2020尖子生专用中考物理挑战压轴题专题光学 含解析
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压轴题11科学探究1.阅读短文,回答文后的问题。
涡轮喷气发动机如图所示,为某轴流式涡喷发动机,其结构是由进气道、压气机、燃烧室、涡轮和尾喷管组成,其中压气机与涡轮装在同一条转轴上工作,工作时,空气首先进入发动机的进气道,当飞机飞行时,可以看作气流以飞行速度流向发动机,由于飞机飞行的速度是变化的,而进入压气机气流速度有一定限制,因而进气道的功能就是通过可调管道来调整气流速度,使进入进气道的气体全部通过可调管道,空气流过压气机时被压气机的旋转叶片压缩后进入燃烧室,这部分气体与燃料混合后在燃烧室中燃烧,产生的高温高压气流推动涡轮,一边带动压气机正常工作,一边从尾喷管喷出高速气流推动飞机飞行。
一架搭载某涡轮喷气发动机的飞机,其部分参数如下表,其中热效率是指涡轮喷气发动机获得的机械能与燃料完全燃烧产生的内能之比,而推进效率则是指涡轮喷气发动机传递给飞机的推进功(推力所做的功)与其获得的机械能之比。
热效率1η推进效率2η航空燃油热值q(1)工作中,涡轮喷气发动机常用循环流动的水进行冷却,这是因为水的______大。
(2)关于涡轮喷气发动机,下列说法中正确的是(__________)A.进气道中吸入的是空气和燃气的混合气体B.燃烧室中,机械能转化为内能C.燃料耗尽后还可以利用压气机压缩气体推动涡轮转动D.尾喷管中喷出的高速气流对飞机做功(3)设可调管道的通风口面积为S1,当飞机加速飞行时,应使通风口面积S1_______(填“变大”“不变”或“变小”)。
v (4)已知上述飞机所受空气阻力f与飞行速度v的平方成正比,比例系数为k,当飞机以cm s的水平速度匀速巡航t秒,若涡轮喷气发动机的功效Q是指发动机提供给飞机的推力与发动机机械功率的比值,则其功效的字母表达式为Q=______N/W(用提供的字母表达)。
2.为救治病人,急需将一种药品送到偏远的山村,这种药品要求在0℃以下存放,常用保温瓶不能满足需要。
同学们经过讨论,为保障药品在0℃以下存放,设计了如图所示的冷藏盒。
一、初中物理光学问题求解方法1.如图所示,在容器底部倾斜固定放置的防水激光笔发射出一束激光,激光束在水面发生折射后射在上方水平放置的光屏上形成光斑。
小明慢慢向容器中加水(未满)的过程中,随着水面上升,光斑位置将()A.向左移动B.向右移动C.先向左移动再向右移动D.先向右移动再向左移动【答案】A【解析】【详解】由于水面上升,入射点上升,折射光线向左平移,与原来低水面时出来的折射光线平行。
故选A。
2.小蕊做“研究远视眼的矫正”实验时,她把凸透镜看作眼晴的晶状体,光屏看作眼睛的视网膜,烛焰看作眼睛观察的物体.她拿一个远视眼镜放在凸透镜前,光屏上出现烛焰清晰的像,如图所示.若拿走远视眼镜则烛焰的像变得模糊.下列操作能使光屏上重新得到清晰像的是A.将光屏适当靠近凸透镜B.将蜡烛适当靠近凸透镜C.将光屏适当远离凸透镜D.将蜡烛适当远离凸透镜【答案】CD【详解】远视眼镜是凸透镜,凸透镜对光线有会聚作用,拿一个远视眼镜放在凸透镜前,光屏上出现烛焰清晰的像,而蜡烛烛焰的像实际上在光屏后;拿走远视镜则烛焰的像变得模糊,原因是烛焰清晰的像在光屏的后面;AB .将光屏适当靠近凸透镜或将蜡烛适当靠近凸透镜,所成的像会更加模糊,故AB 不符合题意;CD .可以用增大光屏与凸透镜的距离或增大蜡烛与凸透镜的距离,使得光屏上呈现一个清晰的像的目的,故CD 符合题意。
3.如图所示,某同学用自制的水透镜来探究凸透镜成像规律,在水透镜中注入少量水后光屏上成清晰的像。
