Question

13．初二（7）班的學生在做探究凸透鏡成像規(guī)律的實驗，各小組采用不同的透鏡和器材進行實驗，展開了競賽．
（1）如圖1所示，為了測出凸透鏡的焦距，小明所在組的同學讓一束平行光正對凸透鏡照射，再把光屏放在它的另一側，改變凸透鏡與光屏的距離，直到光屏上出現一個最小、最亮的光斑，由此測出了凸透鏡的焦距．
（2）在實驗時，小明用該凸透鏡觀察小紅的眼睛，看到小紅的眼睛如圖1所示，要看到如圖A的情形，物距應該滿足的條件是B，要看到如圖B的情形，物距應該滿足的條件是A．
A．小于10cm     B．大于10cm且小于20cm      C．等于20cm     D．大于20cm
（3）小明將蠟燭、凸透鏡和光屏安裝在光具座上如圖2所示，要使燭焰的像能成在光屏的中央，應將蠟燭向下（填“上”或“下”）調整．
（4）小華用11個紅色的發(fā)光二極管按“E”字樣鑲嵌排列在白色方格板上替代蠟燭作為光源，又用同樣的白色方格板做成光屏，實驗裝置如圖3所示．同學們對小華使用的實驗裝置進行如下評價，優(yōu)點是可以比較物與像的大小和左右關系，但也存在一定的缺陷，你認為選擇下列哪個字母更好D．
A．A              B．B              C．H              D．P
（5）小麗組的同學在實驗時通過分析實驗數據又得出了像高與物高的比值和像距與物距之間的具體關系如表所示，他們的結論是像高與物高的比值等于像距與物距的比值，他們還發(fā)現像高與焦距有關，他們的結論是物距相同時，焦距越大，像越高．表格中的f₁是10、①是30、②是10．

序號	焦距f/cm	物距 u/cm	像距v/cm	物高l/cm	像高h/cm
1	f1	30	15	5	2.5
2		20	20	5	5
3		15	①	5	②
4	15	30	30	5	5
5		20	60	5	15
6		18	90	5	25

Answer 1

分析 （1）根據凸透鏡焦點和焦距的定義，判斷凸透鏡的焦距．
（2）根據凸透鏡成像的三種情況進行判斷：
u＞2f，成倒立、縮小的實像，2f＞v＞f．
2f＞u＞f，成倒立、放大的實像，v＞2f．
u＜f，成正立、放大的虛像．
（3）根據過光心不改變方向，判斷蠟燭的移動方向．
（4）凸透鏡成實像時，像和物在凸透鏡的兩側，像和物上下顛倒，左右相反；成虛像時，像和物在同側，則像向上移動．
（5）①根據凸透鏡成像規(guī)律中的物距等于2倍焦距時，成倒立等大的實像，可求得其焦距；比較2、4次實驗數據可知表格中①處數據．
②根據表格中的數據可知，像高與物高的比值和像距與物距之間的具體關系，可得出結論．
③根據表中像高、物距與焦距的關系得出結論．

解答 解：（1）平行于主光軸的光線經凸透鏡折射后會聚在主光軸上一點，這個最小最亮的點是凸透鏡的焦點，焦點到光心的距離是凸透鏡的焦距．所以凸透鏡的焦距是10cm．
（2）如圖A，看到倒立、放大的實像，所以眼睛和凸透鏡之間的距離在一倍焦距和二倍焦距之間，所以物距大于10cm小于20cm．
如圖B，看到正立、放大的虛像，所以眼睛和凸透鏡之間的距離在一倍焦距以內，所以物距小于10cm．
（3）根據過光心不改變方向，圖中蠟燭的像成在光屏的下方，要使像成在光屏的中央位置，蠟燭向下移動．
（4）用11個紅色的發(fā)光二極管按“E”字樣鑲嵌排列在白色方格板上替代蠟燭作為光源，又用同樣的白色方格板做成光屏，該裝置的優(yōu)點是可以比較物與像的大小和左右關系；但也存在一定的缺陷，選擇字母是最好選擇上下關系的更明顯，故選D．
（5）①根據表中的數據可知，像高與物高的比值等于像距與物距的比值，則由此可得出結論：像高與物高的比值和像距與物距的比值相等；即$\frac{h}{l}$=$\frac{v}{u}$，
因此可得$\frac{30}{15}$=$\frac{②}{5}$，故表格中②處數據為10．
②根據表中數據可知，物距一定，焦距越大，像高越高．
③由表中第3此實驗的數據，物距等于像距，物像等大，可知，此時u=2f=20cm．則f=10cm．即該凸透鏡的焦距為10cm．
比較2、4實驗數據可知，第2次實驗的相距等于第4次實驗的物距，因此第4次實驗的相距等于第2次實驗的物距，即表格中①處數據為30．
故答案為：（2）B；A；（3）下；（4）左右；D；（5）像高與物高的比值等于像距與物距的比值；物距相同時，焦距越大，像越高；10；①30；
②10．

點評 此題是探究凸透鏡成像規(guī)律的實驗，考查了對實驗器材的調整、凸透鏡成像的規(guī)律及對倒立實像的理解，應注意掌握基礎知識，做到靈活應用．
（1）過光心不改變方向是判斷蠟燭、凸透鏡、光屏高度的最佳方法．
（2）凸透鏡成像的三種情況是凸透鏡成像習題的重要依據，一定要熟練掌握．
（3）凸透鏡成實像時，無論遮住凸透鏡的上部、下部、中間，都不能改變像的大小，但是像變暗，凸透鏡遮住的越多，像越暗．此題是探究凸透鏡成像規(guī)律，其中首先根據表中信息找出該透鏡的焦距，其次是根據實驗數據分析像高與物高的比值和像距與物距之間的具體關系，同時鍛煉學生處理信息的能力．