【分析】
首先明确蜡烛的移动过程:从较远处(物距$u>2f$)向一倍焦距处($u=f$)移动,即物距$u$随时间$t$逐渐减小。根据凸透镜成像规律,物距与像距的变化关系为:当$u>2f$时,像距$f<v<2f$;当$u=2f$时,$v=2f$;当$f<u<2f$时,$v>2f$,且物距越靠近$f$,像距$v$越大,像距的增长速度越来越快(图像斜率逐渐增大),需据此匹配对应的$v-t$图像。
【解析】
根据凸透镜成像规律逐步分析:
1. 初始阶段:蜡烛在$u>2f$处,对应像距满足$f<v<2f$;
2. 当$u$减小到$2f$时,像距$v=2f$;
3. 当$u$继续减小(进入$f<u<2f$区间),像距$v>2f$,且越靠近$f$,$v$增大得越快,即$v-t$图像为向上弯曲的曲线(斜率逐渐变大)。
观察选项:A选项$v$增长变慢(斜率变小),不符合;B选项$v$匀速增大(直线),不符合;C选项$v$减小,错误;D选项$v$从略大于$f$开始,向上弯曲且增长越来越快,符合规律。
【答案】
D
【知识点】
凸透镜成像规律
【点评】
本题结合物距随时间变化的图像,考查凸透镜成像中物距与像距的变化关系,需掌握物距减小、像距增大且靠近一倍焦距时像距急剧增大的特点,难度适中。
【难度系数】
0.5