题目内容

7．沈认真同学利用如图所示的装置做探究“凸透镜成像规律”的实验，请你帮他完成下列内容．
表1：
实验次数物距u/cm像距v/cm
13015
22020
31530
45/
（1）图表1是他实验时记录的几组数据：
①由实验数据可知该凸透镜的焦距为10cm；
②第3次实验时所成像的特点可应用在投影仪上（选填“投影仪”、“照相机”或“放大镜”）；
③第4次试验时移动光屏，发现光屏上只有光斑（图中未画出）．下列关于光斑的说法正确的是C：（填写选项字母）．
A．光斑是烛焰所成的实像
B．光斑是烛焰所成的虚像
C．光斑是烛焰发出的光折射到光屏上形成的
（2）实验中，他猜想像距的大小可能与物距有关，也可能与透镜的焦距有关．于是他为了研究像距与焦距的关系，选用了三个焦距不同的凸透镜进行实验，实验数据记录如表2所示．
表2：
实验次数物距u/cm焦距f/cm像距v/cm
115817
2151030
3151260
①分析表2中的数据可得出的结论是：当物距一定时，透镜焦距越大，像距越大．（选填“越大”“不变”或“变小”）
②根据你所学的凸透镜成像规律的知识分析，第三次实验所成的像比第一次实验所成的像更大（选填“大”或“小”）．
③若他将物距调整为20cm，并想在光屏上得到一个缩小的像，他应在表2给出的三个透镜中选用焦距为8cm的凸透镜．

分析 （1）①根据凸透镜成像规律，u=2f，成倒立等大的实像，v=2f=u；
②凸透镜成实像时，u＞2f，成倒立缩小的实像；f＜v＜2f；f＜u＜2f，成倒立放大的实像，v＞2f；可知u＞v，成倒立缩小实像，u＜v时成倒立放大实像；生活中的投影仪便是利用凸透镜能成倒立放大的实像的原理制成的；
③物体在凸透镜的一倍焦距以内时，成的是正立放大的虚像，光屏上不能承接，光屏上的光斑是烛焰发出的光折射到光屏上形成的；
（2）①实验探究的是像距的大小与物距及透镜的焦距是否有关，运用控制变量的方法，对比表中2中的三次数据进行归纳；
②发光体发出的无数条光线经凸透镜折射后会聚，从而在光屏上形成实像，其中经过光心的光线不改变传播方向，而平行于主光轴的光线经透镜折射后均经过焦点射出，焦点离透镜越远（即焦距越大），会聚就越延迟，像距越远，像也越大；
③凸透镜成实像时，u＞2f，成倒立缩小的实像．

解答 解：（1）①当u=2f，凸透镜成倒立等大的实像，v=2f=u，由表1中第2次实验数据可知：u=v=2f=20cm，得f=10cm；
②表1中第3次数据可知u=15cm，而f=10cm，满足f＜u＜2f，凸透镜成倒立放大的实像，这原理应用生活中的投影仪中；
③表1中第4次试验数据可知u=5cm＜f，凸透镜成正立放大的虚像，虚像不会在光屏上呈现，所以光屏上的光斑是烛焰发出的光折射到光屏上形成的；
（2）①表2中三次实验数据对比可知，物距均相同（15cm），焦距不同，导致像距不同，从而归纳出在物距相同时，像距与焦距有关系；
②根据凸透镜成像原理和凸透镜对光的折射作用，经过光心的光线不改变传播方向，而平行于主光轴的光线经透镜折射后要焦点射出，即焦距越大，会聚点离透镜越远，即像距越远，像也越大；
③根据凸透镜成像原理，当u＞2f时，成倒立缩小的实像，由表中数据可知，三个透镜的焦距分别为8cm、10cm、12cm，对应的二倍焦距为16cm、20cm、24cm，只有第一次20cm＞16cm，满足u＞2f，所以只能选择第一次实验所用的凸透镜．
故答案为：（1）①10；②投影仪；③C；（2）①越大；②大；③8．

点评 本题是凸透镜成像规律的综合运用，要求我们既要掌握从实验记录数据中归纳出一般性的规律，又要能把这些规律与日常生活中应用结合起来，体现了从生活走向物理，从物理走向社会；是一道不错的有关凸透镜成像的综合性试题．

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