Question

12．在探究凸透镜成像的大小与哪些因素有关的实验中：

（1）小明通过物理知识的学习，知道放大镜就是凸透镜．在活动课中，他用放大镜观察自己的手指（图甲），看到手指放大的像；再用放大镜观察远处的房屋（图乙），看到房屋倒立的缩小的像（均选填“放大”、“等大”或“缩小”）．
（2）丙图是小明设计的实验装置图，要使物体的像成在光屏的中央，最合理的做法是：应向下调节光屏的高度．
（3）小明根据多次实验数据，绘制了物距u和像距v之间关系的图象，如图丁所示．由图象可知，该凸透镜的焦距是10cm，把物体从距凸透镜30cm处移到15cm处的过程中，像距逐渐变大（选填“大”或“小”）；当把物体放到距凸透镜8cm处时，光屏上不能（选填“能”或“不能”）得到一个清晰的像．
（4）小明对实验器材进行了改进，将蜡烛换成LED灯、光屏换成带有方格的光屏，如图戊所示．改进器材后，对实验带来的优化有很多，具体来看：
①蜡烛换成LED灯的优点是实验现象更明显、便于观察、减少了污染．
②光屏换成带有方格光屏的优点是便于比较像的大小．
（5）同组实验的小华经仔细观察，发现小明设计的LED灯组成的“T”字形物体不太合理（图己），你认为物体的形状上还可以作哪些改进？把“T”换成“F”．

Answer 1

分析 （1）当u＞2f时，成倒立、缩小的实像，此时f＜v＜2f．利用其可制成照相机．当u=2f时，成倒立、等大的实像，此时v=2f．当f＜u＜2f时，成倒立、放大的实像，此时v＞2f．利用其可制成幻灯机或投影仪．当u=f时，无像．经凸透镜折射后的光线是平行的，没有会聚点．当u＜f时，成正立、放大的虚像．利用其可制成放大镜．
（2）为了使烛焰的像成在光屏的中央，则要求烛焰、凸透镜的光心及光屏的中心必须在同一高度上．
（3）凸透镜成像时，u=v=2f 时，物体成倒立、等大的实像，根据这个特点求出凸透镜的焦距是常用的一种方法．物体在凸透镜的一倍焦距以外，凸透镜成实像，物距减小，像距增大．物体在凸透镜的一倍焦距以内，凸透镜成虚像．虚像不能承接到光屏上．
（4）蜡烛换成LED灯便于观察；光屏换成带有方格光屏便于比较像与物体的大小关系；
（5）“T”字形物体是左右对称的，应换一个上下、左右都不对称的字形．

解答 解：（1）甲图，看近处的物体时，做为放大镜使用，此时成正立、放大的虚像．乙图，当看远处的物体时，此时成物体倒立、缩小的实像．甲乙两图物体到凸透镜的距离不同，所以可以看出凸透镜成像的大小可能与物体到凸透镜的距离有关．
（2）为使像能成在光屏的中心，需使烛焰、光屏、凸透镜的中心大致在同一高度处，由图知，应向下调节光屏的高度；
（3）如图象，u=v=2f=20cm，所以f=10cm．把物体从距凸透镜30cm处移到15cm处的过程中，物距减小，像距增大．当把物体放到距凸透镜8cm处时，物距小于一倍焦距，成正立、放大的虚像，虚像不能呈现在光屏上．
（4）①蜡烛换成LED灯的优点：实验现象更明显、便于观察、减少了污染等；②光屏换成带有方格光屏的优点：便于比较像的大小．
（5）“T”字形物体是左右对称的，应换一个上下、左右都不对称的字形，如“F”等．
故答案为：（1）放大；倒立；缩小；（2）应向下调节光屏的高度；（3）10；大；不能；（4）①实验现象更明显、便于观察、减少了污染；②便于比较像的大小；（5）把“T”换成“F”．

点评 （1）此题主要考查了凸透镜成像的规律，要熟记其内容，并搞清像距与物距之间的关系．
（2）本题考查了凸透镜成像实验中注意的事项、成像规律的运用和实验的改进，是一道好题．