Question

15．如图所示，京京做做“探究凸透镜成像规律”的实验．
（1）他有好几个凸透镜，但均不知焦距．请你帮他设计一个测量凸透镜焦距的方案：
（2）经过测量，他发现有焦距分别为2cm、10cm和30cm的三种凸透镜，则为了便于进行实验，他应选择焦距为10cm的凸透镜．
（3）他把蜡烛、凸透镜和光屏放置在米尺旁．点燃蜡烛后，他还应调整火焰中心、凸透镜中心和光屏中心在同一高度．
（4）如图a所示，当蜡烛移动到B点时，无论怎样移动光屏都不能在光屏上得到烛焰的像，这时，通过透镜向烛焰同侧观察，能看到烛焰的虚像，把蜡烛放到B点左（左/右）侧，可以使虚像更大．
（5）实验中，当京京用白纸遮掉凸透镜的上半部分时，光屏上成像的情况是C
A．只出现烛焰的上半部分的像　　　　　　B．只出现烛焰的下半部分的像
C．仍然是完整的像，只是变暗些　　　　　D．成像情况像不受任何影响
（6）随着蜡烛燃烧而变短，光屏上成的像将向上（上/下）移动．由于影响到了实验的进行，这时最合理的调整是C
A．只需将凸透镜向下移动些　　　　　　B．只需将光屏向上移动些
C．只需将蜡烛向上移动些　　　　　　　D．以上均可
（7）实验装置正确安装并调节后，小芳同学某次实验情景如图b所示，此时她在光屏上看到了烛焰清晰的像．生活中的照相机就是利用这一原理制成的．

Answer 1

分析 （1）凸透镜的焦距指的是焦点到光心的距离，可以利用平行光聚焦法来测量凸透镜的焦距．
（2）选取凸透镜的依据是：要结合光具座的长度．因为凸透镜实像时，当物距大于一倍焦距小于二倍焦距时，像距大于二倍焦距，为了能够在光具座的刻度范围之内得到像，因此凸透镜的焦距不能过大；为了是实验的效果更易观察，凸透镜的焦距也不易过小．
（3）为了使像成在光屏上，便于观察像的性质，因此要使凸透镜、烛焰、光屏的中心在同一高度上．
（4）当物距小于一倍焦距时，物体成正立放大的虚像，并且物体距离凸透镜越远，所成的虚像越大．
（5）蜡烛的每个点发出的无数条光线经过凸透镜的各个部位而成像在另一侧的光屏上．
（6）凸透镜成的实像是倒立的，即最下面的成像在了最上边．由此入手确定如何调节蜡烛的位置．
（7）当物距大于2f时，凸透镜成倒立缩小的实像，照相机是根据这个原理制成的，此时像距处于f和2f之间，像距小于物距．

解答 解：（1）找一张白纸和一把刻度尺，让凸透镜正对太阳光，移动凸透镜到白纸的距离，直到在白纸上得到一个最小最亮的光点，用刻度尺测出此时亮点到凸透镜的距离就是该凸透镜的焦距；或者在光具座上放好凸透镜和光屏，让凸透镜正对太阳光，让太阳光通过凸透镜，通过调整光屏的位置，直到光屏上出现一个最小最亮的亮点即焦点，读出焦点到透镜的距离即为该凸透镜的焦距．
（2）当凸透镜焦距为2cm时，由于焦距太小，实验效果不明显．
当凸透镜的焦距为30cm时，光具座的长度太短，无法满足物距大于二倍焦距时像距大于一倍焦距的长度．故选焦距为10cm的凸透镜．
（3）为了使物体的像成在光屏上，就要调节烛焰、凸透镜、光屏的中心在同一高度上．
（4）B点的位置小于一倍焦距，由凸透镜成像规律可知，当u＜f时，成正立放大的虚像；并且物体距离凸透镜的焦点越近，所成的虚像越大，所以若把蜡烛放到B点左侧，可以使虚像更大．
（5）如下图所示，蜡烛上的某一点发出无数条光线（只画出了四条）经过凸透镜后成像在光屏上，当遮住凸透镜的上半部分时，蜡烛发出的光线1、2给挡住了，但仍有光线3、4通过凸透镜的下半部分而照在光屏上成像．只不过是通过的光线减少，图象的亮度变暗．故选C．

（6）凸透镜成的实像是倒立的，随着蜡烛燃烧而变短，根据过光心不改变方向，像会向上移动．
由于影响到了实验的进行，为了使后面的实验更方便操作，更合理是操作是将蜡烛向上移动些，或凸透镜和光屏同时调低．故选C．
（7）由图知，像距小于物距，此时成倒立、缩小的实像，照相机是根据这个原理制成的；
故答案为：
（1）找一张白纸和一把刻度尺，让凸透镜正对太阳光，移动凸透镜到白纸的距离，直到在白纸上得到一个最小最亮的光点，用刻度尺测出此时亮点到凸透镜的距离就是该凸透镜的焦距；或者在光具座上放好凸透镜和光屏，让凸透镜正对太阳光，让太阳光通过凸透镜，通过调整光屏的位置，直到光屏上出现一个最小最亮的亮点即焦点，读出焦点到透镜的距离即为该凸透镜的焦距．
（2）10；（3）同一高度；（4）左；（5）C；（6）上；C；（7）照相机．

点评 此题是探究凸透镜成像规律的实验，考查了凸透镜成像规律及应用，不仅要掌握成像特点与物距像距之间的关系，而且要善于总结规律．