Question

18．重慶一中物理興趣小組的小婭和小燕同學(xué)在學(xué)習(xí)了凸透鏡成像的規(guī)律之后，分別利用手中的實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)一步研究了凸透鏡的相關(guān)特點(diǎn)

（1）小婭所使用的裝置如圖1所示，在探究“凸透鏡對(duì)光線的作用”時(shí)，首先在兩個(gè)透明玻璃長(zhǎng)方體容器中充入蚊香煙霧，然后將水注入橡皮膜，制成液體透鏡，再將液體透鏡放置在兩個(gè)玻璃容器之間，如圖1甲所示，讓光線沿圖示方向射入玻璃容器，經(jīng)透鏡折射后折射光線將偏向（選填“偏離”或“偏向”）主光軸．如果此時(shí)再用注射器向橡皮膜注水，改變液體透鏡的凸起程度，則折射光線偏折的程度會(huì)改變（選填“會(huì)改變”或“不改變”）．
（2）小婭在用液體透鏡探究“凸透鏡成像規(guī)律”時(shí)，蠟燭、光屏和液體透鏡的位置如圖1乙所示，光屏上出現(xiàn)清晰的燭焰像，若透鏡位置不動(dòng)，將蠟燭移到光具座10cm刻度時(shí)，則燭焰經(jīng)凸透鏡所稱的像是C．
A．放大、倒立的實(shí)像          B．放大、正立的虛像
C．縮小、倒立的實(shí)像          D．縮小、正立的實(shí)像
（3）小燕同學(xué)則選擇利用實(shí)驗(yàn)室里現(xiàn)有的凸透鏡進(jìn)行研究，她將此凸透鏡正對(duì)太陽(yáng)光，在透鏡的另一側(cè)移動(dòng)光屏，直至光屏上呈現(xiàn)出最小最亮的光斑，如圖2甲所示，可知此凸透鏡的焦距約為11cm．她將一支點(diǎn)燃的蠟燭放在凸透鏡的焦點(diǎn)處，保持凸透鏡的位置不變，將光屏逐漸向遠(yuǎn)離凸透鏡的方向移動(dòng)，在光屏上光斑的大小將不變（選填“不變”、“變大”或“變小”）．

（4）當(dāng)蠟燭、凸透鏡位于圖2乙中的位置時(shí)，光屏上得到一個(gè)清晰的像，此時(shí)所成的像與照相機(jī)所成的像性質(zhì)相同（選填“照相機(jī)”、“投影儀”或“放大鏡”）．
（5）如果在第（4）問的基礎(chǔ)上，小燕將蠟燭移到圖乙中30cm刻度線處，這時(shí)光屏應(yīng)向右 （選填“左”或“右”）移動(dòng)才能在光屏上得到清晰的像；接著她又把蠟燭移到距離凸透鏡35cm的刻度線處，發(fā)現(xiàn)屏上的像變模糊了，此時(shí)她摘下自己的眼鏡，放在蠟燭和凸透鏡之間，光屏上又出現(xiàn)了清晰的像，則小剛戴的是遠(yuǎn)視（選填“近視”、“遠(yuǎn)視”）眼鏡．
（6）當(dāng)點(diǎn)燃的蠟燭距離凸透鏡11.3cm時(shí)（已經(jīng)調(diào)節(jié)燭焰的中心，透鏡的中心，光屏的中心在同一高度），在光具座上無(wú)論怎么樣移動(dòng)光屏都得不到清晰的像，原因可能是光具座長(zhǎng)度較短．
（7）小燕同學(xué)做實(shí)驗(yàn)時(shí)，由于蠟燭長(zhǎng)時(shí)間燃燒，會(huì)使?fàn)T焰在光屏上所成的像少許偏離光屏的中央，要使像繼續(xù)成在光屏中央，只調(diào)節(jié)透鏡，她應(yīng)將透鏡適當(dāng)?shù)南蛳拢ㄟx填“上”、“下”）移動(dòng)．

