Question

9．小华利用太阳光测量凸透镜的焦距．
（1）如图所示，一束平行于凸透镜主光轴的太阳光经过凸透镜后，在白纸屏上形成了一个最小、最亮的光斑，由图可知，该凸透镜的焦距是12.0cm
（2）测量焦距后，小华将凸透镜正对着太阳，发现把火柴头放在凸透镜焦点处一段时间后，火柴会被点燃，他想进一步探究不同的凸透镜对火柴的点燃效果有什么不同，和同学们讨论后，他们提出了以下三种猜想：
猜想1：点燃火柴的快慢与凸透镜玻璃的颜色有关；
猜想2：点燃火柴的快慢与凸透镜的焦距大小有关；
猜想3：点燃火柴的快慢与凸透镜的直径大小有关．
①根据所学知识，他们经过讨论，判断猜想1是正确（选填“正确”或“错误”）的．你认为他们判断的依据是不同色光的热效应不同．
②为了验证猜想2是否正确，他们选用直径相同而焦距不等的无色玻璃凸透镜进行多次实验，发现火柴被点燃的时间基本相等．这说明猜想2是错误（选填“正确”或“错误”）的．
③小华他们在验证猜想2后，又选用直径和焦距不等的无色玻璃凸透镜进行多次实验来验证猜想3是否正确．
你认为小华他们的实验能（选填“能”或“不能”）验证猜想3是否正确，理由是火柴被点燃的时间与焦距无关，实验实质上仅改变了凸透镜的直径．

Answer 1

分析 （1）根据焦距的定义：光心到焦点的距离即可求得焦距的大小；
（2）①不同颜色的透镜能透过光线，不同颜色光线的热效应不同；
②根据控制的变量与实验现象得出实验结论；
③探究透镜对火柴的点燃效果与透镜直径的关系时要选取直径不等的凸透镜进行实验；凸透镜的直径越大，会聚的太阳光的能量越多．

解答 解：
（1）焦点在42.0cm处，光心在30.0cm处，所以，焦距为f=42.0cm-30.0cm=12.0cm；
（2）①不同色光的热效应不同，故判断猜想1是正确的；
②用直径相同而焦距不等的凸透镜进行多次实验，发现火柴被点燃的时间基本相等，这说明点燃火柴的快慢与凸透镜的焦距大小无关，则猜想2是错误的．
③探究点燃火柴的快慢与凸透镜的直径大小有关时，应改变直径的大小，火柴被点燃的时间与焦距无关．
故答案为：（1）12.0；（2）①正确；不同色光的热效应不同； ②错误； ③能；火柴被点燃的时间与焦距无关，实验实质上仅改变了凸透镜的直径．

点评 本题考查了凸透镜成像规律及透镜对光线的不同作用，以及设计实验探究不同的透镜对火柴的点燃效果；应用控制变量法探究实验的是正确解题的关键．