Question

4．在“探究凸透鏡成像規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，各組使用相同焦距的凸透鏡進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．
（1）把蠟燭、凸透鏡和光屏放置在光具座上，點(diǎn)燃蠟燭后，應(yīng)調(diào)整燭焰中心、凸透鏡中心和光屏中心在同一高度．
（2）小華所在的小組實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范，測量準(zhǔn)確，該小組實(shí)驗(yàn)記錄如表：

實(shí)驗(yàn)序號	物距u/cm	像距v/cm	像的性質(zhì)
1	14.00	28.00	倒立，放大，實(shí)像
2	20.00	20.00	倒立，等大，實(shí)像
3	30.00	14.33	倒立，縮小，實(shí)像

請你根據(jù)上表信息，求出凸透鏡的焦距f=10.00cm．
（3）實(shí)驗(yàn)3中把燭焰放在距凸透鏡30cm處時(shí)，在凸透鏡的另一側(cè)移動(dòng)光屏，會在光屏上得到一個(gè)清晰的像，生活中的照相機(jī)（選填“照相機(jī)”、“投影儀”或“放大鏡”）應(yīng)用了這個(gè)成像規(guī)律．如果保持凸透鏡的位置不變，將蠟燭與光屏的位置對調(diào)后，在光屏上也會出現(xiàn)一個(gè)清晰的像，這時(shí)所成的像是倒立、放大的實(shí)像．
（4）實(shí)驗(yàn)中，光屏上已成清晰的、縮小的像，若此時(shí)將蠟燭遠(yuǎn)離透鏡，則光屏應(yīng)向靠近（選填“靠近”或“遠(yuǎn)離”）透鏡的方向移動(dòng)才能在光屏上得到清晰的像．在此過程中像的大小變化情況是變�。�（選填“變大”、“變小”或“不變”）
（5）蠟燭隨著燃燒而變短，光屏上成的像將向上（選填“上”或“下”）移動(dòng)．由于影響到了實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行，這時(shí)最合理的調(diào)整是A．
A．只需將凸透鏡向下移動(dòng)一些         B．只需將光屏向下移動(dòng)一些
（6）實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)小明用白紙遮擋住凸透鏡的上半部分時(shí)，光屏上成像的情況是C．
A．只出現(xiàn)燭焰的上半部分的像        B．只出現(xiàn)燭焰的下半部分的像
C．仍然是完整的像，只是變暗些      D．成像情況不受任何影響．

Answer 1

分析 （1）探究凸透鏡成像的實(shí)驗(yàn)時(shí)，在桌面上依次放蠟燭、凸透鏡、光屏，三者在同一條直線上，三者的中心大致在同一高度，像才能呈在光屏的中央位置；
（2）知道當(dāng)物距等于2倍焦距時(shí)，成倒立、等大的實(shí)像，此時(shí)像距也為2倍焦距．所以在表格中找到成倒立等大實(shí)像的情況，便可以根據(jù)物距或像距計(jì)算出焦距了．
（3）凸透鏡成像中，當(dāng)u＞2f時(shí)，成倒立、縮小的實(shí)像，f＜v＜2f．對應(yīng)應(yīng)用如照相機(jī)；當(dāng)f＜u＜2f時(shí)，成倒立、放大的實(shí)像，v＞2f，對應(yīng)應(yīng)用如投影儀；知道光路是可逆的；
（4）凸透鏡成像的規(guī)律的“物近像遠(yuǎn)像變大，物遠(yuǎn)像近像變小”．
（5）隨著蠟燭燃燒而變短，根據(jù)過光心不改變方向，像會向上移動(dòng)．
要使像成在光屏的中央位置，可以使蠟燭向上移動(dòng)，或凸透鏡向下移動(dòng)，或光屏向上移動(dòng)，都能使像成在光屏的中央位置．但是如果蠟燭、凸透鏡、光屏三者的中心不在同一個(gè)高度，每進(jìn)行一次實(shí)驗(yàn)都需要進(jìn)行調(diào)整，給實(shí)驗(yàn)帶來很多不便，要使像成在光屏的中央位置，蠟燭、凸透鏡、光屏三者的中心大致在同一高度．
（6）凸透鏡成像的實(shí)質(zhì)，是由于物體發(fā)出的無數(shù)條光線經(jīng)凸透鏡折射后匯聚成像．

解答 解：（1）點(diǎn)燃蠟燭，調(diào)整凸透鏡和光屏的高度，使?fàn)T焰、凸透鏡和光屏三者中心大致在同一高度，這樣做可使實(shí)驗(yàn)中的實(shí)像基本能成在光屏中心．
（2）由第二次實(shí)驗(yàn)可知，當(dāng)物距等于20.00cm時(shí)，像距也等于20.00cm，并且此時(shí)成倒立、等大的實(shí)像．
根據(jù)凸透鏡成像的規(guī)律，此時(shí)物距、像距都等于2倍焦距．所以f=10.00cm．同時(shí)在實(shí)驗(yàn)中，我們需要讓蠟燭，凸透鏡，光屏的中心在同一高度；
（3）實(shí)驗(yàn)3中把燭焰放在距凸透鏡30cm處時(shí)，即物距為30cm時(shí)，物距在二倍焦距以外，根據(jù)凸透鏡成像的規(guī)律可知，此時(shí)成倒立縮小的實(shí)像．照相機(jī)就是利用這個(gè)原理制成的．
接下來保持凸透鏡的位置不變，將蠟燭與光屏的位置對調(diào)后，則蠟燭在二倍焦距和焦距之間，根據(jù)凸透鏡成像的規(guī)律可知，此時(shí)成倒立放大的實(shí)像．這是因?yàn)楣庠谡凵鋾r(shí)光路是可逆的．
（4）實(shí)驗(yàn)中，光屏上已成清晰的、縮小的像，將蠟燭在此基礎(chǔ)上遠(yuǎn)離透鏡，則物距增大，像距應(yīng)減小，所成的像也減小，所以光屏應(yīng)向靠近透鏡的方向移動(dòng)，在此過程中燭焰的像變小．
（5）隨著蠟燭燃燒而變短，根據(jù)過光心不改變方向，像會向上移動(dòng)．
為了使下面是實(shí)驗(yàn)更方便操作，更合理是操作是把蠟燭升高，或凸透鏡和光屏同時(shí)調(diào)低．故選項(xiàng)A符合題意；
（6）在做凸透鏡成像的實(shí)驗(yàn)時(shí)，當(dāng)將凸透鏡的上半部擋住時(shí)，下半部仍可以匯聚光線，所以仍可以成物體完整的像．但照射到凸透鏡上部的光線將被擋住，所以匯聚到像點(diǎn)的光線少了，所以像的亮度將變暗；故選項(xiàng)C符合題意；
故答案為：（1）同一高度；（2）10.00；（3）照相機(jī)；倒立；放大；（4）靠近；變�。唬�5）上；A；（6）C．

點(diǎn)評 關(guān)于凸透鏡成像的規(guī)律中，共涉及四個(gè)方面的內(nèi)容：①物距與焦距的關(guān)系；②成像的性質(zhì)；③像距與焦距的關(guān)系；④具體的應(yīng)用．一般情況下，只要告訴其中的一條，就可以確定另外三方面的內(nèi)容．并能對實(shí)驗(yàn)中經(jīng)常遇到的問題進(jìn)行分析，找出原因．