Question

2．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10.00cm．
（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、光屏三者的中心不在同一高度．
（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的一侧透过透镜观察烛焰．

Answer 1

分析 （1）根据图判断出甲乙对光线的作用，根据凸透镜和凹透镜对光线的作用进行判断．凸透镜有会聚光线的作用，凹透镜有发散光线的作用；
（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）由图知，若光沿直线传播会聚到b点，经过甲会聚到c点，说明甲对光线有发散作用，是凹透镜；经过乙会聚到a点，说明乙对光线有会聚作用，是凸透镜．所以应选择乙透镜；
（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=30.00cm-20.00cm=10.00cm；
（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）10.00；
（3）烛焰、凸透镜、光屏的中心没有在同一高度（答案不唯一）；
（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 本题考查了凸透镜成像实验注意事项、凸透镜成像规律的应用，熟悉实验、熟练掌握凸透镜成像规律是正确解题的关键．