Question

20．小明在探究“凸透鏡成實(shí)像時(shí)像距與物距的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，所用的實(shí)驗(yàn)器材有：光具座、凸透鏡、光屏和蠟燭等．
（1）將蠟燭、凸透鏡和光屏放在光具座上，點(diǎn)燃蠟燭，調(diào)整凸透鏡和光屏的高度，使?fàn)T焰、凸透鏡和光屏的中心大致在同一高度上．
（2）該實(shí)驗(yàn)應(yīng)使凸透鏡成實(shí)像，那么凸透鏡成實(shí)像的條件是：物距大于焦距．
（3）記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表．請(qǐng)?jiān)趫D乙方格紙上畫(huà)出像距與物距的關(guān)系圖象．

物距u/cm	14	16	18	20	22	24	26
像距v/cm	35	27	22	20	18	17	16

（4）根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知：此凸透鏡的焦距為10cm．
（5）保持蠟燭的位置不變，將凸透鏡移到30cm刻度線(xiàn)處，移動(dòng)光屏，在光屏上出現(xiàn)了一個(gè)倒立、縮小的實(shí)像（填像的性質(zhì)）．
（6）小明得出探究結(jié)論后，又用上述器材做了一個(gè)實(shí)驗(yàn)．把蠟燭放在光具座上的0刻線(xiàn)處，凸透鏡放在15cm刻線(xiàn)上，如圖甲所示．移動(dòng)光屏在a位置找到像；蠟燭和光屏不動(dòng)，只移動(dòng)凸透鏡，當(dāng)凸透鏡向某一方向移動(dòng)到b位置時(shí)，在光屏上又看到像．結(jié)合所畫(huà)圖形，請(qǐng)你對(duì)實(shí)驗(yàn)中可能出現(xiàn)的現(xiàn)象作出合理的判斷ABC．（至少有一個(gè)選項(xiàng)正確，將正確選項(xiàng)的字母填在橫線(xiàn)上）

A．光屏上第一次的像是倒立、放大的           B．a(chǎn)位置在44-46cm刻線(xiàn)之間
C．光屏上第二次的像是倒立、縮小的           D．b位置在19-21cm刻線(xiàn)之間．

Answer 1

分析 （1）調(diào)整凸透鏡、光屏、燭焰的中心大致在同一高度上，這樣做的目的是使物體的像能夠成在光屏的中心．
（2）由凸透鏡成像的三種情況：u＞2f，成倒立、縮小的實(shí)像．2f＞u＞f，成倒立、放大的實(shí)像．u＜f，成正立、放大的虛像，可得出結(jié)論．
（3）在坐標(biāo)上找到每組像距、物距對(duì)應(yīng)的點(diǎn)，然后用線(xiàn)連點(diǎn)即可．
（4）根據(jù)當(dāng)物距等于像距時(shí)的情況可判斷凸透鏡的焦距；
（5）結(jié)合凸透鏡成像的規(guī)律分析成像性質(zhì)；
（6）根據(jù)凸透鏡的焦距f=10cm，再結(jié)合所畫(huà)圖象即可做出選擇．

解答 解：（1）當(dāng)物體通過(guò)凸透鏡成實(shí)像時(shí)，成的像要用光屏來(lái)承接，所以要調(diào)整凸透鏡、光屏、燭焰的中心大致在同一高度上，以保證物體的像能夠成在光屏的中心．
（2）由凸透鏡成像的三種情況可知當(dāng)物距大于焦距時(shí)，凸透鏡成實(shí)像．
（3）找出每組數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的點(diǎn)，然后用平滑的線(xiàn)把點(diǎn)連起來(lái)，如圖所示：
；
（4）綜合表格可知，當(dāng)u=v=20cm時(shí)，此時(shí)物距與像距相同，都是二倍焦距，故凸透鏡焦距f=10cm；
（5）保持蠟燭的位置不變，將凸透鏡移到30cm刻度線(xiàn)處，物距u=30cm＞2f，所成的像是倒立、縮小的實(shí)像；
（6）A、凸透鏡的焦距f=10cm，當(dāng)把蠟燭放在光具座上的0刻線(xiàn)處，凸透鏡放在15cm刻線(xiàn)上，即2f＞u＞f，成倒立放大的實(shí)像；故A正確
B、此時(shí)v＞2f，即a的位置v＞20cm，結(jié)合圖象可知v在29～31cm之間，所以a位置在（29+15）～（31+15）cm即44～46刻線(xiàn)之間，故B正確；
C、當(dāng)蠟燭和光屏不動(dòng)，只移動(dòng)凸透鏡，當(dāng)凸透鏡向某一方向移動(dòng)到b位置時(shí)，在光屏上又看到像，說(shuō)明此時(shí)物距和像距之和不變，以設(shè)想將蠟燭和光屏互換位置，則物距處于u＞2f，凸透鏡成倒立、縮小的實(shí)像，此時(shí)2f＞v＞f，像的位置在10cm～20cm之間，故C正確；
D、由圖象可知，當(dāng)凸透鏡向某一方向移動(dòng)到b位置時(shí)，在光屏上又看到像．此時(shí)像的位置在16cm～35cm之間，而題目中指出光屏的位置不變，所以b位置在19～21cm刻線(xiàn)之間時(shí)，光屏上是看不到像的．故D錯(cuò)誤．
故選ABC．
故答案為：（1）同一高度； （2）大于；（3）如上圖；（4）10cm；（5）倒立、縮小的實(shí)；（6）ABC．

點(diǎn)評(píng) 此題主要考查凸透鏡成像實(shí)驗(yàn)，要對(duì)凸透鏡成像規(guī)律中的物距和像距關(guān)系和成像特點(diǎn)、應(yīng)用熟練掌握才行．