Question

11．（1）如圖1所示，光會(huì)聚于b點(diǎn)，在虛線(xiàn)區(qū)域內(nèi)放甲透鏡后，光會(huì)聚于主光軸MN上的a 點(diǎn)；在虛線(xiàn)區(qū)域內(nèi)換放乙透鏡后，光會(huì)聚于主光軸MN上的c點(diǎn)．現(xiàn)在小明想進(jìn)一步探究凸透鏡成像的特點(diǎn)，他應(yīng)選擇乙（選填“甲”或“乙”）透鏡．
小明選擇好凸透鏡后再光具座上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：
（2）為測(cè)量凸透鏡焦距，他讓一束平行光正對(duì)射向該透鏡，須調(diào)節(jié)光屏位置直到在屏上得到一個(gè)最小最亮的光斑．圖甲是調(diào)節(jié)完成的狀態(tài)，該透鏡的焦距f=10cm；
（3）小明按圖乙組裝好實(shí)驗(yàn)裝置．在只移動(dòng)透鏡的情況下，他發(fā)現(xiàn)都不能在光屏上成清晰的像．由此，你猜想造成上述現(xiàn)象的原因是蠟燭和光屏間距離較小；
（4）如圖丙所示，蠟燭在光具座上A處時(shí)，可在B處的光屏上成一清晰的像，所成像為倒立、放大的實(shí)像．若把蠟燭從A處向左移動(dòng)距離s到C，為在光屏上再次成清晰的像，則他應(yīng)將光屏向左（選填“左”或“右”）移動(dòng)．
（5）小明和其他同學(xué)繼續(xù)利用凸透鏡和蠟燭進(jìn)行成像實(shí)驗(yàn)．從各組匯報(bào)數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)物距均為20.0cm時(shí)，有兩個(gè)小組所測(cè)像距分別為16.0cm、24.0cm，與理論像距20cm相比偏差較大．若不是因?yàn)殚L(zhǎng)度測(cè)量方法錯(cuò)誤和測(cè)量誤差導(dǎo)致的，請(qǐng)分析出現(xiàn)這種情況的原因：
光屏上還沒(méi)有出現(xiàn)清晰的像時(shí)就測(cè)出了像距．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)圖判斷出甲乙對(duì)光線(xiàn)的作用，根據(jù)凸透鏡和凹透鏡對(duì)光線(xiàn)的作用進(jìn)行判斷．凸透鏡有會(huì)聚光線(xiàn)的作用，凹透鏡有發(fā)散光線(xiàn)的作用．
（2）平行于主光軸的光線(xiàn)經(jīng)凸透鏡折射后會(huì)聚在主光軸上一點(diǎn)，這點(diǎn)是凸透鏡的焦點(diǎn)．焦點(diǎn)到光心的距離是凸透鏡的焦距．
（3）根據(jù)凸透鏡成像規(guī)律中像距和物距的關(guān)系，當(dāng)u=2f，成倒立、等大的實(shí)像，此時(shí)v=2f；
（4）根據(jù)凸透鏡成像規(guī)律中像距和物距的關(guān)系可確定像的性質(zhì)；凸透鏡成像時(shí)，物距增大，像距減�。煌雇哥R成像時(shí)，當(dāng)物距等于2f，此時(shí)像距也為2f，物像之距最小．
（5）同一凸透鏡，物距一定，像距一定，小組實(shí)驗(yàn)的像距不同，是因?yàn)楣馄辽线�沒(méi)有出現(xiàn)清晰的像就測(cè)像距．

解答 解：（1）由圖知，若光沿直線(xiàn)傳播會(huì)聚到b點(diǎn)，經(jīng)過(guò)甲會(huì)聚到c點(diǎn)，說(shuō)明甲對(duì)光線(xiàn)有發(fā)散作用，是凹透鏡；經(jīng)過(guò)乙會(huì)聚到a點(diǎn)，說(shuō)明乙對(duì)光線(xiàn)有會(huì)聚作用，是凸透鏡．所以應(yīng)選擇乙透鏡．
（2）讓一束平行于凸透鏡主光軸的光線(xiàn)經(jīng)過(guò)凸透鏡后，在光屏上形成了一個(gè)最小、最亮的光斑，這點(diǎn)是凸透鏡的焦點(diǎn)，由圖2可知：焦點(diǎn)到光心的距離是25.0cm-15.0cm=10.0cm，所以凸透鏡的焦距是10.0cm．
（3）由圖2可知，此時(shí)u=2f，在只移動(dòng)透鏡的情況下，當(dāng)物距u=2f，成倒立、等大的實(shí)像，此時(shí)v=2f，但光屏的位置就不符合v=2f；
當(dāng)2f＞u＞f時(shí)，成倒立、放大的實(shí)像，此時(shí)v＞2f，同樣光屏的位置也不符合v＞2f；因此都不能在光屏上成清晰的像．要想在光屏上得到像，就得將光屏遠(yuǎn)離透鏡，因此造成都不能在光屏上成清晰的像的原因是蠟燭和光屏間距離較小．
（4）由圖3可知，物距小于像距，由凸透鏡成像規(guī)律可知，可在B處的光屏上成一清晰的像，所成像為倒立、放大的實(shí)像；凸透鏡位置不變，蠟燭向左移動(dòng)，物距增大，像距減小，光屏向左移動(dòng)才能接到清晰的像．當(dāng)物距等于2f，此時(shí)像距也為2f，物像之距最�。�當(dāng)由A處向左移動(dòng)時(shí)，由于物體向2f處靠近，所以物像之距在減小，因?yàn)槲矬w向左移動(dòng)，像也向左移動(dòng)．
（5）同一凸透鏡，物距一定，像距一定，小組實(shí)驗(yàn)的像距不同，是因?yàn)楣馄辽线�沒(méi)有出現(xiàn)清晰的像就測(cè)像距．
故答案為：（1）乙；（2）最小最亮；10；（3）蠟燭和光屏間距離較小；（4）倒立；放大；左；（5）光屏上還沒(méi)有出現(xiàn)清晰的像時(shí)就測(cè)出了像距．

點(diǎn)評(píng) 此題考查了根據(jù)數(shù)據(jù)分析影響凸透鏡焦距的因素、各種顏色的光的偏折程度以及凸透鏡成像規(guī)律的理解，要熟練掌握凸透鏡成像的規(guī)律，光路的可逆性、過(guò)光心的光線(xiàn)方向不變．