Question

15．如圖所示是小華探究“凸透鏡（f=12cm）成像規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)裝置，實(shí)驗(yàn)前他將燭焰和光屏的中心調(diào)到凸透鏡的主光軸上．

下表是小華通過實(shí)驗(yàn)記錄的幾組數(shù)據(jù)．

實(shí)驗(yàn) 次數(shù)	物距 u/cm	像距 v/cm
1	60	15
2	30	20
3	24
4	20	30

（1）在第3次實(shí)驗(yàn)中，為得到清晰的像，像距應(yīng)為24cm，第4次實(shí)驗(yàn)時(shí)所成的像是倒立（倒立/正立）、放大（縮小/等大/放大）的實(shí)像．
（2）分析表中數(shù)據(jù)，你發(fā)現(xiàn)成倒立實(shí)像的大小與物距（焦距/像距/物距）有關(guān)．
（3）當(dāng)光屏上得到一個(gè)放大的實(shí)像時(shí)，保持透鏡的位置不變，要使屏上的像變大些，應(yīng)將蠟燭靠近透鏡，將光屏遠(yuǎn)離（靠近/遠(yuǎn)離）透鏡．
（4）將蠟燭稍遠(yuǎn)離凸透鏡，光屏上的像變模糊．要再次在光屏上得到清晰的像，可采用：①若移動(dòng)光屏，則應(yīng)將光屏靠近（遠(yuǎn)離/靠近）凸透鏡；②若不移動(dòng)光屏，則可在蠟燭和凸透鏡之間再放上一個(gè)焦距合適的凹（凸/凹）透鏡．
（5）小華測(cè)焦距f時(shí)，將凸透鏡正對(duì)太陽(yáng)，在透鏡下方的白紙上呈現(xiàn)一光斑時(shí)，測(cè)得光斑到透鏡的距離為L(zhǎng)，將白紙?jiān)倏拷�透鏡一段距離，發(fā)現(xiàn)白紙上又出現(xiàn)了相同大小的光斑，則L大于f（大于/等于/小于）；小華取一發(fā)光的小電燈放在凸透鏡主光軸上離光心距離為L(zhǎng)處，在透鏡另一側(cè)將白紙沿主光軸逐漸從透鏡處遠(yuǎn)離透鏡過程中，紙上的光斑大小將D．
A．一直變大      B．一直變小       C．先變大后變小     D．先變小后變大
（6）小剛和小陽(yáng)在探究“凸透鏡成實(shí)像的規(guī)律”時(shí)，分別使蠟燭和光屏同時(shí)在光具座上不停地左右移動(dòng)，但一直沒能在光屏上看到燭焰所成的清晰的像．你認(rèn)為他們應(yīng)該怎樣改進(jìn)？固定透鏡位置，先確定蠟燭到透鏡的距離（u＞f），再移動(dòng)光屏．

Answer 1

分析 探究凸透鏡成像的實(shí)驗(yàn)時(shí)，在桌面上依次放蠟燭、凸透鏡、光屏，三者在同一條直線上，三者的中心大致在同一高度，像才能呈在光屏的中央位置．
（1）根據(jù)凸透鏡成像規(guī)律分析解答；
（2）已知凸透鏡焦距，分析表中的物距、像距、像的大小變化規(guī)律，就可以得到結(jié)論；
（3）（4）當(dāng)凸透鏡成實(shí)像時(shí)，遵循物遠(yuǎn)像近像變小；
近視眼鏡是凹透鏡，對(duì)光線有發(fā)散作用，能延緩光的會(huì)聚．
（5）平行光線經(jīng)過凸透鏡折射后可會(huì)聚在焦點(diǎn)，此時(shí)成一個(gè)最小最亮的光斑，成等大的光斑，光屏可能在焦點(diǎn)前后位置．
（6）凸透鏡成像中正確的操作方法，可以保持蠟燭離凸透鏡一定距離保持不變，只移動(dòng)光屏；或保持光屏離凸透鏡一定距離，只移動(dòng)蠟燭．

解答 解：
實(shí)驗(yàn)時(shí)，燭焰、凸透鏡和光屏的中心應(yīng)位于同一高度，像才能呈在光屏的中央位置．所以實(shí)驗(yàn)前他將燭焰和光屏的中心調(diào)到凸透鏡的主光軸上；
（1）由題知凸透鏡的焦距：f=12cm，
由表中數(shù)據(jù)知，第3次實(shí)驗(yàn)時(shí)u=24cm=2f，此時(shí)成倒立、等大的實(shí)像，像距v=2f=24cm；
第4次實(shí)驗(yàn)時(shí)u=20cm，所以此時(shí)2f＞u＞f時(shí)成倒立、放大的實(shí)像；
（2）分析下表數(shù)據(jù)可知，凸透鏡所成實(shí)像時(shí)物距越小，像距越大，像越大．所以像的大小與物距的大小有關(guān)（同時(shí)還與焦距大小有關(guān)）．
（3）保持透鏡的位置不變，要使屏上的像變大些，應(yīng)減小物距增大像距，即應(yīng)將蠟燭靠近透鏡，將光屏遠(yuǎn)離透鏡；
（4）①遠(yuǎn)離凸透鏡，光屏上的像變模糊，依據(jù)凸透鏡成實(shí)像時(shí)物遠(yuǎn)像近像變小的特點(diǎn)，就將光屏靠近凸透鏡，才在在光屏上接收到清晰的像；
②根據(jù)題意，蠟燭遠(yuǎn)離凸透鏡時(shí)，光屏上的像變模糊，是因?yàn)橄窬嘧冃�，近視眼鏡是凹透鏡，能對(duì)光線的會(huì)聚有延遲作用．
（5）凸透鏡正對(duì)太陽(yáng)，白紙上呈現(xiàn)一光斑時(shí)，光斑到透鏡的距離為L(zhǎng)，將白紙?jiān)倏拷�透鏡一段距離，發(fā)現(xiàn)白紙上又出現(xiàn)了相同大小的光斑，如圖：

說明開始時(shí)白紙?jiān)谝槐督咕嘁酝猓�后一次在一倍焦距以�?nèi)，即L大于f；
將發(fā)光的小電燈放在凸透鏡主光軸上離光心距離為L(zhǎng)處時(shí)，由于L大于f，小電燈的像在B處；拿一張白紙?jiān)谒�的另一�?cè)從透鏡處緩慢遠(yuǎn)離透鏡（如下圖光斑在OB間），在白紙上的光斑會(huì)逐漸會(huì)聚，所以光斑變小，再緩慢遠(yuǎn)離透鏡時(shí)（光斑在大于OB的位置）會(huì)聚的光就開始發(fā)散，所以光斑又變大，如圖所示：

故D正確；
（6）一直沒能在光屏上看到燭焰所成的清晰的像，原因在于他們使蠟燭和光屏同時(shí)在光具座上不停地左右移動(dòng)，應(yīng)該固定好凸透鏡在某一位置，然后將蠟燭放在焦點(diǎn)以外，移動(dòng)光屏去承接燭焰所成的像．
故答案為：主光軸；
（1）24；倒立；放大；（2）物距；（3）靠近；遠(yuǎn)離；（4）靠近；凹；（5）大于；D；（6）固定透鏡位置，先確定蠟燭到透鏡的距離（u＞f），再移動(dòng)光屏．

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查了凸透鏡成像規(guī)律的應(yīng)用及凸透鏡及凹透鏡對(duì)光線的作用，要能夠應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解釋有關(guān)現(xiàn)象．