Question

20．探究“凸透镜成像的大小与哪些因素有关”
【提出问题】小明通过前面物理知识的学习，知道放大镜就是凸透镜．在活动课中，他用放大镜观察自己的手指（图甲），看到手指放大的像；然后再用它观察远处的房屋（图乙），看到房屋缩小的像．他想：凸透镜成像的大小可能与哪些因素有关？

【进行猜想】凸透镜成像的大小可能与物体距离凸透镜距离有关．
【设计并进行实验】
（1）小明在图丙所示光具座上，不断改变蜡烛与透镜间的距离，并移动光屏进行实验，所获得的实验数据如表所示．

	物体到凸透 镜的距离/cm	光屏上像到凸 透镜的距离/cm	光屏上像 的大小
1	40	13.5	缩小
2	30	15	缩小
3	20	20	等大
4	15	30	放大
5	10	光屏上没有像
6	8	光屏上没有像

（2）实验中，当小明用白纸遮掉凸透镜的上半部分时，光屏上成像的情况是C
A．只出现烛焰的上半部分的像B．只出现烛焰的下半部分的像
C．仍然是完整的像，只是变暗些D．成像情况像不受任何影响
（3）若小明改用焦距为12cm的另一凸透镜重做第4次实验，保持烛焰和凸透镜的位置不变，要在光屏上成清晰的像，他应将光屏向远离（选填“靠近”或“远离”）透镜方向移动．
【结论与应用】分析数据可知：
（1）该凸透镜的焦距为10cm．
（2）成实像时像到凸透镜的距离越短，光屏上像的大小就越小．
（3）结合上述实验，小明想起有一次他用手机自拍杆夹着手机照相时，架夹没夹正，结果拍出来的照片有手机自拍杆架夹的相，这说明自拍杆架夹处于手机摄像头大于二倍焦距处．

Answer 1

分析 （1）凸透镜成像的规律：当u＞2f时，成倒立、缩小的实像．对应应用如照相机；当u=2f时，成倒立、等大的实像；当f＜u＜2f时，成倒立、放大的实像，对应应用如幻灯机；当u＜f时，成正立、放大的虚像．如放大镜；当物体成实像时，随着物距u减小，像距增大，同时像也在增大．
（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．

解答 解：【设计并进行实验】
（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，仍然是完整的像，故选C．
（3）根据第3次实验，u=20cm，v=20cm，成倒立等大实像，根据凸透镜成像规律可知，u=u=2f，则所用透镜的焦距f=10cm，若小明改用焦距为12cm的另一凸透镜重做第4次实验，透镜的焦距变大，相当于减小物距，当物体成实像时，随着物距u减小，像距增大，同时像也在增大．故要在光屏上成清晰的像，他应将光屏向远离透镜方向移动；
【结论与应用】
（1）根据第3次实验，u=20cm，v=20cm，成倒立等大实像，根据凸透镜成像规律可知，u=u=2f，则所用透镜的焦距f=10cm；
（3）小明想起有一次他用手机自拍杆夹着手机照相时，架夹没夹正，结果拍出来的照片有手机自拍杆架夹的像，根据凸透镜成像规律可知，此时手机摄像头大于二倍焦距处；
故答案为：【设计并进行实验】（2）C；（3）远离；【结论与应用】（1）10；（3）大于二倍焦距．

点评 此题是探究凸透镜成像的规律，主要考查了实验的探究过程及成像规律的应用．