Answer 1

分析 （1）凸透鏡對(duì)光線有會(huì)聚作用，當(dāng)平行光線經(jīng)過凸透鏡折射后向主光軸偏折；凸透鏡對(duì)光的偏折能力與凸透鏡的凸起程度有關(guān)；
（2）分析圖象中物距和像距的大小關(guān)系，得出此時(shí)成像的特點(diǎn)及像距、物距與焦距的關(guān)系，從而判斷當(dāng)物體在10cm刻度處時(shí)物距與焦距的關(guān)系，從而得出成像的特點(diǎn)；
（3）焦距為凸透鏡能使平行于主光軸的光會(huì)聚的點(diǎn)到光心的距離；根據(jù)由焦點(diǎn)發(fā)出的光，經(jīng)凸透鏡后變?yōu)槠叫泄膺M(jìn)行分析；
（4）凸透鏡成像特點(diǎn)和應(yīng)用：①U＞2f時(shí)，成倒立、縮小的實(shí)像，應(yīng)用于照相機(jī)和攝像頭；②2f＞U＞f時(shí)，成倒立、放大的實(shí)像，應(yīng)用于投影儀和幻燈機(jī)；③U＜f時(shí)，成正立、放大的虛像，應(yīng)用于放大鏡；
（5）凸透鏡成實(shí)像時(shí)，物近像遠(yuǎn)，像變大；遠(yuǎn)視眼鏡是凸透鏡，對(duì)光線由會(huì)聚作用；
（6）凸透鏡成實(shí)像時(shí)，物距越小，像距越大；
（7）根據(jù)光線過光心不改變方向，判斷凸透鏡的移動(dòng)情況．

解答 解：（1）由圖可知，注水橡皮膜的形狀相當(dāng)于一個(gè)凸透鏡，凸透鏡對(duì)光有會(huì)聚作用，經(jīng)透鏡折射后折射光線將向主光軸方向偏折；凸透鏡對(duì)光的偏折能力與凸透鏡的凸起程度有關(guān)，用注射器向橡皮膜注水，改變液體透鏡的凸起程度，則折射光線偏折的程度會(huì)發(fā)生改變；
（2）由圖知，物距小于像距，此時(shí)成倒立放大的實(shí)像，因此物距處于1倍和2倍焦距之間，像距大于2倍焦距，物距u=40cm-25cm=15cm；像距v=70cm-40cm=30cm；
由上分析得：30cm＞2f，f＜15cm＜2f；解得：7.5cm＜f＜15cm；將蠟燭移到光具座的10cm刻度處時(shí)，物距u=40cm-10cm=30cm，處于2倍焦距之外，所以成倒立縮小的實(shí)像；故選C；
（3）根據(jù)測(cè)量凸透鏡焦距的定義，此時(shí)光屏到凸透鏡的距離為焦距，故焦距約為41cm-30cm=11cm；
把蠟燭放在該凸透鏡的焦點(diǎn)上，凸透鏡固定不動(dòng)，光經(jīng)過凸透鏡后平行射到光屏上，所以將光屏向遠(yuǎn)離凸透鏡的方向移動(dòng)的過程中，光屏上光斑的大小不變；
（4）由圖知，光屏上得到一個(gè)清晰的像，蠟燭到凸透鏡距離大于光屏到凸透鏡距離，即物體距大于像距，所以此時(shí)所成的像是倒立、縮小的實(shí)像，照相機(jī)就是根據(jù)這個(gè)原理制成的；
（5）將蠟燭移到圖乙中30cm刻度線處，物距變小，由于凸透鏡成實(shí)像時(shí)，物近像遠(yuǎn)，像變大，故應(yīng)將光屏向右移動(dòng)才能得到清晰的像；
當(dāng)將蠟燭移到距離凸透鏡35cm的刻度線處，物距進(jìn)一步變小，像距變大，遠(yuǎn)視眼鏡是凸透鏡，對(duì)光線由會(huì)聚作用，此時(shí)她摘下自己的眼鏡，放在蠟燭和凸透鏡之間，光屏上又出現(xiàn)了清晰的像，則小剛戴的是遠(yuǎn)視眼鏡；
（6）凸透鏡成實(shí)像時(shí)，物距越小，像距越大，當(dāng)點(diǎn)燃的蠟燭距離凸透鏡11.3cm時(shí)，物距較短，像距較長(zhǎng)，在光具座上無(wú)論怎么樣移動(dòng)光屏都得不到清晰的像，原因可能是光具座長(zhǎng)度較短；
（7）由于蠟燭的燃燒，燭焰的高度逐漸降低，根據(jù)光線過光心不改變方向，要使像繼續(xù)成在光屏中央，可以使凸透鏡向下移動(dòng)或光屏向上移動(dòng)．
故答案為：（1）偏向；會(huì)改變；（2）C；（3）11；不變；（4）照相機(jī)；（5）右；遠(yuǎn)視；（6）光具座長(zhǎng)度較短；（7）下．

點(diǎn)評(píng) 此題考查了有關(guān)凸透鏡成像的規(guī)律，掌握凸透鏡成像的特點(diǎn)與物距、像距之間的關(guān)系．此題需根據(jù)物距與像距的大小關(guān)系得出成像的特點(diǎn)及物距和像距的范圍，難度稍大．