Question

17．探究“凸透鏡成像規律”．
（1）如圖甲所示，光會聚于b點，在虛線區域內放甲透鏡后，光會聚于主光軸MN上的c點；在虛線區域內換放乙透鏡后，光會聚于主光軸MN上的a點．現小明想進一步探究凸透鏡成像的特點，應選擇乙（選填“甲”或“乙”）透鏡．

（2）為了確定凸透鏡的焦距，小明讓一束平行光射向凸透鏡，移動光屏，直到在光屏上會聚成一點，如圖乙所示，則該凸透鏡的焦距為10cm．
（3）小明將蠟燭、凸透鏡、光屏依次放在光具座上，點燃蠟燭后，發現無論怎樣沿光具座移動蠟燭、凸透鏡、光屏，在光屏上始終得不到燭焰的像，你認為可能的原因是蠟焰、凸透鏡、光屏三者的中心不在同一高度．
（4）上述問題解決后，他們將蠟燭、凸透鏡固定在光具座如圖丙位置，光屏應在①（選填“①”、“②”、“③”）區域前后移動，才能得到清晰、完整的像．用不透明的紙擋住透鏡上半部分，則光屏上所成的像完整．（選填“完整”或“不完整”）；將蠟燭和光屏的位置對換，發現在光屏上仍能成一清晰的像，此時像的性質是倒立、放大的實像．
（5）在蠟燭和凸透鏡之間放上一個近視眼鏡，則發現像變得模糊了，這時應適當向右（選填“左”或“右”）移動光屏，才能重新得到清晰的像．
（6）把蠟燭移至光具座上42cm刻度線處，無論怎樣調節光屏，光屏上始終接收不到像，老師告訴小明是因為此時成的是正立、放大的虛像，要想看到這個像，觀察的方法應是從光屏一側透過透鏡觀察蠟焰．

Answer 1

分析 （1）凸透鏡對光線有會聚作用，凹透鏡對光線有發散的作用，根據這個特點進行判斷．
（2）根據凸透鏡焦點和焦距的定義進行解答．跟主光軸平行的光線經凸透鏡折射后會聚在主光軸上一點，這點是凸透鏡的焦點，焦點到光心的距離是凸透鏡的焦距．
（3）若光屏上沒有像，可能是因為物距小于焦距，成了虛像，不能成在光屏上．
有可能光屏、凸透鏡和燭焰的中心不在同一高度上，像無法成在光屏上．
有可能物體在焦點上，不能成像．可能是光具座的長度小于凸透鏡的4倍焦距，像成在光屏以外的位置上．（4）①根據凸透鏡成實像進行判斷：
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．
②物體有無數點組成，物體上任一點射向凸透鏡有無數條光線，經凸透鏡折射后，有無數條折射光線會聚成該點的像．當遮住凸透鏡的一部分，還有另外的部分光線，經凸透鏡折射會聚成像．
③根據光路是可逆的進行判斷．
（5）近視眼鏡是凹透鏡，凹透鏡對光線有發散作用，使會聚的光線錯后會聚，像會向右移動．
（6）物距小于焦距，凸透鏡成正立、放大的像．虛像不能呈現在光屏上．虛像和物體在凸透鏡的一側，要在光屏的一側觀察．

解答 解：（1）凹透鏡對光線有發散的作用，光線經過凹透鏡錯后會聚，會聚在b點，所以甲是凹透鏡；凸透鏡對光線有會聚作用，光線經過凸透鏡提前會聚，會聚在a點，所以乙是凸透鏡．
（2）小明讓一束平行光射向凸透鏡，移動光屏，直到在光屏上會聚成一點，這點是凸透鏡的焦點，所以凸透鏡的焦距f=30cm-20cm=10cm．
（3）無論怎樣沿光具座移動蠟燭、凸透鏡、光屏，在光屏上始終得不到燭焰的像，此題已經排除了物距小于焦距，物體在焦點上，所以光屏上接不到像，可能是有可能光屏、凸透鏡和燭焰的中心不在同一高度上，像無法成在光屏上；可能是光具座的長度小于凸透鏡的4倍焦距，像成在光屏以外的位置上．
（4）①如圖，u=50cm-24cm=26cm＞2f，2f＞v＞f，所以光屏要放在②區域前后移動．
 ②遮住凸透鏡的上半部，物體上任一點射向凸透鏡的下半部，經凸透鏡折射后，照樣能會聚成像，像的大小不發生變化，折射光線減少，會聚成的像變暗．
 ③光路是可逆的，對調蠟燭和光屏的位置，會得到相反的像，所以光屏上得到倒立、放大的實像．
（5）在蠟燭和凸透鏡之間放上一個近視眼鏡，則發現像變得模糊了，近視眼鏡是凹透鏡，凹透鏡對光線有發散作用，像向右移動，要想再次得到清晰的像，光屏向右移動．
（6）把蠟燭移至光具座上42cm刻度線處，u=50cm-42cm=8cm＜f，成正立、放大的虛像，虛像和物體在凸透鏡的一側，要在光屏的一側透過凸透鏡進行觀察．
故答案為：（1）乙；（2）10；（3）燭焰、凸透鏡、光屏的中心沒有在同一高度；（4）②；完整；放大；（5）右；（6）從光屏一側透過凸透鏡觀察燭焰．

點評 此題是探究凸透鏡成像的規律，解決此題的關鍵有三：①熟練掌握凸透鏡成像的規律及應用；②根據已知條件判斷出甲乙透鏡的類型；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．