Question

9．小明利用光具座、凸透鏡、蠟燭、火柴、光屏，做“探究凸透鏡成像的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)．

（1）一束平行光線經(jīng)過凸透鏡折射后的傳播方向如圖甲所示，由圖可知，此透鏡的焦距為15cm；
（2）用該凸透鏡做實(shí)驗(yàn)．如圖乙光具座上有A、B、C三個(gè)滑塊用于放置凸透鏡、光屏或蠟燭，其中在B上應(yīng)放置：凸透鏡；
（3）當(dāng)燭焰距凸透鏡40cm時(shí)，移動(dòng)光屏，可在光屏上得到一個(gè)清晰的倒立、縮小的實(shí)像（分別填寫“倒立或正立”、“縮小或放大”、“實(shí)像或虛像”）．照相機(jī)就是利用這一成像規(guī)律工作的（填光學(xué)儀器）；
（4）實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)光屏上成像如圖丙，請你分析造成這種現(xiàn)象的原因并提出解決方法：
（5）接著小明用不透光的紙板遮擋住凸透鏡的上半邊，然后前后移動(dòng)光屏，他能（填“能”或“不能”）在光屏上看到完整的像；
（6）在研究凸透鏡成像的實(shí)驗(yàn)中，保持圖丁中凸透鏡的位置，那么a、b、c、d、e各點(diǎn)中e點(diǎn)是成實(shí)像和虛像的分界點(diǎn)．
（7）小明同學(xué)要挑選一塊焦距小于6cm的凸透鏡．他用實(shí)驗(yàn)對甲、乙、丙三塊凸透鏡進(jìn)行測量，保持燭焰與凸透鏡的距離為12cm不變，實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄于表格中．則可判斷，乙凸透鏡是小剛所需要的．（選填“甲”、“乙”或“丙”）

凸透鏡	像的性質(zhì)
甲	倒立	放大	實(shí)像
乙	倒立	縮小	實(shí)像
丙	正立	放大	虛像

Answer 1

分析 （1）根據(jù)焦距的定義：平行于主光軸的光線經(jīng)凸透鏡折射后折射光線會聚在焦點(diǎn)上，焦點(diǎn)到透鏡光心的距離為焦距．
（2）圖乙光具座上有A、B、C三個(gè)滑塊用于放置凸透鏡、光屏或蠟燭，其中在B上應(yīng)放置．
（3）當(dāng)物距大于二倍焦距時(shí)所成的像是縮小倒立的實(shí)像，照相機(jī)這一光學(xué)器件正是應(yīng)用了這點(diǎn)．
（4）要知道凸透鏡成倒立的實(shí)像，要理解實(shí)像的含義，即像與物體的左右和上下都相反．
（5）物體有無數(shù)點(diǎn)組成，物體上任一點(diǎn)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(diǎn)的像．
當(dāng)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．
（6）掌握實(shí)像和虛像的分界點(diǎn)即1倍焦距處；掌握放大和縮小實(shí)像的分界點(diǎn)即2倍焦距處．
（7）凸透鏡成像的三種情況分析：①U＞2f時(shí)，凸透鏡成倒立縮小的實(shí)像，2f＞V＞f．②2f＞U＞f時(shí)，凸透鏡成倒立放大的實(shí)像，V＞2f．③U＜f時(shí)，凸透鏡成正立放大的虛像．

解答 解：（1）由圖可知：焦點(diǎn)到透鏡光心的距離等于焦距，所以f=15cm．
（2）光具座上依次放蠟燭、凸透鏡、光屏，所以中間B位置一定放置凸透鏡．
（3）當(dāng)燭焰距凸透鏡40cm時(shí)，即u＞2f，由凸透鏡成像規(guī)律可知，成縮小倒立的實(shí)像，照相機(jī)就是利用其原理制成的．
（4）燭焰在光屏上的像偏高，因?yàn)橥雇哥R成倒立的實(shí)像，所以是因?yàn)闋T焰相對于凸透鏡靠下，因此為使像能成在光屏的中央，可以向上移動(dòng)燭焰或向下移動(dòng)凸透鏡，或向上移動(dòng)光屏．
（5）遮住凸透鏡的上半部，物體上任一點(diǎn)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．
（6）1倍焦距處即焦點(diǎn)e是成實(shí)像和虛像的分界點(diǎn)．
（7）已知燭焰與凸透鏡之間的距離為12cm，即U=12cm，由甲透鏡的成像性質(zhì)可得2f＞U=12cm＞f，則f的取值范圍是12cm＞f＞6cm，
由乙透鏡的成像性質(zhì)可得U=12cm＞2f時(shí)，則f的取值范圍是f＜6cm，符合小明同學(xué)要挑選一個(gè)焦距小于6cm的凸透鏡的要求．
由丙透鏡的成像性質(zhì)可得U=12cm＜f時(shí)，則f的取值范圍大于12cm，很明顯，f更大于6cm了，由此可知只有乙凸透鏡是小明同學(xué)需要的．
故答案為：（1）15；（2）凸透鏡；（3）倒立；縮小；實(shí)；照相機(jī)；（4）因?yàn)闋T焰相對于凸透鏡靠下，解決方法是：可以向上移動(dòng)燭焰或向下移動(dòng)凸透鏡或向上移動(dòng)光屏；（5）能；（6）e；（7）乙．

點(diǎn)評 （1）此題主要是考查凸透鏡的成像規(guī)律和在生活中光學(xué)器件的應(yīng)用．凸透鏡成實(shí)像時(shí)，無論遮住凸透鏡的上部、下部、中間，都不能改變像的大小，但是像變暗，凸透鏡遮住的越多，像越暗．
（2）考查學(xué)生根據(jù)成像性質(zhì)判定凸透鏡焦距的能力．在分析時(shí)要注意成像的特點(diǎn)與物距的關(guān)系，通過比較與焦距的關(guān)系，得出結(jié)論．