Question

5．在利用光具座进行凸透镜成像的实验探究中：

（1）如图1甲所示，一束平行于凸透镜主光轴的光线经过凸透镜后，在光屏上形成了一个最小、最亮的光斑．由图1可知，凸透镜对光线具有会聚作用，该凸透镜的焦距是11.0cm．
（2）实验前要调整凸透镜和光屏的高度，使它们的中心与烛焰的中心大致在同一高度，目的是使像能清晰的成在光屏中央．
（3）调整后，把烛焰放在距凸透镜16cm处时（如图1乙），在凸透镜另一侧前后移动光屏，会在光屏上得到一个倒立、放大的实像（填写像的性质）；电影放映机就是利用这一成像规律工作的．电影放映机正常放映时，有关放映灯泡、放映机镜头 （凸透镜）、电影胶片、反光镜（凸面镜或凹面镜）的种类及其相对位置关系，提出了如图2所示的几各种猜想：其中可能正确的是A
（4）实验过程中，有一只飞蛾趴在凸透镜上，则光屏上的像将变暗（题“变亮”、“变暗”、“不变”），如透过凸透镜，将会看到小虫的虚（“实”或“虚”）像．
（5）实验一段时间后，蜡烛变短了，要使烛焰的像仍然成在光屏的中心，应该将光屏向上移动（填“上或下”）．
（6）将蜡烛置于凸透镜一倍焦距处，结果光屏上仍能观察到烛焰放大的像，这是因为蜡烛不够直，烛焰处在大于一倍焦距的位置
（7）在实验探究中，同学小亮提出这样一个问题：如果不改变物距，改变凸透镜的焦距，光屏上的成像会不会受影响？
于是探究小组不改变各元件的位置，换了另一块焦距5cm凸透镜，此时在光屏上烛焰的像不（“依然”或“不”）清晰，说明凸透镜成像与焦距有关．

Answer 1

分析 （1）通过甲图所示的现象，结合凸透镜焦点的定义即可确定该凸透镜的焦距．
（2）实验中为使像能成在光屏的中央，应使烛焰、凸透镜、光屏三者的中心大致在同一水平直线上；
（3）凸透镜成像的规律及其应用之一：当2f＞u＞f时，成倒立放大的实像；
根据凹面镜对光线有会聚作用和凸面镜对光线有发散作用来分析各个选项；
（4）当将凸透镜的部分遮住时，凸透镜成的像将比原来变暗；
（5）根据光线过光心不改变方向．实验过程中蜡烛变短，要使烛焰的像还呈现在光屏的中央位置，可以使烛焰向上移动；也可以使凸透镜向下移动；也可以使光屏向上移动；
（6）若蜡烛不是直的，烛焰到凸透镜距离可能大于一倍焦距，由此分析；
（7）根据物距的变化分析判断成像情况．

解答 解：
（1）由图可知，凸透镜对光线具有会聚作用；
平行光线经过凸透镜后会聚于一点，这一点就是焦点；焦点到光心的距离是焦距，根据图示中光屏在刻度尺上的位置，可以读出该凸透镜的焦距为f=41.0cm-30.0cm=11.0cm；
（2）实验中为使像能成在光屏的中央，应使光具座上的烛焰、凸透镜、光屏三者的中心大致在同一高度；
（3）把烛焰放在距凸透镜16cm处时，即u=16cm，已知f=11cm；则f＜u＜2f，由凸透镜成像规律可知，凸透镜成倒立、放大的实像；
由于放映机成像时，成的是倒立、放大的实像，而要让像（即胶片）更亮一些，需要用到凹面镜聚光，而C、D中面镜为凸面镜，故C、D错误；灯泡放在胶片的左侧，以使得胶片更亮，故A是正确的，B错误；
（4）有一飞蛾趴在凸透镜上，则透过凸透镜的光线减少，光屏上的像将变暗；
飞蛾在凸透镜上时，物距小于焦距，如透过凸透镜，将会看到小虫的虚像；
（5）根据光线过光心不改变方向可知，蜡烛变短了，像成在光屏的上方，要使像成在光屏的中央位置，光屏应向上移动；
（6）将蜡烛置于凸透镜一倍焦距处，如果蜡烛不够直，那么烛焰就有可能处在大于一倍焦距的位置，故能成放大的实像；
（7）物距等于16cm，成倒立、放大的实像，此时像距应大于两倍焦距22cm；
若换用焦距5cm凸透镜，物距大于两倍焦距，则会成一个倒立、缩小的实像，像距应在一倍和两焦距之间，即应在5cm～10cm，那么在光屏不能成清晰的像．这说明凸透镜成像与凸透镜的焦距有关．
故答案为：（1）会聚；11.0；（2）同一高度；（3）放大；A；（4）变暗；虚；（5）上；（6）蜡烛不够直，烛焰处在大于一倍焦距的位置；（7）不；焦距．

点评 本题是凸透镜成像的实验，考查了凸透镜对光线作用、焦距的理解，实验的操作、成像规律的认识和理解等，考查知识点多，综合性强，平时要加强学生实验，感受实验的过程．