Question

17．（1）小明想探究凸透镜成像规律．实验桌上有两个凸透镜，焦距分别为10cm和20cm．

①小明将其中一块凸透镜放在光具座上，当烛焰、透镜及光屏的位置如图1所示时，恰能在光屏上得到一个清晰的像，则他选择的凸透镜的焦距为10cm；
②小明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；
③实验②中，不改变各元件的位置，小明换了另一块凸透镜，调节光屏的位置，此时不能（填“能”或“不能”）在光屏上找到烛焰的像，这是因为物距小于焦距（或蜡烛在凸透镜的焦距以内或u＜f）．
（2）小华在探究质量与体积的关系时，找来大小不同的同种塑料块和某种液体做实验．
①图甲是小华在水平桌面上使用托盘天平的情景，他的错误是称量时调节平衡螺母．
②改正错误后，小华正确操作，根据实验数据分别画出了塑料块和液体质量随体积变化的图象，如图2乙所示．分析图象可知：同种物质的不同物体，其质量与体积的比值相同（选填“相同”或“不同），物理学中将质量与体积的比值定义为密度，塑料的密度为1.2×10³kg/m³．
③往烧杯内倒入10cm³的液体，用天平称出烧杯和液体的总质量，天平平衡时，右盘中砝码的质量及游码的位置如图2丙所示，则烧杯和液体的总质量为37.4g．

Answer 1

分析 （1）①根据物距大于2f时成倒立缩小的实像的特点判断焦距的大小；
②根据折射光路的可逆性及成像规律进行分析；
③首先判断能否成实像，若能够成实像判断像距是否够大；
（2）①天平的正确使用方法：
一放：将托盘天平放置在水平桌面上，将游码拨至标尺左端零刻度线上；
二调：调节横梁左右两端的平衡螺母，使横梁平衡，此时指针恰好指在分度盘的中央或左右摆幅度相等；
三称：左物右码，用镊子向右盘中加减砝码，当加减最小砝码横梁还不平衡时，调节游码在标尺上的位置，使天平再次平衡；
四记：物体的质量等于右盘中砝码的质量与标尺上游码所对应的刻度值之和．
②要先找出图象中相等的量，然后在这个等量关系的条件下，去比较其它几个物理量之间有什么关系，即可得出结论；
根据密度计算公式计算出密度的大小；
③根据图示读出天平的示数．

解答 解：（1）①由图知，凸透镜成倒立缩小的实像，所以物距u=50cm-20cm=30cm＞2f，则f＜15cm，可知凸透镜的焦距为10cm的；
②此时凸透镜成倒立缩小的实像，物距大于2f，像距处于f和2f之间，根据折射光路的可逆性，若对换凸透镜和光屏的位置，光屏上仍可呈现清晰的像，此时物距处于f和2f之间，成倒立、放大的实像；
③此时物距为65cm-50cm=15cm，另一凸透镜的焦距为20cm，若换另一凸透镜，物距小于焦距，此时成虚像，所以不能在光屏上成像．
（2）①天平正确的调节方法是：将托盘天平放置在水平桌面上，将游码拨至标尺左端零刻度线上；调节横梁左右两端的平衡螺母，使横梁平衡；小明错误的在称量时调节平衡螺母；
②由图象可知，塑料（或液体）的质量和体积成正比，说明同种物质的质量与体积的比值相同；
由塑料的质量为30g时，对应的体积为25cm³，其密度ρ_塑料=$\frac{m}{V}$=$\frac{30g}{25c{m}^{3}}$=1.2g/cm³=1.2×10³kg/m³；
②烧杯和10cm³液体的总质量m_总=20g+10g+5g+2.4g=37.4g．
故答案为：（1）①10；②放大；③不能；物距小于焦距（或蜡烛在凸透镜的焦距以内或u＜f ）；（2）①称量时调节平衡螺母；②相同；1.2×10³；③37.4．

点评 本题考查的知识点较多，综合性强；熟练掌握凸透镜成像规律，掌握物距、像距的概念、天平的使用方法、密度公式和密度的测量方法是解题的关键．