Question

20．小明在探究“凸透镜成实像时像距与物距的关系”的实验中，所用的实验器材有：光具座、凸透镜、光屏和蜡烛等．
（1）将蜡烛、凸透镜和光屏放在光具座上，点燃蜡烛，调整凸透镜和光屏的高度，使烛焰、凸透镜和光屏的中心大致在同一高度上．
（2）该实验应使凸透镜成实像，那么凸透镜成实像的条件是：物距大于焦距．
（3）记录的实验数据如表．请在图乙方格纸上画出像距与物距的关系图象．

物距u/cm	14	16	18	20	22	24	26
像距v/cm	35	27	22	20	18	17	16

（4）根据实验数据可知：此凸透镜的焦距为10cm．
（5）保持蜡烛的位置不变，将凸透镜移到30cm刻度线处，移动光屏，在光屏上出现了一个倒立、缩小的实像（填像的性质）．
（6）小明得出探究结论后，又用上述器材做了一个实验．把蜡烛放在光具座上的0刻线处，凸透镜放在15cm刻线上，如图甲所示．移动光屏在a位置找到像；蜡烛和光屏不动，只移动凸透镜，当凸透镜向某一方向移动到b位置时，在光屏上又看到像．结合所画图形，请你对实验中可能出现的现象作出合理的判断ABC．（至少有一个选项正确，将正确选项的字母填在横线上）

A．光屏上第一次的像是倒立、放大的           B．a位置在44-46cm刻线之间
C．光屏上第二次的像是倒立、缩小的           D．b位置在19-21cm刻线之间．

Answer 1

分析 （1）调整凸透镜、光屏、烛焰的中心大致在同一高度上，这样做的目的是使物体的像能够成在光屏的中心．
（2）由凸透镜成像的三种情况：u＞2f，成倒立、缩小的实像．2f＞u＞f，成倒立、放大的实像．u＜f，成正立、放大的虚像，可得出结论．
（3）在坐标上找到每组像距、物距对应的点，然后用线连点即可．
（4）根据当物距等于像距时的情况可判断凸透镜的焦距；
（5）结合凸透镜成像的规律分析成像性质；
（6）根据凸透镜的焦距f=10cm，再结合所画图象即可做出选择．

解答 解：（1）当物体通过凸透镜成实像时，成的像要用光屏来承接，所以要调整凸透镜、光屏、烛焰的中心大致在同一高度上，以保证物体的像能够成在光屏的中心．
（2）由凸透镜成像的三种情况可知当物距大于焦距时，凸透镜成实像．
（3）找出每组数据对应的点，然后用平滑的线把点连起来，如图所示：
；
（4）综合表格可知，当u=v=20cm时，此时物距与像距相同，都是二倍焦距，故凸透镜焦距f=10cm；
（5）保持蜡烛的位置不变，将凸透镜移到30cm刻度线处，物距u=30cm＞2f，所成的像是倒立、缩小的实像；
（6）A、凸透镜的焦距f=10cm，当把蜡烛放在光具座上的0刻线处，凸透镜放在15cm刻线上，即2f＞u＞f，成倒立放大的实像；故A正确
B、此时v＞2f，即a的位置v＞20cm，结合图象可知v在29～31cm之间，所以a位置在（29+15）～（31+15）cm即44～46刻线之间，故B正确；
C、当蜡烛和光屏不动，只移动凸透镜，当凸透镜向某一方向移动到b位置时，在光屏上又看到像，说明此时物距和像距之和不变，以设想将蜡烛和光屏互换位置，则物距处于u＞2f，凸透镜成倒立、缩小的实像，此时2f＞v＞f，像的位置在10cm～20cm之间，故C正确；
D、由图象可知，当凸透镜向某一方向移动到b位置时，在光屏上又看到像．此时像的位置在16cm～35cm之间，而题目中指出光屏的位置不变，所以b位置在19～21cm刻线之间时，光屏上是看不到像的．故D错误．
故选ABC．
故答案为：（1）同一高度； （2）大于；（3）如上图；（4）10cm；（5）倒立、缩小的实；（6）ABC．

点评 此题主要考查凸透镜成像实验，要对凸透镜成像规律中的物距和像距关系和成像特点、应用熟练掌握才行．