本地研发浙江省杭州市浙教版初中七年级下册第二章凸透镜成像的规律和视觉教师版.docx
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本地研发浙江省杭州市浙教版初中七年级下册第二章凸透镜成像的规律和视觉教师版
凸透镜成像的规律和视觉
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1、通过实验,了解凸透镜成像的特点。
2、应用凸透镜成像特
点解释照相机、放大镜。
3、了解眼球的结构及各部分的功能,能说出视觉的形成过程。
4、了解近视眼、远视眼的成因,并知道近视和远视的矫正方法。
实验:
凸透镜成象实验
给学生1个焦距是10厘米的凸透镜,做一个实验:
请利用桌上的器材,组装成象老师演示桌上一样的一
套装置,要求先固定蜡烛和凸透
镜,只移动光屏,使光屏上承接一个缩小的清晰的像。
并讨论下列问题:
(1)像到凸透镜中心的距离称为像距(v),请问你找到缩小清晰的像时,像距是()厘米。
与1、2倍焦距有什么关系?
答案:
1倍焦距和2倍焦距之间
(2)物体到凸透
镜中心的距离叫物距(u),此时的物距是()厘米。
与1、2倍焦距有什么关系?
答案:
大于2倍焦距
(3)此时你认为所得到的像是实像还是虚像?
为什么?
答案:
实像;有真实光线汇聚而成的,可以在屏上成像
凸透镜成像。
(1)将蜡烛、凸透镜和光屏放在一个光具座上,调节它们的位置使它们的中心处于同一高度上。
(2)凸透镜成像规律。
物距u
像的性质
物、像
与镜的位置
像距v
光屏能否承接
应用或其他意义
正立还是倒立
放大还
是缩小
实像还是虚
像
u=∞
异侧
能
测焦距
u>2f
倒立
缩小
实像
异侧
v<u
能
照棚机
u=2f
倒立
等大
实像
异侧
v=u
能
像放大、缩小的分界点
f
倒立
放大
实像
异侧
v>u
能
幻灯机
u=f
不成像
实像、虚像
的分界点
u 正立 放大 虚 像 同侧 |v|>u 不能 放大镜 二、凸透镜应用: 照相机和放大镜 1、光学照相机: (1)镜头相当于一个 ___凸透镜______,胶片相当于_____光屏__,选定被拍摄的景物后,调节镜头到胶片的距离,胶片上就会出现景物清晰的_倒立、缩小、实___的像。 胶片上有对光敏感的物质,曝光后发生化学变化,经过显影处理就变成底片,再用底片冲洗就可以得到相片。 (2)原理: 根据凸透镜u>2f时成像规律 调节: 通过调节物体与照相机间距离、胶卷与镜头间距离来调节像 的大小。 2、放大镜: (1)一个短焦距的凸透镜 成_正立、放大__的虚像 (2)原理: 根据凸透镜u (3)调节: 通过调节__物体_与___焦点__的距离来改变放大倍数。 三、视觉 1、眼球的结构及各部分的功能 虹膜: 眼球最外层,光线透过透明的角膜进入眼睛 瞳孔: 在虹膜的中央,可调节进入眼睛的光线强弱 晶状体: 相当于一个凸透镜能使物体的像成在视网膜上 玻璃体: 一种透明的胶状物质充满着整个眼球的内部 (1)眼球白色巩膜: 眼球的一层坚韧的保护壳 视网膜: 相当于光屏,有很多对光很敏感的感光细胞,物体的图像成在视网膜上 视神经: 把感光细胞感受到的信息传入大脑 虹膜: 瞳孔周围有颜色的一圈 (2)活动1: 观察虹膜和瞳孔,完成书本P79的活动。 (注意: 不要长时间用手电筒照射眼镜! ) 结论: 虹膜可以通过调节瞳孔的大小,控制进入眼睛光的量。 2、视觉的形成 (1)光线进入眼球后依次经过角膜、晶状体、玻璃体和视网膜是(这4个结构被称为眼球的折光系统),然后在视网膜上成像。 (2)视觉的形成: 光线→角膜、瞳孔→晶状体→玻璃体→视网膜→视神经→视觉中枢形成视觉 想一想: 眼球结构中哪部分结构相当于凸透镜? 