Question

15．小明在探究凸透镜成像规律的实验中，选用的凸透镜焦距为10cm，光具座上标尺的刻度范围如图所示．

（1）小明先将凸透镜、蜡烛和光屏放在同一高度位置，进行实验，实验过程中发现蜡烛逐渐变短，光屏上的像会逐渐向上移动，为了使像成在光屏的中央，可将蜡烛向上（选填：“上”或“下”）调整．
（2）实验中，光屏上已成清晰的、缩小的像，此时小明在蜡烛和凸透镜间放上自己所配戴的近视眼镜，若仍要在光屏上成清晰的像，则需要将光屏向远离（选填：“远离”或“靠近”）凸透镜的方向移动．
（3）小明多次实验后发现，当光屏上呈现蜡烛清晰的像时，若将蜡烛和光屏位置对调，在光屏上能（选填：“不能”或“能”）接受到清晰的像．
（4）当蜡烛从距凸透镜45cm处以4m/s的速度移动到同侧距凸透镜20cm处的过程中，像移动的速度小于4m/s（选填：“大于”、“小于”或“等于”）．
（5）实验中光屏上已成清晰放大的像，此时小明固定蜡烛和透镜的位置，并换另一个焦距为5cm的凸透镜继续实验，为了在光屏上得到清晰的像，需要将光屏向靠近（选填：“远离”或“靠近”）凸透镜的方向移动．

Answer 1

分析 （1）理解倒立实像的特点，像和物体的移动方向恰好相反；
（2）近视镜是凹透镜，对光线有发散作用．
（3）折射时，光路是可逆的；
（4）物体在无限远向凸透镜的二倍焦距移动时，像在凸透镜的一倍焦距向二倍焦距移动，物体移动的速度大于像移动的速度．
（5）将焦距为10cm的凸透镜换为焦距为5cm的凸透镜，相当于增大物距，此时像距将减小，从而可得出光屏的移动方向．

解答 解：（1）凸透镜成倒立的实像，蜡烛由于燃烧逐渐变短，相对于凸透镜向下移动，所以像逐渐向上移动，为了使像成在光屏的中央，可将蜡烛向上调整．
（2）因近视眼镜即为凹透镜，凹透镜对光线有发散作用，当将近视眼镜放在光屏与凸透镜之间时，所成的像会向后移动，只有把光屏向后移才可接收到像．
（3）将蜡烛和光屏位置对调，仍能在光屏上接收到清晰的像．利用了折射光路的可逆性．
（4）根据题意可知，物距45cm大于2f，此时成倒立缩小的实像，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（蜡烛移动的距离为45cm-20cm=25cm），则像移动的范围是1倍焦距和2倍焦距之间（即像移动的距离约为10cm），根据速度公式可知，像移动的速度小于物体移动的速度，即像移动的速度小于4cm/s．
（5）凸透镜焦距为10cm，成倒立放大的实像；换用焦距为5cm的凸透镜，物距大小不变，与焦距相比，相当于增大了物距，所以像距将减小，光屏应该向靠近凸透镜的方向移动适当的距离．
故答案为：（1）上；（2）远离；（3）能；（4）小于；（5）靠近．

点评 凸透镜成像规律是光学内容的难点，要解决此类问题，首先要熟练掌握成像特点与物距、像距的关系，并了解其应用，平时多动脑，对规律进行总结；同时注意探究实验中器材的摆放和调整，有关对倒立实像的理解和应用，也是重点考察的内容．