Question

4．某物理興趣小組利用透明橡皮膜、注射器、乳膠管、止水夾等器材制成凹、凸形狀可改變的水透鏡，并利用水透鏡探究“透鏡成像”，如圖所示．

（1）圖甲中，從形狀上可以判別此時的水透鏡是凸（凹/凸）透鏡．研究小組對水透鏡中繼續(xù)注入少許水，發(fā)現(xiàn)焦點左移，抽出少許水后，焦點右移；并測得了水透鏡的多個焦距值．這一現(xiàn)象說明水透鏡的凸出程度越大，水透鏡的焦距越�。ù�/小）．
（2）如圖乙，在光具座上固定好蠟燭和水透鏡，此時物距為20.0cm，移動光屏到如圖的位置獲得了一個清晰的像，這個像是倒立放大（放大/縮小）的實像．
（3）保持蠟燭和水透鏡的位置不變，利用甲圖裝置測量水透鏡的焦距，并在乙圖中進(jìn)行透鏡成像實驗．獲得多組數(shù)據(jù)如下：

實驗次數(shù)	焦距f/cm	像距v/cm	$\frac{1}{f}$/m-1	$\frac{1}{v}$/m-1
1	15.0	60.0	6.7	1.7
2	12.0	30.0	8.3	3.3
3		20.0	10.0	5.0
4	8.0	13.0	12.5	7.5
5	5.0	6.7	20.0	15.0

A．表格中，第3次實驗時水透鏡的焦距是10cm．根據(jù)表中數(shù)據(jù)可得：當(dāng)凸透鏡成實像時，物距不變，像的大小跟焦距有關(guān)．
B．作出$\frac{1}{v}$和$\frac{1}{f}$的關(guān)系圖象
C．根據(jù)上述數(shù)據(jù)和圖象，寫出v和f的關(guān)系是v=$\frac{f}{1-5f}$．

Answer 1

分析 （1）邊緣薄、中間厚的透鏡為凸透鏡；
焦距是從焦點到凸透鏡的距離；
（2）物距是從物體到凸透鏡的距離，從光具座上讀出便可；
根據(jù)像距和物距的大小關(guān)系判斷成像的特點；
（3）A．根據(jù)焦距的倒數(shù)計算出焦距的大小；
分析表格中數(shù)據(jù)，分析變化的量，得出在物距不變情況下，像的大小的影響因素；
B．根據(jù)表格中數(shù)據(jù)描點，并用平滑的曲線連接起來；
C．根據(jù)數(shù)據(jù)分析規(guī)律得出結(jié)論．

解答 解：（1）由圖甲知，該水透鏡中間厚，邊緣薄，為凸透鏡；
抽出少許水后，焦點右移，焦點到凸透鏡的距離變大，可知焦距變大；說明水透鏡的凸出程度越大，水透鏡的焦距越��；
（2）由圖乙知，蠟燭到凸透鏡的距離為20.0cm，則物距為20.0cm；
由圖可知，像距大于物距，此時成倒立放大的實像；
（3）A．由第三組數(shù)據(jù)可知，$\frac{1}{f}$=10m^-1，則f=0.1m=10cm；
由數(shù)據(jù)知，物距不變，凸透鏡的焦距改變，像距改變，說明像的大小改變，可知當(dāng)凸透鏡成實像時，物距不變，像的大小與焦距有關(guān)；
B．根據(jù)表格中數(shù)據(jù)描點并連線，如圖所示：

C．由圖象可知，$\frac{1}{v}$與$\frac{1}{f}$成正比例關(guān)系，設(shè)$\frac{1}{v}$=k$\frac{1}{f}$+b，
分別將3、5組數(shù)據(jù)代入得：
5=k×10+b     ①
15=k×20+b    ②
聯(lián)立①②解得：k=1，b=-5
則可得$\frac{1}{v}$=$\frac{1}{f}$-5，v=$\frac{f}{1-5f}$．
故答案為：（1）凸；小；（2）20.0；放大；（3）A.10；焦距；B．見上圖；C.$\frac{f}{1-5f}$．

點評 本題是探究水透鏡成像的規(guī)律實驗，主要考查了透鏡的分類、焦距和物距的概念、對實驗數(shù)據(jù)的分析，根據(jù)數(shù)據(jù)總結(jié)規(guī)律是難點，在分析時，要注意各個數(shù)據(jù)的特點，結(jié)合圖象分析效果更好．