Question

3．小燕同学在“探究凸透镜成像规律”实验：

（1）成像出现了如图1所示的问题．你解决的方法是把凸透镜往下调，使蜡烛、透镜、光屏的中心在同一高度，生活中的投影仪与此成像原理是相同的．
（2）小燕根据实验记录，绘制了物体离凸透镜的距离u跟实像到透镜的距离v之间的关系（如图2），则此凸透镜的焦距为D．
A．60cm   B．40cm   C．20cm     D．10cm
（3）将物体由距凸透镜40cm处匀速移动到20cm处，所用的时间为2s．在此过程中，物体的像不变（填变大、变小或不变），像移动的平均速度是0.05 m/s．

Answer 1

分析 （1）为了使像成在光屏的中央，烛焰、凸透镜、光屏三者的中心必须在同一高度上； 
根据凸透镜成倒立实像的特点，若像偏向上方，应将蜡烛相对于凸透镜向上移动；2f＞u＞f，成倒立、放大的实像，投影仪就是根据这一成像规律制成的
（2）根据物距等于2f时，成倒立等大实像的特点进行分析；
（3）根据图象分析出像移动的距离，由v=$\frac{s}{t}$计算出像的移动速度．

解答 解：（1）由图知，像偏向光屏的上方，要使像能成在光屏的中央，应将蜡烛相对于凸透镜向上移动，若蜡烛不动，则应将凸透镜向下移动或把光屏向上移动；由图可知，物距小于像距，成倒立、放大的实像，投影仪就是根据这一成像规律制成的
（2）当物距与像距相同并等于二倍焦距时，可成等大倒立的实像，如图表所示，
当u=v=20cm时，成等大的像，即2f=20cm，得f=10cm；
故选D．
（3）如图所示，将物体由距凸透镜40cm处匀速移动到20cm处时，物体的像由10cm处移动到20cm处，即像移动距离s=10cm，所用时间为2s，故速度为v=$\frac{s}{t}$=$\frac{10cm}{2s}$=5cm/s=0.05m/s． 
故答案为：（1）下；投影仪；（2）D；（3）不变；0.05．

点评 此题主要考查的凸透镜的成像规律在实验中及在日常生活中的应用，凸透镜成实像时，物距增大，像距减小，物距大于二倍焦距时，物距增大的速度大于像距减小的速度；物距小于二倍焦距时，物距增大的速度小于像距减小的速度．