Question

20．探究“凸透鏡成像的大小與哪些因素有關(guān)”
【提出問題】小明通過前面物理知識的學(xué)習(xí)，知道放大鏡就是凸透鏡．在活動課中，他用放大鏡觀察自己的手指（圖甲），看到手指放大的像；然后再用它觀察遠處的房屋（圖乙），看到房屋縮小的像．他想：凸透鏡成像的大小可能與哪些因素有關(guān)？

【進行猜想】凸透鏡成像的大小可能與物體距離凸透鏡距離有關(guān)．
【設(shè)計并進行實驗】
（1）小明在圖丙所示光具座上，不斷改變蠟燭與透鏡間的距離，并移動光屏進行實驗，所獲得的實驗數(shù)據(jù)如表所示．

	物體到凸透 鏡的距離/cm	光屏上像到凸 透鏡的距離/cm	光屏上像 的大小
1	40	13.5	縮小
2	30	15	縮小
3	20	20	等大
4	15	30	放大
5	10	光屏上沒有像
6	8	光屏上沒有像

（2）實驗中，當小明用白紙遮掉凸透鏡的上半部分時，光屏上成像的情況是C
A．只出現(xiàn)燭焰的上半部分的像B．只出現(xiàn)燭焰的下半部分的像
C．仍然是完整的像，只是變暗些D．成像情況像不受任何影響
（3）若小明改用焦距為12cm的另一凸透鏡重做第4次實驗，保持燭焰和凸透鏡的位置不變，要在光屏上成清晰的像，他應(yīng)將光屏向遠離（選填“靠近”或“遠離”）透鏡方向移動．
【結(jié)論與應(yīng)用】分析數(shù)據(jù)可知：
（1）該凸透鏡的焦距為10cm．
（2）成實像時像到凸透鏡的距離越短，光屏上像的大小就越小．
（3）結(jié)合上述實驗，小明想起有一次他用手機自拍桿夾著手機照相時，架夾沒夾正，結(jié)果拍出來的照片有手機自拍桿架夾的相，這說明自拍桿架夾處于手機攝像頭大于二倍焦距處．

Answer 1

分析 （1）凸透鏡成像的規(guī)律：當u＞2f時，成倒立、縮小的實像．對應(yīng)應(yīng)用如照相機；當u=2f時，成倒立、等大的實像；當f＜u＜2f時，成倒立、放大的實像，對應(yīng)應(yīng)用如幻燈機；當u＜f時，成正立、放大的虛像．如放大鏡；當物體成實像時，隨著物距u減小，像距增大，同時像也在增大．
（2）物體有無數(shù)點組成，物體上任一點射向凸透鏡有無數(shù)條光線，經(jīng)凸透鏡折射后，有無數(shù)條折射光線會聚成該點的像．當遮住凸透鏡的一部分，還有另外的部分光線，經(jīng)凸透鏡折射會聚成像．

解答 解：【設(shè)計并進行實驗】
（2）遮住凸透鏡的上半部，物體上任一點射向凸透鏡的下半部，經(jīng)凸透鏡折射后，照樣能會聚成像，像的大小不發(fā)生變化，折射光線減少，會聚成的像變暗，仍然是完整的像，故選C．
（3）根據(jù)第3次實驗，u=20cm，v=20cm，成倒立等大實像，根據(jù)凸透鏡成像規(guī)律可知，u=u=2f，則所用透鏡的焦距f=10cm，若小明改用焦距為12cm的另一凸透鏡重做第4次實驗，透鏡的焦距變大，相當于減小物距，當物體成實像時，隨著物距u減小，像距增大，同時像也在增大．故要在光屏上成清晰的像，他應(yīng)將光屏向遠離透鏡方向移動；
【結(jié)論與應(yīng)用】
（1）根據(jù)第3次實驗，u=20cm，v=20cm，成倒立等大實像，根據(jù)凸透鏡成像規(guī)律可知，u=u=2f，則所用透鏡的焦距f=10cm；
（3）小明想起有一次他用手機自拍桿夾著手機照相時，架夾沒夾正，結(jié)果拍出來的照片有手機自拍桿架夾的像，根據(jù)凸透鏡成像規(guī)律可知，此時手機攝像頭大于二倍焦距處；
故答案為：【設(shè)計并進行實驗】（2）C；（3）遠離；【結(jié)論與應(yīng)用】（1）10；（3）大于二倍焦距．

點評 此題是探究凸透鏡成像的規(guī)律，主要考查了實驗的探究過程及成像規(guī)律的應(yīng)用．