Question

13．在探究凸透鏡成像規(guī)律的實(shí)驗(yàn)中：
（1）小亮的實(shí)驗(yàn)小組把點(diǎn)燃的蠟燭、凸透鏡、光屏依次安裝光具座上．但是，在實(shí)驗(yàn)中無論他們怎樣移動(dòng)光屏都找不到清晰的像，請你幫他們找出兩個(gè)可能的原因：物體距透鏡的距離小于一倍焦距，物體成的是正立放大的虛像或蠟燭、凸透鏡、光屏的中心不在同一高度上．
（2）如圖a所示，燭焰恰好在光屏上成倒立、等大、清晰的像，則凸透鏡的焦距是10cm．
（3）小明同學(xué)按計(jì)劃將蠟燭依次置于上圖b所示的a、b、c、d、e五點(diǎn)進(jìn)行探究．在蠟燭置于c點(diǎn)時(shí)，光屏上能得到清晰放大的像；蠟燭置于a點(diǎn)時(shí)，光屏上能得到清晰縮小的像；蠟燭置于e點(diǎn)時(shí)，蠟燭不能在光屏上成像；蠟燭置于c點(diǎn)時(shí)，光屏上像最大；蠟燭置于b點(diǎn)時(shí)，光屏上能得到清晰的倒立等大的像；
（4）如圖b保持凸透鏡位置不動(dòng)，把蠟燭向左移動(dòng)至5cm刻線處，光屏向左（選填“左”或“右”）移動(dòng)才能在光屏上成清晰的倒立、縮小的像，照相機(jī)（填一種光學(xué)儀器）就是利用了這一成像規(guī)律．
（5）用不透光的紙遮住透鏡的上半部分，則在光屏上出現(xiàn)的像與不用紙遮住透鏡形成的像區(qū)別是DA．像的上半部分消失    B．像的下半部分消失
C．像全部消失          D．仍有原來大小的像，但亮度變暗
（6）小芳用紅色的發(fā)光二極管按“F”字樣鑲嵌在白色不透明方格板上代替燭焰作為光源，探究了凸透鏡成像規(guī)律．用“F”替代蠟燭做實(shí)驗(yàn)的好處是光源不會(huì)晃動(dòng)，光屏上所成的像比較穩(wěn)定．

Answer 1

分析 （1）光屏上得不到燭焰像的情況有三種：①成的像是虛像，虛像是不會(huì)成在光屏上的；②成實(shí)像，但由于燭焰、凸透鏡、光屏三者的中心不在同一高度上，雖然成的是實(shí)像，但光屏上顯示不出來；③不成像，當(dāng)物體位于焦點(diǎn)上，即u=f時(shí)，此時(shí)不成像，所以光屏上也得不到燭焰的像．
（2）凸透鏡成像時(shí)，u=v=2f時(shí)，光屏上成倒立、等大的實(shí)像；
（3）根據(jù)凸透鏡的成像規(guī)律，
當(dāng)u＞2f時(shí)，成倒立、縮小的實(shí)像．
當(dāng)u=2f時(shí)，成倒立、等大的實(shí)像．
當(dāng)f＜u＜2f時(shí)，成倒立、放大的實(shí)像
當(dāng)u=f時(shí)，無像．經(jīng)凸透鏡折射后的光線是平行的，沒有會(huì)聚點(diǎn)．
當(dāng)u＜f時(shí)，成正立、放大的虛像；
（4）凸透鏡成實(shí)像時(shí)，物近像遠(yuǎn)像變大，u＞2f時(shí)，成倒立、縮小的實(shí)像．照相機(jī)、攝像機(jī)就是根據(jù)這個(gè)原理制成的
（5）物體有無數(shù)點(diǎn)組成，物體上任一點(diǎn)射向凸透鏡有無數(shù)條光線，經(jīng)凸透鏡折射后，有無數(shù)條折射光線會(huì)聚成該點(diǎn)的像．
當(dāng)遮住凸透鏡的一部分，還有另外的部分光線，經(jīng)凸透鏡折射會(huì)聚成像；
（6）蠟燭在進(jìn)行一段時(shí)間之后會(huì)變短，要調(diào)節(jié)蠟燭的高度，用幾個(gè)發(fā)光二極管做成“F”字樣的發(fā)光體進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，光源比較穩(wěn)定，便于進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．

