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B
D
投影仪
放大镜



直线传播
10.0
缩小
水平向右
变大


【分析】
这道题围绕自制简易投影仪的场景,考察凸透镜成像规律的应用,解题时首先明确已知条件:凸透镜焦距f=10cm,投影仪的成像特点是成倒立、放大的实像。我们先回忆凸透镜成放大实像的核心规律:物距(胶片到凸透镜的距离)满足f<u<2f,像距(凸透镜到白墙的距离)满足v>2f,同时牢记“物近像远像变大”的动态成像规律,再逐个对选项进行判断:先根据凸透镜的基本光学性质排除错误选项,再代入焦距验证物距、像距的范围,最后判断调整像大小的操作是否正确,即可得到正确答案。
【解析】
我们逐一分析每个选项:
1. 选项A:凸透镜对光线的作用是会聚作用,凹透镜才对光线有发散作用,投影仪正是利用凸透镜对光的会聚作用成像,该选项说法错误。
2. 选项B:投影仪成倒立、放大的实像时,像距需要满足v>2f,已知f=10cm,因此像距v>20cm,也就是白墙(承接实像的光屏)到凸透镜的距离大于20cm,该选项说法正确。
3. 选项C:成放大实像时,物距需要满足f<u<2f,也就是胶片与凸透镜的距离要在10cm~20cm之间,若距离小于10cm,凸透镜会成正立放大的虚像,无法在墙上承接得到实像,该选项说法错误。
4. 选项D:根据凸透镜“物近像远像变大”的规律,要让白墙上的清晰像变大,需要同时完成两个操作:减小物距(将内筒向凸透镜方向推动,缩小胶片和透镜的距离)、增大像距(将整个投影仪向远离白墙的方向移动);只将内筒往外拉动,是增大胶片和透镜的物距,会让像变小,无法得到更大的清晰像,该选项说法错误。
【答案】
B
【知识点】
凸透镜成像规律,凸透镜的会聚作用
【点评】
本题结合实践制作的情境考察凸透镜成像的核心知识点,易错点是混淆投影仪成像的物距、像距范围,以及记错动态成像的操作逻辑,解题时要注意区分不同凸透镜应用场景对应的成像条件,不要和照相机、放大镜的成像规律搞混。
【难度系数】
0.7
【分析】
首先观察题图中透过眼镜看到的像的特征:看到的玩具兔子是正立、缩小的虚像。接下来我们可以结合透镜的成像规律判断镜片类型:凸透镜成正立像时是放大的虚像(放大镜效果),只有凹透镜会始终成正立、缩小的虚像,由此先确定镜片是凹透镜。再结合视力矫正的相关知识,凹透镜对光线有发散作用,是用来矫正近视眼的,远视眼需要用凸透镜矫正,最后匹配选项就能得到正确答案。
【解析】
1. 从题图情景可得:透过该眼镜片观察兔子,得到的是正立、缩小的虚像。
2. 对比两类透镜的成像特点:凸透镜在物距小于焦距时成正立、放大的虚像,不符合该成像特征;凹透镜对光线有发散作用,无论物距如何,始终成正立、缩小的虚像,因此该眼镜片是凹透镜。
3. 结合视力矫正原理:近视眼的晶状体折光能力过强,远处物体的像成在视网膜前方,需要佩戴对光线有发散作用的凹透镜,延迟光线会聚,让像重新落到视网膜上,因此凹透镜可用于矫正近视眼。
综上,该眼镜片是凹透镜,可用于矫正近视眼,选D。
【答案】
D
【知识点】
凹透镜成像特点,近视眼矫正
【点评】
本题结合生活中的趣味情景考察透镜相关的基础知识点,解题核心是抓住成像的特征先判断透镜类型,再对应记忆不同视力缺陷的矫正规律,属于光学部分的基础应用题,容易出错的点是混淆凸透镜、凹透镜的正立成像特点,以及错记近视眼和远视眼对应的矫正镜片。
【难度系数】
0.8
【分析】
我们可以按照“先明确对应透镜的成像特点,再匹配给出的光学仪器”的思路解题:第一步,先回忆显微镜物镜的成像规律,判断它所成像的性质,再对比投影仪、照相机、放大镜的成像特点,找到匹配的仪器;第二步,再回忆望远镜目镜的成像规律,同样对比三个光学仪器的成像特点,完成匹配即可。
【解析】
1. 分析显微镜物镜的作用:显微镜的物镜焦距较小,使用时被观察的物体处在物镜的一倍焦距和二倍焦距之间,根据凸透镜成像规律,此时成倒立、放大的实像,这和投影仪的成像原理完全相同,因此显微镜的物镜与投影仪作用相同。
2. 分析望远镜目镜的作用:望远镜的物镜先将极远处的物体成倒立、缩小的实像,这个实像的位置处在目镜的一倍焦距以内,目镜对该实像进行放大,最终成正立、放大的虚像,这和放大镜的成像原理完全相同,因此望远镜的目镜与放大镜的作用相同。
【答案】
投影仪;放大镜
【知识点】
凸透镜成像应用
显微镜成像原理
望远镜成像原理
【点评】
本题属于光学基础概念题,核心考查凸透镜成像规律在显微镜、望远镜中的应用,易错点是混淆两类仪器的物镜、目镜的成像作用,只要牢记不同透镜对应的物距范围和成像性质,就可以快速完成匹配。
【难度系数】
0.8
【分析】
首先根据生活现象判断爷爷的眼部问题:爷爷看不清近处的书,要把书拿很远才能看清,属于远视(老花)眼。接下来从人眼的视物原理出发推导:正常人眼看近处物体时,晶状体会自动调节厚度,缩短焦距,增强对光线的会聚能力,让近处物体的像刚好落在视网膜上。而远视眼的晶状体调节能力衰退,无法让焦距缩短到合适的数值,相比正常状态焦距变长,对光线的会聚能力变弱,就会让近处物体的像成在视网膜的后方。为了让像重新落到视网膜上,需要佩戴对光线有会聚作用的透镜,也就是凸透镜来矫正,顺着这个逻辑就能依次填出三个空的答案。
【解析】
1. 人眼的晶状体相当于可变焦距的凸透镜,正常看近处物体时需要晶状体焦距变小,提升折光能力才能让像成在视网膜上。爷爷看不清近处物体,说明晶状体调节能力下降,焦距比正常状态更长,第一空填“长”。
2. 晶状体焦距变长后,折光能力减弱,近处物体发出的光线经过晶状体会聚的位置会延后,像呈现在视网膜的后方,第二空填“后”。
3. 为了让原本成在视网膜后方的像前移到视网膜上,需要佩戴对光线有会聚作用的凸透镜,提前对光线进行会聚实现矫正,第三空填“凸”。
【答案】
长 后 凸
【知识点】
远视眼成因;远视眼矫正;透镜对光的作用
【点评】
本题结合生活中老年人老花眼的实际场景,考察远视眼的基础相关知识点,属于概念类基础题,解题时要注意和近视眼的成因、矫正逻辑做区分,不要混淆两者的像的位置和适配的透镜类型。
【难度系数】
0.8
【分析】
本题是凸透镜与凹透镜组合的光路作图题,我们可以分两步逐步推导作图:首先先处理左侧凸透镜的折射光路,先判断入射到凸透镜的光线类型,结合凸透镜的特殊光线传播规律,画出经过凸透镜后的折射光线;接着处理右侧凹透镜的折射光路,观察经过凸透镜的出射光线的指向,匹配凹透镜对应的特殊光线规则,画出经过凹透镜的最终折射光线,即可完成全部光路绘制。
【解析】
具体作图步骤:
1. 本题入射光线平行于凸透镜的主光轴,根据凸透镜的特殊光线性质:平行于主光轴的光线经凸透镜折射后,折射光线会经过凸透镜另一侧的右焦点,画出该段折射光线,标注光线的传播箭头;
2. 本题中凸透镜的右焦点与凹透镜的右虚焦点恰好重合,也就是射向凹透镜的入射光线,其延长线刚好经过凹透镜另一侧的虚焦点,根据凹透镜的特殊光线性质:入射光线的延长线过凹透镜另一侧虚焦点时,经凹透镜折射后,折射光线将平行于主光轴射出,据此画出经过凹透镜的折射光线,标注传播箭头,就得到完整的折射光路。
【答案】

