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中考物理二轮复习重难点精讲精练专题03 透镜及其应用(2份,原卷版+解析版)
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一、透镜
1.定义
注意:
测焦距:凸透镜正对平行光,当另一侧出现最小、最亮的光斑时,光斑到凸透镜光心的距离就是凸透镜的焦距;
凸透镜的焦距越短,对光的会聚作用越强。
2.三条特殊光线
3.实像和虚像
二、凸透镜成像的规律
三、眼睛和眼镜
1.眼睛成像原理:晶状体和角膜的共同作用相当于一个 凸透 镜,把来自物体的光会聚在视网膜上,形成倒立、 缩小 的实像。
2.近视眼、远视眼及其矫正
高频考点过关
考点一:透镜和焦距
1.(2022•桂林)在如图所示的光学元件中,属于凸透镜的是( )
A.B.C.D.
【答案】C
【解答】解:AB、中间薄、边缘厚的透镜是凹透镜,故AB错误;
C、该透镜中间厚、边缘薄,为凸透镜,故C正确;
D、该元件厚度相同,不是凸透镜,也不是凹透镜,故D错误。
故选:C。
2.(2022•长沙)我国出土的文物“水晶饼”为中部鼓起的透明圆饼,古籍记载“正午向日,以艾承之,即火燃”。关于“水晶饼”利用太阳光生火,下列说法正确的是( )
A.这是光的反射现象
B.这是光的色散现象
C.“水晶饼”对光有会聚作用
D.“水晶饼”对光有发散作用
【答案】C
【解答】解:“水晶饼”中间厚、边缘薄,属于凸透镜,凸透镜使太阳光发生折射,对光线有会聚作用,故ABD错误、C正确。
故选C。
3.(2019•湘西州)某同学把一个凸透镜正对着太阳光,再把一张白纸放在它的另一侧,适当调整位置后,在白纸上出现一个很小很亮的光斑,经过测量得出光斑到凸透镜中心的距离为20cm,则该凸透镜的焦距为 cm。
【解答】解:某凸透镜正对着太阳光,再把一张白纸放在它的另一侧,适当调整位置后,在白纸上出现一个很小很亮的光斑,这个光斑是凸透镜的焦点,凸透镜中心是光心,光斑和光心之间的距离叫焦距,光斑到凸透镜中心的距离为20cm,所以凸透镜的焦距是20cm。
故答案为:20。
考点二:凸透镜成像规律
4.(2022•淄博)探究凸透镜成像规律实验中,蜡烛、凸透镜和光屏的位置如图所示,烛焰在光屏上恰好成一清晰的像。应用此成像规律工作的是( )
A.照相机B.投影仪C.放大镜D.潜望镜
【答案】A
【解答】解:由图示和题意可知,此时的物距大于像距,在光屏上恰好成一清晰的像(实像),由凸透镜成实像的规律可知此时成倒立、缩小的实像,其实际应用是照相机。
故选:A。
5.(2022•南通)如图所示,烛焰和光屏的中心位于凸透镜的主光轴上,无论怎样移动光屏都不能在光屏上得到烛焰清晰的像。可以观察到烛焰清晰像的操作是( )
A.向左移动透镜同时调节光屏的位置
B.光屏移到透镜左侧调节光屏的位置
C.从透镜左侧透过透镜向右观察
D.从透镜右侧透过透镜向左观察
【答案】A
【解答】解:如图所示,烛焰和光屏的中心位于凸透镜的主光轴上,无论怎样移动光屏都不能在光屏上得到烛焰清晰的像,可能是因为蜡烛在凸透镜的焦距以内,此时在凸透镜的左侧成正立放大的虚像,虚像无法用光屏承接,从透镜右侧透过透镜向左观察,可看到该像;故ABC错误,D正确。
故选:D。
6.(2022•上海)已知某物体透过凸透镜在距离透镜25厘米的光屏上成放大的像,若将物体移动到距离凸透镜30厘米处,则此时成( )
A.放大的虚像B.正立的虚像C.放大的实像D.缩小的实像
【答案】D
【解答】解:某物体透过凸透镜在距离透镜25厘米的光屏上成放大的像,此时的像是倒立、放大的实像,则25cm>2f,f<12.5cm;