以下判断正确的是( )A .光屏上成倒立缩小的实像B .此时透镜的焦距10cm 20cm f <<C .保持蜡烛和光屏不动,将透镜移动到40cm 刻度线处光屏仍能得到清晰的像D .向水透镜注水后,要使光屏上重新得到清晰的像,需要像光屏向右移动【答案】BC【解析】【详解】A .由图可知,当物距小于像距时,光屏上成倒立、放大的实像,故A 正确;B .由图可知20cm u =,40cm v =,则202f cm f <<10cm 20cm f <<……①40cm 2f >20cm f <……②由①②可得透镜焦距10cm 20cm f <<故B 正确C .保持蜡烛和光屏不动,将透镜移动到40cm 刻度线处,物距40cm u '=,像距为60cm 40cm 20cm v '=-=即此时的物距等于原来的像距,在光的折射中光路是可逆的,所以光屏上仍能得到清晰的像,故C 正确;D .向水透镜注水后,透镜会聚能力变强,焦距变小,使光线提前会聚成像,所以要使光屏上重新得到清晰的像,应减小像距,需要将光屏向左移动,故D 错误。
一、初中物理光学问题求解方法1.如图所示,水平桌面上斜放着一个平面镜M,桌面上的小球按图示方向滚动.要使小球在平面镜中所成的像沿竖直方向下落,则镜面与桌面间的夹角α应为()A.90°B.60°C.45°D.30°【答案】C【解析】【分析】【详解】根据题意,小球水平向右运动,小球的像竖直向下运动.根据平面镜成像的特点可知,小球实际的运动路线与它的像运动路线应该是关于平面镜对称的,所以平面镜应当是两条路线的角平分线.所以图中的.故C符合题意.2.如图所示,白板上画有两个黑色箭头(图甲),用玻璃杯装半杯水放在白板前(图乙),人眼观察到位于下方的箭头明显发生了变化,下列判断正确的是()A.玻璃杯下半部相当于一个凹透镜B.下方箭头是凸透镜形成的虚像C.下方箭头成像原理在生活中的应用是照相机D.把玻璃杯移得离白板更远一点,观察到下方的箭头比移动前变得更大【答案】C【解析】【分析】【详解】A.玻璃杯下半部分的中间厚,边缘薄,相当于一个凸透镜,故A错误;B.据图能看出,此时成一个倒立、缩小的实像,故B错误;C.据B可知,成倒立、缩小的实像,所以此时相当于物体处于2倍焦距以外,像成在另一侧的1倍焦距和2倍焦距之间,成倒立、缩小的实像,照相机就是利用该原理制成的,故C正确;D.凸透镜成实像时,增大物距,像距缩短,像变小;把玻璃杯移得离白板更远一点,即增大物距,观察到下方的箭头比移动前变得更小,故D错误。
故选C。
3.如图所示,一平面镜放在圆筒的中心处,平面镜正对筒璧上一点光源S,点光源发出一束垂直射向平面镜,平面镜从图示位置开始绕圆筒中心轴O匀速转动,当转动角度为30°时,入射角增大的角度和照射到筒璧上的反射光斑转过的角度分别为()A.30° 30°B.30° 60°C.60° 30°D.60° 60°【答案】B【解析】【详解】如下图所示,一开始入射角是0°,当平面镜转动角度为30°时,法线也跟着转动30°,这时入射光线和法线的夹角为30°,即入射角增大的角度为30°;垂直射入平面镜的光线,其反射光线也垂直反方向射出,当平面镜转动角度为30°时,入射光线与法线的夹角是30°,根据光的反射定律,反射角等于入射角,反射角也是30°,此时反射光线与入射光线的夹角为60°,那么照射到筒璧上的反射光斑转过的角度为60°,如下图所示.4.要使光线经过某一个光学元件后发生图示的偏折,可供选用的元件有:①平面镜;②凸透镜;③凹透镜。
专题04光现象【考点1】:光的直线传播【例1】(2019•随州)一篇科普文章中写道,即使太阳突然消失,人类也不能“第一时间”发现,因为尽管阳光信使一路狂奔,当他来到我们面前时已经过去8.333333分钟!据此估算太阳与地球之间的距离最接近下列选项中的()A.1.5亿千米B.150亿千米C.15×108m D.1.5×1011km【变式1-1】(2019•金华)我国建成全球规模最大熔盐塔式光热电站,如图是利用大规模阵列抛物镜面收集太阳能的工作原理图。
