初中物理透镜及其应用解答题

阅读《可调式眼镜》回答下题。

可调式眼镜

人的眼睛看清物体是通过改变晶状体的形状来实现的，晶状体相当于全自动变焦镜头。看近处物体时，晶状体变凸一些，折射光线的能力变强；看远处物体时，晶状体变扁平一些，折射光线的能力变弱。通过这样的调节，使远近不同的物体均能在视网膜上成像。

若晶状体调节能力变弱，就会出现看不清远处物体或近处物体的情况，需要佩戴合适的眼镜进行矫正。

有人发明了一种能矫正视力的可调式眼镜，如图1所示，这种眼镜的镜片中含有一种特殊液体。图2是可调式眼镜的结构示意图，镜架上有表示移出和加入液体含量的标尺；移动标尺上的滑块可以定量改变镜片中的液体含量，从而改变镜片的形状；镜片中液体含量的改变量 $V$ 可以用滑块在标尺上的位置表示。滑块位于标尺上0刻度线处，表示眼镜的初始状态，此时，镜片的形状是扁平的，如图2甲所示。当滑块位于标尺上1、2刻度线处时，分别表示镜片中加入一些液体、加满液体，图2乙是镜片中加满液体的示意图。当滑块位于标尺上 $-1$ 、 $-2$ 刻度线处时，分别表示从镜片中移出一些液体、移出全部液体，图2丙是镜片中移出全部液体的示意图。

为探究可调式眼镜的矫正效果，首先要确定以下程序和标准：

选定同一棵树作为观察对象，选定远、中、近三个观察位置，用 $S$ 表示观察位置到树的距离，如图3甲所示；用 $D$ 表示看到树的清晰程度，清晰程度分为清晰、不清晰、模糊三个等级，如图3乙所示。

小京和小贝视力不同，没有佩戴眼镜时，小京在近处看树"清晰"，在远处看树"不清晰"；小贝在远处看树"清晰"，但在近处看树"不清晰"。

小京和小贝佩戴眼镜后，进行实验的主要步骤如下：

①调节镜片中的液体处于初始状态。

②选择不同观察位置，观察树，将观察结果记录在表格中。

③改变镜片中液体的含量，重复步骤②。

小京和小贝的实验结果记录表（部分数据）分别如表一、表二所示：

表一小京的实验结果记录表

	$-2$	$-1$	0	1	2
近		清晰	清晰	清晰
中		清晰	清晰
远		清晰	不清晰	模糊

表二小贝的实验结果记录表

	$-2$	$-1$	0	1	2
近			不清晰	清晰	清晰
中			清晰
远			清晰

通过实验及对实验结果的分析，两位同学对可调式眼镜有了新的认识。

请根据上述材料，回答下列问题：（选填选项前的字母）

（1）调节眼睛晶状体形状的作用是帮助我们看清 　　。（只有一个选项正确）

$A$ ．不同亮度的物体                   $B$ ．不同颜色的物体

$C$ ．不同距离的物体                   $D$ ．不同大小的物体

（2）为了使小京在远、中、近处看树都"清晰"，调节镜片内液体含量的措施是 　　。（只有一个选项正确）

$A$ ．加满液体      $B$ ．加入一些液体       $C$ ．移出一些液体       $D$ ．移出全部液体

（3）为了使小贝在近处看树"清晰"，调节镜片内液体含量的措施是 　　。（至少有一个选项正确）

$A$ ．加满液体      $B$ ．加入一些液体       $C$ ．移出一些液体       $D$ ．移出全部液体。

智能手机给人们的生活带来极大方便，如通信、照相、学习和购物等。利用所学知识解决下列问题。

（1）人们在超市购物付款时只要打开手机扫一扫，就能快速付款，扫二维码时镜头相当于照相机，此时镜头到二组码的距离应满足 　　。

（2）手机用充电电池作为电源，如表格是某智能手机电池铭牌。简述手机充电时的能量转化，并计算电池充饱后储存的电能。

可充电锂电池 规格： $\mathbf{3}\mathbf{.}\mathbf{7}\mathit{V}\mathbf{2000}\mathit{mA}\mathbf{·}\mathit{h}$ 充电时，环境温度为 ${\mathbf{5}}^{\mathbf{°}}\mathbf{C}\mathbf{-}{\mathbf{35}}^{\mathbf{°}}\mathbf{C}$ 生产日期：20171120

（3）智能手机触摸屏相当于一根电阻丝，以水平方向为例，当手指触摸屏时。触摸点 $\mathit{P}$ 相当于手指）将电阻丝分为左右两部分。设左部分的电阻为 ${\mathit{R}}_{\mathbf{1}}$ ，右部分电阻为 ${\mathit{R}}_{\mathbf{2}}$ ，其结构可等效为如图所示电路，电源电压保持不变。当触摸点在水平方向向右移动时，触摸点 $\mathit{P}$ 到屏幕右边缘的距离减小，则 ${\mathit{R}}_{\mathbf{1}}$ 　　，流过 ${\mathit{R}}_{\mathbf{1}}$ 的电流 　　（均选填"增大"、"减小"或"不变"）

如图所示，在"探究凸透镜成像的规律"实验中。

（1）组装调整实验器材时，要使烛焰和 　　的中心位于凸透镜的主光轴上。

（2）实验所用凸透镜的焦距为 $20\mathit{cm}$ ，若烛焰在凸透镜前 $30\mathit{cm}$ 处，则可在凸透镜的另一侧得到一个 　　。

$A$ ．倒立、放大的实像 $B$ ．倒立、缩小的实像

$C$ ．正立、放大的虚像 $D$ ．正立、缩小的虚像

（3）接下来，保持烛焰和凸透镜的位置不变，换一个焦距小一些的凸透镜，则所成像的大小比刚才的像 　　。

（4）如果要估测题（3）中凸透镜的焦距，可以让烛焰距离凸透镜 　　，此时像距就近似等于焦距。

小明用光具座、F光源、凸透镜、光屏等器材，探究"凸透镜成像规律"。

（1）如图甲所示，将光源放在30cm刻度处时，移动光屏可得倒立、等大的清晰像，此时光屏在 　　cm刻度处，凸透镜的焦距是 　　cm；

（2）把光源向左移至20cm刻度处时，将光屏向 　　（左/右）调节，可得 　　（倒立/正立） 　　（缩小/放大）的清晰像；

（3）把光源放在45cm刻度处时，移去光屏，人眼通过透镜看到的像是图乙中的 　　。

请按下列要求作图。

（1）在图1中画出足球受到重力的示意图。

（2）在图2中画出入射光线经凸透镜后的折射光线。

（3）在图3中标出电源的" $+$ "极。

关于凸透镜成像实验，完成以下内容：

（1）首先应将蜡烛、凸透镜和 　    　依次固定在光具座上，并调节它们的中心在同一高度。

（2）图中 $O$ 为凸透镜的光心， $F$ 为焦点，请画出烛焰上的 $S$ 发出的三条光线（中间一条光线平行于主光轴）经凸透镜后的出射光线，并确定其像的位置 $S\text{'}$ 。

（3）实验中当物距 $u$ 等于焦距 $f$ 时，某同学却发现在光屏一侧透过凸透镜看到了烛焰正立放大的像。对此下列解释合理的是 　 　。

A．	$A$ ．因为烛焰有一定的宽度，实际上它的某些部分到凸透镜的距离稍大于焦距
B．	$B$ ．因为烛焰有一定的宽度，实际上它的某些部分到凸透镜的距离稍小于焦距
C．	$C$ ．这是烛焰发出的光经凸透镜表面反射形成的像。