Question

15．如圖所示，京京做做“探究凸透鏡成像規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)．
（1）他有好幾個(gè)凸透鏡，但均不知焦距．請你幫他設(shè)計(jì)一個(gè)測量凸透鏡焦距的方案：
（2）經(jīng)過測量，他發(fā)現(xiàn)有焦距分別為2cm、10cm和30cm的三種凸透鏡，則為了便于進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，他應(yīng)選擇焦距為10cm的凸透鏡．
（3）他把蠟燭、凸透鏡和光屏放置在米尺旁．點(diǎn)燃蠟燭后，他還應(yīng)調(diào)整火焰中心、凸透鏡中心和光屏中心在同一高度．
（4）如圖a所示，當(dāng)蠟燭移動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)，無論怎樣移動(dòng)光屏都不能在光屏上得到燭焰的像，這時(shí)，通過透鏡向燭焰同側(cè)觀察，能看到燭焰的虛像，把蠟燭放到B點(diǎn)左（左/右）側(cè)，可以使虛像更大．
（5）實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)京京用白紙遮掉凸透鏡的上半部分時(shí)，光屏上成像的情況是C
A．只出現(xiàn)燭焰的上半部分的像　　　　　　B．只出現(xiàn)燭焰的下半部分的像
C．仍然是完整的像，只是變暗些　　　　　D．成像情況像不受任何影響
（6）隨著蠟燭燃燒而變短，光屏上成的像將向上（上/下）移動(dòng)．由于影響到了實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行，這時(shí)最合理的調(diào)整是C
A．只需將凸透鏡向下移動(dòng)些　　　　　　B．只需將光屏向上移動(dòng)些
C．只需將蠟燭向上移動(dòng)些　　　　　　　D．以上均可
（7）實(shí)驗(yàn)裝置正確安裝并調(diào)節(jié)后，小芳同學(xué)某次實(shí)驗(yàn)情景如圖b所示，此時(shí)她在光屏上看到了燭焰清晰的像．生活中的照相機(jī)就是利用這一原理制成的．

Answer 1

分析 （1）凸透鏡的焦距指的是焦點(diǎn)到光心的距離，可以利用平行光聚焦法來測量凸透鏡的焦距．
（2）選取凸透鏡的依據(jù)是：要結(jié)合光具座的長度．因?yàn)橥雇哥R實(shí)像時(shí)，當(dāng)物距大于一倍焦距小于二倍焦距時(shí)，像距大于二倍焦距，為了能夠在光具座的刻度范圍之內(nèi)得到像，因此凸透鏡的焦距不能過大；為了是實(shí)驗(yàn)的效果更易觀察，凸透鏡的焦距也不易過�。�
（3）為了使像成在光屏上，便于觀察像的性質(zhì)，因此要使凸透鏡、燭焰、光屏的中心在同一高度上．
（4）當(dāng)物距小于一倍焦距時(shí)，物體成正立放大的虛像，并且物體距離凸透鏡越遠(yuǎn)，所成的虛像越大．
（5）蠟燭的每個(gè)點(diǎn)發(fā)出的無數(shù)條光線經(jīng)過凸透鏡的各個(gè)部位而成像在另一側(cè)的光屏上．
（6）凸透鏡成的實(shí)像是倒立的，即最下面的成像在了最上邊．由此入手確定如何調(diào)節(jié)蠟燭的位置．
（7）當(dāng)物距大于2f時(shí)，凸透鏡成倒立縮小的實(shí)像，照相機(jī)是根據(jù)這個(gè)原理制成的，此時(shí)像距處于f和2f之間，像距小于物距．

解答 解：（1）找一張白紙和一把刻度尺，讓凸透鏡正對太陽光，移動(dòng)凸透鏡到白紙的距離，直到在白紙上得到一個(gè)最小最亮的光點(diǎn)，用刻度尺測出此時(shí)亮點(diǎn)到凸透鏡的距離就是該凸透鏡的焦距；或者在光具座上放好凸透鏡和光屏，讓凸透鏡正對太陽光，讓太陽光通過凸透鏡，通過調(diào)整光屏的位置，直到光屏上出現(xiàn)一個(gè)最小最亮的亮點(diǎn)即焦點(diǎn)，讀出焦點(diǎn)到透鏡的距離即為該凸透鏡的焦距．
（2）當(dāng)凸透鏡焦距為2cm時(shí)，由于焦距太小，實(shí)驗(yàn)效果不明顯．
當(dāng)凸透鏡的焦距為30cm時(shí)，光具座的長度太短，無法滿足物距大于二倍焦距時(shí)像距大于一倍焦距的長度．故選焦距為10cm的凸透鏡．
（3）為了使物體的像成在光屏上，就要調(diào)節(jié)燭焰、凸透鏡、光屏的中心在同一高度上．
（4）B點(diǎn)的位置小于一倍焦距，由凸透鏡成像規(guī)律可知，當(dāng)u＜f時(shí)，成正立放大的虛像；并且物體距離凸透鏡的焦點(diǎn)越近，所成的虛像越大，所以若把蠟燭放到B點(diǎn)左側(cè)，可以使虛像更大．
（5）如下圖所示，蠟燭上的某一點(diǎn)發(fā)出無數(shù)條光線（只畫出了四條）經(jīng)過凸透鏡后成像在光屏上，當(dāng)遮住凸透鏡的上半部分時(shí)，蠟燭發(fā)出的光線1、2給擋住了，但仍有光線3、4通過凸透鏡的下半部分而照在光屏上成像．只不過是通過的光線減少，圖象的亮度變暗．故選C．

（6）凸透鏡成的實(shí)像是倒立的，隨著蠟燭燃燒而變短，根據(jù)過光心不改變方向，像會(huì)向上移動(dòng)．
由于影響到了實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行，為了使后面的實(shí)驗(yàn)更方便操作，更合理是操作是將蠟燭向上移動(dòng)些，或凸透鏡和光屏同時(shí)調(diào)低．故選C．
（7）由圖知，像距小于物距，此時(shí)成倒立、縮小的實(shí)像，照相機(jī)是根據(jù)這個(gè)原理制成的；
故答案為：
（1）找一張白紙和一把刻度尺，讓凸透鏡正對太陽光，移動(dòng)凸透鏡到白紙的距離，直到在白紙上得到一個(gè)最小最亮的光點(diǎn)，用刻度尺測出此時(shí)亮點(diǎn)到凸透鏡的距離就是該凸透鏡的焦距；或者在光具座上放好凸透鏡和光屏，讓凸透鏡正對太陽光，讓太陽光通過凸透鏡，通過調(diào)整光屏的位置，直到光屏上出現(xiàn)一個(gè)最小最亮的亮點(diǎn)即焦點(diǎn)，讀出焦點(diǎn)到透鏡的距離即為該凸透鏡的焦距．
（2）10；（3）同一高度；（4）左；（5）C；（6）上；C；（7）照相機(jī)．

點(diǎn)評 此題是探究凸透鏡成像規(guī)律的實(shí)驗(yàn)，考查了凸透鏡成像規(guī)律及應(yīng)用，不僅要掌握成像特點(diǎn)與物距像距之間的關(guān)系，而且要善于總結(jié)規(guī)律．