Question

11．小明在做“探究凸透镜成像规律”的实验时，固定凸透镜的位置不动，实验操作规范．

（1）实验前，要调整图1烛焰、凸透镜、光屏的中心同一高度，实验中他发现光屏上的像偏下，那么他应该把凸透镜向上（选填“上”或“下”）调节，使像最终成在光屏的中央．
（2）当他将蜡烛、凸透镜、光屏调节到图示位置时，烛焰恰好在光屏上成清晰的像．这个像的成像原理与照相机（选填“放大镜”、“投影仪”或“照相机”）相同．若将蜡烛向右移动少许，则应将光屏向右（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像要大些．
（3）若保持凸透镜、光屏的位置不变，再在凸透镜左侧附近放置一凹透镜（图中未画出），这时需要将蜡烛向左（选填“左”或“右”）移动才能在光屏上成清晰的像．
（4）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，其理由是凸透镜没有正对太阳光．
（5）小红同学做“观察凸透镜成像”的实验时，进行了两次实验，如图2所示，
在实验1中，她能在凸透镜的另一侧的光屏上观察到倒立、放大的“烛焰”；
在实验2中，她通过凸透镜能观察到正立、放大的“烛焰”．
则该同学在实验1中使用的凸透镜的焦距小（选填“大于”“小于”或“等于”）实验2中使用的凸透镜的焦距
（6）当烛焰通过凸透镜在光屏上成一实像时，如果透镜上又落下一只小虫，则光屏上的像的大小将不变（变大/变小/不变），像的明暗将变暗（变亮/变暗/不变）．

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．根据光线过光心不改变方向进行判断．
（2）凸透镜成实像时，根据物距和像距的关系，能判断凸透镜的成像情况：①物距大于像距，成倒立、缩小的实像，应用于照相机；②物距等于像距，成倒立、等大的实像；③物距小于像距，成倒立、放大的实像，应用于投影仪或幻灯机；凸透镜成实像时，物距越小，像距越大，像越大；
（3）当凹透镜靠近凸透镜时，会聚能力减弱，使像呈在光屏的后方．
（4）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．
（5）根据实验1和实验2中像的性质可分别确定物距和焦距的关系，然后比较即可．
（6）凸透镜成像属于光的折射现象，物体发出的光线经凸透镜折射后，会聚在凸透镜另一侧的光屏上，形成物体的实像；如果凸透镜的口径大，透过的光多，像就亮；口径小，透过的光少，像就暗．

解答 解：（1）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．实验中他发现光屏上的像偏下，根据光线过光心不改变方向，凸透镜向上移动，或蜡烛向下移动，或光屏下移动．
（2）根据图示可知，物距大于像距，成倒立、缩小的实像，因此与照相机原理相同．凸透镜成实像时，物距越小，像距越大，像越大；因此当凸透镜的位置不变时，只向右移动蜡烛，要使光屏上再次出现一个明亮清晰的像．
（3）凹透镜对光线有发散作用，靠近凸透镜时，使光线发散，像会聚在光屏的后方，像距增大，在光屏上要得到清晰的像，光屏要远离凸透镜．
（4）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．小明在上午第二节课后（9：30左右），太阳光倾斜照射到地面上，将凸透镜与水平地面平行放置，太阳光没有垂直照射到凸透镜的表面，与主光轴不平行，所以不能正确测量出焦距．
（5）在实验1中，她能在凸透镜的另一侧的光屏上观察到倒立、放大的“烛焰”；
由此可知，2f₁＞u=6cm＞f₁，----①
在实验2中，她通过凸透镜能观察到正立、放大的“烛焰”．
由此可知，物距u=6cm＜f₂，-----②
由①②比较可得，f₁＜f₂，
即实验1中使用的凸透镜的焦距小于实验2中使用的凸透镜的焦距．
（6）凸透镜成实像时，所有透过透镜的光会聚到光屏上成像，小虫落在透镜上后，整个物体发出的光虽有一小部分被挡住，但总会有一部分光通过凸透镜而会聚成像，因此，像与原来相同，大小不变；由于透镜的一小部分被遮住，因此折射出的光线与原来相比减少了，像将完好，但亮度会变暗．
故答案为：（1）同一高度；上；（2）照相机；右；大；（3）左；（4）凸透镜没有正对太阳光；（5）小；（6）不变； 变暗．

点评 掌握凸透镜成像的两种判断方法：根据物距和焦距的关系，根据物距和像距的关系．
本题涉及到的知识点很多，有焦点、焦距、凸透镜的会聚作用等，综合性很强，使试题具有一定的难度．