Question

20．小明在实验室用蜡烛、凸透镜、光屏做“探究凸透镜成像的规律”实验．

（1）小明将透镜正对太阳光，当移动光屏找到最小最亮的光斑时，如图所示则该凸透镜的焦距是10cm．
（2）小明将点燃的蜡烛、凸透镜固定好位置后，无论怎样移动光屏，在光屏中心都只能看到一个大小不变的圆形光斑，你认为可能出现的原因应该是烛焰在凸透镜的焦点上．
（3）小明用该透镜进行实验，他把蜡烛放在如图所示A位置时，光屏应向M点的右（选填“左”或“右”）侧移动，才能接收到一个清晰的像，该成像规律在实际生活中的应用是投影仪（选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”）．
（4）近视眼的形成原因是：晶状体较正常人眼更凸，导致晶状体对光线的会聚能力更强（选填“强”或“弱”），所以近视眼用凹透镜来矫正．
（5）小明用如图所示的装置在光屏上得到一个清晰的像C，接着他保持蜡烛的位置不变，用另一个焦距为f′的凸透镜代替原来焦距为f的凸透镜并保持透镜的位置不变，移动光屏使烛焰在光屏上成清晰的像D，观察实验现象，他发现像D比像C变大了，则根据上述实验可以判断f′与f大小关系是f′大于f（填“大于”或“小于”或“等于”）；在光屏上得到清晰的像D之后，保持透镜的位置不变将光屏向右移动一小段距离，为在光屏上得到清晰的像，蜡烛应向右移动；由实验可知：当用变焦照相机拍照时，如果想使被拍摄景物的像变大些，应调节相机的焦距变大些．

Answer 1

分析 （1）平行于主光轴的光线会聚于一点，此点为凸透镜的焦点．由焦点到凸透镜光心的距离叫做焦距，粗略测量薄透镜的焦距时，可以测出从焦点到凸透镜的距离即可．
（2）掌握有关凸透镜对光线的作用，掌握三条特殊的光线，知道由焦点发出的光经平面镜后平行于主光轴．
（3）凸透镜成像的规律之一：2f＞u＞f，凸透镜成倒立放大的实像，应用于幻灯机或投影仪，此时像距v＞2f．
（4）近视眼的形成原因：晶状体过凸或眼睛的前后距离过长，使物体的像成在视网膜前．
近视眼的矫正：近视眼戴凹透镜，凹透镜对光线有发散作用，使光线错后会聚，使像呈在视网膜上，看清物体．
（5）凸透镜成像时，光屏上成的像都是倒立的实像．
凸透镜成实像时，u＞2f，成倒立、缩小的实像；
物距：2f＞u＞f，凸透镜成倒立、放大的实像时，根据物距和像距提供的数据列出不等式，解不等式组确定两个透镜的焦距的大小．
凸透镜成实像时，物距增大，像距减小，像减小．
变焦的照相机，当照相机的焦距增大时，虽然物距基本不变，但是由于照相机的焦距变大，物距相对减小，所以当物距相对减小时，像距也变大，像也变大．

解答 解：（1）凸透镜正对太阳光时，光线平行于主光轴，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，所以凸透镜的焦距是10.0cm；
（2）无论怎样移动光屏，在光屏中心都只能看到一个大小不变的圆形光斑，这说明光通过凸透镜后为平行光，所以蜡烛放在了凸透镜的焦点上．
（3）由图可知，把蜡烛放在图乙所示A位置时，u=40cm-25cm=15cm，2f＞u＞f，则凸透镜成倒立放大的实像，此时像距v＞2f，所以光屏应向M点的右侧移动，光屏上才能接收到一个清晰的像．该成像规律在实际生活中的应用是投影仪．
（4）近视眼的晶状体比正常人眼更凸，导致晶状体对光线的会聚能力更强，因此像成在视网膜之前，凹透镜对光线有发散作用，因此近视者应该佩带凹透镜，使光线推迟会聚，使像正好成在视网膜上，以便看清远处的物体．
（5）凸透镜成像时，光屏上成的像都是倒立的实像．
由图可知，光屏上得到一个清晰的像A，是倒立缩小的实像，则焦距为f的凸透镜：物体离凸透镜30cm处，30cm＞2f，所以，15cm＞f，
即f＜15cm．
当用另一个焦距为f′的凸透镜代替原来焦距为f的凸透镜并保持透镜的位置不变，可以成倒立，缩小的实像，但这个像B比像A变大，那么像距比原来的像距也大了；由此可知焦距为f′的凸透镜的焦距比原来凸透镜的焦距要大；
也可以成倒立、放大的实像，此时物距：2f＞U＞f，物体离凸透镜30cm处，2f′＞30cm＞f′，所以焦距为f′的凸透镜：30cm＞f′＞15cm．
所以，焦距为f′的凸透镜的焦距大于焦距为f的凸透镜．即可以判断f′与f大小关系是 f′＞f．
保持透镜的位置不变将光屏向右移动一小段距离，则增大了像距，为在光屏上得到清晰的像，就要减小物距，则蜡烛应向右（或透镜）移动．
照相机和被拍照的物体保持不变时，照相机的焦距增大时（或变长），物距相对减小，像距要增大，像会变大；
照相机的焦距减小时，物距相对增大，像距要减小，像会变小．所以如果想使被拍摄景物的像变大些，应调节相机的焦距变大些．
故答案为：（1）10；（2）烛焰在凸透镜的焦点上；（3）右；投影仪；（4）强；凹；（5）大于；右；大．

点评 此题考查的是凸透镜焦距的确定及成像规律和实际应用，属于基本技能的考查和基本规律的应用，难度不大，熟练掌握凸透镜成像规律是解决此类问题的前提．