晶状体 眼球中在哪个结构上会成像,相当于光屏? 视网膜 眼睛中的“凸透镜”曲度会变吗? 如何改变? 眼睛通过睫状肌改变晶状体的形状,使我们能够看清远近不同的物体 在眼睛中成像的原理与凸透镜成像规律中的哪条一样? 人的眼睛成像是满足的条件是物体在二倍焦距以外.所成的像的特点是倒立,缩小,实像. 3、人类视觉上的限制 活动2: 完成书本P81的活动,测出自己眼睛的近点和远点。 以及定出自己的视觉盲点。 记录: 能清晰的看到两条平行线的最近距离是厘米,看到两条平行线的最远距离是厘米。 4、近视和远视 (1)近视成因: (2)远视成因: 在下图近视和远视的眼球前画上合适的透镜进行矫正: 矫正: 矫正: 5、眼镜的疾病有: 远视;近视;白内障;色盲 类型一、凸透镜成像的规律及其应用 例1、在研究凸透镜成像规律实验中: (1)第一小组同学依次把点燃的蜡烛、透镜、光屏放在光具座上,但在实验中无论怎样移动光屏都找不到清晰的像,请你帮他们找出一个可能的原因: (2)第一二组分别进行若干操作,并把实验数据准确记录在下表中,请分析以下数据,你能得到什么结论? (至少两条) 第一小组 第二小组 凸透镜焦距/cm 14 14 14 14 16 16 16 16 物距/cm 20 30 40 60 20 30 40 60 像距/cm 47 26 22 18 80 34 27 22 像的正倒 倒立 倒立 倒立 倒立 倒立 倒立 倒立 倒立 思路导引: 根据凸透镜成像实验的要求可知当“三心”不在同一直线上时,成的像可能不在光屏上,根据凸透镜成像特点,成虚像时也不能呈现在光屏上。 答案: (1)①烛焰、透镜、光屏中心不在同一直线上②蜡烛放在一倍焦距上或一倍焦距以内③像距太大,光具座不够长,光屏承接不到像。 (2)①焦距一定成实像时,物距越大,像距越小②成实像时,物距一定时,焦距越大,像距越大③物距大于一倍焦距时,成倒立实像。 成像口诀: 物距一倍焦距内外分虚实,二倍焦距内外分大小。 练1在光具座上研究凸透镜成像的规律,从光屏上不能看到的是() A.正立的像B.倒立的像C.缩小的像D.放大的像 练2把凸透镜正对太阳光,可在距凸透镜15cm处得到一个最小最亮的光斑。 若用此凸透镜来观察邮票上较小的图案,则邮票到凸透镜的距离应为() A.大于15cmB.小于15cmC.大于30cmD.在15cm和30cm之间 例2、位于凸透镜主轴上焦点处的物点s,沿主轴匀速向外移动到离镜2f的过程中,像的大小变化和运动情况是() A.不断变大,远离透镜,像速大于物速 B.不断变大,靠近透镜,像速大于物速 C.不断变小,远离透镜,像速大于物速 D.不断变小,靠近透镜,像速大于物速 解析: 根据凸透镜的成像情况可知,物体从焦点向2f处移动过程中,像从极远处向2f处移动,像的大小逐渐变小.当物距等于2f时,得到的是等大小的像.由于同一时间内物体移动距离仅为f,而像的移动距离极大,像速必大于物速答: D. 练1、物体放在凸透镜前某一位置时,在透镜另一侧离透镜10cm的光屏上成一个倒立、缩小的像。 当物体移到凸透镜前10cm处,所成的是() A.倒立、缩小的实像B.倒立、放大的实像 C.正立、放大的虚像D.正立、等大的实像 解析: 像距v=10cm,由于成倒立、缩小的实像,据凸透镜成像规律得f 当u=10cm时,可得物距所处范围为f 此题也可根据光路的可逆性求解。 根据题意,当物距与原来像距相等时,则成像位置与原来物体所在位置相同,像距大于此时的物距,成倒立放大的实像.答案: B 练2、小明拿着一个直径比较大的放大镜伸直手臂观看远处的物体,可以看到物体的像,下面说法中正确的是: () A.