Question

在探究凸透鏡成像規(guī)律時(shí)，小明用9個(gè)紅色的發(fā)光二極管按“F”字樣鑲嵌排列在白色方格板上替代蠟燭作為光源，又用同樣的白色方格板做成光屏，實(shí)驗(yàn)使用的凸透鏡焦距為10cm，實(shí)驗(yàn)裝置如圖乙所示．
（1）該小組在探究實(shí)驗(yàn)時(shí)，不小心將透鏡掉在地上碎成三塊．他們不知道碎鏡片的焦距是否與原透鏡相等，于是選取其中一塊鏡片，準(zhǔn)備測量其焦距．
A、請你設(shè)計(jì)一個(gè)簡單實(shí)驗(yàn)，測量所選鏡片的焦距．所用的主要器材有

 

；在甲圖中虛線框內(nèi)畫出你所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)示意圖．（甲圖中鏡片已畫出）
B、測量后，發(fā)現(xiàn)這塊鏡片的焦距與原透鏡相等，由此他們得出“每塊鏡片的焦距都與原透鏡相等”的結(jié)論．他們這種推斷方法存在的主要問題是

 

．
（2）實(shí)驗(yàn)時(shí)，首先調(diào)節(jié)光源、凸透鏡和光屏的高度，使它們的中心大致在同一高度上，其目的是

 

．凸透鏡固定在光具座零刻度線上，小明將光源移至40cm時(shí)，在光屏上出現(xiàn)倒立、縮小的

 

（選填“實(shí)”或“虛”）像．
（3）同學(xué)們對小明使用的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行如下評價(jià)，其中錯(cuò)誤的是

 

A．與燭焰相比，實(shí)驗(yàn)使用的光源不會晃動(dòng)，光屏上所成的像比較穩(wěn)定
B．光源鑲嵌在白色方格板上，用同樣的白色方格板做光屏，便于比較像與物的大小
C．零刻度線刻在光具座標(biāo)尺的中央，可直接測出物距和像距
D．若凸透鏡的焦距未知，則利用此實(shí)驗(yàn)裝置不能測量凸透鏡的焦距
（4）光源“F”放在15cm處，其大小如圖丙所示，凸透鏡固定在光具座零刻度線上．如果用已經(jīng)破碎的上半部分凸透鏡做實(shí)驗(yàn)，則光屏上所成的像是

 

Answer 1

分析：（1）A、凸透鏡對平行光有會聚作用，平行光通過凸透鏡折射后會聚于凸透鏡的焦點(diǎn)．據(jù)此選擇實(shí)驗(yàn)器材．
B、要使實(shí)驗(yàn)的結(jié)論具有代表性應(yīng)多做幾次實(shí)驗(yàn)．
（2）探究凸透鏡成像的實(shí)驗(yàn)時(shí)，在桌面上依次放蠟燭、凸透鏡、光屏，三者在同一條直線上，三者的中心大致在同一高度，像才能呈在光屏的中心．
根據(jù)物距和焦距的關(guān)系，利用凸透鏡成像規(guī)律進(jìn)行解答；
（3）在凸透鏡成像實(shí)驗(yàn)中，燭焰的形狀會受風(fēng)的影響，并且燭焰和像的大小關(guān)系不容易確定，實(shí)驗(yàn)中用發(fā)光二極管做光源，這樣成的像比較穩(wěn)定，并便于比較像與物體的大�。�
像和物到凸透鏡的距離分別為像距和物距，若將凸透鏡放在0刻線處，可以從光具座直接讀出像距和物距的大小；
測量焦距的方法：①根據(jù)焦距的定義，讓平行光照射凸透鏡，會聚到焦點(diǎn)，由焦點(diǎn)到凸透鏡的距離就是焦距；②根據(jù)物距等于2f時(shí)成等大的實(shí)像，當(dāng)實(shí)像和物相等時(shí)，此時(shí)像距、物距都等于2倍焦距．
（4）掌握凸透鏡成像的規(guī)律，根據(jù)物距處于f和2f之間時(shí)成倒立放大實(shí)像的特點(diǎn)進(jìn)行分析；
若將凸透鏡的一部分遮住，凸透鏡仍能成完整的像．

解答：解：（1）A、所用的主要器材有平行光源，光屏，刻度尺，光屏便于找到焦點(diǎn)，刻度尺測出焦距．如圖所示：

B、一次實(shí)驗(yàn)的偶然性較大多做幾次實(shí)驗(yàn)才具代表性．
（2）實(shí)驗(yàn)時(shí)，首先調(diào)節(jié)光源、凸透鏡和光屏的高度，使它們的中心大致在同一高度上，是為了使像成在光屏中央；
凸透鏡焦距為10cm，光源移至40cm時(shí)，u＞2f，成倒立、縮小的實(shí)像．
（3）A、發(fā)光二極管作為光源與燭焰相比，像更穩(wěn)定，所以A正確，不符合題意；
B、用同樣的白色方格板做光屏，便于比較像與物的大小，B說法正確，不符合題意；
C、零刻度線刻在光具座標(biāo)尺的中央，這樣可以直接從光具座讀出測出物距和像距，C說法正確，不符合題意；
D、若凸透鏡的焦距未知，可調(diào)節(jié)物距及像距，當(dāng)成等大的實(shí)像時(shí)，物距便等于2倍焦距，這樣可以測出凸透鏡的焦距，所以D說法錯(cuò)誤，符合題意．
（4）光源“F”放在15cm處，物距處于f和2f之間，此時(shí)成倒立放大的實(shí)像，用凸透鏡的一部分進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，這部分仍能夠會聚光線到像點(diǎn)處，所以仍能夠成完整的像，C正確．
故答案為：（1）A、平行光源、光屏、刻度尺；實(shí)驗(yàn)示意圖如上圖所示；
B、只測一塊鏡片焦距具有偶然性．
（2）使像成在光屏中央，便于觀察；實(shí)；
（3）D；
（4）C．

點(diǎn)評：此題是探究凸透鏡成像的實(shí)驗(yàn)，考查了凸透鏡焦距的測量、實(shí)驗(yàn)中應(yīng)注意的問題、凸透鏡成像的規(guī)律，主要考查了對實(shí)驗(yàn)中一些細(xì)節(jié)問題的理解．