若将物体移动到距离凸透镜30厘米处,30cm>2f,成倒立、缩小的实像。
故选:D。
7.(2022•枣庄)在“探究凸透镜成像的规律”实验中,蜡烛、凸透镜、光屏在光具座上的位置如图所示,这时烛焰在光屏上能成等大清晰的像。关于本实验下列说法正确的是( )
A.凸透镜的焦距是20cm
B.把蜡烛移至刻度尺10cm处,凸透镜不动,移动光屏,能在光屏上得到清晰的像
C.把蜡烛移至刻度尺32cm处,凸透镜不动,移动光屏,能在光屏上得到清晰的像。这与照相机的成像原理相同
D.把蜡烛移至刻度尺45cm处,凸透镜不动,移动光屏,会再次在光屏上得到清晰的像
【答案】D
【解答】解:A、由图示知,刻度尺的分度值为1cm,蜡烛与凸透镜镜的距离为20.0cm,即物距为20.0cm,此时在光屏上成的像是倒立、等大的实像,根据凸透镜成像规律可知此时物距等于二倍焦距,所以凸透镜的焦距为10.0cm。故A错误;
B、把蜡烛移至刻度尺10cm处,凸透镜不动,此时物距为40cm大于两倍焦距,成倒立缩小的实像,故B正确;
C、把蜡烛移至刻度尺32cm处,凸透镜不动,此时物距为18cm大于一倍焦距小于两倍焦距,成倒立放大的实像,而照相机成的是倒立缩小的实像,故C错误;
D、把蜡烛移至刻度尺45cm处,凸透镜不动,此时物距为5cm小于焦距,成正立放大的虚像,虚像不能呈现在光屏上,故D错误。
故选:B。
8.(2022•北京)小京通过焦距为10cm的凸透镜看到了提示牌上“关灯”两字放大的像,如图所示。下列说法正确的是( )
A.“关灯”两字放大的像是实像
B.提示牌上“关灯”两字在凸透镜的焦点上
C.提示牌上“关灯”两字到凸透镜的距离小于10cm
D.提示牌上“关灯”两字到凸透镜的距离大于20cm
【答案】C
【解答】解:A、由图可知,物体通过凸透镜成正立放大的虚像,故A错误;
BCD、当物体通过凸透镜成正立放大的虚像时,物距小于焦距,即提示牌上“关灯”两字到凸透镜的距离小于10cm,故BD错误、C正确。
9.(2021•绵阳)在“探究凸透镜成像规律”的实验中,当蜡烛、凸透镜和光屏的位置如图所示时,光屏上得到清晰的像。则( )
A.透镜焦距一定在10cm到15cm之间
B.透镜焦距一定在15cm到20cm之间
C.把蜡烛向左移动少许,光屏适当向左移动可得到大些的实像
D.把蜡烛向右移动少许,光屏适当向右移动可得到小些的实像
【答案】A
【解答】解:AB、观察图示可知此时u=20cm,v=30cm,u<v,成倒立放大的实像,
由凸透镜的成像规律可知,此时f<u<2f,v>2f,即f<20cm<2f,30cm>2f,解得10cm<f<15cm;故凸透镜的焦距的范围是:10cm<f<15cm,故A正确,B错误;
C、把蜡烛向左移动少许,此时物距变大,像距变小,像变小,所以光屏适当向左移动可得到小些的实像,故C错误;
D、把蜡烛向右移动少许,此时物距变小,像距变大,像变大,所以光屏适当向右移动可得到大些的实像,故D错误。
故选:A。
10.(2021•梧州)如图甲所示一幅漫画立在桌面上,小明把一个装有水的圆柱形玻璃杯放在漫画前,惊奇地发现,透过水杯看到漫画中的老鼠变“胖”了,还掉头奔向猫,如图乙所示,下列关于此现象的说法正确的是( )
A.透过水杯看到变“胖”的老鼠是虚像
B.装有水的圆柱形玻璃杯相当于一个凹透镜
C.将漫画逐渐靠近水杯,透过水杯看到的老鼠始终是掉头的
D.将漫画离水杯远一些,透过水杯看到的老鼠会变“瘦”一些
【答案】D
【解答】解:AB、圆柱形玻璃杯盛满水,圆柱形玻璃杯中的水中间厚边缘薄,形成水凸透镜;该凸透镜能使图片横向放大、颠倒;由乙图可知,此时的老鼠的像与甲图中的老鼠相比,是放大的,左右颠倒的实像,故AB错误;
