Question

2．探究“凸透鏡成像規(guī)律”．
 
（1）如圖甲所示，光會聚于b點，在虛線區(qū)域內放甲透鏡后，光會聚于主光軸MN上的c點；在虛線區(qū)域內換放乙透鏡后，光會聚于主光軸MN上的a點．現(xiàn)小明想進一步探究凸透鏡成像的特點，應選擇乙（選填“甲”或“乙”）透鏡．
（2）為了確定凸透鏡的焦距，小明讓一束平行光射向凸透鏡，移動光屏，直到在光屏上會聚成一點，如圖乙所示，則該凸透鏡的焦距為10.00cm．
（3）小明將蠟燭、凸透鏡、光屏依次放在光具座上，點燃蠟燭后，發(fā)現(xiàn)無論怎樣沿光具座移動蠟燭、凸透鏡、光屏，在光屏上始終得不到燭焰的像，你認為可能的原因是燭焰、凸透鏡、光屏三者的中心不在同一高度．
（4）上述問題解決后，他們將蠟燭、凸透鏡固定在光具座如圖丙位置，光屏應在②（選填“①”、“②”、“③”）區(qū)域前后移動，才能得到清晰、完整的像．用不透明的紙擋住透鏡上半部分，則光屏上所成的像完整．（選填“完整”或“不完整”）；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，此時像的性質是倒立、放大的實像．
（5）在蠟燭和凸透鏡之間放上一個近視眼鏡，則發(fā)現(xiàn)像變得模糊了，這時應適當向右（選填“左”或“右”）移動光屏，才能重新得到清晰的像．
（6）把蠟燭移至光具座上42cm刻度線處，無論怎樣調節(jié)光屏，光屏上始終接收不到像，老師告訴小明是因為此時成的是正立、放大的虛像，要想看到這個像，觀察的方法應是從光屏的一側透過透鏡觀察燭焰．

Answer 1

分析 （1）根據圖判斷出甲乙對光線的作用，根據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）根據凸透鏡焦點和焦距的定義進行解答．跟主光軸平行的光線經凸透鏡折射后會聚在主光軸上一點，這點是凸透鏡的焦點，焦點到光心的距離是凸透鏡的焦距；
（3）若光屏上沒有像，可能是因為物距小于焦距，成了虛像，不能成在光屏上．
有可能光屏、凸透鏡和燭焰的中心不在同一高度上，像無法成在光屏上．
有可能物體在焦點上，不能成像．可能是光具座的長度小于凸透鏡的4倍焦距，像成在光屏以外的位置上．
（4）①根據凸透鏡成實像進行判斷：
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．
②物體有無數(shù)點組成，物體上任一點射向凸透鏡有無數(shù)條光線，經凸透鏡折射后，有無數(shù)條折射光線會聚成該點的像．當遮住凸透鏡的一部分，還有另外的部分光線，經凸透鏡折射會聚成像．
③根據光路是可逆的進行判斷．
（5）近視眼鏡是凹透鏡，凹透鏡對光線有發(fā)散作用，使會聚的光線錯后會聚，像會向右移動．
（6）物距小于焦距，凸透鏡成正立、放大的像．虛像不能呈現(xiàn)在光屏上．虛像和物體在凸透鏡的一側，要在光屏的一側觀察．

解答 解：
（1）由圖知，若光沿直線傳播會聚到b點，經過甲會聚到c點，說明甲對光線有發(fā)散作用，是凹透鏡；經過乙會聚到a點，說明乙對光線有會聚作用，是凸透鏡．所以應選擇乙透鏡；
（2）小明讓一束平行光射向凸透鏡，移動光屏，直到在光屏上會聚成一點，這點是凸透鏡的焦點，所以凸透鏡的焦距f=30.00cm-20.00cm=10.00cm；
（3）無論怎樣沿光具座移動蠟燭、凸透鏡、光屏，在光屏上始終得不到燭焰的像，此題已經排除了物距小于焦距，物體在焦點上，所以光屏上接不到像，可能是有可能光屏、凸透鏡和燭焰的中心不在同一高度上，像無法成在光屏上；可能是光具座的長度小于凸透鏡的4倍焦距，像成在光屏以外的位置上．
（4）①如圖，u=50cm-24cm=26cm＞2f，2f＞v＞f，所以光屏要放在②區(qū)域前后移動．
 ②遮住凸透鏡的上半部，物體上任一點射向凸透鏡的下半部，經凸透鏡折射后，照樣能會聚成像，像的大小不發(fā)生變化，折射光線減少，會聚成的像變暗．
 ③光路是可逆的，對調蠟燭和光屏的位置，會得到相反的像，所以光屏上得到倒立、放大的實像．
（5）在蠟燭和凸透鏡之間放上一個近視眼鏡，則發(fā)現(xiàn)像變得模糊了，近視眼鏡是凹透鏡，凹透鏡對光線有發(fā)散作用，像向右移動，要想再次得到清晰的像，光屏向右移動．
（6）把蠟燭移至光具座上42cm刻度線處，u=50cm-42cm=8cm＜f，成正立、放大的虛像，虛像和物體在凸透鏡的一側，要在光屏的一側透過凸透鏡進行觀察．
故答案為：
（1）乙；
（2）10.00；
（3）燭焰、凸透鏡、光屏的中心沒有在同一高度（答案不唯一）；
（4）②；完整；放大；
（5）右；
（6）從光屏一側透過凸透鏡觀察燭焰．

點評 本題考查了凸透鏡成像實驗注意事項、凸透鏡成像規(guī)律的應用，熟悉實驗、熟練掌握凸透鏡成像規(guī)律是正確解題的關鍵．