Question

17．小嘉和小惠在做“驗證凸透鏡成像規(guī)律”的實驗時，他們將凸透鏡放置于光具座的A點（50cm處）且保持不變，如圖所示，（現(xiàn)有焦距為10厘米或15厘米的凸透鏡可選擇）．小嘉將點燃的蠟燭放在凸透鏡的一側(cè)，在光具座68厘米刻度處的光屏上得到一個倒立、縮小的實像，則凸透鏡的焦距可能是10或15厘米．
①小嘉先后兩次將蠟燭放在距B點6厘米處，在凸透鏡的右（左/右）側(cè)移動光屏，可在光屏上得到大小不同的兩個像，比較兩次所成的像，當蠟燭置于光具座上24厘米刻度處時所成的像較小，凸透鏡的焦距可能是10厘米．
②小嘉和小慧在實驗中，需要多次改變點燃蠟燭的位置進行實驗，其目的是為了得到普遍規(guī)律．

Answer 1

分析 凸透鏡成倒立、縮小的實像時，物距：u＞2f，像距：2f＞V＞f，根據(jù)物距和像距提供的數(shù)據(jù)列出不等式，解不等式組確定焦距范圍；
①成實像時，像和物在透鏡的異側(cè)；首先明確在光屏上得到的像是實像，然后再根據(jù)凸透鏡成像規(guī)律確定像的大小和所選透鏡的焦距，注意蠟燭放置在距B點5厘米處，要分左右兩種情況分析．
②一次實驗不具備代表性，具有很大的偶然性，所以應采取同樣的實驗方案多做幾次，才能保證結(jié)論的正確．

解答 解：由題意知凸透鏡成倒立、縮小的實像，像距v=68cm-50cm=18cm，由凸透鏡成像規(guī)律可知，2f＞18cm＞f，所以焦距的范圍為：18cm＞f＞9cm，因此該透鏡的焦距可能為10cm或15cm．
①凸透鏡成實像時，像和物分居透鏡的兩側(cè)，故根據(jù)圖示信息，可知B點在透鏡的左側(cè)，則所成像應該在透鏡的右側(cè)；
由“蠟燭放置在距B點6厘米處，保持透鏡在A點位置不變，移動光屏，可在光屏上得到大小不同的兩個像”可知，在光屏上得到的像是實像，那么所選透鏡的焦距一定不是15cm的，因為如果選擇透鏡的焦距為15cm，蠟燭放置在距B點右邊6cm處，保持透鏡在A點位置不變，移動光屏，那么不能在光屏上得到像，而成為一束平行光；
如果選擇透鏡的焦距為10cm，蠟燭放置在距B點右邊6cm處，即蠟燭置于光具座14cm刻度處時，此時2f＞u＞f，保持透鏡在A點位置不變，移動光屏，在光屏上將得到倒立、放大的實像；
如果選擇透鏡的焦距為10cm，蠟燭放置在距B點左邊6cm處，即蠟燭置于光具座24cm刻度處時，此時u＞2f，保持透鏡在A點位置不變，移動光屏，在光屏上將得到倒立縮小的實像；
綜上所述，比較兩次所成的像，當蠟燭置于光具座24厘米刻度處時，所成的像較小；實驗中所用透鏡的焦距可能是10cm．
②一次實驗不具備代表性，應采取同樣的實驗方案多做幾次，研究像與物體到鏡面距離的普遍規(guī)律，避免實驗現(xiàn)象的偶然性．
故答案為：10或15；右；24；10；得到普遍規(guī)律．

點評 此題通過實驗探究了凸透鏡成像的規(guī)律及特點，并考查了對凸透鏡成像規(guī)律的應用．要解決此類題目，需要熟記凸透鏡成像的規(guī)律并做到靈活應用，此題有一定的把高難度，屬于難題．