Question

3．不同的凸透镜对光的折射程度可能是不相同的，即每一个凸透镜的焦距不一定相同，那么凸透镜的焦距与什么因素有关呢？小雷进行了探究实验：

（1）他第一次测得的焦距如图甲所示，为10.0cm，请你分析表中的实验数据，由1、2次的实验可得出的结论是：材料和横截面积相同的凸透镜，凸面程度越大其焦距越小．

次数	1	2	3	4
材料	玻璃	玻璃	水晶	水晶
截面直径/cm	3	3	3	5
凸起程度	较小	较大	较大	较小
焦距/cm		5	4	4

（2）小雷回想起白光经三棱镜后，光屏上自上而下出现了红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的色带如图乙所示，受此启发，于是他分别用红光和紫光平行于同一个凸透镜的主光轴射入进行了实验，你认为红光射入时凸透镜的焦距大．
（3）小雷又进行了凸透镜成像规律的实验，若其像成在光屏的左上角如图丙所示，应将凸透镜向右下调节，使像成在光屏的中央； 当烛焰向透镜靠近时，光屏应向远离（选填“靠近”或“远离”）透镜的方向移动才能得到清晰的像．
（4）小雷又发现他和同学使用相同焦距的凸透镜进行实验时，从各组汇报数据中发现，当物距均为12.0cm时，有三个小组所测像距分别为23.0cm、24.0cm、26.0cm．若他们的数据差别不是因为长度测量误差导致的，你认为出现这种情况的操作原因是光屏上还没有出现清晰的像时就测出了像距．

Answer 1

分析 （1）焦点到透镜中心的距离为焦距，看清刻度尺的分度值，读出示数；
根据图甲读出第一次测得凸透镜的焦距，然后比较1、2次实验数据可知焦距与凸面程度的关系；
（2）白光经三棱镜后，光屏上而下出现了红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的色带，是因为不同颜色的光经玻璃的折射本领不同；
（3）凸透镜成像的规律：
当u＞2f时，成倒立、缩小的实像．照相机、摄像机就是根据这个原理制成的．
当f＜u＜2f时，成倒立、放大的实像．幻灯机、投影仪就是根据这个原理制成的．
当u＜f时，成正立、放大的虚像．放大镜就是根据这个原理制成的．
（4）同一凸透镜，物距一定，像距一定，小组实验的像距不同，是因为光屏上还没有出现清晰的像就测像距．

解答 解：（1）焦点到透镜中心的距离为焦距，刻度尺的分度值为1mm，此时读数为10cm，即透镜焦距为f=10cm；
由图甲可知，第一次测得凸透镜的焦距为7cm；根据表中1、2次的实验属于可知，材料和横截面积相同的凸透镜，凸面程度越大其焦距越小；
（2）用红光和紫光平行于同一个凸透镜的主光轴射入，红光、紫光对凸透镜的焦距不相同．红色光较紫色光偏折能力弱，所以红色光对凸透镜的焦距大；
（3）物距小于像距，说明2f＞u＞f，v＞2f，此时成倒立、放大的实像，幻灯机是根据这个原理制成的；
像在光屏的左上角，根据物体射出的光线经光心不改变方向，所以凸透镜向右下方向移动；
成实像时，物距越小，像距越大，实像越大，此时物距变小，则像距变大，因此光屏应向远离透镜的方向移动．
（4）同一凸透镜，物距一定，像距一定，小组实验的像距不同，是因为光屏上还没有出现清晰的像就测像距．
故答案为：（1）10；材料和横截面积相同的凸透镜，凸面程度越大其焦距越小；（2）红；（3）右下；远离；（4）光屏上还没有出现清晰的像时就测出了像距．

点评 此题考查了根据数据分析影响凸透镜焦距的因素、各种颜色的光的偏折程度以及凸透镜成像规律的理解，要熟练掌握凸透镜成像的规律，光路的可逆性、过光心的光线方向不变．