射入眼中的光一定是由像发出的B.像一定是实像 C.像一定是倒立的D.像一定是放大的虚像 解析: 有些同学认为使用放大镜观察物体时,看到的一定是物体的放大的虚像。 其实放大镜是一块凸透镜,通常其焦距只有几厘米,而直径较大的放大镜则其焦距较长,一般也不过是二三十厘米而已,若被观察物体是放在靠近放大镜的地方,即物体与放大镜的距离小于其焦距,透镜所成的像是放大的虚像,若观察远处的物体则物距比透镜的焦距大很多,透镜所成的像就是倒立缩小的实像了。 答案: C. 类型二、正确理解眼睛和视觉限制 例3小李同学沉迷于玩电脑游戏,近来发现黑板上的字有点看不清了,到医院检查后发现他的眼睛成像如图1-6-6所示,请判断他的眼睛出了什么问题? 该如何矫正? 思路导引: 根据近视的有关知识,可以根据成像图判断出近视及矫正方法。 解析: 根据检查得出的成像图,可以发现小李的眼睛出了问题,正常人是成像在视网膜上,而他成像在视网膜前了,说明得了近视眼。 小李由于经常长时间玩游戏,眼部肌肉极度紧张,晶状体变凸,表面弯曲程度变大,使像成在视网膜前方,而长时间处于这种状态,睫状肌的调节能力就会变差,所以得了近视。 由于成像在视网膜前,所以矫正的方法应该使像成的位置后移,所以应该佩戴对光线起发散作用的凹透镜。 答案: 因为成像在视网膜前,所以是得了近视。 矫正方法是佩戴凹透镜。 练 1如图1-6-7所示是某同学的眼睛,从眼镜判断他的两只眼睛(A) A.是远视眼B.左眼基本正常,右眼远视 C.是近视眼D.左眼基本正常,右眼近视 练2我们的眼睛就像一台全自动变焦相机,当我们由看远处的物体转到看距离比较近的物体时,睫状肌就会调节晶状体,使视网膜上得到清晰的像,这时晶状体的焦距变化描述正确的是(C) A.不变B.变短C.变长D.无法判断 领悟: 人类的视觉是有限的,用眼疲劳容易引起近点和远点的变化。 人的盲点在近鼻侧。 要了解近视和远视成因及矫正。 远视并不是中老年人的专利。 近视的人老了以后就不会患远视了。 类型三、正确运用凸透镜成像规律解决一些实际问题 例4当蜡烛位于凸透镜某一位置时,在镜的另一侧的光屏上得到一个倒立、放大的像,若保持镜的位置不变,把蜡烛和光屏的位置相互交换,则光屏上将出现一个() A.倒立、放大的实像B.倒立缩小的实像C.倒立、等大的实像D.得不到实像 思路导引: 此题可以根据所成的像和平面镜成像规律先推出物距,像距,当物和光屏位置调换后,物距和像距刚好互换,再根据平面镜成像规律得出所成的像的情况。 我们可以发现要得到倒立放大的像,需物距f<u<2f,像距v>2f。 保持镜的位置不变,交换蜡烛和光屏后,则物距为u>2f,像距为f<v<2f,所以得到的是倒立、缩小的实像。 答案: B 练1一束平行光照射到凸透镜上,在离透镜15cm处的光屏上得到一个亮斑,当物体位于透镜前20cm处时,在凸透镜的另一侧可以得到倒立、放大的实像。 练2小丽在做“研究凸透镜成像规律”实验时,当她将光屏移到离凸透镜16厘米处,得到烛焰倒立、放大的像,这块凸透镜的焦距可能是(C) A.4厘米B.8厘米C.12厘米D.16厘米 例5、小明同学用一个焦距未知的凸透镜、蜡烛、光屏、光具座探究凸透镜成像规律: (1)如图a可知,该凸透镜的焦距是cm. (2)如图b所示,若在光屏上(光屏未画出)能得到清晰放大的烛焰的像,则蜡烛可能置于凸透镜左边a、b、c、d四点中的点上(P是该凸透镜的2倍焦距处),此成像特点可应用在上. (3)通过实验,小明发现蜡烛离凸透镜越远,光屏上得到的清晰像越(填“大”或“小”).