6. 光刻机是制造芯片的核心装备,其原理如下:先在硅片表面涂一层光刻胶,再用紫外线光束透过有集成电路图的镂空掩膜,经过凸透镜照射下面的硅片,被光线照射到的光刻胶发生反应,硅片上就会出现清晰缩小的电路图案。
(1) 紫外线属于
(2) 下列关于光刻机工作过程中成像的说法正确的是
A. 在硅片上成的像是虚像
B. 镂空掩膜位于缩图透镜的二倍焦距以外
C. 硅片到透镜的距离相当于物距
D. 将镂空掩膜向上移动,硅片也需向上移动,才能呈清晰的像

(1) 紫外线属于
不可见光
(填“可见光”或“不可见光”)。(2) 下列关于光刻机工作过程中成像的说法正确的是
BD
(可多选)。A. 在硅片上成的像是虚像
B. 镂空掩膜位于缩图透镜的二倍焦距以外
C. 硅片到透镜的距离相当于物距
D. 将镂空掩膜向上移动,硅片也需向上移动,才能呈清晰的像
答案
6.(1)不可见光 (2)BD
解析
【分析】
首先,第一问需明确紫外线的分类:人眼可感知的光为可见光,范围包含红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫,紫外线在紫光外侧,人眼无法看见,属于不可见光。第二问考查凸透镜成像规律的应用,光刻机的缩图透镜是凸透镜,成缩小实像,需结合凸透镜成像规律(成缩小实像的条件、实像的移动规律)分析选项:
选项A:硅片相当于光屏,只能承接实像,虚像无法呈现在光屏上,故A错误;
选项B:凸透镜成倒立缩小实像的条件是物距大于二倍焦距,因此镂空掩膜(物体)需位于缩图透镜二倍焦距以外,故B正确;
选项C:物距是物体到透镜的距离,即镂空掩膜到透镜的距离,硅片到透镜的距离是像距,故C错误;
选项D:凸透镜成实像时,物体向上移动,像会向下移动,因此镂空掩膜向上移动时,硅片需向上移动才能承接清晰的像,故D正确。
【解析】
(1) 人眼能感知的光为可见光,紫外线位于紫光外侧,人眼无法看见,因此属于不可见光。
(2) 光刻机的缩图透镜为凸透镜,工作时成倒立、缩小的实像,结合凸透镜成像规律分析各选项:
A选项:实像可呈现在光屏(硅片)上,虚像不能,因此硅片上的像是实像,A错误;
B选项:当物距大于二倍焦距($u>2f$)时,凸透镜成倒立、缩小的实像,故镂空掩膜需位于缩图透镜二倍焦距以外,B正确;
C选项:物距是物体(镂空掩膜)到透镜的距离,硅片到透镜的距离是像距,C错误;
D选项:凸透镜成实像时,物体向上移动,像会向下移动,因此镂空掩膜向上移动时,硅片需向上移动才能呈清晰的像,D正确。
【答案】
(1) 不可见光;(2) BD
【知识点】
紫外线、凸透镜成像规律
【点评】
本题结合光刻机的实际应用,考查紫外线的分类和凸透镜成像规律的应用,将物理知识与工业场景结合,难度适中,需学生掌握基础光学概念和成像规律,能区分物距、像距,理解实像的移动特点。
【难度系数】
0.5
首先,第一问需明确紫外线的分类:人眼可感知的光为可见光,范围包含红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫,紫外线在紫光外侧,人眼无法看见,属于不可见光。第二问考查凸透镜成像规律的应用,光刻机的缩图透镜是凸透镜,成缩小实像,需结合凸透镜成像规律(成缩小实像的条件、实像的移动规律)分析选项:
选项A:硅片相当于光屏,只能承接实像,虚像无法呈现在光屏上,故A错误;
选项B:凸透镜成倒立缩小实像的条件是物距大于二倍焦距,因此镂空掩膜(物体)需位于缩图透镜二倍焦距以外,故B正确;
选项C:物距是物体到透镜的距离,即镂空掩膜到透镜的距离,硅片到透镜的距离是像距,故C错误;
选项D:凸透镜成实像时,物体向上移动,像会向下移动,因此镂空掩膜向上移动时,硅片需向上移动才能承接清晰的像,故D正确。
【解析】
(1) 人眼能感知的光为可见光,紫外线位于紫光外侧,人眼无法看见,因此属于不可见光。
(2) 光刻机的缩图透镜为凸透镜,工作时成倒立、缩小的实像,结合凸透镜成像规律分析各选项:
A选项:实像可呈现在光屏(硅片)上,虚像不能,因此硅片上的像是实像,A错误;
B选项:当物距大于二倍焦距($u>2f$)时,凸透镜成倒立、缩小的实像,故镂空掩膜需位于缩图透镜二倍焦距以外,B正确;
C选项:物距是物体(镂空掩膜)到透镜的距离,硅片到透镜的距离是像距,C错误;
