Question

13．初二（7）班的學(xué)生在做探究凸透鏡成像規(guī)律的實(shí)驗(yàn)，各小組采用不同的透鏡和器材進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，展開了競(jìng)賽．
（1）如圖1所示，為了測(cè)出凸透鏡的焦距，小明所在組的同學(xué)讓一束平行光正對(duì)凸透鏡照射，再把光屏放在它的另一側(cè)，改變凸透鏡與光屏的距離，直到光屏上出現(xiàn)一個(gè)最小、最亮的光斑，由此測(cè)出了凸透鏡的焦距．
（2）在實(shí)驗(yàn)時(shí)，小明用該凸透鏡觀察小紅的眼睛，看到小紅的眼睛如圖1所示，要看到如圖A的情形，物距應(yīng)該滿足的條件是B，要看到如圖B的情形，物距應(yīng)該滿足的條件是A．
A．小于10cm     B．大于10cm且小于20cm      C．等于20cm     D．大于20cm
（3）小明將蠟燭、凸透鏡和光屏安裝在光具座上如圖2所示，要使?fàn)T焰的像能成在光屏的中央，應(yīng)將蠟燭向下（填“上”或“下”）調(diào)整．
（4）小華用11個(gè)紅色的發(fā)光二極管按“E”字樣鑲嵌排列在白色方格板上替代蠟燭作為光源，又用同樣的白色方格板做成光屏，實(shí)驗(yàn)裝置如圖3所示．同學(xué)們對(duì)小華使用的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行如下評(píng)價(jià)，優(yōu)點(diǎn)是可以比較物與像的大小和左右關(guān)系，但也存在一定的缺陷，你認(rèn)為選擇下列哪個(gè)字母更好D．
A．A              B．B              C．H              D．P
（5）小麗組的同學(xué)在實(shí)驗(yàn)時(shí)通過分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)又得出了像高與物高的比值和像距與物距之間的具體關(guān)系如表所示，他們的結(jié)論是像高與物高的比值等于像距與物距的比值，他們還發(fā)現(xiàn)像高與焦距有關(guān)，他們的結(jié)論是物距相同時(shí)，焦距越大，像越高．表格中的f₁是10、①是30、②是10．

序號(hào)	焦距f/cm	物距 u/cm	像距v/cm	物高l/cm	像高h(yuǎn)/cm
1	f1	30	15	5	2.5
2		20	20	5	5
3		15	①	5	②
4	15	30	30	5	5
5		20	60	5	15
6		18	90	5	25

Answer 1

分析 （1）根據(jù)凸透鏡焦點(diǎn)和焦距的定義，判斷凸透鏡的焦距．
（2）根據(jù)凸透鏡成像的三種情況進(jìn)行判斷：
u＞2f，成倒立、縮小的實(shí)像，2f＞v＞f．
2f＞u＞f，成倒立、放大的實(shí)像，v＞2f．
u＜f，成正立、放大的虛像．
（3）根據(jù)過光心不改變方向，判斷蠟燭的移動(dòng)方向．
（4）凸透鏡成實(shí)像時(shí)，像和物在凸透鏡的兩側(cè)，像和物上下顛倒，左右相反；成虛像時(shí)，像和物在同側(cè)，則像向上移動(dòng)．
（5）①根據(jù)凸透鏡成像規(guī)律中的物距等于2倍焦距時(shí)，成倒立等大的實(shí)像，可求得其焦距；比較2、4次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知表格中①處數(shù)據(jù)．
②根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)可知，像高與物高的比值和像距與物距之間的具體關(guān)系，可得出結(jié)論．
③根據(jù)表中像高、物距與焦距的關(guān)系得出結(jié)論．

解答 解：（1）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)，這個(gè)最小最亮的點(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．所以凸透鏡的焦距是10cm．
（2）如圖A，看到倒立、放大的實(shí)像，所以眼睛和凸透鏡之間的距離在一倍焦距和二倍焦距之間，所以物距大于10cm小于20cm．
如圖B，看到正立、放大的虛像，所以眼睛和凸透鏡之間的距離在一倍焦距以內(nèi)，所以物距小于10cm．
（3）根據(jù)過光心不改變方向，圖中蠟燭的像成在光屏的下方，要使像成在光屏的中央位置，蠟燭向下移動(dòng)．
（4）用11個(gè)紅色的發(fā)光二極管按“E”字樣鑲嵌排列在白色方格板上替代蠟燭作為光源，又用同樣的白色方格板做成光屏，該裝置的優(yōu)點(diǎn)是可以比較物與像的大小和左右關(guān)系；但也存在一定的缺陷，選擇字母是最好選擇上下關(guān)系的更明顯，故選D．
（5）①根據(jù)表中的數(shù)據(jù)可知，像高與物高的比值等于像距與物距的比值，則由此可得出結(jié)論：像高與物高的比值和像距與物距的比值相等；即$\frac{h}{l}$=$\frac{v}{u}$，
因此可得$\frac{30}{15}$=$\frac{②}{5}$，故表格中②處數(shù)據(jù)為10．
②根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，物距一定，焦距越大，像高越高．
③由表中第3此實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)，物距等于像距，物像等大，可知，此時(shí)u=2f=20cm．則f=10cm．即該凸透鏡的焦距為10cm．
比較2、4實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，第2次實(shí)驗(yàn)的相距等于第4次實(shí)驗(yàn)的物距，因此第4次實(shí)驗(yàn)的相距等于第2次實(shí)驗(yàn)的物距，即表格中①處數(shù)據(jù)為30．
故答案為：（2）B；A；（3）下；（4）左右；D；（5）像高與物高的比值等于像距與物距的比值；物距相同時(shí)，焦距越大，像越高；10；①30；
②10．

點(diǎn)評(píng) 此題是探究凸透鏡成像規(guī)律的實(shí)驗(yàn)，考查了對(duì)實(shí)驗(yàn)器材的調(diào)整、凸透鏡成像的規(guī)律及對(duì)倒立實(shí)像的理解，應(yīng)注意掌握基礎(chǔ)知識(shí)，做到靈活應(yīng)用．
（1）過光心不改變方向是判斷蠟燭、凸透鏡、光屏高度的最佳方法．
（2）凸透鏡成像的三種情況是凸透鏡成像習(xí)題的重要依據(jù)，一定要熟練掌握．
（3）凸透鏡成實(shí)像時(shí)，無論遮住凸透鏡的上部、下部、中間，都不能改變像的大小，但是像變暗，凸透鏡遮住的越多，像越暗．此題是探究凸透鏡成像規(guī)律，其中首先根據(jù)表中信息找出該透鏡的焦距，其次是根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析像高與物高的比值和像距與物距之間的具體關(guān)系，同時(shí)鍛煉學(xué)生處理信息的能力．