题目内容

18.某同学用两个硬纸筒探究小孔成像,如图所示.
(1)请在图中作出蜡烛AB在屏上所成的像A′B′(要求标出A′、B′).

(2)该同学发现蜡烛和小孔的位置固定后,像离小孔越远(选填“远”“近”),像就越大.他测出了不同距离时像的高度,并将实验结果填在了表格中,根据表中的数据可以得到的结论是:蜡烛和小孔的位置固定后,像的高度h与像到小孔的距离s成正比(选填“正比”或“反比”)
像的高度h/cm1.02.03.04.05.0
像到小孔的距离s/cm2.04.06.08.010.0
(3)该同学知道树荫下的圆形光斑就是太阳通过树叶间的小孔在地面上成的像,他测出了某一个光斑的直径为1.4cm,光斑到小孔的距离为1.5m,从书上查到太阳到地球的距离为1.5×1011m,由此可以估算出太阳的直径为1.4×109m.
(4)在探究树荫下光斑的实践活动中,为了研究孔的大小对光斑形状的影响,小华设计了四种开有不同形状孔的卡片甲,并用另一张卡片乙覆盖在甲上,如图所示.接着,从图示位置沿箭头方向水平移动乙,观察光斑形状的变化情况.下列合乎要求的是A.

分析 (1)小孔成像的原理是光沿直线传播,物体上部的光线通过小孔后,射到了光屏的下部,物体下部的光线通过小孔后,射到了光屏的上部,倒立的实像是小孔成像的特点.
(2)算出表格中像的高度和像到小孔的距离的比值,可以看出比值是一个定值,由此得出像的高度和像到小孔的距离成正比.
(3)根据像的直径和像到小孔的距离的比值等于物体的直径和物体到小孔的距离的比值,列式求解.
(4)小孔成像是光的直线传播形成的,探究孔的大小对光斑形状的影响,必须控制孔的形状不变,只改变孔的大小.

解答 解:(1)发光物体的每一个点都可看作为点光源,每个点光源发出的光都会通过小孔照到屏幕的某个区域.蜡烛A点发出的光线经小孔下边缘,到达光屏下部,蜡烛B点发出的光线经小孔上边缘,到达光屏的上部,成的像是倒立的实像,蜡烛成像的光路图如图所示:

(2)由表格上的数据可知,像的高度随像到小孔距离的增大而增大,求出像的高度和像到小孔距离的比值,可以发现比值是一个定值.所以像的高度h与像到小孔的距离S成正比.
(3)光斑的直径与光斑到小孔的距离的比值是一个定值.根据光线传播的可逆性可知:太阳直径和太阳与小孔之间的距离的比值是一个定值,且和光斑的直径与光斑到小孔的距离的比值相等.
太阳的直径:d=$\frac{1.4cm}{1.5m}$×1.5×1011m=1.4×1011cm=1.4×109m.
(4)A图中随着卡片乙向左移动,孔的形状始终是三角形,并且逐渐变小,故A符合要求;
BCD三图中随着卡片乙向左移动,孔的形状发生了变化,不符合要求.
故答案为:(1)见上图;(2)远;正比;(3)1.4×109m;(4)A.

点评 此题考查的是小孔成像的知识,第二问和第三问是难点,要用物体所成像的直径和像到小孔距离的比值是一个定值来解答.是一道比较难的题目.

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