把蜡烛向凸透镜靠近时,要在光屏上成清晰的像,光屏应凸透镜(填“靠近”或“远离”),此时在光屏上成的清晰像是的(填“倒立”或“正立”). (4)实验中,光屏上已成清晰的、缩小的像,此时小明固定蜡烛和凸透镜,在光屏和凸透镜间放上自己所配戴的近视眼镜,若仍要在光屏上成清晰的像,则需将光屏向(填“靠近”或“远离”)凸透镜的方向移动,此时所成的清晰像为像(填“实”或“虚”). 分析: (1)凸透镜的焦距是使平行于主光轴的光会聚的点到光心的距离; (2)根据凸透镜成像的三种情况进行判断: u>2f,成倒立、缩小的实像.2f>u>f,成倒立、放大的实像.u<f,成正立、放大的虚像. (3)搞清像距和物距之间的关系.知道物距越大,像距越小,成的像也越小;物距越小,像距越大,成的像也越大 解: (1)根据焦距的定义,此时光屏到凸透镜的距离为焦距,f=41cm-30cm=11cm; (2)要想在光屏上得到清晰放大的烛焰的像,蜡烛应放在凸透镜的二倍焦距与焦距之间,即图中的c点,图中的此成像特点可应用在投影仪上. (3)根据物距与像距的变化规律可知,蜡烛离凸透镜越远,光屏上得到的清晰像越小.把蜡烛向凸透镜靠近时,要在光屏上成清晰的像,光屏应远离,此时在光屏上成的清晰像是倒立的. (4)近视眼镜是凹透镜,凹透镜对光线有发散作用,实验中,光屏上已成清晰的、缩小的像,此时固定蜡烛和凸透镜,在光屏和凸透镜间放上凹透镜,若仍要在光屏上成清晰的像,由于光线发散,会延迟会聚,则需将光屏向远离凸透镜的方向移动,此时所成的清晰像仍为实像. 故答案为: (1)11; (2)c;投影仪;(3)小;远离;倒立;(4)远离;实. 练1、(2016•绍兴)凸透镜成像实验中,移动物体到某位置时,能在光屏上成清晰缩小的像,则下列能成立的是( ) ①如果将物体靠近凸透镜,仍要在光屏上得到清晰的像,光屏必须远离凸透镜,且光屏移动距离先大于后小于物体移动距离; ②同时移动物体与光屏,且移动距离相同,有可能在光屏上成清晰缩小的像; ③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; ④保持物体和光屏位置不变,移动凸透镜,一定可以在光屏上的到另一个清晰的像. A.①③B.②④C.②③D.③④ 【分析】 (1)凸透镜成像规律,最重要两句话是: ①物距(u)减小,像距(v)增大,像变大(应用于实像),②物距(u)减小,像距(v)减小,像变小(应用于虚像)故选D. 类型四、理解照相机和眼睛的成像原理 例6照毕业照时,发现有些同学没有进入镜头,为了使全班同学都进入镜头,应采取 () A.人不动,相机离人远一些,镜头往里缩一些 B.人不动,相机离人近一些,镜头往里缩一些 C.人不动,相机离人近一些,镜头向前伸一些 D.相机和镜头都不动,人站近一些 解析: 有人没有进入镜头说明成的像太大,为了使大家都进入镜头,需要使成的像小些,根据成像规律,要使像变小,则像距要变小,而物距要变大,所以应该使照相机离人远一点,镜头到底片的距离小一点,镜头往里缩一些。 答案: A 练1朱老师在游玩的过程中用同一台相机在同一位置分别拍摄了ABCD四张照片,如图1-6-13所示,请帮你帮他找出甲乙丙丁分别对应的照片是DBAC 练2仔细观察你会发现近视的同学看黑板上的字总是眯着眼睛,这是为什么? (C) A.为了缩小瞳孔 B.为了使角膜变形 C.为了使晶状体变形,使成的像刚好落在视网膜上 D.为了使视网膜变形 基础演练 1.在下列现象中 ,人眼看到物体实像的是(D) A.用放 大镜看邮票上的图案B.在岸上看水中的鱼 C.在平面镜中看自己的像 D.看电影 2.外界物体在视网膜上所成的像是一个() A.倒立、等大的实像B.倒立、缩小的实像 C.正立、等大的虚像D.正立、缩小的虚像 3.下列关于四种仪器成像情况的说法 正确的是(C) A.