D选项:凸透镜成实像时,物体向上移动,像会向下移动,因此镂空掩膜向上移动时,硅片需向上移动才能呈清晰的像,D正确。
【答案】
(1) 不可见光;(2) BD
【知识点】
紫外线、凸透镜成像规律
【点评】
本题结合光刻机的实际应用,考查紫外线的分类和凸透镜成像规律的应用,将物理知识与工业场景结合,难度适中,需学生掌握基础光学概念和成像规律,能区分物距、像距,理解实像的移动特点。
【难度系数】
0.5
7. 小科在探究“凸透镜成像规律”的实验中,将点燃的蜡烛、焦距$f=15\mathrm{cm}$的凸透镜、光屏依次安装在光具座上。

(1)如图甲所示,移动光屏找到清晰的蜡烛的像,这个像是图乙中的
(2)若小科想让蜡烛火焰的像成在光屏中心,应向
(3)将蜡烛从23cm刻度线处逐渐远离凸透镜,物距$u$随时间$t$的变化图象如图丙所示,则像距$v$与$t$的大致变化关系为丁图中的
(1)如图甲所示,移动光屏找到清晰的蜡烛的像,这个像是图乙中的
D
。(2)若小科想让蜡烛火焰的像成在光屏中心,应向
下
(填“上”或“下”)调节凸透镜。(3)将蜡烛从23cm刻度线处逐渐远离凸透镜,物距$u$随时间$t$的变化图象如图丙所示,则像距$v$与$t$的大致变化关系为丁图中的
C
。答案
7.(1)D (2)下 (3)C
解析
【分析】
本题围绕凸透镜成像规律实验展开,分三步思考:(1)先确定物距,结合焦距判断成像性质,匹配对应像;(2)根据像的位置确定凸透镜的调节方向;(3)根据物距增大时像距的变化规律,结合图像特点选出正确的像距变化图。
【解析】
(1)由图甲可知,凸透镜在40cm刻度处,蜡烛在0刻度处,物距$u=40\mathrm{cm}$。已知焦距$f=15\mathrm{cm}$,则$2f=30\mathrm{cm}$,此时$u>2f$,根据凸透镜成像规律,物距大于2倍焦距时成倒立、缩小的实像,对应图乙中的D选项;
(2)凸透镜成实像时像与物体上下颠倒,若像在光屏上方,说明凸透镜位置偏高,为使像成在光屏中心,应向下调节凸透镜,让烛焰、凸透镜、光屏的中心在同一高度;
(3)蜡烛远离凸透镜时,物距$u$增大且始终大于焦距,成实像,根据规律物距增大时像距$v$减小,且物距远大于2倍焦距时像距接近焦距$f$。观察丁图:A为线性下降,不符合像距变化的非线性特点;B最终像距小于焦距,错误;C的像距随物距增大减小,最终接近焦距,符合规律;D最终像距接近2倍焦距,错误,因此选C。
【答案】7.(1)D (2)下 (3)C
【知识点】凸透镜成像规律,实验器材调节,像距变化规律
【点评】本题考查凸透镜成像规律的实验应用,涵盖成像性质判断、实验操作调节、像距变化规律三个基础考点,是初中光学部分的重点基础题,需熟练掌握成像规律核心内容。
【难度系数】0.5
本题围绕凸透镜成像规律实验展开,分三步思考:(1)先确定物距,结合焦距判断成像性质,匹配对应像;(2)根据像的位置确定凸透镜的调节方向;(3)根据物距增大时像距的变化规律,结合图像特点选出正确的像距变化图。
【解析】
(1)由图甲可知,凸透镜在40cm刻度处,蜡烛在0刻度处,物距$u=40\mathrm{cm}$。已知焦距$f=15\mathrm{cm}$,则$2f=30\mathrm{cm}$,此时$u>2f$,根据凸透镜成像规律,物距大于2倍焦距时成倒立、缩小的实像,对应图乙中的D选项;
(2)凸透镜成实像时像与物体上下颠倒,若像在光屏上方,说明凸透镜位置偏高,为使像成在光屏中心,应向下调节凸透镜,让烛焰、凸透镜、光屏的中心在同一高度;
(3)蜡烛远离凸透镜时,物距$u$增大且始终大于焦距,成实像,根据规律物距增大时像距$v$减小,且物距远大于2倍焦距时像距接近焦距$f$。观察丁图:A为线性下降,不符合像距变化的非线性特点;B最终像距小于焦距,错误;C的像距随物距增大减小,最终接近焦距,符合规律;D最终像距接近2倍焦距,错误,因此选C。
【答案】7.(1)D (2)下 (3)C
【知识点】凸透镜成像规律,实验器材调节,像距变化规律
【点评】本题考查凸透镜成像规律的实验应用,涵盖成像性质判断、实验操作调节、像距变化规律三个基础考点,是初中光学部分的重点基础题,需熟练掌握成像规律核心内容。
【难度系数】0.5
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