Question

小明利用一未知焦距的凸透鏡探究透鏡的成像規(guī)律，進行了如下操作并得到了相關結論．請你將空缺部分補充完整．

實驗序號	物距u/cm	像距v/cm	像的性質
1	30	15	倒立，縮小的實像
2	25	16.7	倒立、縮小的實像
3	20	20	倒立，等大的實像
4	15	30	倒立，放大的實像
5	5	/	正立，放大的虛像

（1）將一束平行光射向凸透鏡，得到如圖1所示的光路圖．則該透鏡的焦距為

10

cm．
（2）將蠟燭、透鏡和光屏放在光具座上，并使燭焰、透鏡和光屏三者的中心大致在

同一高度

．
（3）按要求進行觀察和測量，并將觀測情況記錄在下表中．
 ①表中實驗序號2中像的性質為

倒立

、

縮小的

、

實像

；
②當燭焰從遠處向透鏡靠近時，仍要在光屏上得到清晰的像，光屏應向

遠離

（選填“靠近”或“遠離”）透鏡的方向移動．
③表中實驗序號4中像距為

30

cm．
（4）實驗中，某同學在光屏上得到了一個清晰的像，但像的位置偏高，如圖2所示（P點是2倍焦距處）．你解決的方法是

升高蠟燭的高度

．
（5）再把蠟燭移到B點處，無論怎樣調節(jié)光屏，光屏上始終接收不到像，是因為此時成的是正立、放大的

虛像

，要想看到這個像，應從圖中的

C

 （填“C”或“D”）箭頭所示的方向去觀察．
（6）當兩支點燃的蠟燭、凸透鏡和光屏分別置于圖3所示的位置時，光屏上C、D兩處會得到清晰縮小的像，用一厚紙板擋住A處的燭焰，在光屏上

C

（選填“C”或“D”）處仍能得到一個清晰的像．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)凸透鏡焦點和焦距的定義進行判斷．
（2）探究凸透鏡成像的實驗時，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．
（3）①根據(jù)凸透鏡成像的四種情況進行判斷：
u＞2f，2f＞v＞f，成倒立、縮小的實像．
u=2f，v=2f，成倒立、等大的實像．
2f＞u＞f，v＞2f，成倒立、放大的實像．
u＜f，成正立、放大的虛像．
②凸透鏡成實像時，物距減小，像距增大，像變大．
③根據(jù)光路是可逆的，判斷像距大小．
（4）在探究凸透鏡成像特點的實驗中，必須調整蠟燭、凸透鏡、光屏三者的中心在同一高度，這樣像才能成在光屏的中央．
（5）研究凸透鏡成像時，蠟燭、凸透鏡、光屏在同一條直線上，三者中心大致在同一個高度．
（6）過凸透鏡光心的光線不改變方向．由此可以判斷A處燭焰的像在D點，B處燭焰的像在C點．

解答：解：（1）如圖所示，平行于主光軸的光線經(jīng)凸透鏡折射后會聚在主光軸上一點，這點是凸透鏡的焦點，焦點和光心之間的距離是凸透鏡的焦距，所以凸透鏡的焦距是10cm．
（2）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．
（3）①已知凸透鏡的焦距是10cm；根據(jù)表中序號為2的數(shù)據(jù)可知，25cm＞2f，2f＞16.7cm＞f，所以成倒立、縮小的實像．
②光屏上仍然得到清晰的像說明凸透鏡成實像，凸透鏡成實像時，物距減小，像距增大，所以當燭焰從遠處向透鏡靠近時，光屏應向遠離凸透鏡的位置移動．
③根據(jù)表中序號為1的實驗數(shù)據(jù)可知，當物距為30cm時，像距為15cm，成倒立、縮小的實像，根據(jù)光路是可逆的，所以當物距為15cm時，像距為30cm，成倒立、放大的實像．
（4）由圖可知，像在光屏上的位置偏高，因為成的是倒立的像，所以可以使蠟燭的高度升高，使蠟燭、凸透鏡、光屏三者的中心在同一高度．
（5）把蠟燭移到B點處，U＜f時，凸透鏡成正立放大的虛像．光屏上承接不到像，需要透過凸透鏡觀察蠟燭看到正立放大的虛像，故需從C箭頭所示的方向去觀察．
（6）根據(jù)過光心的光線不改變方向，可以判斷A處燭焰的像在D點，用厚紙板擋住A處的燭焰，D處燭焰的像不見了，C處還能看到B處燭焰的像．
故答案為：
（1）10；（2）同一高度；（3）①倒立；縮小的；實像；②遠離；③30；（4）升高蠟燭的高度；（5）虛像；C；（6）C．

點評：（1）掌握凸透鏡成像的三種成像的物距、像距和像的性質．
（2）正確區(qū)分實像和虛像．
（3）實驗過程中，光屏上不能正常成像，或成像不清晰，或成像不在光屏中央，能分析原因，并能解決．