Question

2．在焦距為5cm、10cm和20cm的凸透鏡中選擇一個(gè)放置在如圖所示的位置，將蠟燭、光屏分置于光具座上透鏡兩側(cè)，調(diào)整透鏡和光屏的中心大致與燭焰的中心在同一高度．若將蠟燭放置在A點(diǎn)通過三個(gè)凸透鏡都能在光屏上成像，則焦距為5cm的透鏡所成的像最��；若在BC間移動光屏?xí)r可在光屏上得到清晰的像，則實(shí)驗(yàn)中所用透鏡的焦距可能是5、10cm．

Answer 1

分析 為使像能夠成在光屏中央，應(yīng)使?fàn)T焰、凸透鏡、光屏的中心大致在同一高度處；
凸透鏡成像規(guī)律：u＞2f，成倒立、縮小的實(shí)像，2f＞v＞f；2f＞u＞f，成倒立、放大的實(shí)像，v＞2f．

解答 解：
（1）要調(diào)整燭焰、光屏和凸透鏡的中心大致在同一高度上，這樣才可以使?fàn)T焰的像成在光屏的中央；
（2）由圖可知，A點(diǎn)到凸透鏡的距離為25cm，即物距為25cm；
焦距為5cm的凸透鏡，因物距大于其2倍焦距，所以成的是倒立、縮小的實(shí)像；
焦距為10cm的凸透鏡，因物距大于其2倍焦距，所以成的是倒立、縮小的實(shí)像；
焦距為20cm的凸透鏡，因f＜25cm＜2f，成的是倒立、放大的實(shí)像；
在焦距5cm與10cm兩凸透鏡中，焦距5cm的凸透鏡對光線的會聚能力更強(qiáng)，可使光線提前會聚成像，像距更小、像更小，故焦距為5cm的凸透鏡成的像最��；
（3）在BC間移動光屏?xí)r可在光屏上得到清晰的像，即在凸透鏡右側(cè)5cm～20cm間移動光屏?xí)r可在光屏上得到清晰的像；物距為25cm，結(jié)合前面分析可知：
①焦距為5cm的凸透鏡，成的是倒立、縮小的實(shí)像，像距的范圍f＜v＜2f，即5cm＜v＜10cm，在5cm～20cm范圍以內(nèi)，在該范圍內(nèi)移動光屏?xí)r可在光屏上得到清晰的像，故凸透鏡的焦距可能為5cm；
②焦距為10cm的凸透鏡，成的是倒立、縮小的實(shí)像，像距的范圍f＜v＜2f，即10cm＜v＜20cm，在5cm～20cm范圍以內(nèi)，在該范圍內(nèi)移動光屏?xí)r可在光屏上得到清晰的像，故凸透鏡的焦距可能為10cm；
③焦距為20cm的凸透鏡，成的是倒立、放大的實(shí)像，像距的范圍v＞2f，即v＞40cm，超過了5cm～20cm范圍，在BC間移動光屏?xí)r不能在光屏上得到清晰的像，故凸透鏡焦距不可能為20cm．
綜上分析可知，凸透鏡焦距不可能為20cm，可能為5cm或10cm．
故答案為：（1）同一高度；（2）5；（3）5、10．

點(diǎn)評 凸透鏡成像的情況和應(yīng)用，以及凸透鏡成實(shí)像時(shí)，物距、像距、像之間的關(guān)系，是凸透鏡成像習(xí)題的重要依據(jù)，一定要熟練掌握．