下列关于太阳光传播的说法错误的是()A.在定日镜面上发生反射B.在定日镜面上发生折射C.经过定日镜后沿直线传播D.经过定日镜后传播速度不变【变式1-2】(2019•呼和浩特模拟)如图所示为水位测量仪的示意图。
A点与光屏PQ在同一水平面上,从A点发出的一束与水平面成45°角,方向不变的激光,经水面反射后,在光屏上的B点处形成一个光斑,光斑位置随水位变化而发生变化。
(1)A点与光屏在水中所成的像是像(选填“虚”或“实”);(2)A点与水面相距2m,则A与它在水中的像A′之间的距离为m;(3)若光斑B向右移动了1.5m,说明水位(选填“上升”或“下降”)了m。
【考点2】:光的反射【例2】(2019•沈阳)舞蹈教室内有一面非常大的平面镜,一位同学先后站在镜前甲、乙、丙、丁的四个位置,如图所示。
关于他在平面镜中所成像的特点,下列描述中正确的是()A.在甲处所成的像是最小的像B.在乙处所成的像一定是实像C.在丙处所成的像是倒立的像D.在丁处所成的像离镜子最近【变式2-1】(2019•镇江)如图所示,平面镜和长为10cm的细铅笔均竖直放置在水平桌面上,铅笔与平面镜之间的距离为15cm,则()A.向上移动平面镜,铅笔的像也向上移动B.为使铅笔在平面镜中成完整的像,平面镜应至少高10cmC.铅笔和平面镜均绕底部转至虚线位置时,铅笔与它的像平行D.铅笔和平面镜均水平向右移动10cm,铅笔像的位置不变【变式2-2】(2019•朝阳)小梦同学身高160cm,站在竖直放置的平面镜前1.5m处,当她以0.2m/s的速度向平面镜走近时,她在平面镜中的像高度(填“大于”、“小于”或“等于“)160cm;经过3s后,小梦和她的像之间的距离是,小梦从平面镜中看到墙上挂钟的指针如图所示,则挂钟显示的实际时间是。
一、初中物理光学问题求解方法1.如图所示的两个平面镜相交成55°角,一束光线AO射到其中一个平面镜上,要使经另一镜面一次反射后,最后的光线从OA路径传播出去,角α应为A.35°B.55°C.45°D.90°【答案】A【解析】【详解】根据题意可知,反射光线与镜面PN垂直,由图知,两块平面镜相交成55°角,则∠POB=90°-55°=35°,因为反射现象中反射角等于入射角,法线垂直镜面,且平分入射光线与反射光线的夹角,则反射光线与镜面的夹角也等于入射光线与镜面的夹角,所以AO与平面镜MP的夹角α=∠POB=35°,故选A.2.凸透镜成像实验中,移动蜡烛到某位置时,能在光屏上再次成清晰缩小的像,则下列说法能成立的是A.同时移动蜡烛与光屏,且移动距离相同时,有可能在光屏上再次成清晰缩小的像;B.若将一老花镜放到凸透镜前方,光屏远离透镜时能再次会看到烛焰清晰的像;C.换用焦距较小的凸透镜后,仍要在光屏上得到清晰的像,如果只移动光屏,光屏必须靠近凸透镜:D.保持物体和光屏位置不变,移动凸透镜,一定可以在光屏上得到另一个清晰的像:【答案】CD【解析】【详解】A.物体要成倒立、缩小、实像时物体移动距离应该大于光屏移动距离,故A项不符合题意;B.老花镜是凸透镜,若将一老花镜放到凸透镜前方,则蜡烛发出的光经凸透镜和老花镜后会提前会聚,此时光屏应该靠近透镜才会看到烛焰清晰的像;B项不符合题意;C.换用焦距较小的凸透镜后,相当于增大物距,当物体成实像时,随着物距u增大,像距减小,同时像也在减小。
故要在光屏上成清晰的像,应将光屏向靠近透镜方向移动;C项符合题意;D.根据光路可逆性可知,在保持物体和光屏位置不变时,移动凸透镜,可以光屏上成一个倒立、放大、实像,此时物距刚好是原来的像距,像距刚好是原来物距,D项符合题意;3.有的国家救护车上的“救护车”是反着写的,是为了让汽年司机从观后镜中快速识别以便及时让路,如观后镜是平面镜,这是利用平面镜成像特点中的()A.平面镜成的是虚像B.像与物大小相等C.像与物到平面镜的距离相等D.像与物对于平面镜是对称的【答案】D【解析】【详解】救护车上的“救护车”是反着写的,由于像与物对于平面镜是对称的,那么汽年司机在平面镜上看到的像是“救护车”,故选D。
