Question

12．如图所示，在“探究凸透镜成像规律”的实验中，凸透镜在光具座上的位置保持不变，凸透镜的焦距为10cm．

（1）小华实验中发现，随着蜡烛的燃烧，光屏上依然得到烛焰清晰的像，但光屏上像的位置却偏高，为了使像仍成在光屏的中央，则应向下调节凸透镜．
（2）小华调整后，如图1，烛焰恰好在光屏上成清晰的像，投影仪就是利用此成像原理制成的（选填“放大镜”、“投影仪”或“照相机”）．若固定凸透镜的位置不动，将蜡烛向左移动少许，则应将光屏向左（选填“左”或“右”）移动才能再次在光屏上成清晰的像，此时像的大小比刚才的要小些．
（3）透镜位置不变，小明将蜡烛移到标尺45cm处，此时应站在透镜右（选填“左”或“右”）一侧观察蜡烛的像，当观察到像时有（选填“有”或“没有）光进入人眼．
（4）小明又将蜡烛放在10cm刻度线处，调整光屏使光屏上成清晰的像，然后拿来一只眼镜放在蜡烛和凸透镜之间，且靠近凸透镜．结果光屏上原来清晰的像变模糊了，他只将光屏向远离凸透镜的方向移动了适当距离时，又观察到清晰的像，由此分析，还可以只将蜡烛向远离（选填“远离”或“靠近”）凸透镜的方向移动适当距离也能观察到清晰的像，显然这是近视（选填“近视”或“远视”）眼镜．
（5）为了粗测凸透镜的焦距，小明在上午第二节课后（9：30左右），将凸透镜与水平地面平行放置，调节凸透镜到地面的距离，直至地面上出现一个最小的亮点，小明认为此点就是凸透镜焦点的位置．旁边的同学却告诉他，这个亮点不是凸透镜的焦点位置，其理由是太阳光与透镜的主光轴不平行．
（6）小芳用9个红色的发光二极管按“F”字样镶嵌排列在白色方格板上替代蜡烛作为光源，又用同样的白色方格板做成光屏，实验使用的凸透镜焦距为10cm，实验装置如图2所示．同学们对小芳使用的实验装置进行如下评价，其中错误的是D
A．与烛焰相比，实验使用的光源不会晃动，光屏上所成的像比较稳定
B．光源镶嵌在白色方格板上，用同样的白色方格板做光屏，便于比较像与物的大小
C．零刻度线刻在光具座标尺的中央，可直接测出物距和像距
D．若凸透镜的焦距未知，则利用此实验装置不能测量凸透镜的焦距
（7）光源“F”放在15cm处，其大小如图3（A）所示，凸透镜固定在光具座零刻度线上．如果用遮光罩将凸透镜的上半部分罩住，则光屏上所成的像D．

Answer 1

分析 （1）若像偏高，则应将烛焰相对于凸透镜向上运动，根据此判断凸透镜的移动方向；
（2）根据像距与物距的关系，确定成像的特点；
根据物近像远像变大的特点判断光屏的移动方向和像的大小变化；
（3）能够看到像，是因为看到光线进入人眼；
当物距小于焦距时，凸透镜成正立放大的虚像，像和物体在凸透镜的同侧；
（4）近视眼镜是凹透镜，当近视眼镜靠近凸透镜时，会聚能力减弱，使像呈在光屏的后方；近视眼的晶状体变厚，会聚能力增强，像距减小，像呈在视网膜的前方；戴近视眼镜使光线发散一些，使像距增大，使像呈在视网膜上；
（5）平行于主光轴的光线会聚于一点，此点为凸透镜的焦点．由焦点到凸透镜光心的距离叫做焦距，粗略测量薄透镜的焦距时，可以测出从焦点到凸透镜的距离即可；
（6）在凸透镜成像实验中，烛焰的形状会受风的影响，并且烛焰和像的大小关系不容易确定；
实验中用发光二极管做光源，这样成的像比较稳定，并便于比较像与物体的大小；
像和物到凸透镜的距离分别为像距和物距，若将凸透镜放在0刻线处，可以从光具座直接读出像距和物距的大小；
测量焦距的方法：根据焦距的定义，让平行光照射凸透镜，会聚到焦点，由焦点到凸透镜的距离就是焦距；
根据物距等于2f时成等大的实像，当实像和物相等时，此时像距、物距都等于2倍焦距．
（7）凸透镜成像时，像与物上下、左右均倒（是互换的），f＜u＜2f时，成倒立放大的实像．

解答 解：（1）光屏上像的位置偏高，为了使像仍成在光屏的中央，应将烛焰相对于凸透镜向上运动，即向下调节凸透镜；
（2）由图知，像距大于物距，此时成倒立放大的实像，投影仪是根据这个原理制成的；
将蜡烛向左移动少许，物距变大，像和像距都会变小，所以应将光屏向左移动才能再次在光屏上成清晰的像，此时像的大小比刚才的要小；
（3）将蜡烛移到标尺45cm处，物距小于焦距，此时像和蜡烛在凸透镜的同侧，此时应站在透镜右侧观察蜡烛的像，当观察到蜡烛的像时，有光线进入人眼；
（4）只将光屏向远离凸透镜的方向移动适当距离时，又在光屏上观察到蜡烛清晰的像，说明物距不变，像距增大了，也就是眼镜对光线有发散作用，因此这只眼镜是凹透镜，即近视镜，要使像变清晰还可以将蜡烛远离凸透镜．
（5）太阳光可以近似看为平行光源，将凸透镜正对着太阳光，太阳光经凸透镜后将会聚在焦点．所以把光屏置于另一侧，改变光屏与凸透镜间的距离，直到光屏上出现一个最小、最亮的光斑，这个光斑便为焦点．测出光斑到凸透镜的距离，便是焦距．将凸透镜与水平地面平行放置，此时太阳光与透镜的主光轴不平行，所以这个亮点不是凸透镜的焦点位置．
（6）A、发光二极管作为光源与烛焰相比，像更稳定，所以A正确，不符合题意；
B、用同样的白色方格板做光屏，便于比较像与物的大小，B说法正确，不符合题意；
C、零刻度线刻在光具座标尺的中央，这样可以直接从光具座读出测出物距和像距，C说法正确，不符合题意；
D、若凸透镜的焦距未知，可调节物距及像距，当成等大的实像时，物距便等于2倍焦距，这样可以测出凸透镜的焦距，所以D说法错误，符合题意．
故选D．
（7）用遮光罩将凸透镜的上半部分罩住，只能影响像的亮暗，不影响像的性质，光源“F”放在15cm处，物距处于一倍和二倍焦距之间，成倒立放大的实像，与原物体相比，上下颠倒、左右相反，故选D．
故答案为：（1）下；（2）投影仪；左；小；（3）右；有；（4）远离；近视；（5）太阳光与透镜的主光轴不平行；（6）D；（7）D．

点评 本题是探究凸透镜成像规律的实验，不仅要熟练掌握规律内容，而且要掌握器材的调节及有关问题的解决．