Question

小明在“探究凸透镜成像规律”实验中，用装有6个发光二极管的有方格的白纸板做发光物体，如图甲所示．又用这种有同样大小方格的白纸板做光屏．将发光物体、凸透镜和光屏组装到光具座上并调整好，如图乙所示．

（1）当发光物体在距离凸透镜20cm的a点时，在光屏上成的像如图A所示．则该凸透镜的焦距是______cm．

（2）当发光物体在b点时，在光屏上成的像如图B所示．这时用白纸挡住该凸透镜的上半部，所成的像是如图______（选填“B”、“B₁”或“B₂”）所示的样子．
（3）当物体放在成c点时，成像如图C所示，则c点在______（选填“a点左侧”、“a、b两点之间”或“b点右侧”）．
（4）将发光物体放在离透镜5cm的d点时，无论怎样移动光屏，在光屏上都找不到像，此时透过透镜会观察到像，这个像一定是______（选填“实像”或“虚像”）．
（5）同学们对小明使用的实验装置进行了评价，觉得比用同样大小方格的白纸板和白屏相比方便多了，请你说出它的优点：______．

Answer 1

解：①由图可知，当发光物体在距离凸透镜20cm的a点时，在光屏上出现的是一个等大的倒立的实像，由凸透镜成像规律可知，当u=2f时，在光屏上出现的是一个等大的倒立的实像，即凸透镜的焦距是10cm．
故答案为：10．
②一个物体有无数个点组成，任何一个点射向凸透镜有无数条光线，无数条光线经凸透镜折射后有无数条折射光线，用纸遮住凸透镜的一半，折射光线减半，会聚成像的大小不变，像的亮度减小，所以当发光物体在b点时，此时2f＞u＞f．则由凸透镜成像规律可知，成倒立放大的实像，即所成的像是如图B所示的样子．
故答案为：B．
③由图C可以看出，此时的像是倒立缩小的实像，则由凸透镜成像规律可知，u＞2f时，成倒立缩小的实像，则c点应在2倍焦距之外，即a点左侧．
故答案为：a点左侧．
④将发光物体放在离透镜5cm的d点时，无论怎样移动光屏，在光屏上都找不到像，此时透过透镜会观察到像，这说明物体距透镜的距离小于一倍焦距，物体成的是正立放大的虚像．
故答案为：虚像．
⑤用这种发光物体和光屏做实验，可直接比较出像与物的大小，因此和白屏相比方便多了．
故答案为：便于比较像与物的大小．
分析：①凸透镜成像时，u=2f，成倒立、等大的实像，v=2f．
②凸透镜在光屏上成实像时，用纸遮住透镜的一半，像的大小不变，只改变了像的亮度．
③根据凸透镜成像规律中的u＞2f时，成倒立缩小的实像来解答此题．
④物体距透镜的距离小于一倍焦距，物体成的是正立放大的虚像；
⑤用这种发光物体和光屏做实验，最主要的一条优点是可直接比较出像与物的大小．
点评：（1）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成像性质；③像距与焦距的关系；④应用．在这四个方面中，只要告诉了其中的一个方面就可以确定另外的三个方面．本题考查了凸透镜成像习题的大部分内容，一定要透彻理解该题．
（2）凸透镜成实像时，无论遮住凸透镜的上部、下部、中间，都不能改变像的大小，但是像变暗，凸透镜遮住的越多，像越暗．