C、将漫画逐渐靠近水杯,当物距小于焦距时,成正立、放大的虚像,透过水杯看到的老鼠还是向右跑的,不是掉头的,故C错误。
D、若将漫画离水杯再远一些,物距变大,像距变小,像变小,透过水杯看到的老鼠会变“瘦”一些,故D正确;
故选:D。
11.(2020•西宁)小明在房间里进行探究凸透镜成像特点的情景如图所示。保持蜡烛的位置不变,只移动透镜,小明发现透镜在A、B两处时,墙壁上都能得到清晰的像,则两次所成的像( )
A.都是正立的
B.都是虚像
C.透镜在B处时墙上成的像较大
D.透镜在A处时墙上成的像较大
【答案】D
【解答】解:
墙相当于凸透镜成像实验中的光屏,墙上都能接到像,则像是实像,实像都是倒立的;故AB错误。
当凸透镜在A处时,物距小,像距大,像较大,其成像原理和投影机原理相同;当凸透镜在B处时,物距大,像距小,像较小,其成像原理和照相机原理相同,故C错误,D正确。
故选:D。
12.(2020•镇江)当蜡烛、透镜甲和光屏放置在图示位置时,烛焰在光屏上成清晰的像。现保持蜡烛和透镜的位置不变,将透镜甲更换为透镜乙后,需将光屏向左移动距离s,方可在光屏上再次成清晰的像,则( )
A.透镜甲的焦距为20cm
B.透镜甲的焦距比乙的大
C.第二次所成的像是放大的
D.光屏移动的距离s<10cm
【答案】B
【解答】解:A、由图可知,此时的u=v=2f,成的是倒立、等大的实像,所以2f=20cm,则f=10cm,故A错误;
B、现保持蜡烛和透镜的位置不变,将透镜甲更换为透镜乙后,需将光屏向左移动距离s,此时的像距减小,则物距不变的情况下,相当于减小了焦距,所以透镜甲的焦距比乙的大;故B正确;
C、替换乙后,此时的物距大于像距,成倒立、缩小的实像,故C错误;
D、由于不知道乙透镜的焦距的大小,所以无法判定光屏移动的距离,故D错误。
故选:B。
13.(2022•辽宁)在“天宫课堂”的水球实验中,小玉看到王亚平老师的倒立、缩小的像,如图甲所示。于是她利用实验室的光学器材探究凸透镜成像的规律。
(1)小玉找到了一个焦距未知的凸透镜,用一束平行光正对凸透镜照射,移动光屏,直到光屏上出现最小最亮的光斑,如图乙所示。则凸透镜的焦距是 cm。
(2)如图丙所示,将蜡烛、凸透镜、光屏依次安装在光具座上。点燃蜡烛,调整它们的高度到合适的位置。
(3)将凸透镜固定在50cm刻度线处,蜡烛移动到20cm刻度线处,向 (填“靠近”或“远离”)凸透镜的方向移动光屏,直到出现烛焰倒立、 的实像。
(4)在(3)的基础上,更换成另一个焦距为9cm的凸透镜,光屏上的像变模糊了,此现象与 (填“近视眼”或“远视眼”)成因相似。为了使光屏上的像恢复清晰,可向 (填“靠近”或“远离”)凸透镜的方向移动蜡烛。
(5)在实验过程中,原来光屏中央的像“跑”到上方,为了使像回到中央,接下来的操作是 (填“①”“②”或“③”)。
①向下调光屏
②向上调凸透镜
③向上调蜡烛
【解答】解:(1)如图,让一束平行光正对凸透镜照射,在凸透镜后的光屏上接收到一个最小、最亮的光斑,这个光斑是凸透镜的焦点,焦点跟光心之间的距离是凸透镜的焦距,所以凸透镜的焦距为:f=60.0cm﹣50.0cm=10.0cm。
(3)凸透镜的焦距为10.0cm,将凸透镜固定在50cm刻度线处,蜡烛移动到20cm刻度线处,物距u=50cm﹣20cm=30cm,
u>2f,成倒立、缩小的实像,2f>v>f,所以光屏向右移动,移动到60cm到70cm刻度线之间,所以光屏远离凸透镜。