潜望镜成正立、放大的虚像 B.放大镜成正立、放大的实像 C.照相机成倒立、缩小的实像 D.幻灯机成倒立、放大的虚像 4.电影机的镜头相当于一 个凸透镜,当放 电影时,银幕上的像不清晰,需(B) A.选择一个能清楚地看到影片的位置 B.调节镜头与电影片之间的距离 C.换一个凸透镜 D.电影片本身出问题,换一卷新的 5.下列说法正确的是( A) A.照相机拍摄照片时,物距应大于2倍焦距 B.幻 灯机 放映幻灯片时,物距应大于2倍焦距 C.用放大镜观察物 体时,物距应大于1倍焦距小于2倍焦距 D.使用放大镜时,物体只能成放大的虚像 6、投影仪是利用凸透 镜能成一个倒立 、放大的 实 像的原理制成。 当 我们想在屏幕得到大一些的像时,应该使投影仪离屏幕近些,且使镜头离幻 灯片远些。 7、在视觉形成过程中,形成实像和视觉的部位分别是(C) A.视网膜、视网膜B.大脑皮层、晶状体 C.视网膜、大脑皮层D.大脑皮层、视网膜 8、人眼相当于凸透镜,当人观察物体时,物体在视网膜上形成的像是(D) A正立缩小的虚象B正立缩小的实象C倒立缩小的虚象D倒立缩小的实象 9、不论较近或较远的物体.正常人都能使物像落在视网膜上,这是因为(D) A.视网膜可前后调节移动B.眼球前后径可随时凋节 C.瞳孔可缩小或扩大D.睫状肌可调节晶状体的曲度 10、图5中的四幅图,分别表示近视眼成像情况和矫正做法的是(B) A.②①B.③①C.②④D.③④ 巩固提高 1、【中考链接】近视眼是青少年常患的一种疾病,近视眼究竟是怎么回事? 某校兴趣小组举行了以下探究实验。 如图所示,把近视眼镜放在蜡烛和凸透镜中间,使光屏上映出清晰的像。 (1)拿开眼镜,屏上的像变得模糊,不改变蜡烛和凸透镜的位置,如何移动光屏能使像又变得清晰。 将光屏像凸透镜移动。 (2)观察眼球结构图并结合以上实验,回答: ①你猜想眼球中的晶状体相当于实验中的_____凸透镜________。 ②近视眼患者不戴眼镜时,看见的物像落在视网膜的___前方_____(填“前方”或“后方”)。 ③矫正近视眼应配戴的眼镜是凹透镜,其作用是___对光线起发散作用___。 2、将一支点燃的蜡烛立于凸透镜的一侧,调节光屏,可以得到一清晰的像.若用一不透明物体挡住凸透镜的上半部,则在光屏上(D) A.只能成半个烛焰的像,像的亮度不变B.只能成半个烛焰的像,且亮度减弱 C.仍成整个烛焰的像,像的亮度不变D.仍成整个烛焰的像,像的亮度减弱 3、在观察凸透镜成像的实验中,保持凸透镜的位置不变,先后把烛焰放在a、b、c、d和e点,如图1-6-18所示,同时调整 光屏的位置,使光屏上的像清晰,那么 (1)把烛焰放在__a_点上,屏上出现的像最小; (2)把烛焰放在_d_点,屏上出现的像最大;(3)把烛焰放在_e_点,屏上不出现烛焰的像;(4)如果把烛焰从a点移到d点,像到凸透镜的距离_变小_,像的大小__变大_。 (填“变大”、“变小”或“不变”) 4、如图中N是一个水平放置的长方形暗盒,盒内有水平向右的平行光,P为暗盒右侧平面上的一个圆孔,M是一个与暗盒右侧平面平行的相间一定距离的光斑。 若从外径与圆孔P相同的厚平板玻璃、凸透镜、凹透镜这三个光学器件中取一个嵌入圆孔P中,发现在光屏M上呈现一个比圆孔P大的圆形光斑,则嵌入圆孔P的那个光学器件( D ) A.只能是凹透镜 B.只可能是凹透镜或厚平板玻璃 C.只可能是凹透镜或凸透镜 D.凹透镜、凸透镜、厚平板玻璃都有可能 5、如图,正午时,太阳光直射在水平地面,取一圆形薄透镜正对阳光,在距透镜15cm的地面上得到一个光斑,其直径是透镜直径的一半,若将透镜向上移动少许,光斑变大。 