Question

15．在利用光具座进行凸透镜成像的实验探究中：

（1）小明同学为了测出凸透镜的焦距，让一束平行光正对凸透镜照射，直到光屏上出现一个最小、最亮的光斑．由图可知，凸透镜对光具有会聚作用，该凸透镜的焦距是10.0cm．
（2）点燃蜡烛后，小明发现烛焰的像成在光屏的下方（如图2所示），他通过调整凸透镜和光屏的位置，使它们的中心和烛焰的中心在同一高度，使烛焰的像成在光屏的中央．
（3）小明固定凸透镜在光具座50cm刻线处，将蜡烛移到35cm刻线处，同时移动光屏，直到在光屏上再次看到像后，正确测出了像距；邻座的小红和小兰用同样的实验器材分别重复了该实验步骤，也先后测出了像距，这三位同学所测数据记录于下表：

学生	小明	小红	小兰
像距v/cm	29.8	30.9	32.0

观察数据发现，在物距相同时，他们所测的像距却各不相同，你认为原因是找最清晰的像的位置有偏差．
（4）小强用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3所示．
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D．
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，利用此实验装置不能测量凸透镜的焦距．

Answer 1

分析 （1）焦距是指从焦点到凸透镜的距离，根据图读出便可，凸透镜对光线起会聚作用，可把平行于主光轴的光线会聚到焦点上；
（2）在做凸透镜成像的实验中，为了保证所成的像呈现在光屏的中央，必须保证蜡烛、凸透镜、光屏在同一高度、同一直线上；
（3）在实验中要移动光屏，直到光屏上出现清晰的像为止，然后再测量像距和物距；
（4）对本实验的评价，要从小强的实验操作：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，用同样的白色方格板做成光屏分析；还要从光具座上的刻度尺来分析．

解答 解：
（1）平行光线经凸透镜折射后变成会聚光线，说明凸透镜对光线有会聚作用；
凸透镜能把由图知，光屏上出现一个最小最亮的光斑即为凸透镜的焦点处，焦点到凸透镜的距离为40.0cm-30.0cm=10.0cm，则凸透镜的焦距是10.0cm；
（2）把蜡烛、凸透镜、光屏依次放在桌面上，点燃蜡烛，使烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在同一高度上，这样做的目的是使像能成在光屏的中央；
（3）当“将蜡烛移至35cm刻度线处时”此时u=50cm-35cm=15cm，2f＞u＞f，成倒立、放大的实像．凸透镜成像时，物近像远像变大，可知同时将光屏向右移动，观察数据发现，在物距相同时，他们所测的像距却各不相同，原因可能是有的同学没等到光屏上出现清晰的像就测量了像距，即找最清晰的像的位置有偏差．
（4）小强在实验中：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，光源比较稳定；用同样的白色方格板做成光屏便于比较像与物的大小；零刻度线刻在光具座标尺的中央，可直接测出物距和像距；可以根据像与物大小相等时测出像距和物距，此时u=v=2f算出焦距；故D是错误的．
故答案为：（1）会聚；10.0；（2）烛焰；同一高度；（3）找最清晰的像的位置有偏差；（4）D．

点评 此题是探究凸透镜成像规律实验，通过实验数据的分析，考查了对凸透镜成像规律的掌握及应用，能够根据表格中数据确定凸透镜的焦距是解决问题的关键．