Question

15．小明在探究凸透鏡成像規(guī)律的實(shí)驗(yàn)中，選用的凸透鏡焦距為10cm，光具座上標(biāo)尺的刻度范圍如圖所示．

（1）小明先將凸透鏡、蠟燭和光屏放在同一高度位置，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)蠟燭逐漸變短，光屏上的像會逐漸向上移動(dòng)，為了使像成在光屏的中央，可將蠟燭向上（選填：“上”或“下”）調(diào)整．
（2）實(shí)驗(yàn)中，光屏上已成清晰的、縮小的像，此時(shí)小明在蠟燭和凸透鏡間放上自己所配戴的近視眼鏡，若仍要在光屏上成清晰的像，則需要將光屏向遠(yuǎn)離（選填：“遠(yuǎn)離”或“靠近”）凸透鏡的方向移動(dòng)．
（3）小明多次實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，當(dāng)光屏上呈現(xiàn)蠟燭清晰的像時(shí)，若將蠟燭和光屏位置對調(diào)，在光屏上能（選填：“不能”或“能”）接受到清晰的像．
（4）當(dāng)蠟燭從距凸透鏡45cm處以4m/s的速度移動(dòng)到同側(cè)距凸透鏡20cm處的過程中，像移動(dòng)的速度小于4m/s（選填：“大于”、“小于”或“等于”）．
（5）實(shí)驗(yàn)中光屏上已成清晰放大的像，此時(shí)小明固定蠟燭和透鏡的位置，并換另一個(gè)焦距為5cm的凸透鏡繼續(xù)實(shí)驗(yàn)，為了在光屏上得到清晰的像，需要將光屏向靠近（選填：“遠(yuǎn)離”或“靠近”）凸透鏡的方向移動(dòng)．

Answer 1

分析 （1）理解倒立實(shí)像的特點(diǎn)，像和物體的移動(dòng)方向恰好相反；
（2）近視鏡是凹透鏡，對光線有發(fā)散作用．
（3）折射時(shí)，光路是可逆的；
（4）物體在無限遠(yuǎn)向凸透鏡的二倍焦距移動(dòng)時(shí)，像在凸透鏡的一倍焦距向二倍焦距移動(dòng)，物體移動(dòng)的速度大于像移動(dòng)的速度．
（5）將焦距為10cm的凸透鏡換為焦距為5cm的凸透鏡，相當(dāng)于增大物距，此時(shí)像距將減小，從而可得出光屏的移動(dòng)方向．

解答 解：（1）凸透鏡成倒立的實(shí)像，蠟燭由于燃燒逐漸變短，相對于凸透鏡向下移動(dòng)，所以像逐漸向上移動(dòng)，為了使像成在光屏的中央，可將蠟燭向上調(diào)整．
（2）因近視眼鏡即為凹透鏡，凹透鏡對光線有發(fā)散作用，當(dāng)將近視眼鏡放在光屏與凸透鏡之間時(shí)，所成的像會向后移動(dòng)，只有把光屏向后移才可接收到像．
（3）將蠟燭和光屏位置對調(diào)，仍能在光屏上接收到清晰的像．利用了折射光路的可逆性．
（4）根據(jù)題意可知，物距45cm大于2f，此時(shí)成倒立縮小的實(shí)像，當(dāng)蠟燭從距凸透鏡45cm處以4cm/s的速度勻速移到同側(cè)的2倍焦點(diǎn)時(shí)（蠟燭移動(dòng)的距離為45cm-20cm=25cm），則像移動(dòng)的范圍是1倍焦距和2倍焦距之間（即像移動(dòng)的距離約為10cm），根據(jù)速度公式可知，像移動(dòng)的速度小于物體移動(dòng)的速度，即像移動(dòng)的速度小于4cm/s．
（5）凸透鏡焦距為10cm，成倒立放大的實(shí)像；換用焦距為5cm的凸透鏡，物距大小不變，與焦距相比，相當(dāng)于增大了物距，所以像距將減小，光屏應(yīng)該向靠近凸透鏡的方向移動(dòng)適當(dāng)?shù)木嚯x．
故答案為：（1）上；（2）遠(yuǎn)離；（3）能；（4）小于；（5）靠近．

點(diǎn)評 凸透鏡成像規(guī)律是光學(xué)內(nèi)容的難點(diǎn)，要解決此類問題，首先要熟練掌握成像特點(diǎn)與物距、像距的關(guān)系，并了解其應(yīng)用，平時(shí)多動(dòng)腦，對規(guī)律進(jìn)行總結(jié)；同時(shí)注意探究實(shí)驗(yàn)中器材的擺放和調(diào)整，有關(guān)對倒立實(shí)像的理解和應(yīng)用，也是重點(diǎn)考察的內(nèi)容．