Question

1．小明在探究“凸透鏡成實(shí)像時(shí)像距與物距的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，所用的實(shí)驗(yàn)器材有：光具座、凸透鏡、光屏和蠟燭等．
（1）將蠟燭、凸透鏡和光屏放在光具座上，點(diǎn)燃蠟燭，調(diào)整凸透鏡和光屏的高度，使?fàn)T焰、凸透鏡和光屏的中心大致在同一高度上．
（2）該實(shí)驗(yàn)應(yīng)使凸透鏡成實(shí)像，那么凸透鏡成實(shí)像的條件是：物距＞焦距．
（3）記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表．從表中數(shù)據(jù)可得透鏡焦距為10cm，請(qǐng)?jiān)诜礁窦埳袭嫵鱿窬嗯c物距的關(guān)系圖象．

物距u/cm	14	16	18	20	22	24	26
像距v/cm	35	27	22	20	18	17	16

（4）小明得出探究結(jié)論后，又用上述器材做了一個(gè)實(shí)驗(yàn)．把蠟燭放在光具座上的0刻線處，凸透鏡放在17cm刻線上，如圖1所示．移動(dòng)光屏在a位置找到像，則可由所作圖象2得a位置大致在41（40～42）cm刻度處．
（5）小明把光屏向遠(yuǎn)離凸透鏡方向移動(dòng)，為了在光屏上繼續(xù)得到清晰的像，可以換用焦距更大（大、�。┑耐雇哥R，或在凸透鏡前加一個(gè)焦距適當(dāng)?shù)陌纪哥R．
（6）小明把發(fā)光二極管組成F字母代替蠟燭，并從零刻度線左側(cè)向右看讓發(fā)光二極管順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，則從左向右看光屏上的像會(huì)沿逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)．

Answer 1

分析 （1）調(diào)整凸透鏡、光屏、燭焰的中心大致在同一高度上，這樣做的目的是使物體的像能夠成在光屏的中心．
（2）由凸透鏡成像的三種情況：U＞2f，成倒立、縮小的實(shí)像．2f＞U＞f，成倒立、放大的實(shí)像．U＜f，成正立、放大的虛像，可得出結(jié)論．
（3）根據(jù)凸透鏡成像時(shí)u=2f成倒立等大的實(shí)像，v=2f，可確定焦距，然后在坐標(biāo)上找到每組像距、物距對(duì)應(yīng)的點(diǎn)，然后用線連點(diǎn)即可．
（4）根據(jù)（3）可得出此透鏡的焦距f=10cm，2f＞U＞f，成倒立、放大的實(shí)像，v＞2f，再結(jié)合所畫圖象即可得出結(jié)論；
（5）凸透鏡的焦距減小時(shí)，物距相對(duì)增大，像距變小，光屏靠近凸透鏡；凸透鏡的焦距增大，物距相對(duì)減小，像距變大，光屏遠(yuǎn)離凸透鏡；凹透鏡對(duì)光線有發(fā)散作用．
（6）凸透鏡成倒立的實(shí)像，像和物體的運(yùn)動(dòng)方向相反．

解答 解：（1）當(dāng)物體通過凸透鏡成實(shí)像時(shí)，成的像要用光屏來承接，所以要調(diào)整凸透鏡、光屏、燭焰的中心大致在同一高度上，以保證物體的像能夠成在光屏的中心．
（2）由凸透鏡成像的三種情況：U＞2f，成倒立、縮小的實(shí)像．2f＞U＞f，成倒立、放大的實(shí)像．U＜f，成正立、放大的虛像．可知當(dāng)物距大于焦距時(shí)，凸透鏡成實(shí)像．
（3）由表中數(shù)據(jù)可知，u=v=20cm=2f，則f=10cm；
找出每組數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的點(diǎn)，然后用平滑的線把點(diǎn)連起來，如圖所示：

（4）由（3）可知，此透鏡的焦距f=10cm，當(dāng)把蠟燭放在光具座上的0刻線處，凸透鏡放在17cm刻線上，即2f＞u＞f，成倒立放大的實(shí)像；
此時(shí)v＞2f，即a的位置v＞20cm，結(jié)合圖象可知v在25～23cm之間，所以a位置在（25+17）～（23+17）cm即40～42刻線之間或41cm．
（5）光屏要遠(yuǎn)離凸透鏡，即像距變大，此時(shí)固定蠟燭和凸透鏡，換用一個(gè)焦距大一些的凸透鏡，物距相對(duì)變小，像距變大，所以才能再次在光屏上得到清晰的像；因?yàn)榘纪哥R對(duì)光線有發(fā)散作用．所以也可以在凸透鏡前加一個(gè)焦距適當(dāng)?shù)陌纪哥R．
（6）由于凸透鏡成倒立的實(shí)像，二極管沿順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，則光屏上的像將沿逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)．
故答案為：（1）高度；
（2）大于；
（3）10；見解答圖；
（4）41（40～42）
（5）大；凹；
（6）逆時(shí)針．

點(diǎn)評(píng) 此題主要考查凸透鏡成像實(shí)驗(yàn)，此題的難點(diǎn)在（4）根據(jù)圖象對(duì)實(shí)驗(yàn)中可能出現(xiàn)的現(xiàn)象作出合理的判斷，要對(duì)凸透鏡成像規(guī)律中的物距和像距熟練掌握才行．