Question

4．在探究凸透鏡成像規(guī)律時，小明用9個紅色的發(fā)光二極管按“F”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，實驗使用的凸透鏡焦距為10cm，實驗裝置如圖所示．
（1）該小組在探究實驗時，不小心將透鏡掉在地上碎成三塊．他們不知道碎鏡片的焦距是否與原透鏡相等，于是選取其中一塊鏡片，準備測量其焦距．
A、請你設計一個簡單實驗，測量所選鏡片的焦距．所用的主要器材有平行光源、光屏、刻度尺；在圖2中虛線框內(nèi)畫出你所設計的實驗示意圖．（圖中鏡片已畫出）
B、測量后，發(fā)現(xiàn)這塊鏡片的焦距與原透鏡相等，由此他們得出“每塊鏡片的焦距都與原透鏡相等”的結(jié)論．他們這種推斷方法存在的主要問題是只測一塊鏡片焦距具有偶然性．
（2）實驗時，首先調(diào)節(jié)光源、凸透鏡和光屏的高度，使它們的中心大致在同一高度上，其目的是使像成在光屏中央．凸透鏡固定在光具座零刻度線上，小明將光源移至40cm時，在光屏上出現(xiàn)倒立、縮小的實（選填“實”或“虛”）像．
（3）同學們對小明使用的實驗裝置進行如下評價，其中錯誤的是D
A．與燭焰相比，實驗使用的光源不會晃動，光屏上所成的像比較穩(wěn)定
B．光源鑲嵌在白色方格板上，用同樣的白色方格板做光屏，便于比較像與物的大小
C．零刻度線刻在光具座標尺的中央，可直接測出物距和像距
D．若凸透鏡的焦距未知，則利用此實驗裝置不能測量凸透鏡的焦距
（4）光源“F”放在15cm處，其大小如圖3所示，凸透鏡固定在光具座零刻度線上．如果用已經(jīng)破碎的上半部分凸透鏡做實驗，則光屏上所成的像是圖4中的C．

Answer 1

分析 （1）A、凸透鏡對平行光有會聚作用，平行光通過凸透鏡折射后會聚于凸透鏡的焦點．據(jù)此選擇實驗器材；B、要使實驗的結(jié)論具有代表性應多做幾次實驗．
（2）探究凸透鏡成像的實驗時，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；根據(jù)物距和焦距的關系，利用凸透鏡成像規(guī)律進行解答．
（3）①用紅色的發(fā)光二極管按“F”字樣鑲嵌排列在白色的板上代替蠟燭作光源，光源不晃動，像比較穩(wěn)定．便于觀察像的清晰程度．
②光源鑲嵌在白色方格板上，用同樣的白色方格板做光屏，有小方格便于比較物像大小關系．
③像和物到凸透鏡的距離分別為像距和物距，若將凸透鏡放在0刻線處，可以從光具座直接讀出像距和物距的大小．
④測量焦距的方法：根據(jù)焦距的定義，讓平行光照射凸透鏡，會聚到焦點，由焦點到凸透鏡的距離就是焦距．凸透鏡成像時，像與物上下左右是互換的，f＜u＜2f時，成倒立放大的實像．
（4）凸透鏡成像時，像與物上下左右是互換的，f＜u＜2f時，成倒立放大的實像．

解答 解：（1）A、所用的主要器材有平行光源，光屏，刻度尺，光屏便于找到焦點，刻度尺測出焦距；B、一次實驗的偶然性較大多做幾次實驗才具代表性；
（2）實驗時，首先調(diào)節(jié)光源、凸透鏡和光屏的高度，使它們的中心大致在同一高度上，是為了使像成在光屏中央；
凸透鏡焦距為10cm，光源移至40cm時，u＞2f，成倒立、縮小的實像；
（3）A、發(fā)光二極管作為光源與燭焰相比，像更穩(wěn)定，所以A正確，不符合題意；
B、用同樣的白色方格板做光屏，便于比較像與物的大小，B說法正確，不符合題意；
C、零刻度線刻在光具座標尺的中央，這樣可以直接從光具座讀出測出物距和像距，C說法正確，不符合題意；
D、若凸透鏡的焦距未知，可調(diào)節(jié)物距及像距，當成等大的實像時，物距便等于2倍焦距，這樣可以測出凸透鏡的焦距，所以D說法錯誤，符合題意；
故選D．
（4）光源“F”放在15cm處，物距處于一倍和二倍焦距之間，成倒立放大的實像，上下、左右都倒立，用凸透鏡的一部分進行實驗，只能影響像的亮暗，不影響像的性質(zhì)；
故選C．
故答案為：（1）A、平行光源、光屏、刻度尺，實驗示意圖如下圖所示：

B、只測一塊鏡片焦距具有偶然性；（2）使像成在光屏中央；實；（3）D；（4）C．

點評 此題是探究凸透鏡成像的規(guī)律，主要考查了實驗的探究過程及成像規(guī)律的應用．此題看似復雜，其實只要用心，仔細審題，并不難．