Question

5．如圖1所示，在探究“凸透鏡成像規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，依次將點(diǎn)燃的蠟燭、凸透鏡、光屏放在光具座上，調(diào)節(jié)燭焰、凸透鏡、光屏的中心大致在同一高度．
下表是小華同學(xué)實(shí)驗(yàn)時記錄的幾組數(shù)據(jù)：

實(shí)驗(yàn)次數(shù)	物距u/cm	像距v/cm
1	30	15
2	20	20
3	15	30
4	5	/

（1）第4次實(shí)驗(yàn)時所成像的特點(diǎn)是正立、放大的虛像．
（2）當(dāng)光屏上得到一個倒立縮小的實(shí)像時，保持透鏡的位置不變，要使屏上的像變大些，應(yīng)將蠟燭靠近透鏡，將光屏遠(yuǎn)離透鏡．（選填“靠近”或“遠(yuǎn)離”）
（3）第1次實(shí)驗(yàn)時，小華將一近視眼鏡緊貼在凸透鏡的前面，要在光屏上再次得到清晰的像，應(yīng)將光屏向遠(yuǎn)離（選填“靠近”或“遠(yuǎn)離”）透鏡方向移動．
小明想繼續(xù)探究想探究凸透鏡成像規(guī)律．實(shí)驗(yàn)桌上有兩個凸透鏡，焦距分別為10cm和20cm．
（4）小明將其中一塊凸透鏡放在光具座上，當(dāng)燭焰、透鏡及光屏的位置如圖2所示時，恰能在光屏上得到一個清晰的像，則他選擇的凸透鏡的焦距為10cm；
（5）小明將蠟燭和光屏的位置對換，發(fā)現(xiàn)在光屏上仍能成一清晰的像，此時像的性質(zhì)是倒立、放大的實(shí)像；
（6）實(shí)驗(yàn)（5）中，不改變各元件的位置，小明換了另一塊凸透鏡，調(diào)節(jié)光屏的位置，此時不能（填“能”或“不能”）在光屏上找到燭焰的像，這是因?yàn)槲锞嘈∮诮咕�，成虛像（或蠟燭在凸透鏡的焦距以內(nèi)、u＜f）．

Answer 1

分析 凸透鏡成像的規(guī)律：
當(dāng)物距大于2f時，成倒立、縮小的實(shí)像，像距處于f和2f之間，應(yīng)用是照相機(jī)；
當(dāng)物距等于2f時，成倒立、等大的實(shí)像，像距等于2f；
當(dāng)物距處于f和2f之間時，成倒立、放大的實(shí)像，像距大于2f，應(yīng)用是幻燈機(jī)或投影儀；
當(dāng)物距小于f時，成正立、放大的虛像，應(yīng)用是放大鏡．
（1）由表格數(shù)據(jù)根據(jù)u=2f時的成像特點(diǎn)判斷凸透鏡的焦距，從而判斷第4次成像特點(diǎn)；
（2）成實(shí)像時，物距越大，像距越小，成的像也越�。晃锞嘣叫�，像距越大，成的像也越大．由此分析解答像要變大時蠟燭和光屏的移動；
（3）近視眼鏡是凹透鏡，對光線有發(fā)散作用，由此分析像距變化情況；
（4）根據(jù)物距大于2f時成倒立縮小的實(shí)像的特點(diǎn)判斷焦距的大��；
（5）根據(jù)折射光路的可逆性及成像規(guī)律進(jìn)行分析；
（6）首先判斷能否成實(shí)像，若能夠成實(shí)像判斷像距是否夠大．

解答 解：
（1）由表格第2次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，u=v=20cm，滿足u=2f成倒立、等大實(shí)像，所以f=$\frac{1}{2}$u=$\frac{1}{2}$×20cm=10cm，
由表格第4次數(shù)據(jù)，u=5cm＜f，根據(jù)凸透鏡成像特點(diǎn)所成像為：正立、放大的虛像；
（2）光屏上得到一個倒立縮小的實(shí)像時，保持透鏡的位置不變，要使屏上的像變大些，應(yīng)減小物距，增大像距，即應(yīng)將蠟燭靠近透鏡，光屏遠(yuǎn)離透鏡移動；
（3）近視眼鏡是凹透鏡，凹透鏡對光線有發(fā)散作用，如果此時把近視眼鏡放在該凸透鏡前，使原來會聚成像的光線推遲會聚，所以要想接到清晰的像，光屏要遠(yuǎn)離透鏡；
（4）由圖知，凸透鏡成倒立縮小的實(shí)像，所以物距u=50cm-20cm=30cm＞2f，則f＜15cm，可知凸透鏡的焦距為10cm的；
（5）此時凸透鏡成倒立縮小的實(shí)像，物距大于2f，像距處于f和2f之間，根據(jù)折射光路的可逆性，若對換凸透鏡和光屏的位置，光屏上仍可呈現(xiàn)清晰的像，此時物距處于f和2f之間，成倒立、放大的實(shí)像；
（6）此時物距為65cm-50cm=15cm，另一凸透鏡的焦距為20cm，若換另一凸透鏡，物距小于焦距，此時成虛像，所以不能在光屏上成像．
故答案為：（1）正立、放大的虛像；（2）靠近；遠(yuǎn)離；（3）遠(yuǎn)離；（4）10；（5）放大；（6）不能；物距小于焦距，成虛像（或蠟燭在凸透鏡的焦距以內(nèi)、u＜f ）．

點(diǎn)評 要解決有關(guān)凸透鏡成像的問題，首先要掌握凸透鏡成像特點(diǎn)與物距、像距的關(guān)系，并自己進(jìn)行總結(jié)一些規(guī)律性的知識，例如通過像距和物距的大小關(guān)系來判斷像和物體的大小關(guān)系，根據(jù)物近像遠(yuǎn)像變大的特點(diǎn)來判斷像的變化及像距的變化等．