Question

15．如圖所示，京京做做“探究凸透鏡成像規(guī)律”的實驗．
（1）他有好幾個凸透鏡，但均不知焦距．請你幫他設計一個測量凸透鏡焦距的方案：
（2）經過測量，他發(fā)現(xiàn)有焦距分別為2cm、10cm和30cm的三種凸透鏡，則為了便于進行實驗，他應選擇焦距為10cm的凸透鏡．
（3）他把蠟燭、凸透鏡和光屏放置在米尺旁．點燃蠟燭后，他還應調整火焰中心、凸透鏡中心和光屏中心在同一高度．
（4）如圖a所示，當蠟燭移動到B點時，無論怎樣移動光屏都不能在光屏上得到燭焰的像，這時，通過透鏡向燭焰同側觀察，能看到燭焰的虛像，把蠟燭放到B點左（左/右）側，可以使虛像更大．
（5）實驗中，當京京用白紙遮掉凸透鏡的上半部分時，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．成像情況像不受任何影響
（6）隨著蠟燭燃燒而變短，光屏上成的像將向上（上/下）移動．由于影響到了實驗的進行，這時最合理的調整是C
A．只需將凸透鏡向下移動些　　　　　　B．只需將光屏向上移動些
C．只需將蠟燭向上移動些　　　　　　　D．以上均可
（7）實驗裝置正確安裝并調節(jié)后，小芳同學某次實驗情景如圖b所示，此時她在光屏上看到了燭焰清晰的像．生活中的照相機就是利用這一原理制成的．

Answer 1

分析 （1）凸透鏡的焦距指的是焦點到光心的距離，可以利用平行光聚焦法來測量凸透鏡的焦距．
（2）選取凸透鏡的依據(jù)是：要結合光具座的長度．因為凸透鏡實像時，當物距大于一倍焦距小于二倍焦距時，像距大于二倍焦距，為了能夠在光具座的刻度范圍之內得到像，因此凸透鏡的焦距不能過大；為了是實驗的效果更易觀察，凸透鏡的焦距也不易過�。�
（3）為了使像成在光屏上，便于觀察像的性質，因此要使凸透鏡、燭焰、光屏的中心在同一高度上．
（4）當物距小于一倍焦距時，物體成正立放大的虛像，并且物體距離凸透鏡越遠，所成的虛像越大．
（5）蠟燭的每個點發(fā)出的無數(shù)條光線經過凸透鏡的各個部位而成像在另一側的光屏上．
（6）凸透鏡成的實像是倒立的，即最下面的成像在了最上邊．由此入手確定如何調節(jié)蠟燭的位置．
（7）當物距大于2f時，凸透鏡成倒立縮小的實像，照相機是根據(jù)這個原理制成的，此時像距處于f和2f之間，像距小于物距．

解答 解：（1）找一張白紙和一把刻度尺，讓凸透鏡正對太陽光，移動凸透鏡到白紙的距離，直到在白紙上得到一個最小最亮的光點，用刻度尺測出此時亮點到凸透鏡的距離就是該凸透鏡的焦距；或者在光具座上放好凸透鏡和光屏，讓凸透鏡正對太陽光，讓太陽光通過凸透鏡，通過調整光屏的位置，直到光屏上出現(xiàn)一個最小最亮的亮點即焦點，讀出焦點到透鏡的距離即為該凸透鏡的焦距．
（2）當凸透鏡焦距為2cm時，由于焦距太小，實驗效果不明顯．
當凸透鏡的焦距為30cm時，光具座的長度太短，無法滿足物距大于二倍焦距時像距大于一倍焦距的長度．故選焦距為10cm的凸透鏡．
（3）為了使物體的像成在光屏上，就要調節(jié)燭焰、凸透鏡、光屏的中心在同一高度上．
（4）B點的位置小于一倍焦距，由凸透鏡成像規(guī)律可知，當u＜f時，成正立放大的虛像；并且物體距離凸透鏡的焦點越近，所成的虛像越大，所以若把蠟燭放到B點左側，可以使虛像更大．
（5）如下圖所示，蠟燭上的某一點發(fā)出無數(shù)條光線（只畫出了四條）經過凸透鏡后成像在光屏上，當遮住凸透鏡的上半部分時，蠟燭發(fā)出的光線1、2給擋住了，但仍有光線3、4通過凸透鏡的下半部分而照在光屏上成像．只不過是通過的光線減少，圖象的亮度變暗．故選C．

（6）凸透鏡成的實像是倒立的，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．
由于影響到了實驗的進行，為了使后面的實驗更方便操作，更合理是操作是將蠟燭向上移動些，或凸透鏡和光屏同時調低．故選C．
（7）由圖知，像距小于物距，此時成倒立、縮小的實像，照相機是根據(jù)這個原理制成的；
故答案為：
（1）找一張白紙和一把刻度尺，讓凸透鏡正對太陽光，移動凸透鏡到白紙的距離，直到在白紙上得到一個最小最亮的光點，用刻度尺測出此時亮點到凸透鏡的距離就是該凸透鏡的焦距；或者在光具座上放好凸透鏡和光屏，讓凸透鏡正對太陽光，讓太陽光通過凸透鏡，通過調整光屏的位置，直到光屏上出現(xiàn)一個最小最亮的亮點即焦點，讀出焦點到透鏡的距離即為該凸透鏡的焦距．
（2）10；（3）同一高度；（4）左；（5）C；（6）上；C；（7）照相機．

點評 此題是探究凸透鏡成像規(guī)律的實驗，考查了凸透鏡成像規(guī)律及應用，不僅要掌握成像特點與物距像距之間的關系，而且要善于總結規(guī)律．