Question

在探究凸透镜成像规律时，小明用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，实验装置如图乙所示．
（1）该小组在探究实验时，不小心将透镜掉在地上碎成三块．他们不知道碎镜片的焦距是否与原透镜相等，于是选取其中一块镜片，准备测量其焦距．
A、请你设计一个简单实验，测量所选镜片的焦距．所用的主要器材有

 

；在甲图中虚线框内画出你所设计的实验示意图．（甲图中镜片已画出）
B、测量后，发现这块镜片的焦距与原透镜相等，由此他们得出“每块镜片的焦距都与原透镜相等”的结论．他们这种推断方法存在的主要问题是

 

．
（2）实验时，首先调节光源、凸透镜和光屏的高度，使它们的中心大致在同一高度上，其目的是

 

．凸透镜固定在光具座零刻度线上，小明将光源移至40cm时，在光屏上出现倒立、缩小的

 

（选填“实”或“虚”）像．
（3）同学们对小明使用的实验装置进行如下评价，其中错误的是

 

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
（4）光源“F”放在15cm处，其大小如图丙所示，凸透镜固定在光具座零刻度线上．如果用已经破碎的上半部分凸透镜做实验，则光屏上所成的像是

 

Answer 1

分析：（1）A、凸透镜对平行光有会聚作用，平行光通过凸透镜折射后会聚于凸透镜的焦点．据此选择实验器材．
B、要使实验的结论具有代表性应多做几次实验．
（2）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心．
根据物距和焦距的关系，利用凸透镜成像规律进行解答；
（3）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：①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；②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．
（4）掌握凸透镜成像的规律，根据物距处于f和2f之间时成倒立放大实像的特点进行分析；
若将凸透镜的一部分遮住，凸透镜仍能成完整的像．

解答：解：（1）A、所用的主要器材有平行光源，光屏，刻度尺，光屏便于找到焦点，刻度尺测出焦距．如图所示：

B、一次实验的偶然性较大多做几次实验才具代表性．
（2）实验时，首先调节光源、凸透镜和光屏的高度，使它们的中心大致在同一高度上，是为了使像成在光屏中央；
凸透镜焦距为10cm，光源移至40cm时，u＞2f，成倒立、缩小的实像．
（3）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．
（4）光源“F”放在15cm处，物距处于f和2f之间，此时成倒立放大的实像，用凸透镜的一部分进行实验，这部分仍能够会聚光线到像点处，所以仍能够成完整的像，C正确．
故答案为：（1）A、平行光源、光屏、刻度尺；实验示意图如上图所示；
B、只测一块镜片焦距具有偶然性．
（2）使像成在光屏中央，便于观察；实；
（3）D；
（4）C．

点评：此题是探究凸透镜成像的实验，考查了凸透镜焦距的测量、实验中应注意的问题、凸透镜成像的规律，主要考查了对实验中一些细节问题的理解．