Question

17．小嘉和小惠在做“验证凸透镜成像规律”的实验时，他们将凸透镜放置于光具座的A点（50cm处）且保持不变，如图所示，（现有焦距为10厘米或15厘米的凸透镜可选择）．小嘉将点燃的蜡烛放在凸透镜的一侧，在光具座68厘米刻度处的光屏上得到一个倒立、缩小的实像，则凸透镜的焦距可能是10或15厘米．
①小嘉先后两次将蜡烛放在距B点6厘米处，在凸透镜的右（左/右）侧移动光屏，可在光屏上得到大小不同的两个像，比较两次所成的像，当蜡烛置于光具座上24厘米刻度处时所成的像较小，凸透镜的焦距可能是10厘米．
②小嘉和小慧在实验中，需要多次改变点燃蜡烛的位置进行实验，其目的是为了得到普遍规律．

Answer 1

分析 凸透镜成倒立、缩小的实像时，物距：u＞2f，像距：2f＞V＞f，根据物距和像距提供的数据列出不等式，解不等式组确定焦距范围；
①成实像时，像和物在透镜的异侧；首先明确在光屏上得到的像是实像，然后再根据凸透镜成像规律确定像的大小和所选透镜的焦距，注意蜡烛放置在距B点5厘米处，要分左右两种情况分析．
②一次实验不具备代表性，具有很大的偶然性，所以应采取同样的实验方案多做几次，才能保证结论的正确．

解答 解：由题意知凸透镜成倒立、缩小的实像，像距v=68cm-50cm=18cm，由凸透镜成像规律可知，2f＞18cm＞f，所以焦距的范围为：18cm＞f＞9cm，因此该透镜的焦距可能为10cm或15cm．
①凸透镜成实像时，像和物分居透镜的两侧，故根据图示信息，可知B点在透镜的左侧，则所成像应该在透镜的右侧；
由“蜡烛放置在距B点6厘米处，保持透镜在A点位置不变，移动光屏，可在光屏上得到大小不同的两个像”可知，在光屏上得到的像是实像，那么所选透镜的焦距一定不是15cm的，因为如果选择透镜的焦距为15cm，蜡烛放置在距B点右边6cm处，保持透镜在A点位置不变，移动光屏，那么不能在光屏上得到像，而成为一束平行光；
如果选择透镜的焦距为10cm，蜡烛放置在距B点右边6cm处，即蜡烛置于光具座14cm刻度处时，此时2f＞u＞f，保持透镜在A点位置不变，移动光屏，在光屏上将得到倒立、放大的实像；
如果选择透镜的焦距为10cm，蜡烛放置在距B点左边6cm处，即蜡烛置于光具座24cm刻度处时，此时u＞2f，保持透镜在A点位置不变，移动光屏，在光屏上将得到倒立缩小的实像；
综上所述，比较两次所成的像，当蜡烛置于光具座24厘米刻度处时，所成的像较小；实验中所用透镜的焦距可能是10cm．
②一次实验不具备代表性，应采取同样的实验方案多做几次，研究像与物体到镜面距离的普遍规律，避免实验现象的偶然性．
故答案为：10或15；右；24；10；得到普遍规律．

点评 此题通过实验探究了凸透镜成像的规律及特点，并考查了对凸透镜成像规律的应用．要解决此类题目，需要熟记凸透镜成像的规律并做到灵活应用，此题有一定的把高难度，属于难题．