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，進行了如下操作并得到了相關(guān)結(jié)論．請你將空缺部分補充完整．

（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，并使燭焰、透鏡和光屏三者的中心大致在同一高度．
（3）按要求進行觀察和測量，并將觀測情況記錄在下表中．

實驗序號	物距m/cm	像距v/cm	像的性質(zhì)
1	30	15	倒立、縮小的實像
2	25	16.7
3	20	20	倒立、等大的實像
4	15		倒立、放大的實像
5	5		正立、放大的虛像

①表中實驗序號2中像的性質(zhì)為倒立、縮小、實像
②當燭焰從遠處向透鏡靠近時，仍要在光屏上得到清晰的像，光屏應(yīng)向遠離（選填“靠近”或“遠離”）透鏡的方向移動．
（4）實驗中，某同學在光屏上得到了一個清晰的像，但像的位置偏高，如圖2所示（P點是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，或光屏向上移動）．
（5）再把蠟燭移到B點處，無論怎樣調(diào)節(jié)光屏，光屏上始終接收不到像，是因為此時成的是正立、放大的虛像，要想看到這個像，應(yīng)從圖2中的C （填“C”或“D”）箭頭所示的方向去觀察．
（6）當兩支點燃的蠟燭、凸透鏡和光屏分別置于圖3所示的位置時，光屏上C、D兩處會得到清晰縮小的像，用一厚紙板擋住A處的燭焰，在光屏上C（選填“C”或“D”）處仍能得到一個清晰的像．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)凸透鏡焦點和焦距的定義進行判斷．
（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．
（3）①根據(jù)凸透鏡成像的四種情況進行判斷：u＞2f，2f＞v＞f，成倒立、縮小的實像；u=2f，v=2f，成倒立、等大的實像．2f＞u＞f，v＞2f，成倒立、放大的實像；
u＜f，成正立、放大的虛像．②凸透鏡成實像時，物距減小，像距增大，像變大．
（4）在探究凸透鏡成像特點的實驗中，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）當物體處于一倍焦距之內(nèi)時，成的是一個正立、放大的虛像，而虛像不能在光屏上呈現(xiàn)，此時物像在同一側(cè)．
（6）過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，B處燭焰的像在C點．

解答 解：（1）如圖所示，平行于主光軸的光線經(jīng)凸透鏡折射后會聚在主光軸上一點，這點是凸透鏡的焦點，焦點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)表中序號為2的數(shù)據(jù)可知，u=25cm＞2f，所以成倒立、縮小的實像．
②光屏上仍然得到清晰的像說明凸透鏡成實像，凸透鏡成實像時，物距減小，像距增大，所以當燭焰從遠處向透鏡靠近時，光屏應(yīng)向遠離凸透鏡的位置移動．
（4）由圖可知，像在光屏上的位置偏高，因為成的是倒立的像，所以可以使蠟燭的高度升高（或凸透鏡向下移動，或光屏向上移動），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點處，u＜f時，凸透鏡成正立放大的虛像，光屏上承接不到像，需要透過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)過光心的光線不改變方向，可以判斷A處燭焰的像在D點，B處燭焰的像在C點；
用厚紙板擋住A處的燭焰，D處燭焰的像不見了，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；縮小；實像；②遠離；（4）把蠟燭向上調(diào)（或凸透鏡向下移動，或光屏向上移動）；（5）C；（6）C．

點評 本題通過探究實驗考查了凸透鏡成像的規(guī)律及應(yīng)用，要求學生對凸透鏡成像的各種情況都要熟悉；實驗過程中，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．