题目内容

3.小明在“探究凸透镜成像规律”实验中,用装有6个发光二极管的有方格的白纸板做发光物体,如图甲所示.又用这种同样大小方格的白纸板做光屏.将发光物体、凸透镜和光屏组装到光具座上并调整好.

(1)当发光物体在a点时,如图乙所示,在光屏上成的像如图丙所示.生活中应用这一原理制成的光学仪器有照相机.
(2)用这种发光物体和光屏做实验,最主要的一条优点是:便于比较像与物的大小
(3)如图乙所示,当发光物体在a点时,物与像之间的距离为S1,当发光物体在b点时,物与像之间的距离为S2,则S1<S2.(选填“>”、“=”或“<”)
(4)小明在实验的过程中发现:当发光物体与光屏之间的距离L确定时,将凸透镜从发光物体处缓慢向光屏移动的过程中,有时能在光屏上成两次清晰的像,有时只能成一次清晰的像,有时不能在光屏上成像.为了研究生这些现象的条件,小明又进行了实验,并将每次实验中的相关数据及现象记录在下表中.
①分析比较实验序号1、2、3(或5、6、7)的第一次成像数据中像距v物距u的变化关系及相关条件,可得出的结论:同一凸透镜,成实像时,像距v随物距u的增大而减小;
②分析比较实验序号1(或2、或5、或6)的第一和第二次成像数据中物距与像距的关系及相关条件,可得出的结论,同一凸透镜,当物屏距离L一定,移动凸透镜能在光屏上成两次像时;
③继续分析比较表格是物屏距离L与凸透镜焦距f的数据及观察到的现象,可得出的结论:在物屏距离L大于凸透镜的4倍焦距条件下,移动凸透镜,可以在光屏上得到一次放大的像和一次缩小的像.
凸透镜
焦距f
实验
序号
物屏
距离L
(厘米)
第一次成像第二次成像
物距u
(厘米)
像距v
(厘米)
像的
大小
物距v'(厘米)像距v'
(厘米)
像的
大小
10厘米1491433放大3514缩小
2491530放大3015缩小
3402020等大3015缩小
435不能在光屏上成像
15厘米5802060放大6020缩小
6642440放大4024缩小
7602030等大不能在光屏上第二次成像
855不能在光屏上成像

分析 (1)根据甲和丙图进行比较,判断凸透镜成像的情况;
(2)发光二极管与烛焰比亮度更大,更容易观察其像;同时其形状规则,利用方格纸,更容易比较像与物的大小关系;
(3)要解决此题,需要掌握凸透镜成像的规律.知道物体成倒立缩小的实像时,物距大于二倍焦距,而像距在一倍焦距和二倍焦距之间;且物距增大时,像距无限靠近一倍焦距.
(4)①凸透镜成实像时,物距增大,像距减小.
②从表格中找相同的物距,焦距增大时,像距增大的几组数据.
③凸透镜成实像时,物距大于像距,成倒立缩小的实像;物距等于像距时,成倒立等大的实像;物距小于像距时,成倒立放大的实像.

解答 解:(1)甲图“T”比较大,丙图“T”比较小,所以光屏上成倒立、缩小的实像;照相机是利用这一规律制成的;
(2)这种发光体的亮度大,成的像更清晰,同时其形状规则,利用方格纸更容易比较像与物的大小.
(3)由图知:物体成的是倒立缩小的实像,那么物距大于二倍焦距,而像距在一倍焦距和二倍焦距之间.
此时,当物距不断增大时,像距会无限的靠近一倍焦距,但永远达不到一倍焦距处,因此物体向左移动的幅度要大于像向左移动的幅度;所以,当发光物体放置在b点时,物像之间的距离会相应的增大;
(4)①分析比较实验序号1、2、3(或5、6、7)的第一次成像数据中像距v物距u可知,物距越小,像距越大;因此可得出的结论:同一凸透镜,成实像时,像距v随物距u的增大而减小;
②分析比较实验序号1(或2、或5、或6)的第一和第二次成像数据中物距与像距可知,物屏距离不变,物距与像距交换,此时都能在光屏上成像,并且第一次成像的物距是第二次成像的像距.
③由图表中可推算出只有序号1、2、5、6实验中,才可在屏上成两次像,可得出的结论:在物屏距离L大于凸透镜的4倍焦距条件下,移动凸透镜,可以在光屏上得到一次放大的像和一次缩小的像;因此结论错误是没有说明应在“物屏距离L大于凸透镜的4倍焦距”的条件.
故答案为:(1)照相机;(2)便于比较像与物的大小;(3)<;(4)①同一凸透镜,成实像时,像距v随物距u的增大而减小;②物屏距离L;第一次成像的物距是第二次成像的像距;③物屏距离L大于凸透镜的4倍焦距.

点评 本题中所提供的实验装置较为新颖,很值得推广和借鉴.这是一个有一定创新性的装置,利用这一装置更容易比较像与物体的大小、倒正的关系.本题考查的知识都非常简单,是有关凸透镜成像的基本原理,是我们应该重点掌握的.

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