透镜的焦距是( B ) A.5cm B.10cm C.15cm D.30cm 6、一个焦距是10cm的凸透镜,当物体从离透镜20cm处逐渐移向30cm处的过程中(D). A.像逐渐变大,像距逐渐变小B.像逐渐变小,像距逐渐变大 C.像逐渐变大,像距逐渐变大D.像逐渐变小,像距逐渐变小 7、如果要使透镜15cm处的光屏上得到物体的清晰、缩小的实像,测应选择的凸透镜的焦距为(B) A.5cmB.10cmC.15cmD.20cm 8、(2014•永州)应用如图所示的凸透镜成像规律制成的光学设备是( A ) A.投影仪B.放大镜C.照相机D.潜望镜 【分析】根据凸透镜成像的三种情况和应用进行判断: u>2f,成倒立、缩小的实像,应用于照相机和摄像机. 2f>u>f,成倒立、放大的实像,应用于幻灯机和投影仪. u<f,成正立、放大的虚像,应用于放大镜和老花镜. 【解答】解: 如图,烛焰的像在凸透镜的二倍焦距以外,成倒立、放大的实像,应用于投影仪.故选A. 9、(2015秋•南市区校级期末)关于凸透镜成像规律的下列说法中,正确的是( BC ) A.将物体由3倍焦距处移至1.5倍焦距的过程中,物体的像逐渐变小 B.凸透镜可以成倒立放大的实像 C.凸透镜可以成正立放大的虚像 D.置于焦距以内的物体不能成像 【解答】解: A、将物体由3倍焦距处移至1.5倍焦距的过程中,物距减小,像距变大,像变大,故A错误. B、当物距处于f和2f之间时,凸透镜成倒立放大的实像,故B正确; C、当物距小于焦距时,凸透镜成正立放大的虚像;故C正确; D、置于焦距以内的物体,即当物距小于焦距时,凸透镜成虚像,故D错误. 故选BC. 10、(2016•郴州)如图所示,烛焰在光屏上成清晰的像.当把蜡烛向左移动一段距离,要在光屏上再次成一个清晰的像,应该( A ) A.保持凸透镜不动,光屏向左移 B.保持凸透镜不动,光屏向右移 C.保持凸透镜和光屏都不动 D.以上说法都不对 【解答】解: 由题意知,物距大于像距,此时成倒立缩小的实像; 当把蜡烛向左移动一段距离,根据成实像时,物近像远像变大的特点,可知,为了能在光屏上得到清晰的像,保持凸透镜位置不变,光屏应该向左移动. 故选A. 11、(2016•呼伦贝尔)在“探究凸透镜成像的规律”的实验中,蜡烛、凸透镜和光屏的位置如图所示,此时烛焰在光屏上成一个清晰的像,则下列判断正确的是( ACD ) A.这个清晰的像是倒立、缩小的实像 B.此凸透镜的焦距大于20cm C.将蜡烛移动到25cm刻度处,应向右移动光屏,才能再次在光屏上得到清晰的像 D.将蜡烛移动到40cm刻度处,无论怎样移动光屏,都不会在光屏上成像 【解答】解: A、由图知,像距小于物距,此时成倒立缩小的实像,A正确; B、由于成倒立缩小的实像,所以u=50cm﹣15cm=35cm,v=70cm﹣50cm=20cm,可知35cm>2f,f<20cm<2f,解得10cm<f<17.5cm,u+v>4f,即35cm+20cm>4f,解得: f<13.75cm,综上所述,10cm<f<13.5cm,B错误; C、将蜡烛移动到25cm刻度处,物距减小,像距将变大,像也变大,所以应向右移动光屏,C正确; D、将蜡烛移动到40cm刻度处,物距等于50cm﹣40cm=10cm,物距小于焦距,所以成正立放大的虚像,不能成在光屏上,D正确. 故选ACD. 12、(2016•泰安)在“探究凸透镜成像的规律”的实验中,物体距离凸透镜30cm时,在凸透镜另一侧的光屏上可得到一个倒立的、放大的实像.该凸透镜的焦距可能为( D ) A.5cmB.10cmC.15cmD
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