光学问题一、初中物理光学问题求解方法1.用三块凸透镜做成像实验,在保持各凸透镜跟烛焰距离相等的条件下,得到的实验结果如下:透镜甲成放大、倒立、实像;透镜乙成缩小、倒立、实像;透镜丙成放大、正立、虚像。
由此可知甲、乙、丙三个透镜的焦距关系为( )A .f f f >>甲乙丙B .f f f >>丙甲乙C .f f f <<甲乙丙D .f f f <<乙丙甲 【答案】B【解析】【详解】在保持各凸透镜跟烛焰距离相等的条件下,说明物距u 相等,甲透镜成放大、倒立的实像,说明2f u f 甲甲>>,所以2u u f 甲>>;乙透镜成缩小、倒立的实像,说明2u f 乙>,所以2u f 乙<;丙透镜成放大、正立的虚像,说明f u 丙>;所以,f f f 甲乙丙>>。
故选B 。
2.有一个焦距为f 的凸透镜,现在将一个物体从离凸透镜4f 处沿主光轴移动到1.5f 处,在此过程中( )A .物体和像之间的距离一直在减小B .物体和像之间的最小距离为4fC .像的大小和物体大小的比值先减小后增大D .像移动速度与物体移动速度的比值先减小后增大【答案】BD【解析】【详解】A .从4f 向2f 移动过程中,物体和像之间的距离减小,从2f 继续向1.5f 处移动过程中,物体和像之间的距离增大,物体和像之间的距离先减小后增大,故不符合题意;B .当物距等于2f 时,像距等于2f ,物体和像之间的距离最小为4f ,故符合题意;C .成实像时,物近像远像变大,物体从离凸透镜4f 处沿主光轴移动到1.5f 处,物大小不变,像一直变大,因此像的大小和物体大小的比值一直变大,故不符合题意;D .从4f 向2f 移动过程中,物体移动速度大于像的移动速度,从2f 继续向1.5f 处移动过程中,物体移动速度小于像的移动速度,因此像移动速度与物体移动速度的比值先减小后增大,故符合题意。
3.如图是用手机、凸透镜和纸盒制成的简易“投影仪”,它能将手机画面放大投射到墙上,下列说法正确的是( )A.若透镜表面有一只小虫,墙上能看到小虫的像B.眼睛贴近透镜向纸盒里面看,能看到手机画面放大的像C.要使墙上的像变大一些,应将手机靠近透镜,同时使透镜离墙远一些D.要使看到的像更清楚,应将手机屏幕调亮一些,使周围的环境暗一些【答案】CD【解析】【分析】本题考查凸透镜的成像规律。
压轴题07动量专题1.激光由于其单色性好、亮度高、方向性好等特点,在科技前沿的许多领域有着广泛的应用。
根据光的波粒二象性可知,当光与其他物体发生相互作用时,光子表现出有能量和动量,对于波长为λ的光子,其动量p=hλ。
已知光在真空中的传播速度为c ,普朗克常量为h 。
(1)科研人员曾用强激光做过一个有趣的实验:一个水平放置的小玻璃片被一束强激光托在空中。
已知激光竖直向上照射到质量为m 的小玻璃片上后,全部被小玻璃片吸收,重力加速度为g 。
求激光照射到小玻璃片上的功率P ;(2)激光冷却和原子捕获技术在科学上意义重大,特别是对生物科学将产生重大影响。
所谓激光冷却就是在激光的作用下使得做热运动的原子减速,其具体过程如下:一质量为m 的原子沿着x 轴负方向运动,频率为0ν的激光束迎面射向该原子。
运动着的原子就会吸收迎面而来的光子从基态跃迁,而处于激发态的原子会立即自发地辐射光子回到基态。
原子自发辐射的光子方向是随机的,在上述过程中原子的速率已经很小,因而光子向各方向辐射光子的可能性可认为是均等的,因而辐射不再对原子产生合外力的作用效果,并且原子的质量没有变化。