(4)原来凸透镜的焦距是10.0cm,更换成另一个焦距为9cm的凸透镜,凸透镜的焦距变小,折光能力变强,使像成在视网膜的前方,和近视眼的成因相似。凸透镜的焦距变小,折光能力变强,使像提前会聚,为了使光屏上的像恢复清晰,要使物距减小,或使像距减小,所以要向靠近凸透镜的方向移动蜡烛。
(5)在实验过程中,原来光屏中央的像“跑”到上方,为了使像回到中央,由于光线过光心不改变方向,可以把光屏向上移动,或凸透镜向下移动,或蜡烛向上移动,故①②错误,③正确。
故答案为:(1)10.0;(3)远离;缩小;(4)近视眼;靠近;(5)③。
14.(2022•眉山)在一次物理实验探究课上,某学习小组在“探究凸透镜成像的规律”实验中,进行了如下操作:
(1)安装并调节烛焰、凸透镜和光屏的位置,使它们三者中心大致在 ,目的是 。
(2)通过探究,记录并绘制了像距v与物距u之间的关系图象,如图甲所示,则该凸透镜的焦距是 cm。
(3)当蜡烛在如图乙所示位置时,调节光屏的位置可在光屏上得到一个倒立、放大的实像,生活中的 (选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”)就是利用该成像原理工作的。
(4)在图乙中,小明借来物理老师的眼镜,将其放在蜡烛和凸透镜之间,发现光屏上原本清晰的像变模糊了,向右移动光屏,光屏上的像又变清晰了,说明该物理老师的眼镜是 (选填“近视”或“远视”)眼镜。
(5)学生发现蜡烛燃烧产生的异味令人难受,经讨论大家认为可利用LED灯替代蜡烛作为光源,其好处是 。
【解答】解:(1)根据实验的要求,让像成在光屏的中心,必须使烛焰、凸透镜和光屏三者的中心放在同一高度上;
(2)由图甲可知,u=v=2f=20cm,所以f=10cm;
(3)当蜡烛放在如图乙所示位置时,物距为50cm﹣35cm=15cm,焦距为10cm,此时的物距大于一倍焦距小于二倍焦距,调节光屏,能在光屏上得到一个倒立、放大的实像,应用是投影仪;
(4)将老师的眼镜放在蜡烛和凸透镜之间,发现光屏上的像由清晰变模糊,向右移动光屏又发现清晰的像,说明老师所戴眼镜的镜片,对光线起了发散作用,则为凹透镜。
(5)蜡烛换成LED灯的优点:实验现象更明显、便于观察、减少了污染、有利于健康等。
故答案为:(1)同一高度;像能成在光屏的中心;(2)10;(3)投影仪;(4)近视;(5)便于观察
考点三:生活中的透镜
15.(2022•资阳)为严控新冠疫情,保护师生生命安全,我市部分中小学对校园门禁系统进行了升级,配备了人脸识别和测温系统,如图所示。通过校门时,只需将人脸面向屏幕摄像头,该系统就能将测试者的面部信息与备案信息进行比对并获取体温,决定放行与否。关于门禁系统,下列说法中正确的是( )
A.系统屏幕边框呈黑色是由于所选材质对光的反射能力较强
B.该系统的核心光学元件是凸透镜
C.该系统的成像原理主要是利用光的反射
D.该系统的摄像头所成的像是正立放大的虚像
【答案】B
【解答】解:A、系统屏幕边框呈黑色是由于所选材质对光的反射能力较弱,故A错误;
B、该系统的核心光学元件是凸透镜,故B正确;
C、该系统的成像原理主要是利用光的折射,故C错误;
D、该系统的摄像头与照相机的成像原理相同,所成的像是倒立缩小的实像,故D错误。
故选:B。
16.(2022•湘潭)如图,将印有花的透明胶片,贴在发光手电筒前端玻璃上,正对着焦距为10cm的凸透镜,调整位置,墙上出现一朵清晰放大的“花”。下列说法正确的是( )
A.胶片上的花是倒立的
B.此透镜可作为近视眼镜镜片
C.胶片与透镜的距离小于10cm
D.白墙相当于光屏,发生的是镜面反射
【答案】A
【解答】解:
