Question

15．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、凸形狀可改變的液體透鏡，并利用液體透鏡探究“光的折射”和“透鏡成像”，如圖所示．

（1）在探究“凸透鏡對光線的作用”時，首先在兩個透明玻璃長方體容器中充入蚊香煙霧，然后      將水注入橡皮膜，制成液體透鏡，再將液體透鏡放置在兩個玻璃容器之間，如圖甲所示，讓光線沿圖示方向射入玻璃容器，經(jīng)透鏡折射后折射光線將偏向（選填“偏離”或“偏向”）主光軸．如果此時再用注射器向橡皮膜注水，改變液體透鏡的凸起程度，則折射光線偏折的程度會改變（選填“會改變”或“不改變”），在玻璃容器中充入蚊香煙霧的目的是顯示出光路．
（2）在用液體透鏡探究“凸透鏡成像規(guī)律”時，蠟燭、光屏和液體透鏡的位置如圖乙所示，光屏上出現(xiàn)清晰的燭焰像，若透鏡位置不動，將蠟燭移到光具座10cm刻度時，則燭焰經(jīng)凸透鏡所成的像是C．
A．放大、倒立的實像             B．放大、正立的虛像
C．縮小、倒立的實像            D．縮小、正立的實像
（3）為了探究“影響液體透鏡折光能力強弱的因素”，物理興趣小組人員做了如下實驗：在圖甲所示的裝置中，保持液體透鏡的凸起程度、即形狀不變，先后在橡皮膜中注入酒精和煤油，觀察光線經(jīng)不同液體透鏡折射后的偏折程度，此時，他們是在探究液體透鏡折光能力與液體的種類是否有關(guān)．
（4）利用液體透鏡還可以探究哪些問題？（寫出一個即可）探究近視眼的成因．

Answer 1

分析 （1）凸透鏡對光線有會聚作用，當(dāng)平行光線經(jīng)過凸透鏡折射后向主光軸偏折；凸透鏡對光的偏折能力與凸透鏡的凸起程度有關(guān)；當(dāng)光照到煙霧時，煙霧顆粒對光的反射方向是不同的，會發(fā)生漫反射現(xiàn)象，所以我們從各角度可以看到光的路徑；
（2）當(dāng)物距滿足f＜u＜2f時，成倒立放大的實像，像距v＞2f，此時u＜v，
分析圖象中物距和像距的大小關(guān)系，得出此時成像的特點及像距、物距與焦距的關(guān)系，從而判斷當(dāng)物體在10cm刻度處時物距與焦距的關(guān)系，判斷成像的性質(zhì)；
（3）光的折射程度與光的傳播介質(zhì)有關(guān)；凸透鏡對光的偏折能力與凸透鏡的凸起程度有關(guān)．
（4）根據(jù)透鏡的特點和用途進行解答．

解答 解：
（1）由圖可知，玻璃容器的形狀相當(dāng)于一個凸透鏡，凸透鏡對光有會聚作用，經(jīng)透鏡折射后折射光線將向主光軸方向偏折；凸透鏡對光的偏折能力與凸透鏡的凸起程度有關(guān)，用注射器向橡皮膜注水，改變液體透鏡的凸起程度，則折射光線偏折的程度會發(fā)生改變；在玻璃容器中充入蚊香煙霧，當(dāng)光照到煙霧時，煙霧顆粒對光的反射方向是不同的，會發(fā)生漫反射現(xiàn)象，所以我們從各角度可以看到光的路徑；
（2）由圖知，物距u=40.0cm-25.0cm=15.0cm，像距v=70.0cm-40.0cm=30.0cm；物距小于像距，此時成倒立放大的實像，因此物距處于1倍和2倍焦距之間，即f＜15cm＜2f，解得：7.5cm＜f＜15cm；
將蠟燭移到光具座的10cm刻度處時，物距u=40.0cm-10.0cm=30.0cm，由知，物透鏡焦距范圍體處于2倍焦距之外，所以成倒立、縮小的實像，所以C選項正確；
（3）在圖甲所示的裝置中，保持液體透鏡的凸起程度、即形狀不變，先后在橡皮膜中注入酒精和煤油，觀察光線經(jīng)不同液體透鏡折射后的偏折程度，此時，他們是在探究液體透鏡折光能力與液體的種類是否有關(guān)；
（4）通過小孔向空腔內(nèi)注入水時，橡皮膜向外鼓出，這樣空腔的中間厚、邊緣薄，是一個凸透鏡的模型；因此利用該實驗?zāi)Ｐ屯耆�可以模擬眼睛的晶狀體，探究近視眼或遠視眼的成因．
故答案為：
（1）偏向；會改變；顯示出光路；（2）C；（3）液體種類；（4）探究近視眼的成因．

點評 此題考查了有關(guān)凸透鏡成像的規(guī)律，掌握凸透鏡成像的特點與物距、像距之間的關(guān)系．此題需根據(jù)物距與像距的大小關(guān)系得出成像的特點及物距和像距的范圍，難度稍大．