结合图像确定凸透镜的焦距;再逐一分析每个选项,结合凸透镜成像的其他规律(如遮挡透镜的成像特点、物距变化时像的变化规律)判断正误。
【解析】根据凸透镜成像规律,当物距u=2f时,像距v=2f,成倒立、等大的实像。由图像可知,当u=16cm时,v=16cm,因此2f=16cm,解得该凸透镜的焦距f=8cm。对各选项分析如下:
1. 选项A:用白纸遮住凸透镜上半部分,凸透镜下半部分仍能折射光线,光屏上的像完整,仅亮度变暗,故A错误;
2. 选项B:由上述计算,焦距f=8cm,并非10cm,故B错误;
3. 选项C:当u=16cm时,u=2f(f=8cm,2f=16cm),根据成像规律,此时成倒立、等大的实像,故C正确;
4. 选项D:物体从距凸透镜12cm处移动到1cm处,分为两个阶段:①u>f(12cm>8cm)时,物距减小,像变大;②u<f(1cm<8cm)时,物距减小,虚像变小,因此像的大小先变大后变小,并非一直变大,故D错误。
【答案】C
【知识点】凸透镜成像规律、焦距的计算
【点评】本题结合图像考查凸透镜成像规律的应用,需要学生掌握u=2f时的成像特点,以及透镜遮挡后的成像规律、物距变化时像的变化规律,是凸透镜成像部分的典型基础考题,注重规律的实际应用。
【难度系数】0.5