Question

18．小明和他的同学利用如图1a所示的实验装置图“探究凸透镜成像规律”，请你认真思考并回答以下问题．
（1）小明小组记录并绘制了物体到凸透镜的距离u跟像到凸透镜的距离v之间关系的图象，如图1b所示．由图象可知该透镜的焦距为10cm，人们利用当u=15cm时的成像原理制成了幻灯机 （选填“照相机”、“幻灯机”或“放大镜”）；把物体从距凸透镜15cm处移动到30cm处的过程中，像的大小变化情况是变小，像距的变化情况是变小（选填“变大”、“变小”或“不变”）；
（2）小明小组用两支点燃的蜡烛进行实验，蜡烛、凸透镜和光屏分别置于如图1c所示位置，两支蜡烛的连线AB与过凸透镜的中线垂直，则光屏上C、D两处所成像的大小相等（选填“相等”或“不相等”）；用一块厚纸板挡住A处的烛焰，在光屏上C（选填“C”或“D”）处仍能得到一个清晰的像．
（3）为了探究近视眼和远视眼的成因，小明和同学课后利用透明橡皮膜、注射器、乳胶管、止水夹等器材制成凹、凸形状可改变的液体透镜．当蜡烛、光屏和液体透镜如图2放置，光屏上出现清晰的烛焰像，此烛焰像应是缩小（选填“放大”、“缩小”或“等大”）的实像．用注射器向橡皮膜注水，改变液体透镜的凸起程度，发现光屏上的烛焰像模糊了，若把蜡烛逐渐靠近凸透镜时，光屏上的像又清晰了，说明液体透镜注水后，成的像将靠近（选填“靠近”、“远离”）凸透镜，此实验说明了近视（选填“近视”或“远视”）眼的成因．

Answer 1

分析 （1）凸透镜成像，当u=2f时，成倒立、等大的实像，v=2f．在图象上找到u=v对应点，根据物距和焦距的关系求出凸透镜的焦距；
凸透镜成像时，2f＞u＞f，成倒立、放大的实像，应用于幻灯机和投影仪；
凸透镜成实像时，物距增大，像距减小，像减小．
（2）两支蜡烛的连线AB与过凸透镜的中线垂直，可知两支蜡烛的物距相同，由凸透镜成像规律可知像的关系；
遮挡A射向凸透镜的光线，蜡烛B还有光线射向凸透镜，蜡烛B经凸透镜折射成像，根据光线过光心不改变方向，判断蜡烛B像的位置．
（3）当u＞v时，光屏上呈现倒立、缩小的实像；凸透镜越凸，折射能力越强，其焦距越小，当凸透镜成像时，凸透镜变凸，则成的像靠近凸透镜，要使像成在原来的位置，则应在凸透镜和物体之间放一凹透镜．

解答 解：
（1）由图象，当u=v=2f=20cm，所以凸透镜的焦距：f=$\frac{1}{2}$u=$\frac{1}{2}$×20cm=10cm；
当u=15cm时，2f＞u＞f，成倒立、放大的实像．利用这一原理制成了幻灯机；
蜡烛从距凸透镜15cm处移到30cm处的过程中，物距大于焦距凸透镜成实像，凸透镜成实像时，物距增大，像距变小，像变小．
（3）两支蜡烛的连线AB与过凸透镜的中线垂直，可知两支蜡烛的物距相同，则由凸透镜成像规律可知，光屏上C、D两处所成像的大小相等；
根据光线过光心不改变方向，蜡烛A经凸透镜在D点成像，蜡烛B经凸透镜在C点成像，当一块厚纸板挡住A处的烛焰，蜡烛A的光线不能射向凸透镜，蜡烛B还能经凸透镜在C位置成像．
（3）由图可知，此时u＞v，故成倒立、缩小的实像．
用注射器向水凸透镜里加水，使凸透镜变凸，由于凸透镜折射能力变强，所以像将靠近透镜，要在光屏上得到清晰的像，光屏应向靠近透镜的方向移动．或者在蜡烛与凸透镜之间再加上一个适当的凹透镜，对光线起发散作用，使像成在原来的位置，这是近视眼的矫正原理．
故答案为：（1）10；幻灯机；变小；变小； （2）相等；C；（3）缩小；靠近；近视．

点评 此题考查了有关凸透镜成像规律及其应用，要熟练掌握成像特点与物距、像距的关系，对于焦距的概念、凸透镜对光线的作用及近视眼与远视眼的矫正经常与成像规律结合出题．