Question

14．小明同學(xué)在光具座上“探究凸透鏡成像的規(guī)律”實驗．
（1）如圖1所示，光會聚于b點，在虛線區(qū)域內(nèi)放甲透鏡后，光會聚于主光軸MN上的c點；在虛線區(qū)域內(nèi)換放乙透鏡后，光會聚于主光軸MN上的a點．小明想探究凸透鏡成像的特點，應(yīng)選擇乙（甲/乙）透鏡．
（2）在利用太陽光測量凸透鏡的焦距后，小華發(fā)現(xiàn)把火柴頭放在凸透鏡焦點處一段時間后，火柴會被點燃．他想進一步探究不同的透鏡對火柴的點燃效果有什么不同，和同學(xué)們討論后，他們提出了以下三種猜想：
猜想1：凹透鏡也能點燃火柴；
猜想2：點燃火柴的快慢與凸透鏡的焦距大小有關(guān)；
猜想3：點燃火柴的快慢與凸透鏡的直徑大小有關(guān)．
①根據(jù)所學(xué)知識，他們經(jīng)過討論，判斷猜想1是錯誤的．你認為他們判斷的依據(jù)是凹透鏡對光線有發(fā)散作用．
②為了驗證猜想2是否正確，他們選用直徑相同而焦距不等的凸透鏡進行多次實驗，發(fā)現(xiàn)火柴被點燃的時間基本相等．這說明猜想2是錯誤的．
③驗證猜想3是否正確，用直徑不同的凸透鏡做實驗，測量火柴被點燃的時間，如果各次實驗測量的點燃時間不等，則猜想3正確．
（3）①如圖2圖甲所示，將凸透鏡正對著太陽光，把光屏置于另一側(cè)，測得凸透鏡的焦距是_10.0cm．
②如圖乙所示的操作，可便于的調(diào)整燭焰中心、光屏中心在透鏡的_同一高度 上，以保證燭焰完整的像呈現(xiàn)在光屏的_中央．
③若圖中透鏡保持在“50cm”刻度位置不變，將蠟燭移至光具座的“20厘米”刻度處．則應(yīng)在_60～70cm刻度范圍內(nèi)移動光屏尋找像（選填“60～70”或“大于70”）．
實驗一段時間蠟燭變短，要使燭焰像仍然成在光屏的中心，應(yīng)將光屏向上移動．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)圖判斷出甲乙對光線的作用，根據(jù)凸透鏡和凹透鏡對光線的作用進行判斷．凸透鏡有會聚光線的作用，凹透鏡有發(fā)散光線的作用；
（2）①透鏡對光線的作用：凸透鏡對光線起會聚作用，凹透鏡對光線起發(fā)散作用；
②根據(jù)控制的變量與實驗現(xiàn)象得出實驗結(jié)論；
③探究透鏡對火柴的點燃效果與透鏡直徑的關(guān)系時要選取直徑不等的凸透鏡進行實驗；凸透鏡的直徑越大，會聚的太陽光的能量越多．
（3）①平行于主光軸的光線會聚于一點，此點為凸透鏡的焦點．由焦點到凸透鏡光心的距離叫做焦距，粗略測量薄透鏡的焦距時，可以測出從焦點到凸透鏡的距離即可．
②在探究凸透鏡成像規(guī)律的實驗中，燭焰、透鏡、光屏三者的中心要在同一高度，以保證燭焰的像能在光屏的中央．
③首先確定物距的范圍，根據(jù)物距大于2f時，像距處于f和2f之間進行分析；物距大于2f，成倒立縮小的實像，且物距越大，成的像越小，像距也會減小

解答 解：（1）由圖1知，光會聚于b點；光經(jīng)過甲透鏡后會聚在右側(cè)的c點，折射光線與原來的入射光線相比，更遠離主光軸，說明甲透鏡對光線有發(fā)散作用，是凹透鏡；
經(jīng)過乙透鏡后會聚在左側(cè)的a點，折射光線與原來的入射光線相比，更靠近主光軸，說明乙透鏡對光線有會聚作用，是凸透鏡；
所以想探究凸透鏡成像的特點，應(yīng)選擇乙透鏡．
（2）①凹透鏡對光線起發(fā)散作用，不能夠會聚光線，不能點燃火柴；
②用直徑相同而焦距不等的凸透鏡進行多次實驗，發(fā)現(xiàn)火柴被點燃的時間基本相等，這說明點燃火柴的快慢與凸透鏡的焦距大小無關(guān)，則猜想2是錯誤的．
③小華的實驗中，選用直徑不同的凸透鏡，分別用它們點燃火柴，測出火柴被點燃所需要的時間，多次重復(fù)實驗；因為點燃快慢與焦距大小無關(guān)，達到了只改變透鏡直徑的大小實現(xiàn)控制變量的目的，所以能夠驗證猜想3是否正確，如果各次實驗測量的點燃時間不等，則猜想3；
（3）①為了確定凸透鏡的焦距，首先要找到凸透鏡的焦距，所以將凸透鏡正對太陽光，再把光屏放在另一側(cè)，改變凸透鏡與光屏的距離，直到光屏上出現(xiàn)一個最小、最亮的點，便為焦點．焦點到凸透鏡中心的距離為10.0cm，所以此凸透鏡的焦距為10.0cm．
②實驗前，把蠟燭、凸透鏡、光屏從左向右依次放在同一直線上，點燃蠟燭并調(diào)整燭焰、凸透鏡、光屏的高度，使它們的中心大致在同一高度，為了使得像成在光屏的中央；
③因為凸透鏡的焦矩f=10cm，透鏡在“50厘米”刻度處，蠟燭在光具座的“20厘米”刻度處，即u=30cm，u＞2f，此時，2f＞v＞f，所以應(yīng)在60～70厘米刻度范圍內(nèi)移動光屏尋找像，并且直到光屏上得到最清晰的像才算找到像的位置．
凸透鏡成倒立的實像，蠟燭變短，蠟燭相對于凸透鏡向下移動，所以其像向上移動；要使蠟燭的像仍然成在光屏的中心，應(yīng)該將光屏向上移動．
故答案為：（1）乙；（2）①凹透鏡對光線有發(fā)散作用；②錯誤；③不同；正確；
（3）①10.0cm；②同一高度；中央；③60～70；上．

點評 本題考查了凸透鏡成像規(guī)律及透鏡對光線的不同作用，以及設(shè)計實驗探究不同的透鏡對火柴的點燃效果；應(yīng)用控制變量法探究實驗的是正確解題的關(guān)鍵．