Question

18．重庆一中物理兴趣小组的小娅和小燕同学在学习了凸透镜成像的规律之后，分别利用手中的实验器材进一步研究了凸透镜的相关特点

（1）小娅所使用的装置如图1所示，在探究“凸透镜对光线的作用”时，首先在两个透明玻璃长方体容器中充入蚊香烟雾，然后将水注入橡皮膜，制成液体透镜，再将液体透镜放置在两个玻璃容器之间，如图1甲所示，让光线沿图示方向射入玻璃容器，经透镜折射后折射光线将偏向（选填“偏离”或“偏向”）主光轴．如果此时再用注射器向橡皮膜注水，改变液体透镜的凸起程度，则折射光线偏折的程度会改变（选填“会改变”或“不改变”）．
（2）小娅在用液体透镜探究“凸透镜成像规律”时，蜡烛、光屏和液体透镜的位置如图1乙所示，光屏上出现清晰的烛焰像，若透镜位置不动，将蜡烛移到光具座10cm刻度时，则烛焰经凸透镜所称的像是C．
A．放大、倒立的实像          B．放大、正立的虚像
C．缩小、倒立的实像          D．缩小、正立的实像
（3）小燕同学则选择利用实验室里现有的凸透镜进行研究，她将此凸透镜正对太阳光，在透镜的另一侧移动光屏，直至光屏上呈现出最小最亮的光斑，如图2甲所示，可知此凸透镜的焦距约为11cm．她将一支点燃的蜡烛放在凸透镜的焦点处，保持凸透镜的位置不变，将光屏逐渐向远离凸透镜的方向移动，在光屏上光斑的大小将不变（选填“不变”、“变大”或“变小”）．

（4）当蜡烛、凸透镜位于图2乙中的位置时，光屏上得到一个清晰的像，此时所成的像与照相机所成的像性质相同（选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”）．
（5）如果在第（4）问的基础上，小燕将蜡烛移到图乙中30cm刻度线处，这时光屏应向右 （选填“左”或“右”）移动才能在光屏上得到清晰的像；接着她又把蜡烛移到距离凸透镜35cm的刻度线处，发现屏上的像变模糊了，此时她摘下自己的眼镜，放在蜡烛和凸透镜之间，光屏上又出现了清晰的像，则小刚戴的是远视（选填“近视”、“远视”）眼镜．
（6）当点燃的蜡烛距离凸透镜11.3cm时（已经调节烛焰的中心，透镜的中心，光屏的中心在同一高度），在光具座上无论怎么样移动光屏都得不到清晰的像，原因可能是光具座长度较短．
（7）小燕同学做实验时，由于蜡烛长时间燃烧，会使烛焰在光屏上所成的像少许偏离光屏的中央，要使像继续成在光屏中央，只调节透镜，她应将透镜适当的向下（选填“上”、“下”）移动．

Answer 1

分析 （1）凸透镜对光线有会聚作用，当平行光线经过凸透镜折射后向主光轴偏折；凸透镜对光的偏折能力与凸透镜的凸起程度有关；
（2）分析图象中物距和像距的大小关系，得出此时成像的特点及像距、物距与焦距的关系，从而判断当物体在10cm刻度处时物距与焦距的关系，从而得出成像的特点；
（3）焦距为凸透镜能使平行于主光轴的光会聚的点到光心的距离；根据由焦点发出的光，经凸透镜后变为平行光进行分析；
（4）凸透镜成像特点和应用：①U＞2f时，成倒立、缩小的实像，应用于照相机和摄像头；②2f＞U＞f时，成倒立、放大的实像，应用于投影仪和幻灯机；③U＜f时，成正立、放大的虚像，应用于放大镜；
（5）凸透镜成实像时，物近像远，像变大；远视眼镜是凸透镜，对光线由会聚作用；
（6）凸透镜成实像时，物距越小，像距越大；
（7）根据光线过光心不改变方向，判断凸透镜的移动情况．

解答 解：（1）由图可知，注水橡皮膜的形状相当于一个凸透镜，凸透镜对光有会聚作用，经透镜折射后折射光线将向主光轴方向偏折；凸透镜对光的偏折能力与凸透镜的凸起程度有关，用注射器向橡皮膜注水，改变液体透镜的凸起程度，则折射光线偏折的程度会发生改变；
（2）由图知，物距小于像距，此时成倒立放大的实像，因此物距处于1倍和2倍焦距之间，像距大于2倍焦距，物距u=40cm-25cm=15cm；像距v=70cm-40cm=30cm；
由上分析得：30cm＞2f，f＜15cm＜2f；解得：7.5cm＜f＜15cm；将蜡烛移到光具座的10cm刻度处时，物距u=40cm-10cm=30cm，处于2倍焦距之外，所以成倒立缩小的实像；故选C；
（3）根据测量凸透镜焦距的定义，此时光屏到凸透镜的距离为焦距，故焦距约为41cm-30cm=11cm；
把蜡烛放在该凸透镜的焦点上，凸透镜固定不动，光经过凸透镜后平行射到光屏上，所以将光屏向远离凸透镜的方向移动的过程中，光屏上光斑的大小不变；
（4）由图知，光屏上得到一个清晰的像，蜡烛到凸透镜距离大于光屏到凸透镜距离，即物体距大于像距，所以此时所成的像是倒立、缩小的实像，照相机就是根据这个原理制成的；
（5）将蜡烛移到图乙中30cm刻度线处，物距变小，由于凸透镜成实像时，物近像远，像变大，故应将光屏向右移动才能得到清晰的像；
当将蜡烛移到距离凸透镜35cm的刻度线处，物距进一步变小，像距变大，远视眼镜是凸透镜，对光线由会聚作用，此时她摘下自己的眼镜，放在蜡烛和凸透镜之间，光屏上又出现了清晰的像，则小刚戴的是远视眼镜；
（6）凸透镜成实像时，物距越小，像距越大，当点燃的蜡烛距离凸透镜11.3cm时，物距较短，像距较长，在光具座上无论怎么样移动光屏都得不到清晰的像，原因可能是光具座长度较短；
（7）由于蜡烛的燃烧，烛焰的高度逐渐降低，根据光线过光心不改变方向，要使像继续成在光屏中央，可以使凸透镜向下移动或光屏向上移动．
故答案为：（1）偏向；会改变；（2）C；（3）11；不变；（4）照相机；（5）右；远视；（6）光具座长度较短；（7）下．

点评 此题考查了有关凸透镜成像的规律，掌握凸透镜成像的特点与物距、像距之间的关系．此题需根据物距与像距的大小关系得出成像的特点及物距和像距的范围，难度稍大．