①设原子单位时间内与n 个光子发生相互作用,求运动原子做减速运动的加速度a 的大小; ②假设某原子以速度v 0沿着x 轴负方向运动,当该原子发生共振吸收后跃迁到了第一激发态,吸收一个光子后原子的速度大小发生变化,方向未变。
求该原子的第一激发态和基态的能级差ΔE ?【答案】(1)P mgc =;(2)①0nh a cm ν=;②220002(1)2v h E h c c mνν∆=+-【解析】 【分析】 【详解】(1)设在∆t 时间内照射到玻璃表面的光子数为n ,则由动量定理F △t =np对玻璃板由平衡知识F =mg每个光子的能量hcE h cp νλ===激光照射到小玻璃片上的功率nE P t=∆ 解得P mgc =(2)①原子单位时间内与n 个光子发生相互作用,由动量守恒定律h nm v cν=∆ 原子的加速度∆=∆v a t其中∆t =1s 解得nh a cmν=②以原子开始运动的方向为正方向,原子吸收一个光子的过程,由动量守恒定律0h mv mv cν-= 该原子的第一激发态和基态的能级差22001122E mv h mv ν∆=+- 解得220002(1)2v h E h c c mνν∆=+-2.如图所示,质量m 1=0.1kg 的长木板静止在水平地面上,其左、右两端各有一固定的半径R =0.4m的四分之一光滑圆弧轨道,长木板与右侧圆弧轨道接触但无粘连,上表面与圆弧轨道最低点等高。
压轴题11 物理方法专题1.在测定一个未知电阻X R 的阻值时,小明和小亮设计了如图甲所示的实验电路,其中1R 是电阻箱,S 1为单刀双掷开关。
(1)闭合开关S 后,把开关S 1接到触点1,调节滑动变阻器R ,使电压表有个合适的示数U ;把开关S 1接到触点2后,小明和小亮采取了不同的实验操作。
小明的操作:保持滑片P 的位置不变,只调节电阻箱1R ,直到电压表示数为U ; 小亮的操作:同时调节滑动变阻器R 和电阻箱1R ,直到电压表表示数为U 。
你认为两人的操作中,_____的操作是正确的。
(2)选择正确的实验操作后,电阻箱1R 上各旋钮的位置如图乙所示,其读数为_____Ω,则待测电阻X R 的阻值应为_____Ω。
(3)下列实验中,所用方法与上述相同的是(______)A .探究二力的合成时,用合力来代替两个力的作用效果B .探究摩擦力与接触面粗糙程度的关系时,保持压力一定C .探究力与运动的关系时,推理出小车在不受力时的运动情况D .探究液体内部的压强时,用U 型管两侧液面的高度差来体现液体压强的大小【答案】小明108108A【解析】【详解】(1)[1]S 闭合,S 1接触1时,调节滑动变阻器,滑动变阻器连入电路阻值为R 滑。
电压表示数为U ,所以:x x R R R U U =+滑总① S 1接触2时,只调节电阻箱,电压表示数为U :11R R R U U =+滑总② S 1接触2时,调节电阻箱与滑动变阻器,电压表示数为U :11R R R U U '=+滑总③ 由①②式得:11x x R R R R R R =++滑滑 R 滑不变,1X R R =。
由①③式得:11x x R R R R R R '=++滑滑 R R '滑滑>时,1X R R >,R R '滑滑<时,1X R R <,所以小明操作正确。
(2)[2][3]电阻箱的电阻为:11100Ω010Ω81Ω108ΩR =⨯+⨯+⨯=所以1108ΩX R R ==;(3)[4]本实验采用等效替代的方法测X R 的阻值;A .探究二力的合成时,用合力来代替两个力的作用效果,A 项符合题意;B .探究摩擦力与接触面粗糙程度的关系时,保持压力一定,B 项不符合题意;C .探究力与运动的关系时,推理出小车在不受力时的运动情况,C 项不符合题意;D .探究液体内部的压强时,用U 型管两侧液面的高度差来体现液体压强的大小,故D 项不符合题意;2.