Question

2．在焦距為5cm、10cm和20cm的凸透鏡中選擇一個放置在如圖所示的位置，將蠟燭、光屏分置于光具座上透鏡兩側，調整透鏡和光屏的中心大致與燭焰的中心在同一高度．若將蠟燭放置在A點通過三個凸透鏡都能在光屏上成像，則焦距為5cm的透鏡所成的像最小；若在BC間移動光屏時可在光屏上得到清晰的像，則實驗中所用透鏡的焦距可能是5、10cm．

Answer 1

分析 為使像能夠成在光屏中央，應使燭焰、凸透鏡、光屏的中心大致在同一高度處；
凸透鏡成像規(guī)律：u＞2f，成倒立、縮小的實像，2f＞v＞f；2f＞u＞f，成倒立、放大的實像，v＞2f．

解答 解：
（1）要調整燭焰、光屏和凸透鏡的中心大致在同一高度上，這樣才可以使燭焰的像成在光屏的中央；
（2）由圖可知，A點到凸透鏡的距離為25cm，即物距為25cm；
焦距為5cm的凸透鏡，因物距大于其2倍焦距，所以成的是倒立、縮小的實像；
焦距為10cm的凸透鏡，因物距大于其2倍焦距，所以成的是倒立、縮小的實像；
焦距為20cm的凸透鏡，因f＜25cm＜2f，成的是倒立、放大的實像；
在焦距5cm與10cm兩凸透鏡中，焦距5cm的凸透鏡對光線的會聚能力更強，可使光線提前會聚成像，像距更小、像更小，故焦距為5cm的凸透鏡成的像最小；
（3）在BC間移動光屏時可在光屏上得到清晰的像，即在凸透鏡右側5cm～20cm間移動光屏時可在光屏上得到清晰的像；物距為25cm，結合前面分析可知：
①焦距為5cm的凸透鏡，成的是倒立、縮小的實像，像距的范圍f＜v＜2f，即5cm＜v＜10cm，在5cm～20cm范圍以內，在該范圍內移動光屏時可在光屏上得到清晰的像，故凸透鏡的焦距可能為5cm；
②焦距為10cm的凸透鏡，成的是倒立、縮小的實像，像距的范圍f＜v＜2f，即10cm＜v＜20cm，在5cm～20cm范圍以內，在該范圍內移動光屏時可在光屏上得到清晰的像，故凸透鏡的焦距可能為10cm；
③焦距為20cm的凸透鏡，成的是倒立、放大的實像，像距的范圍v＞2f，即v＞40cm，超過了5cm～20cm范圍，在BC間移動光屏時不能在光屏上得到清晰的像，故凸透鏡焦距不可能為20cm．
綜上分析可知，凸透鏡焦距不可能為20cm，可能為5cm或10cm．
故答案為：（1）同一高度；（2）5；（3）5、10．

點評 凸透鏡成像的情況和應用，以及凸透鏡成實像時，物距、像距、像之間的關系，是凸透鏡成像習題的重要依據(jù)，一定要熟練掌握．