题目内容

19.探究“凸透镜成像规律”.
(1)如图甲所示,光会聚于b点,在虚线区域内放甲透镜后,光会聚于主光轴MN上的c点;在虚线区域内换放乙透镜后,光会聚于主光轴MN上的a点.现小明想进一步探究凸透镜成像的特点,应选择乙(选填“甲”或“乙”)透镜.

(2)为了确定凸透镜的焦距,小明让一束平行光射向凸透镜,移动光屏,直到在光屏上会聚成一点,如图乙所示,则该凸透镜的焦距为10cm.
(3)小明将蜡烛、凸透镜、光屏依次放在光具座上,点燃蜡烛后,发现无论怎样沿光具座移动蜡烛、凸透镜、光屏,在光屏上始终得不到烛焰的像,你认为可能的原因是烛焰、凸透镜、光屏的中心没有在同一高度.
(4)上述问题解决后,他们将蜡烛、凸透镜固定在光具座如图丙位置,光屏应在②(选填“①”、“②”、“③”)区域前后移动,才能得到清晰、完整的像.用不透明的纸挡住透镜上半部分,则光屏上所成的像完整.(选填“完整”或“不完整”);将蜡烛和光屏的位置对换,发现在光屏上仍能成一清晰的像,此时像的性质是倒立、放大的实像.
(5)在蜡烛和凸透镜之间放上一个近视眼镜,则发现像变得模糊了,这时应适当向右(选填“左”或“右”)移动光屏,才能重新得到清晰的像.
(6)把蜡烛移至光具座上42cm刻度线处,无论怎样调节光屏,光屏上始终接收不到像,老师告诉小明是因为此时成的是正立、放大的虚像,要想看到这个像,观察的方法应是从光屏一侧透过凸透镜观察烛焰.

分析 (1)凸透镜对光线有会聚作用,凹透镜对光线有发散的作用,根据这个特点进行判断.
(2)根据凸透镜焦点和焦距的定义进行解答.跟主光轴平行的光线经凸透镜折射后会聚在主光轴上一点,这点是凸透镜的焦点,焦点到光心的距离是凸透镜的焦距.
(3)若光屏上没有像,可能是因为物距小于焦距,成了虚像,不能成在光屏上.
有可能光屏、凸透镜和烛焰的中心不在同一高度上,像无法成在光屏上.
有可能物体在焦点上,不能成像.可能是光具座的长度小于凸透镜的4倍焦距,像成在光屏以外的位置上.(4)①根据凸透镜成实像进行判断:
u>2f,成倒立、缩小的实像,2f>v>f.
2f>u>f,成倒立、放大的实像,v>2f.
②物体有无数点组成,物体上任一点射向凸透镜有无数条光线,经凸透镜折射后,有无数条折射光线会聚成该点的像.当遮住凸透镜的一部分,还有另外的部分光线,经凸透镜折射会聚成像.
③根据光路是可逆的进行判断.
(5)近视眼镜是凹透镜,凹透镜对光线有发散作用,使会聚的光线错后会聚,像会向右移动.
(6)物距小于焦距,凸透镜成正立、放大的像.虚像不能呈现在光屏上.虚像和物体在凸透镜的一侧,要在光屏的一侧观察.

解答 解:(1)凹透镜对光线有发散的作用,光线经过凹透镜错后会聚,会聚在b点,所以甲是凹透镜;凸透镜对光线有会聚作用,光线经过凸透镜提前会聚,会聚在a点,所以乙是凸透镜.
(2)小明让一束平行光射向凸透镜,移动光屏,直到在光屏上会聚成一点,这点是凸透镜的焦点,所以凸透镜的焦距f=30cm-20cm=10cm.
(3)无论怎样沿光具座移动蜡烛、凸透镜、光屏,在光屏上始终得不到烛焰的像,此题已经排除了物距小于焦距,物体在焦点上,所以光屏上接不到像,可能是有可能光屏、凸透镜和烛焰的中心不在同一高度上,像无法成在光屏上;可能是光具座的长度小于凸透镜的4倍焦距,像成在光屏以外的位置上.
(4)①如图,u=50cm-24cm=26cm>2f,2f>v>f,所以光屏要放在②区域前后移动.
 ②遮住凸透镜的上半部,物体上任一点射向凸透镜的下半部,经凸透镜折射后,照样能会聚成像,像的大小不发生变化,折射光线减少,会聚成的像变暗.
 ③光路是可逆的,对调蜡烛和光屏的位置,会得到相反的像,所以光屏上得到倒立、放大的实像.
(5)在蜡烛和凸透镜之间放上一个近视眼镜,则发现像变得模糊了,近视眼镜是凹透镜,凹透镜对光线有发散作用,像向右移动,要想再次得到清晰的像,光屏向右移动.
(6)把蜡烛移至光具座上42cm刻度线处,u=50cm-42cm=8cm<f,成正立、放大的虚像,虚像和物体在凸透镜的一侧,要在光屏的一侧透过凸透镜进行观察.
故答案为:(1)乙;(2)10;(3)烛焰、凸透镜、光屏的中心没有在同一高度;(4)②;完整;放大;(5)右;(6)从光屏一侧透过凸透镜观察烛焰.

点评 此题是探究凸透镜成像的规律,解决此题的关键有三:①熟练掌握凸透镜成像的规律及应用;②根据已知条件判断出甲乙透镜的类型;③凸透镜成实像时,无论遮住凸透镜的上部、下部、中间,都不能改变像的大小,但是像变暗,凸透镜遮住的越多,像越暗.

练习册系列答案
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7.小明在探究凸透镜成像规律的实验中:

(1)将凸透镜安装在光具座上,用平行光作光源,移动光屏,在光屏上得到一个最小最亮的光斑,如图甲所示,则该凸透镜的焦距为10.00cm.
(2)将蜡烛、凸透镜、光屏依次安装在光具座上,并调整蜡烛火焰、凸透镜及光屏三者的中心,使其大致在同一高度,这样可以使像成在光屏的中心;
(3)若实验时,在光屏上得到了一个清晰的像,但像的位置偏高(如图乙),为了使像能成在光屏的中央,应把蜡烛向下(选填“上”或“下”)调;
(4)如图丙所示,将点燃的蜡烛移到标尺10cm处,再移动光屏,直到在光屏上得到一个清晰的像为止.生活中就是利用这一成像原理来照相机工作的.
(5)在图丙所示情况下,将蜡烛向左移动一段距离后,为了在光屏上再次得到清晰的像,应将光屏向左移动;
(6)在图丙所示情况下,小明将自己戴的近视眼镜放在蜡烛与凸透镜之间,在光屏上再次得到清晰的像,应将光屏向右移动;
(7)在实验中若发现无论光屏如何移动,均无法在光屏上得到像,原因可能是蜡烛放在1倍焦距以内.
(8)图丁是另一个同学做实验时情景,此时在光屏上恰能看到一清晰的像,则像的性质是C
A.倒立缩小的实像   B.正立放大的虚像   C.倒立放大的实像    D.正立缩小的虚像.

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