小阳用图所示的实验器材测量平均速度:(1)该实验的原理是___________________;(2)该实验需要的测量工具是刻度尺和_____________;(3)小车通过全程1s的平均速度为1v,通过上半段路程2s的平均速度为2v,则1v______ 2v(选填“大于”、“小于”或“等于”);(4)小阳还想探究不同质量的物体从斜面上滑到低端的平均速度是否相同,他应该让质量____(选填:“相同”或“不同”)的小车,从同一斜面的________(选填“相同”或“不同”)高度由静止滑下,通过测量小车到达斜面低端所用的________来比较平均速度.【答案】svt=停表大于不同相同时间【解析】(1)该实验的原理是:Svt =.(2)由原理可知,测量长度需要用刻度尺,测量时间需要用停表.(3)因为下车下滑时速度越来越快,所以全程的平均速度大于上半段的平均速度.(4)在探究不同质量的物体从斜面上滑到低端的平均速度是否相同时,应该让质量不同的小车,从同一斜面的相同高度由静止滑下,通过测量小车到达斜面低端所用的时间来比较平均速度.点睛:题通过斜面小车实验来考查学生的分析能力和对速度的计算,是一道基础题,在解决(4)时要注意控制变量.3.从高空下落的物体,速度越来越大,所受到的空气阻力也会随速度的增大而增大,因此物体下落一段距离后将以某一速度做匀速运动,通常把这个速度称为收尾速度。
一、初中物理光学问题求解方法1.如图所示,在容器底部倾斜固定放置的防水激光笔发射出一束激光,激光束在水面发生折射后射在上方水平放置的光屏上形成光斑。
小明慢慢向容器中加水(未满)的过程中,随着水面上升,光斑位置将()A.向左移动B.向右移动C.先向左移动再向右移动D.先向右移动再向左移动【答案】A【解析】【详解】由于水面上升,入射点上升,折射光线向左平移,与原来低水面时出来的折射光线平行。
故选A。
2.小明在做探究凸透镜成像的实验时,保持凸透镜位置不变,如图所示,先后使烛焰位于a、b、c、d四点,并分别调整光屏的位置实验后,他归纳出以下说法,其中错误的是A.烛焰位于a点时,屏上出现的实像最小B.烛焰位于b点时,成等大的实像C.烛焰位于c点时,屏上出现的实像最大D.烛焰位于d点时,成放大的实像【解析】【详解】A .使烛焰位于a 点时,2U f >,成倒立、缩小的实像,物体在a 点的物距大于物体在b 点的物距,即a 点物距最大,像距最小,像最小。
故A 项正确,A 项不符合题意;B .使烛焰位于b 点时,2f U f >>,成倒立、放大的实像,故B 项错误,B 项符合题意;C .使烛焰位于c 点时,2f U f >>,成倒立、放大的实像,物体在一倍焦距以外,在c 点,物距最小,像距最大,像最大,故C 项正确,C 项不符合题意;D .使烛焰位于d 点时,U f <,成正立、放大的虚像。
故D 项错误,D 项符合题意;【点睛】掌握凸透镜成像的三种情况,正确理解凸透镜的一倍焦距分虚实,二倍焦距分大小。
3.小蕊做“研究远视眼的矫正”实验时,她把凸透镜看作眼晴的晶状体,光屏看作眼睛的视网膜,烛焰看作眼睛观察的物体.她拿一个远视眼镜放在凸透镜前,光屏上出现烛焰清晰的像,如图所示.若拿走远视眼镜则烛焰的像变得模糊.下列操作能使光屏上重新得到清晰像的是A .将光屏适当靠近凸透镜B .将蜡烛适当靠近凸透镜C .将光屏适当远离凸透镜D .将蜡烛适当远离凸透镜【答案】CD【解析】【详解】 远视眼镜是凸透镜,凸透镜对光线有会聚作用,拿一个远视眼镜放在凸透镜前,光屏上出现烛焰清晰的像,而蜡烛烛焰的像实际上在光屏后;拿走远视镜则烛焰的像变得模糊,原因是烛焰清晰的像在光屏的后面;AB .将光屏适当靠近凸透镜或将蜡烛适当靠近凸透镜,所成的像会更加模糊,故AB 不符合题意;CD .可以用增大光屏与凸透镜的距离或增大蜡烛与凸透镜的距离,使得光屏上呈现一个清晰的像的目的,故CD 符合题意。