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精英家教网在探究凸透镜成像规律时,小捷用了9个红色的发光二极管按“F”字样镶嵌排列在白色的板上代替蜡烛作光源,实验装置如图所示:
(1)为了确定凸透镜的焦距,小捷将凸透镜正对太阳光,再把光屏放在另一侧,改变凸透镜与光屏的距离,直到光屏上出现一个
 
(填“亮点”或“亮环”)为止,测得它与凸透镜中心的距离为10cm,确定出焦距f=
 
(填“5cm”或“10cm”).
(2)先组装器材,调节烛焰、透镜、光屏,即使它们的中心在
 
.目的是
 
.
(3)凸透镜固定在光具座的零刻度线上,小捷将光源移至光具座30cm处后,再移动光屏,至到如图所示位置,光屏上会出现清晰
 
(填“放大”、“缩小”或“等大”)的实像;如果她将光源再远离凸透镜一些,这时光屏应向
 
(填“左”或“右”)移动,以获得清晰的实像.
(4)如果将光源移至7cm处,凸透镜此时成的是放大的
 
(填“虚像”或“实像”).
(5)当蜡烛逐渐消耗而变短,光屏上烛焰的像将随之
 
.(填“上升”或“下降”)
(6)当蜡烛移到距透镜一定距离范围内时,无论怎样移动光屏,在光屏上只能看到一个大小变化的圆形光斑,这时小明一定是把物距调在
 
范围内.在物距不变的情况下若要观察到蜡烛火焰的像.你认为应如何操作
 
.
分析:(1)要解决此题,首先要掌握焦点和焦距的概念:平行于主光轴的光线会聚于一点,此点为凸透镜的焦点.由焦点到凸透镜光心的距离叫做焦距,粗略测量薄透镜的焦距时,可以测出从焦点到凸透镜的距离即可.
(2)要使像能成在光屏的中央,应调节光屏、凸透镜、烛焰的中心大致在同一高度处;
(3)要解决此题,需要掌握凸透镜成像的规律.知道当物距大于2倍焦距时,凸透镜成倒立、缩小的实像.并且成实像时,物距越大,成的像越小,像距也越小.
(4)要解决此题,需要掌握凸透镜成像的规律.知道当物距小于焦距时,凸透镜成正立、放大的虚像.
(5)凸透镜成的实像是倒立的,像和物体的移动方向相反;
(6)当物距小于焦距时,光线是发散的,在光屏上不能成像,此时成正立放大的虚像,像和物体在凸透镜的同侧,据此分析.
解答:解:(1)为了确定凸透镜的焦距,首先要找到凸透镜的焦距,所以将凸透镜正对太阳光,再把光屏放在另一侧,改变凸透镜与光屏的距离,直到光屏上出现一个最小、最亮的点,便为焦点.
焦点到凸透镜中心的距离为10cm,所以此凸透镜的焦距为10cm.
(2)实验中调节光屏、凸透镜、烛焰的中心大致在同一高度处,是为了使烛焰的像能成在光屏的中央;
(3)由(1)知,f=10cm,所以2f=20cm.
凸透镜固定在光具座的零刻度线上,小捷将光源移至光具座30cm处,所以此时物距u=30cm>2f.所以成倒立、缩小的实像.
若将光源远离凸透镜,则物距增大,根据凸透镜成像的规律得,像距要减小.所以光屏要靠近凸透镜即向左移动.
(4)如果将光源移至7cm处,此时物距u=7cm<f.
根据凸透镜成像的规律,所以成正立、放大的虚像.
(5)凸透镜成的实像是倒立的,所以当蜡烛逐渐消耗而变短,光屏上烛焰的像将随之上升;
(6)无论怎样移动光屏,在光屏上只能看到一个大小变化的圆形光斑,说明此时不能成实像,且光线是发散的,所以蜡烛放在了焦点范围内;
虚像和蜡烛在凸透镜的同侧,所以应移去光屏,在蜡烛的另一侧透过透镜观察.
故答案为:(1)亮点;10cm;(2)同一高度;像成在光屏中央;(3)缩小;左;(4)虚像;(5)上升;(6)焦距;移去光屏,在蜡烛的另一侧透过透镜观察.
点评:此题主要考查了粗略测量凸透镜焦距的方法,关键是掌握焦点和焦距的概念.同时考查了凸透镜成像的规律,要熟记其内容,并搞清像距与物距之间的关系.
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