Question

4．在“探究凸透镜成像规律”的实验中，各组使用相同焦距的凸透镜进行实验．
（1）把蜡烛、凸透镜和光屏放置在光具座上，点燃蜡烛后，应调整烛焰中心、凸透镜中心和光屏中心在同一高度．
（2）小华所在的小组实验操作规范，测量准确，该小组实验记录如表：

实验序号	物距u/cm	像距v/cm	像的性质
1	14.00	28.00	倒立，放大，实像
2	20.00	20.00	倒立，等大，实像
3	30.00	14.33	倒立，缩小，实像

请你根据上表信息，求出凸透镜的焦距f=10.00cm．
（3）实验3中把烛焰放在距凸透镜30cm处时，在凸透镜的另一侧移动光屏，会在光屏上得到一个清晰的像，生活中的照相机（选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”）应用了这个成像规律．如果保持凸透镜的位置不变，将蜡烛与光屏的位置对调后，在光屏上也会出现一个清晰的像，这时所成的像是倒立、放大的实像．
（4）实验中，光屏上已成清晰的、缩小的像，若此时将蜡烛远离透镜，则光屏应向靠近（选填“靠近”或“远离”）透镜的方向移动才能在光屏上得到清晰的像．在此过程中像的大小变化情况是变小．（选填“变大”、“变小”或“不变”）
（5）蜡烛随着燃烧而变短，光屏上成的像将向上（选填“上”或“下”）移动．由于影响到了实验的进行，这时最合理的调整是A．
A．只需将凸透镜向下移动一些         B．只需将光屏向下移动一些
（6）实验中，当小明用白纸遮挡住凸透镜的上半部分时，光屏上成像的情况是C．
A．只出现烛焰的上半部分的像        B．只出现烛焰的下半部分的像
C．仍然是完整的像，只是变暗些      D．成像情况不受任何影响．

Answer 1

分析 （1）探究凸透镜成像的实验时，在桌面上依次放蜡烛、凸透镜、光屏，三者在同一条直线上，三者的中心大致在同一高度，像才能呈在光屏的中央位置；
（2）知道当物距等于2倍焦距时，成倒立、等大的实像，此时像距也为2倍焦距．所以在表格中找到成倒立等大实像的情况，便可以根据物距或像距计算出焦距了．
（3）凸透镜成像中，当u＞2f时，成倒立、缩小的实像，f＜v＜2f．对应应用如照相机；当f＜u＜2f时，成倒立、放大的实像，v＞2f，对应应用如投影仪；知道光路是可逆的；
（4）凸透镜成像的规律的“物近像远像变大，物远像近像变小”．
（5）随着蜡烛燃烧而变短，根据过光心不改变方向，像会向上移动．
要使像成在光屏的中央位置，可以使蜡烛向上移动，或凸透镜向下移动，或光屏向上移动，都能使像成在光屏的中央位置．但是如果蜡烛、凸透镜、光屏三者的中心不在同一个高度，每进行一次实验都需要进行调整，给实验带来很多不便，要使像成在光屏的中央位置，蜡烛、凸透镜、光屏三者的中心大致在同一高度．
（6）凸透镜成像的实质，是由于物体发出的无数条光线经凸透镜折射后汇聚成像．

解答 解：（1）点燃蜡烛，调整凸透镜和光屏的高度，使烛焰、凸透镜和光屏三者中心大致在同一高度，这样做可使实验中的实像基本能成在光屏中心．
（2）由第二次实验可知，当物距等于20.00cm时，像距也等于20.00cm，并且此时成倒立、等大的实像．
根据凸透镜成像的规律，此时物距、像距都等于2倍焦距．所以f=10.00cm．同时在实验中，我们需要让蜡烛，凸透镜，光屏的中心在同一高度；
（3）实验3中把烛焰放在距凸透镜30cm处时，即物距为30cm时，物距在二倍焦距以外，根据凸透镜成像的规律可知，此时成倒立缩小的实像．照相机就是利用这个原理制成的．
接下来保持凸透镜的位置不变，将蜡烛与光屏的位置对调后，则蜡烛在二倍焦距和焦距之间，根据凸透镜成像的规律可知，此时成倒立放大的实像．这是因为光在折射时光路是可逆的．
（4）实验中，光屏上已成清晰的、缩小的像，将蜡烛在此基础上远离透镜，则物距增大，像距应减小，所成的像也减小，所以光屏应向靠近透镜的方向移动，在此过程中烛焰的像变小．
（5）随着蜡烛燃烧而变短，根据过光心不改变方向，像会向上移动．
为了使下面是实验更方便操作，更合理是操作是把蜡烛升高，或凸透镜和光屏同时调低．故选项A符合题意；
（6）在做凸透镜成像的实验时，当将凸透镜的上半部挡住时，下半部仍可以汇聚光线，所以仍可以成物体完整的像．但照射到凸透镜上部的光线将被挡住，所以汇聚到像点的光线少了，所以像的亮度将变暗；故选项C符合题意；
故答案为：（1）同一高度；（2）10.00；（3）照相机；倒立；放大；（4）靠近；变小；（5）上；A；（6）C．

点评 关于凸透镜成像的规律中，共涉及四个方面的内容：①物距与焦距的关系；②成像的性质；③像距与焦距的关系；④具体的应用．一般情况下，只要告诉其中的一条，就可以确定另外三方面的内容．并能对实验中经常遇到的问题进行分析，找出原因．