AC、由图可知,此时的物距小于像距,则成的是放大、倒立的实像,像是正着的,则胶片是倒置的;此时的物距应该在一倍焦距和二倍焦距之间,所以胶片与透镜的距离小于20cm、大于10cm,故A正确,C错误;
B、远视眼的成因是像成在了视网膜的后方,需要佩戴对光线具有会聚作用的凸透镜矫正;近视眼的成因是像成在了视网膜的前方,需要佩戴对光线具有发散作用的凹透镜矫正,故B错误;
D、白墙的表面凹凸不平,光线照射到白墙后会发生的是漫反射,故D错误。
故选:A。
17.(2022•梧州)购物支付已进入“刷脸”时代,消费者结账时只需面对摄像头,经系统自动拍照扫描等,确认相关信息后,即可迅速完成交易。下列说法正确的是( )
A.摄像头相当于凹透镜
B.摄像头成像特点与照相机相同
C.“刷脸”时,面部位于摄像头两倍焦距以内
D.“刷脸”时,面部经摄像头成正立、缩小的实像
【答案】B
【解答】解:
A、摄像头相当于一个凸透镜,故A错误;
B、物体通过摄像头成倒立、缩小的实像,与照相机的成像特点相同,故B正确;
CD、当u>2f时,成倒立、缩小的实像,所以,“刷脸”时,面部应位于摄像头两倍焦距之外,故CD错误。
故选:B。
18.(2020•鄂尔多斯)新冠肺炎疫情期间,全国掀起了“停课不停学”的网络在线课堂热潮。下列有关网课的说法,错误的是( )
A.老师对着摄像头,学生可以看到老师,说明摄像头的成像特点与投影仪相同
B.学生从手机上看到多彩的画面是由红、绿、蓝三种色光混合而成的
C.老师随机提问与学生互动交流的过程,利用了声能传递信息
D.学生在听课时关闭门窗,是在传播过程中减弱噪声
【答案】A
【解答】解:
A、老师对着摄像头,学生可以看到老师缩小的实像,则摄像头的成像特点与照相机相同,故A错误;
B、手机画面上的丰富色彩是由红、绿、蓝三种色光混合而成的,故B正确;
C、老师随机提问与学生互动交流的过程,表明声能传递信息,故C正确;
D、学生在听课时关闭门窗,属于在传播过程中减弱噪声,故D正确;
本题选错误的;
故选:A。
19.(2020•山西)小亮在重阳节送给奶奶一个台式放大镜(如图)。放大镜的焦距为25cm。奶奶正确使用这个放大镜看书时( )
A.书与放大镜之间的距离应等于25cm
B.书与放大镜之间的距离应小于25cm
C.看到的是倒立、放大的虚像
D.看到的是正立、放大的实像
【答案】B
【解答】解:正确使用这个放大镜看书时,放大镜成正立、放大的虚像,需满足u<f=25cm,即书与放大镜之间的距离应小于25cm,故B正确,ACD错误。
故选:B。
考点四:视力及其矫正
20.(2022•东营)6月6日是全国“爱眼日”,2022年的活动主题为“关注普遍眼健康,共筑‘睛’彩大健康”。如图所示,模拟近视眼成像情况和矫正方法正确的是( )
A.①④B.②④C.①③D.②③
【答案】A
【解答】解:①图的入射光线会聚在视网膜的前方,所以①图表示了近视眼的成像情况;近视眼是因为晶状体焦距太短,像落在视网膜的前方,为了使光线会聚在原来的会聚点后面的视网膜上,就需要在光线进入人的眼睛以前发散一下,因此戴对光线具有发散作用的凹透镜来矫正。因此④图能正确表示近视眼的矫正情况。
故选:A。
21.(2022•达州)清晨,太阳从东方冉冉升起,云缝中射出道道霞光,它让我们的大千世界五彩缤纷,让我们的世界拥有了无穷奥妙。下列对光的世界的探究中,结论正确的是( )
A.甲图,通过注入气泡的水球,我们看到太空授课的王亚平成“一正一倒”两个像,其中正立的是虚像,倒立的是实像
B.乙图,央视春晚节目舞蹈诗剧《只此青绿》的临水起舞画面中,舞者在舞台上的“倒影”和小孔成像的原理相同
C.丙图,光源经凸透镜在光屏上成一清晰的像,此时飞来一只小虫落在凸透镜上,则光屏上光源的像不完整
