Question

14．某物理實驗小組用蠟燭、凸透鏡（焦距未知）和光屏等器材在光具座上研究凸透鏡成像規(guī)律．
（1）為了確定凸透鏡的焦距，該小組同學(xué)將凸透鏡正對著太陽光，在距透鏡中心10cm處的地上得到一個最小最亮的光斑，這一光斑的形成說明凸透鏡對光有會聚作用．
（2）為了找到像的準確位置，必須做好光屏的微調(diào)，即在一定范圍內(nèi)左右移動光屏，使光屏上的像由模糊到清晰，直至找到像最清晰的位置．但該小組同學(xué)將蠟燭、凸透鏡和光屏依次擺放在光具座上，點燃蠟燭后，發(fā)現(xiàn)無論怎樣移動光屏都找不到蠟燭的像，其原因不可能是C．
A．光屏、凸透鏡和蠟燭的中心不在同一高度      B．物距小于透鏡的一倍焦距
C．蠟燭在透鏡的兩倍焦距處          D．蠟燭在透鏡的焦點上
（3）解決上述問題后，調(diào)整蠟燭和光屏的位置，在光屏上得到了一個清晰的像，但像的位置仍偏高，解決的方法是把蠟燭向上（選填“向上”或“向下”）調(diào)．
（4）調(diào)整蠟燭和光屏的位置如圖所示時，可以看到燭焰恰好在光屏上成倒立、縮�。ㄟx填“縮小”、“放大”或“等大”）清晰的像，該成像特點可作為照相機的原理（選填“照相機”或“電影放映機”）；此時，一名組員拿來一只眼鏡放在蠟燭和凸透鏡之間，且較靠近凸透鏡．結(jié)果光屏上原來清晰的像變模糊了，他只將光屏向遠離凸透鏡的方向移動適當(dāng)距離時，又在光屏上觀察到燭焰清晰的像．由此可見，這只眼鏡是凹（選填“凸”或“凹”）透鏡，戴這種眼鏡人的眼睛的缺陷是近視（選填“近視”或“遠視”）．

Answer 1

分析 （1）凸透鏡對光線有會聚作用；焦點到光心的距離是焦距；
（2）光屏上得不到像的原因：
物距小于焦距，此時成虛像，不能成在光屏上；
物距在一倍焦距上，不能成像；
燭焰、凸透鏡、光屏的中心不在同一高度處，像未成在光屏上；
光具座太短，小于光屏的調(diào)節(jié)范圍
（3）光線過凸透鏡的光心不改變方向，根據(jù)這個規(guī)律判斷蠟燭或凸透鏡移動的位置；
（4）求出蠟燭到凸透鏡的距離，比較物距和焦距的關(guān)系，判斷凸透鏡的成像情況和應(yīng)用．
凸透鏡成像時，u＞2f，成倒立、縮小的實像，應(yīng)用于照相機和攝像機；
近視眼鏡是凹透鏡，當(dāng)近視眼鏡靠近凸透鏡時，會聚能力減弱，使像呈在光屏的后方；近視眼的晶狀體變厚，會聚能力增強，像距減小，像呈在視網(wǎng)膜的前方；戴近視眼鏡使光線發(fā)散一些，使像距增大，使像呈在視網(wǎng)膜上．

解答 解：（1）平行光線經(jīng)過凸透鏡后匯聚于一點，這一點就是焦點．即可以看出凸透鏡對光線有會聚作用，焦點到光心的距離是焦距，根據(jù)圖示中光屏在刻度尺上的位置，可以讀出該凸透鏡的焦距是10.0cm；
（2）光屏上不能發(fā)現(xiàn)燭焰的像，原因可能有：
①燭焰、凸透鏡、光屏的中心不在同一高度處，像未成在光屏上
②蠟燭放在一倍焦距以內(nèi)，成虛像；
③蠟燭正好放在一倍焦距上，不能成像；
而蠟燭在透鏡的兩倍焦距處，可以在光屏上成倒立等大的實像，
因此其原因不可能是C選項；
（3）根據(jù)光線過光心不改變方向，如圖，像成在光屏的上方，要使像成在光屏的中央位置，可以讓蠟燭向上移動，或凸透鏡向下移動，或光屏向上移動．
（4）蠟燭位于20cm刻度線處，物距u=50cm-20cm=30cm，凸透鏡的焦距為10cm，u＞2f，成倒立、縮小的實像，應(yīng)用于照相機；
只將光屏向遠離凸透鏡的方向移動適當(dāng)距離時，又在光屏上觀察到蠟燭清晰的像，說明物距不變，像距增大了，也就是眼鏡對光線有發(fā)散作用，因此這只眼鏡是凹透鏡；戴這種眼鏡人的眼睛的缺陷是近視．
故答案為：（1）凸透鏡對光有會聚作用；（2）C；（3）向上；（4）縮��；照相機；凹；近視．

點評 本題涉及到凸透鏡成像實驗器材的調(diào)節(jié)和規(guī)律的應(yīng)用、凸透鏡的會聚作用、凹透鏡的發(fā)散作用、近視眼的原因和矯正等，綜合性很強，試題具有一定的難度．