【知识点】
凸透镜特殊光线,凹透镜特殊光线
【点评】
本题属于透镜光路的基础作图题,核心要求是熟练掌握凸透镜、凹透镜的三条特殊光线的传播规律,这类共焦点的透镜组合也是后续学习望远镜等实际光学器件的基础,作图时需要注意光线必须标注箭头表示传播方向,不能漏画。
【难度系数】
0.6
【分析】
这道题围绕凸透镜成像规律的探究实验展开,解题思路如下:
1. 第一小问:影子的形成是光的典型现象,当刻度尺和太阳光平行时影子最短,对应光的传播规律;测量焦距时,平行光经凸透镜会聚的最小最亮的点就是焦点,焦点到透镜光心的距离就是焦距,直接读取刻度尺刻度做差即可得到焦距数值。
2. 第二小问:先结合已经测出的焦距判断乙图的物距范围,对应成像规律得到像的性质;再根据“物近像远像变大”的动态规律,判断物距减小时像距的变化,进而得到像相对于透镜的运动方向和像的大小变化。
3. 第三小问:蜡烛远离透镜时像会向透镜方向移动,落在光屏前方,对应近视眼的成像特点;结合近视眼的矫正原理,判断需要放置的透镜类型。
【解析】
(1) 影子是光沿直线传播时,被不透明物体遮挡后在后方形成的暗区,该过程利用了光的直线传播知识。图甲中刻度尺分度值为1cm,凸透镜对应刻度为50.0cm,光屏上最小最亮的光斑对应刻度为60.0cm,因此焦距f=60.0cm-50.0cm=10.0cm。
(2) 已知焦距f=10cm,图乙中蜡烛到凸透镜的物距为40cm,满足u>2f,根据凸透镜成像规律,此时成倒立、缩小的实像。蜡烛位置不变,凸透镜缓慢靠近蜡烛,物距不断减小,由成像动态规律可知像距会不断增大,像在透镜右侧向远离透镜的方向移动,因此以透镜为参照物,像水平向右运动;整个过程物距从大于2f减小到1.5f,实像始终满足物近像远像变大,因此像的大小逐渐变大。
(3) 蜡烛远离凸透镜,物距变大,像距变小,像成在光屏的前方,该情景模拟了近视眼成像在视网膜前方的成因。若不移动光屏,需要在蜡烛和凸透镜之间放置对光线有发散作用的凹透镜,使光线延迟会聚,让像重新落到光屏上。
【答案】
(1) 直线传播 10.0 (2) 缩小 水平向右 变大 (3) 近 凹
【知识点】
光的直线传播、凸透镜成像规律、近视眼矫正
【点评】
本题是凸透镜成像实验的综合基础题,覆盖了焦距测量、成像规律应用、视力缺陷模拟等核心考点,解题关键是熟练掌握凸透镜成像的动态变化规律,注意长度读数的估读要求,整体属于常规实验考查题型。
【难度系数】
0.6