D.丁图,小薇按照图示将眼镜放在蜡烛与凸透镜之间,光屏上清晰的像变模糊,只将光屏靠近凸透镜时,又能在光屏上看到清晰的像,则该眼镜是近视眼镜
【答案】A
【解答】解:A、水球被气泡变为了两部分,中间是空气,气泡周围是水,这个时候整个水球就变成了两个透镜,外圈成为了一个凸透镜,所以呈现出一个倒立的实像,内圈相当于变成了凹透镜,这个时候又出现了一个正立的虚像,故A正确;
B、因为光滑的舞台相当于平面镜,所以看到的倒影是平面镜成像,即光的反射形成的,小孔成像的原理是光的直线传播,故B错误;
C、凸透镜成实像时,所有透过透镜的光会聚到光屏上成像,小虫落在透镜上后,整个物体发出的光虽有一小部分被挡住,但总会有一部分光通过凸透镜而会聚成像,因此,像与原来相同,即光屏上所成的像仍然是完整的,故C错误;
D、将眼镜放在蜡烛与凸透镜之间,光屏上原来清晰的像也变得模糊了,只将光屏靠近透镜移动时,又可以在光屏上看到烛焰清晰的像,说明眼镜对光线有会聚作用,是凸透镜,应用于远视眼镜,故D错误。
故选:A。
22.(2021•淄博)加强青少年近视防控,促进视力健康是社会关注的“光明工程”。关于近视眼成像及其矫正,下列说法正确的是( )
A.像成在视网膜的后方,应使用凸透镜矫正
B.像成在视网膜的前方,应使用凸透镜矫正
C.像成在视网膜的后方,应使用凹透镜矫正
D.像成在视网膜的前方,应使用凹透镜矫正
【答案】D
【解答】解:近视眼是由于晶状体太厚、折光能力太强或眼球的前后径太长,使远处物体成像在视网膜的前方而形成的。要配戴对光线有发散作用的凹透镜来矫正。故只有D说法正确。
故选:D。
23.(2020•百色)如图所示是我们看远处物体的示意图,来自远处物体的光经过眼睛晶状体后在视网膜上形成( )
A.正立、缩小的实像B.正立、缩小的虚像
C.倒立、缩小的实像D.倒立、缩小的虚像
【答案】C
【解答】解:人眼的晶状体和角膜相当于凸透镜,它能把来自物体的光会聚在视网膜上,外界物体在二倍焦距之外,则在视网膜上成倒立、缩小的实像。
故选:C。
考点五:透镜作图
24.(2020•永州)如图所示,O为凸透镜的光心,F为焦点,请将图中两条光线的光路补充完整。
【解答】解:
通过焦点的光线经凸透镜折射后将平行于主光轴,过光心的光线经凸透镜折射后传播方向不改变,如图所示:
25.(2020•鄂尔多斯)如图是投影仪的简化结构图。请在图中画出入射光线经凸透镜折射及再经平面镜反射后的光路图。
【解答】解:
过焦点的光线经凸透镜折射后折射光线平行于主光轴,入射到平面镜上;
过入射点垂直于镜面画出法线,图中入射角为90°﹣45°=45°,再根据反射角等于入射角画出反射光线,如图所示:
26.(2021•凉山州)请在如图的方框内画出合适的光学元件。
【解答】解:左图中折射光线比入射光线更加远离主光轴,所以该元件对光线有发散作用,因此是凹透镜。
右图中的光学元件不能使光线透过,但能改变光路,所以该元件是平面镜,如图所示
类型
外形特征
特点
对光的作用
相关概念
凸透镜
中间 厚 ,边缘 薄 。
会聚 作用
凹透镜
中间 薄 ,边缘 厚 。
发散 作用
平行于主光轴
通过焦点
过光心
凸透镜
凹透镜
分类
原理
特点
应用
实像
实际光线会聚而成
光屏 可以 承接像
照相机、投影仪
虚像
射入眼中的光线的反向延长线相交而成
光屏 不可以 承接像
放大镜
物距(u)
像距(v)
像的性质
应用
物体与像离透镜距离的关系
正倒
大小
虚实
物像位置
U>2f
f
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