Question

2．小明在做“探究凸透鏡成像規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)時，固定凸透鏡的位置不動，實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范．當(dāng)他將蠟燭、凸透鏡、光屏調(diào)節(jié)到圖示位置時，燭焰恰好在光屏上成清晰的像．

（1）如圖甲所示這個像的成像原理與照相機(jī)（選填“放大鏡”、“投影儀”或“照相機(jī)”）相同．若將蠟燭向右移動少許，則應(yīng)將光屏向右（選填“左”或“右”）移動才能再次在光屏上成清晰的像，此透鏡可以矯正遠(yuǎn)視眼．
（2）為了粗測凸透鏡的焦距，小明在上午第一節(jié)課后（8：30左右），將凸透鏡與水平地面平行放置，調(diào)節(jié)凸透鏡到地面的距離，直至地面上出現(xiàn)一個最小的亮點(diǎn)，小明認(rèn)為此點(diǎn)就是凸透鏡焦點(diǎn)的位置，旁邊的同學(xué)卻告訴他，這個亮點(diǎn)不是凸透鏡的焦點(diǎn)位置，其理由是凸透鏡沒有正對太陽光放置．
（3）將透鏡及蠟燭、光屏置于光具座上（如圖乙），做成像實(shí)驗(yàn)，記錄每次成實(shí)像的物距u，像距v，物像間距L（u+v），繪出圖線丙（以f為長度單位），由圖可知，要想成實(shí)像，蠟燭與光屏的間距應(yīng)滿足L≥4f．經(jīng)“百度”發(fā)現(xiàn)，物理學(xué)中，有一個凸透鏡成像的“新概念”：放大率n=$\frac{A′B′}{AB}$=$\frac{v}{u}$，結(jié)合乙、丙兩圖，可知當(dāng)物距u=3f時，放大率n=0.5．

Answer 1

分析 （1）凸透鏡成實(shí)像時，根據(jù)物距和像距的關(guān)系，能判斷凸透鏡的成像情況：①物距大于像距，成倒立、縮小的實(shí)像；②物距等于像距，成倒立、等大的實(shí)像；③物距小于像距，成倒立、放大的實(shí)像，應(yīng)用于投影儀或幻燈機(jī)；凸透鏡能矯正遠(yuǎn)視眼；
（2）平行于主光軸的光線會聚于一點(diǎn)，此點(diǎn)為凸透鏡的焦點(diǎn)．由焦點(diǎn)到凸透鏡光心的距離叫做焦距，粗略測量薄透鏡的焦距時，可以測出從焦點(diǎn)到凸透鏡的距離即可．
（3）根據(jù)圖乙物象間距L與物距u的關(guān)系，找出物像間距L的最小值即可；
根據(jù)圖丙，當(dāng)物距u=1.5f時找出對應(yīng)的物像間距L，由L=u+v算出v，再利用n=$\frac{A′B′}{AB}$=$\frac{v}{u}$即可求出．

解答 解：（1）物體到凸透鏡的距離是物距，像到凸透鏡的距離是像距；如圖，物距大于像距，成倒立、縮小的實(shí)像，照相機(jī)就是利用此原理制成的．當(dāng)凸透鏡的位置不變時，將光屏向右移動，要使光屏上再次出現(xiàn)一個明亮清晰的像，像距變大，物距則變小，所以蠟燭向右移動；凸透鏡能矯正遠(yuǎn)視眼；
（2）太陽光可以近似看為平行光源，將凸透鏡正對著太陽光，太陽光經(jīng)凸透鏡后將會聚在焦點(diǎn)．所以把光屏置于另一側(cè)，改變光屏與凸透鏡間的距離，直到光屏上出現(xiàn)一個最小、最亮的光斑，這個光斑便為焦點(diǎn)．測出光斑到凸透鏡的距離，便是焦距．而旁邊的同學(xué)卻告訴他，這個亮點(diǎn)不是凸透鏡的焦點(diǎn)位置，其原因是：凸透鏡不一定正對太陽光（太陽光不一定垂直凸透鏡）；
（3）將透鏡及蠟燭、光屏置于光具座上，且燭焰、光屏中心和透鏡中心在同一高度，即位于凸透鏡的主光軸上；根據(jù)凸透鏡的成實(shí)像時滿足u＞f，由圖丁可知，隨著物距u的增大，物像間距L先減小后增大，當(dāng)物距u=2f時，物像間距L最小為4f，因此，要想成實(shí)像，蠟燭與光屏的間距應(yīng)滿足L≥4f．
由圖丙可知，當(dāng)物距u=3f時，物像間距L=4.5f，根據(jù)L=u+v可得，v=L-u=4.5f-3f=1.5f，
則放大率n=$\frac{A′B′}{AB}$=$\frac{v}{u}$=$\frac{1.5f}{3f}$=0.5．
故答案為：（1）照相機(jī)；右；遠(yuǎn)視眼；（2）凸透鏡沒有正對太陽光放置；（3）≥4f；0.5．

點(diǎn)評 本題主要考查凸透鏡成像規(guī)律及其應(yīng)用、焦距的測量和圖象的分析能力，解決此題的關(guān)鍵是通過圖象確定凸透鏡的焦距，涉及到了放大率，有一定的難度．