题目内容

在探究凸透镜成像规律时,小明用9个红色的发光二极管按“F”字样镶嵌排列在白色方格板上替代蜡烛作为光源,又用同样的白色方格板做成光屏,实验使用的凸透镜焦距为10cm,实验装置如图乙所示.
(1)该小组在探究实验时,不小心将透镜掉在地上碎成三块.他们不知道碎镜片的焦距是否与原透镜相等,于是选取其中一块镜片,准备测量其焦距.
A、请你设计一个简单实验,测量所选镜片的焦距.所用的主要器材有
 
;在甲图中虚线框内画出你所设计的实验示意图.(甲图中镜片已画出)
B、测量后,发现这块镜片的焦距与原透镜相等,由此他们得出“每块镜片的焦距都与原透镜相等”的结论.他们这种推断方法存在的主要问题是
 

(2)实验时,首先调节光源、凸透镜和光屏的高度,使它们的中心大致在同一高度上,其目的是
 
.凸透镜固定在光具座零刻度线上,小明将光源移至40cm时,在光屏上出现倒立、缩小的
 
(选填“实”或“虚”)像.
(3)同学们对小明使用的实验装置进行如下评价,其中错误的是
 

A.与烛焰相比,实验使用的光源不会晃动,光屏上所成的像比较稳定
B.光源镶嵌在白色方格板上,用同样的白色方格板做光屏,便于比较像与物的大小
C.零刻度线刻在光具座标尺的中央,可直接测出物距和像距
D.若凸透镜的焦距未知,则利用此实验装置不能测量凸透镜的焦距
(4)光源“F”放在15cm处,其大小如图丙所示,凸透镜固定在光具座零刻度线上.如果用已经破碎的上半部分凸透镜做实验,则光屏上所成的像是
 

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分析:(1)A、凸透镜对平行光有会聚作用,平行光通过凸透镜折射后会聚于凸透镜的焦点.据此选择实验器材.
B、要使实验的结论具有代表性应多做几次实验.
(2)探究凸透镜成像的实验时,在桌面上依次放蜡烛、凸透镜、光屏,三者在同一条直线上,三者的中心大致在同一高度,像才能呈在光屏的中心.
根据物距和焦距的关系,利用凸透镜成像规律进行解答;
(3)在凸透镜成像实验中,烛焰的形状会受风的影响,并且烛焰和像的大小关系不容易确定,实验中用发光二极管做光源,这样成的像比较稳定,并便于比较像与物体的大小;
像和物到凸透镜的距离分别为像距和物距,若将凸透镜放在0刻线处,可以从光具座直接读出像距和物距的大小;
测量焦距的方法:①根据焦距的定义,让平行光照射凸透镜,会聚到焦点,由焦点到凸透镜的距离就是焦距;②根据物距等于2f时成等大的实像,当实像和物相等时,此时像距、物距都等于2倍焦距.
(4)掌握凸透镜成像的规律,根据物距处于f和2f之间时成倒立放大实像的特点进行分析;
若将凸透镜的一部分遮住,凸透镜仍能成完整的像.
解答:解:(1)A、所用的主要器材有平行光源,光屏,刻度尺,光屏便于找到焦点,刻度尺测出焦距.如图所示:
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B、一次实验的偶然性较大多做几次实验才具代表性.
(2)实验时,首先调节光源、凸透镜和光屏的高度,使它们的中心大致在同一高度上,是为了使像成在光屏中央;
凸透镜焦距为10cm,光源移至40cm时,u>2f,成倒立、缩小的实像.
(3)A、发光二极管作为光源与烛焰相比,像更稳定,所以A正确,不符合题意;
B、用同样的白色方格板做光屏,便于比较像与物的大小,B说法正确,不符合题意;
C、零刻度线刻在光具座标尺的中央,这样可以直接从光具座读出测出物距和像距,C说法正确,不符合题意;
D、若凸透镜的焦距未知,可调节物距及像距,当成等大的实像时,物距便等于2倍焦距,这样可以测出凸透镜的焦距,所以D说法错误,符合题意.
(4)光源“F”放在15cm处,物距处于f和2f之间,此时成倒立放大的实像,用凸透镜的一部分进行实验,这部分仍能够会聚光线到像点处,所以仍能够成完整的像,C正确.
故答案为:(1)A、平行光源、光屏、刻度尺;实验示意图如上图所示;
B、只测一块镜片焦距具有偶然性.
(2)使像成在光屏中央,便于观察;实;
(3)D;
(4)C.
点评:此题是探究凸透镜成像的实验,考查了凸透镜焦距的测量、实验中应注意的问题、凸透镜成像的规律,主要考查了对实验中一些细节问题的理解.
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