Question

20．小明利用一未知焦距的凸透鏡探究透鏡的成像規(guī)律，進(jìn)行了如下操作并得到了相關(guān)結(jié)論．請(qǐng)你將空缺部分補(bǔ)充完整．

（1）將一束平行光射向凸透鏡，得到如圖1所示的光路圖．則該透鏡的焦距為10cm．
（2）將蠟燭、透鏡和光屏放在光具座上，并使?fàn)T焰、透鏡和光屏三者的中心大致在同一高度．
（3）按要求進(jìn)行觀察和測(cè)量，并將觀測(cè)情況記錄在下表中．

實(shí)驗(yàn)序號(hào)	物距m/cm	像距v/cm	像的性質(zhì)
1	30	15	倒立、縮小的實(shí)像
2	25	16.7
3	20	20	倒立、等大的實(shí)像
4	15		倒立、放大的實(shí)像
5	5		正立、放大的虛像

①表中實(shí)驗(yàn)序號(hào)2中像的性質(zhì)為倒立、縮小、實(shí)像
②當(dāng)燭焰從遠(yuǎn)處向透鏡靠近時(shí)，仍要在光屏上得到清晰的像，光屏應(yīng)向遠(yuǎn)離（選填“靠近”或“遠(yuǎn)離”）透鏡的方向移動(dòng)．
（4）實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)在光屏上得到了一個(gè)清晰的像，但像的位置偏高，如圖2所示（P點(diǎn)是2倍焦距處）．你解決的方法是把蠟燭向上調(diào)（或凸透鏡向下移動(dòng)，或光屏向上移動(dòng)）．
（5）再把蠟燭移到B點(diǎn)處，無(wú)論怎樣調(diào)節(jié)光屏，光屏上始終接收不到像，是因?yàn)榇藭r(shí)成的是正立、放大的虛像，要想看到這個(gè)像，應(yīng)從圖2中的C （填“C”或“D”）箭頭所示的方向去觀察．
（6）當(dāng)兩支點(diǎn)燃的蠟燭、凸透鏡和光屏分別置于圖3所示的位置時(shí)，光屏上C、D兩處會(huì)得到清晰縮小的像，用一厚紙板擋住A處的燭焰，在光屏上C（選填“C”或“D”）處仍能得到一個(gè)清晰的像．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)凸透鏡焦點(diǎn)和焦距的定義進(jìn)行判斷．
（2）探究凸透鏡成像的實(shí)驗(yàn)時(shí)，在桌面上依次放蠟燭、凸透鏡、光屏，三者在同一條直線上，三者的中心大致在同一高度，像才能呈在光屏的中心．
（3）①根據(jù)凸透鏡成像的四種情況進(jìn)行判斷：u＞2f，2f＞v＞f，成倒立、縮小的實(shí)像；u=2f，v=2f，成倒立、等大的實(shí)像．2f＞u＞f，v＞2f，成倒立、放大的實(shí)像；
u＜f，成正立、放大的虛像．②凸透鏡成實(shí)像時(shí)，物距減小，像距增大，像變大．
（4）在探究凸透鏡成像特點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)中，必須調(diào)整蠟燭、凸透鏡、光屏三者的中心在同一高度，這樣像才能成在光屏的中央．
（5）當(dāng)物體處于一倍焦距之內(nèi)時(shí)，成的是一個(gè)正立、放大的虛像，而虛像不能在光屏上呈現(xiàn)，此時(shí)物像在同一側(cè)．
（6）過(guò)凸透鏡光心的光線不改變方向．由此可以判斷A處燭焰的像在D點(diǎn)，B處燭焰的像在C點(diǎn)．

解答 解：（1）如圖所示，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)和光心之間的距離是凸透鏡的焦距，所以凸透鏡的焦距是10cm．
（2）蠟燭、凸透鏡、光屏，三者在同一條直線上，三者的中心大致在同一高度，像才能呈在光屏的中心．
（3）①已知凸透鏡的焦距是10cm；根據(jù)表中序號(hào)為2的數(shù)據(jù)可知，u=25cm＞2f，所以成倒立、縮小的實(shí)像．
②光屏上仍然得到清晰的像說(shuō)明凸透鏡成實(shí)像，凸透鏡成實(shí)像時(shí)，物距減小，像距增大，所以當(dāng)燭焰從遠(yuǎn)處向透鏡靠近時(shí)，光屏應(yīng)向遠(yuǎn)離凸透鏡的位置移動(dòng)．
（4）由圖可知，像在光屏上的位置偏高，因?yàn)槌傻氖堑沽⒌南�，所以可以使蠟燭的高度升高（或凸透鏡向下移動(dòng)，或光屏向上移動(dòng)），使蠟燭、凸透鏡、光屏三者的中心在同一高度．
（5）把蠟燭移到B點(diǎn)處，u＜f時(shí)，凸透鏡成正立放大的虛像，光屏上承接不到像，需要透過(guò)凸透鏡觀察蠟燭看到正立放大的虛像，故需從C箭頭所示的方向去觀察．
（6）根據(jù)過(guò)光心的光線不改變方向，可以判斷A處燭焰的像在D點(diǎn)，B處燭焰的像在C點(diǎn)；
用厚紙板擋住A處的燭焰，D處燭焰的像不見(jiàn)了，C處還能看到B處燭焰的像．
故答案為：
（1）10；（2）同一高度；（3）①倒立；縮��；實(shí)像；②遠(yuǎn)離；（4）把蠟燭向上調(diào)（或凸透鏡向下移動(dòng)，或光屏向上移動(dòng)）；（5）C；（6）C．

點(diǎn)評(píng) 本題通過(guò)探究實(shí)驗(yàn)考查了凸透鏡成像的規(guī)律及應(yīng)用，要求學(xué)生對(duì)凸透鏡成像的各種情況都要熟悉；實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，光屏上不能正常成像，或成像不清晰，或成像不在光屏中央，能分析出原因．