Question

8．某小组探究“凸透镜成像规律”的实验装置如图1所示：
（1）将蜡烛、凸透镜、光屏依次放在光具座上，点燃蜡烛后，调整烛焰、光屏的中心使它们位于凸透镜的主光轴上；
（2）实验过程中，当蜡烛与凸透镜的距离如图所示时，在光屏上可得一个清晰的像，这个像是倒立（选填“倒立”或“正立”）、缩小（选填“放大”、“缩小”或“等大”）的像．如果将蜡烛与光屏互换光屏上也能成清晰的像，在生活中利用这个原理可制成投影仪．（选填“照相机”或“投影仪”）
（3）实验中，燃烧的蜡烛逐渐变短，为了使像成在光屏的中心，应将凸透镜向下调整（上/下）．如果固定光屏与透镜，无论怎样移动蜡烛，屏上都不出现清晰像，原因可能是u=f或u＜f；v＜f或v=f．
（4）如图2所示当蜡烛从距凸透镜45cm处以4cm/s的速度匀速移到同侧的2倍焦点时，则像移动的速度＜4cm/s（＞/＜/=）．在下列四个选项中，正确表示近视眼成像和矫正情况是B．
A、乙  甲     B、丙   甲     C、乙   丁    D、丙   丁．

Answer 1

分析 （1）为使像能成在光屏的中心，应调整烛焰、凸透镜和光屏的高度，使它们的中心大致在同一高度．
（2）根据图示的物距与像距关系，利用凸透镜成像的规律可以确定此时的成像情况．
当物体与光屏的位置互换后，即像与物体互换后，由于光路是可逆的，物体仍在光屏上成一个清晰的像，只不过成像的性质有所改变．
2f＞u＞f，成倒立、放大的实像，应用于幻灯机和投影仪；
（3）根据凸透镜成倒立实像进行分析，若物体相对于凸透镜向下移动，则像向上移动；
光屏上得不到烛焰像的情况有三种：①成的像是虚像，虚像是不会成在光屏上的；②成实像，但由于烛焰、凸透镜、光屏三者的中心不在同一高度上，虽然成的是实像，但光屏上显示不出来；③不成像，当物体位于焦点上，即u=f时，此时不成像，所以光屏上也得不到烛焰的像．
（4）当物距大于2f时，凸透镜成倒立缩小的实像，由此分析．近视眼能看清近处的物体，不能看清远处的物体，近视眼的晶状体太厚，使像成在视网膜的前方．要戴一个凹透镜来矫正，凹透镜对光线有发散作用．戴上凹透镜能使像成在视网膜上．

解答 解：（1）实验过程中，调整凸透镜和光屏的高度，使蜡烛和光屏中心位于凸透镜的主光轴上，这样烛焰的像成在光屏的中央．
（2）光路图可知，物距大于像距，根据凸透镜成像的规律可知，此时物体成倒立的、缩小的实像．
此时光屏与蜡烛的位置互换，由于光路是可逆的，此时的物体在光屏成一个清晰的像；由于原来物体在光屏上成一个倒立缩小的实像，像距小于二倍焦距大于一倍焦距，也就是说，现在的物距小于二倍焦距大于一倍焦距，根据凸透镜成像的规律可知，此时成一个倒立的放大的实像，在生活中利用这个原理可制成投影仪．
（3）蜡烛燃烧变短，所以像成在了光屏的上方，为了使像仍在成在光屏中央，可以将物体向上移动或将凸透镜向下移动或将光屏向上移动；
若固定光屏与透镜，无论怎样移动蜡烛，屏上都不出现清晰像，原因可能是像距小于焦距，或u=f时，此时不成像，所以光屏上也得不到烛焰的像；
（4）45cm大于2f，此时成倒立缩小的实像，所以当蜡烛从距凸透镜55cm处以4cm/s的速度匀速移到同侧的2倍焦点时，则像移动的速度小于4cm/s．
近视眼的成因是像呈现在视网膜的前方，应用凹透镜矫正，故选甲丙．
故答案为：（1）主光轴；（2）倒立；缩小；投影仪；（3）下；u=f或u＜f；v＜f或v=f；（4）＜；B．

点评 本题考查了凸透镜成像规律及其应用，以及凸透镜成实像时，物距减小，像距增大，像变大．这两个知识点在凸透镜成像习题中出现的频率很高，要熟练掌握．