Question

20．（1）如圖1所示，光會(huì)聚于 b 點(diǎn)，在虛線區(qū)域內(nèi)放甲透鏡后，光會(huì)聚于主光軸 MN 上的 a 點(diǎn)；在虛線區(qū)域內(nèi)換放乙透鏡后，光會(huì)聚于主光軸 MN 上的 c 點(diǎn)．現(xiàn)在小明想進(jìn)一步探究凸透鏡成像的特點(diǎn)，他應(yīng)選擇乙（選填“甲”或“乙”）透鏡．小明選擇好凸透鏡后在光具座上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：

（2）為測(cè)量凸透鏡焦距，他讓一束平行光正對(duì)射向該透鏡，須調(diào)節(jié)光屏位置直到在屏上得到一個(gè)最小最亮的光斑．圖甲是調(diào)節(jié)完成的狀態(tài)，該透鏡的焦距 f=10.0cm；
（3）小明按圖乙組裝好實(shí)驗(yàn)裝置．在只移動(dòng)透鏡的情況下，他發(fā)現(xiàn)都不能在光屏 上成清晰的像．由此，你猜想造成上述現(xiàn)象的原因是像物之間的距離太��；
（4）如圖丙所示，蠟燭在光具座上 A 處時(shí)，可在 B 處的光屏上成一清晰的像，所 成像為倒立、放大的實(shí)像．若把蠟燭從 A 處向左移動(dòng)距離 s 到 C，為在光屏 上再次成清晰的像，則他應(yīng)將光屏向左（選填“左”或“右”）移動(dòng)．
（5）小明和其他同學(xué)繼續(xù)利用凸透鏡和蠟燭進(jìn)行成像實(shí)驗(yàn)．從各組匯報(bào)數(shù)據(jù)中發(fā) 現(xiàn)，當(dāng)物距均為 20.0cm 時(shí)，有兩個(gè)小組所測(cè)像距分別為 16.0cm、24.0cm，與理論 像距 20cm 相比偏差較大．若不是因?yàn)殚L(zhǎng)度測(cè)量方法錯(cuò)誤和測(cè)量誤差導(dǎo)致的，請(qǐng)分 析出現(xiàn)這種情況的原因：像沒有最清晰時(shí)就測(cè)像距．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)圖判斷出甲乙對(duì)光線的作用，根據(jù)凸透鏡和凹透鏡對(duì)光線的作用進(jìn)行判斷．凸透鏡有會(huì)聚光線的作用，凹透鏡有發(fā)散光線的作用．
（2）平行于主光軸的光線經(jīng)凸透鏡折射后會(huì)聚在主光軸上一點(diǎn)，這點(diǎn)是凸透鏡的焦點(diǎn)．焦點(diǎn)到光心的距離是凸透鏡的焦距．
（3）根據(jù)凸透鏡成像規(guī)律中像距和物距的關(guān)系，當(dāng)u=2f，成倒立、等大的實(shí)像，此時(shí)v=2f；
（4）根據(jù)凸透鏡成像規(guī)律中像距和物距的關(guān)系可確定像的性質(zhì)；凸透鏡成像時(shí)，物距增大，像距減��；凸透鏡成像時(shí)，當(dāng)物距等于2f，此時(shí)像距也為2f，物像之距最�。�
（5）同一凸透鏡，物距一定，像距一定，小組實(shí)驗(yàn)的像距不同，是因?yàn)楣馄辽线�沒有出現(xiàn)清晰的像就測(cè)像距．

解答 解：（1）由圖知，若光沿直線傳播會(huì)聚到b點(diǎn)，經(jīng)過甲會(huì)聚到c點(diǎn)，說明甲對(duì)光線有發(fā)散作用，是凹透鏡；經(jīng)過乙會(huì)聚到a點(diǎn)，說明乙對(duì)光線有會(huì)聚作用，是凸透鏡．所以應(yīng)選擇乙透鏡．
（2）讓一束平行于凸透鏡主光軸的光線經(jīng)過凸透鏡后，在光屏上形成了一個(gè)最小、最亮的光斑，這點(diǎn)是凸透鏡的焦點(diǎn)，由圖2可知：焦點(diǎn)到光心的距離是25.0cm-15.0cm=10.0cm，所以凸透鏡的焦距是10.0cm．
（3）由圖2可知，此時(shí)u=2f，在只移動(dòng)透鏡的情況下，當(dāng)物距u=2f，成倒立、等大的實(shí)像，此時(shí)v=2f，但光屏的位置就不符合v=2f；
當(dāng)2f＞u＞f時(shí)，成倒立、放大的實(shí)像，此時(shí)v＞2f，同樣光屏的位置也不符合v＞2f；因此都不能在光屏上成清晰的像．要想在光屏上得到像，就得將光屏遠(yuǎn)離透鏡，因此造成都不能在光屏上成清晰的像的原因是蠟燭和光屏間距離較�。�
（4）由圖3可知，物距小于像距，由凸透鏡成像規(guī)律可知，可在B處的光屏上成一清晰的像，所成像為倒立、放大的實(shí)像；凸透鏡位置不變，蠟燭向左移動(dòng)，物距增大，像距減小，光屏向左移動(dòng)才能接到清晰的像．當(dāng)物距等于2f，此時(shí)像距也為2f，物像之距最小．當(dāng)由A處向左移動(dòng)時(shí)，由于物體向2f處靠近，所以物像之距在減小，因?yàn)槲矬w向左移動(dòng)，像也向左移動(dòng)．
（5）同一凸透鏡，物距一定，像距一定，小組實(shí)驗(yàn)的像距不同，是因?yàn)楣馄辽线�沒有出現(xiàn)清晰的像就測(cè)像距．
故答案為：（1）乙；（2）最小最亮；10.0；（3）像物之間的距離太�。ㄐ∮�4f）；（4）倒立；放大；左；（5）像沒有最清晰時(shí)就測(cè)像距

點(diǎn)評(píng) 此題考查了根據(jù)數(shù)據(jù)分析影響凸透鏡焦距的因素、各種顏色的光的偏折程度以及凸透鏡成像規(guī)律的理解，要熟練掌握凸透鏡成像的規(guī)律，光路的可逆性、過光心的光線方向不變．