解答 解：（1）物體此時(shí)距透鏡的距離有可能恰好為一倍焦距，此時(shí)物體不成像．所以光屏上沒有清晰的像．
物體此時(shí)距透鏡的距離有可能小于一倍焦距，物體成的是正立放大的虛像，由于虛像不是由實(shí)際光線會(huì)聚而成，所以光屏上也不會(huì)有清晰的像．
物體此時(shí)的距離即使大于一倍焦距，成實(shí)像，若蠟燭、凸透鏡、光屏的中心不在同一高度上，此時(shí)光屏上也不會(huì)有清晰的像．故有以下三種可能：
①物體距透鏡的距離為一倍焦距，物體不成像；
②物體距透鏡的距離小于一倍焦距，物體成的是正立放大的虛像；
③蠟燭、凸透鏡、光屏的中心不在同一高度上；
（2）光屏上得到倒立、等大的實(shí)像，此時(shí)u=v=2f=20cm，則f=10cm．
（3）光屏上能得到清晰放大的像，應(yīng)該把蠟燭放在f＜u＜2f時(shí)，則在蠟燭置于c點(diǎn)時(shí)；
若在光屏上得到清晰縮小的實(shí)像，應(yīng)該把蠟燭放在2倍焦距以外，即u＞2f，則蠟燭應(yīng)置于透鏡左邊的a點(diǎn)處，
u＜f時(shí)，成正立、放大的虛像，則蠟燭置于e點(diǎn)時(shí)，蠟燭不能在光屏上成像，
蠟燭置于c點(diǎn)時(shí)，光屏上成倒立放大的實(shí)像，此時(shí)光屏上像最大；蠟燭置于b點(diǎn)時(shí)，u=2f，成倒立、等大的實(shí)像，光屏上能得到清晰的倒立等大的像；
（4）如圖b保持凸透鏡位置不動(dòng)，把蠟燭向左移動(dòng)至5cm刻線處，根據(jù)凸透鏡成實(shí)像時(shí)，物近像遠(yuǎn)像變大，可知，屏向左移動(dòng)才能得到清晰的像；
把蠟燭向左移動(dòng)至5cm刻線處，此時(shí)u＞2f時(shí)，成倒立、縮小的實(shí)像．照相機(jī)、攝像機(jī)就是根據(jù)這個(gè)原理制成的
（5）遮住凸透鏡的一半，物體上任一點(diǎn)的光射向凸透鏡的另一半，經(jīng)凸透鏡折射后，照樣能會(huì)聚成像，像的大小不發(fā)生變化，折射光線減少，會(huì)聚成的像變暗．
（6）使用紅色發(fā)光二極管代替蠟燭，與燭焰相比，實(shí)驗(yàn)使用的光源不會(huì)晃動(dòng)，光屏上所成的像比較穩(wěn)定；
故答案為：（1）物體距透鏡的距離小于一倍焦距，物體成的是正立放大的虛像；蠟燭、凸透鏡、光屏的中心不在同一高度上；
（2）10；
（3）c；a；e；c；b；
（4）左；倒立；縮小；照相機(jī)；
（5）D；
（6）光源不會(huì)晃動(dòng)，光屏上所成的像比較穩(wěn)定．

點(diǎn)評 此題探究凸透鏡成像的規(guī)律實(shí)驗(yàn)，要熟練掌握成像特點(diǎn)與物距、像距之間的關(guān)系及其應(yīng)用，做到靈活應(yīng)用．