Question

5．小明想探究凸透镜成像规律．现有两个凸透镜，焦距分别为10cm和20cm．

（1）实验前要调整凸透镜、光屏和烛焰，使光屏中心和烛焰中心位于凸透镜的主光轴上．
（2）小明将其中一块凸透镜放在光具座上，当烛焰、透镜及光屏的位置如上图所示时，恰能在光屏上得到一个清晰的像，则他选择的凸透镜的焦距为10cm；
（3）小明将蜡烛和光屏的位置对换，发现在光屏上仍能成一清晰的像，此时像的性质是倒立、放大（选填“放大”或“缩小”）的实像；
（4）接着，不改变各元件的位置，小明换了另一块凸透镜，调节光屏的位置，此时不能（选填“能”或“不能”）在光屏上找到烛焰的像．
（5）当烛焰通过凸透镜在光屏上成一实像时，如果透镜上落上一只小虫，则光屏上所成的像完整（选填“完整”或“不完整”），在屏上不能（选填“能”或“不能”）看到小虫的像．
（6）为了便于观察实验现象，实验的环境应该较暗（选填“较亮”或“较暗”）为好．

Answer 1

分析 （1）探究凸透镜成像规律时，先安放好仪器，为让像在光屏中间在呈现，须调整凸透镜、光屏和烛焰的高度，使它们的中心在同一高度．
（2）据图看出物距和像距的关系，再据两个凸透镜的焦距分析判断即可．
（3）由图知，蜡烛处于2倍焦距之外，在透镜的另一侧的光屏上得到清晰缩小的像，在光的折射中，光路是可逆的，分析若将蜡烛与光屏的位置对调，光屏上像的性质．
（4）若物体处于凸透镜的1倍焦距以内，在光屏上不能成像，通过凸透镜能看到一个正立、放大的虚像．
（5 ）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．
（6）凸透镜成像时，前后光线相差越大，实验效果越明显，蜡烛的像越明显．

解答 解：（1）在探究凸透镜成像规律时，须调整凸透镜、光屏和烛焰，使光屏中心和烛焰中心位于凸透镜的主光轴上，使所形成的像能呈现在光屏中心．
（2）此时通过凸透镜在光屏上能成一个实像，据图能看出，此时在光屏上成一个倒立缩小的实像，所以此时物体在2倍焦距以外，即u=30cm＞2f，即15cm＞f，已知两个凸透镜的焦距分别为10cm和20cm，所以小明选择的凸透镜的焦距为10cm．
（3）由图知，蜡烛原来处于2倍焦距之外，在透镜的另一侧的光屏上得到清晰缩小的像，这个像是实像；在光的折射中，光路是可逆的，当把蜡烛放在光屏位置，光屏放在原来蜡烛的位置，即此时物体处于1倍焦距和2倍焦距之间，据光路的可逆性可知，此时成倒立、放大的实像．
（4）在（3）中的物距为65cm-50cm=15cm，不改变各元件的位置，物距仍然为15cm，小明换了另一块焦距为20cm的凸透镜时，此时蜡烛处于1倍焦距以内，故光屏上不能成像．
（5）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，即光屏上所成的像仍然是完整的；由于小虫到透镜的距离小于1倍焦距，故在屏上不能看到小虫的像．
（6）为使实验现象更加明显，实验环境应该比较暗，这样蜡烛的像会更加清晰．
故答案为：
（1）凸透镜的主光轴上；（2）10；（3）放大；（4）不能；（5）完整；不能；（6）较暗．

点评 本题考查凸透镜成像规律及应用，光经过透镜折射后会聚成像，挡住一部分光不会影响所成的像，只是亮度变暗；此实验现象可以让学生做实验时动手操作一下，观察有什么现象发生，感性认识印象会更深．