Question

【題目】小周同學想探究凸透鏡焦距與哪些因素有關，他猜想之后進行了探究實驗：

次數	1	2	3
材料	玻璃	玻璃	水晶
凸起程度	較小	較大	較大
焦距/cm		8.0	4.0

（1）他測量焦距的實驗如圖 甲所示，則測得的焦距為_____cm。

（2）由以上三次實驗可初步得出凸透鏡的焦距與_____和_____有關。實驗涉及運用的研究方法與下列哪個相同_____。

A、用抽氣機和玻璃罩探究真空能否傳聲

B、研究光的直線傳播時引入光線

C、研究影響聲音響度與振幅的關系時采用控制鋼尺長度不變來控制音調

D、通過蠟燭火焰的情況來判斷聲音是否可以傳遞能量

（3）小周回想起白光經三棱鏡后，光屏上自上而下出現了紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫的色帶（如圖乙所示），受此啟發，于是他選取焦距為 10cm 的凸透鏡，用紅光和藍光來進行圖甲的實驗，實驗結論：對同一凸透鏡，_____光的焦距小些。

（4）小周繼續做“探究凸透鏡成像規律”實驗，固定凸透鏡的位置不動，實驗操作規范，當他將蠟燭，凸透鏡和光屏調節到如圖 3 所示的位置時，燭焰恰好在光屏上成清晰的像。

①圖 3 成像原理與_____（選填“放大鏡”、“投影儀”或“照相機”）相同，若將蠟燭稍微向右移動一些，則應將光屏向_____移動（選填“左”或“右”）才能再次在光屏上成清晰的像。

②若保持凸透鏡、光屏的位置不變，在凸透鏡左側附近放置一個凸透鏡（圖中未畫出），這時需要將光屏向_____（選填“左”或“右”）移動才能在光屏上成清晰的像。

③燭焰成虛像時，人眼應該從_____（填“燭焰”或“光屏”）一側向透鏡方向觀察。

④小明測出透鏡焦距為 10cm，在實驗時，小紅用該凸透鏡觀察小明的眼睛，看到小明的眼睛如圖 4 所示， 則物距應該滿足的條件是_____。

A．小于 10cm

B．大于 10cm 且小于 20cm

C．等于 20cm

D．大于 20cm

⑤小明在接下來的實驗中移動蠟燭，物距 u 隨時間 t 的變化圖象如圖 5 所示，則像距 v 與 t 的大致變化關系為圖 6 中的_____。

⑥若蠟燭燃燒了一段時間后變短了，但仍要使蠟燭的像成在光屏的中央，應把凸透鏡向_____（選填“上”或“下”）調節。

Answer 1

【答案】10.0 材料 凸起程度 C 藍 照相機 右 左 光屏 B B 下

【解析】

(1)[1]焦點到透鏡中心的距離為焦距，刻度尺的分度值為1cm，此時讀數為

40.0cm-30.0cm=10.0cm

即透鏡焦距為

f=10.0cm

(2)[2]根據表中2、3次的實驗數據可知，凸起程度相同的凸透鏡，材料不同其焦距也不同；故可初步得出凸透鏡的焦距與材料有關；

[3]根據表中1、2次的實驗數據可知，材料相同的凸透鏡，凸起程度越大其焦距越小；故可初步得出凸透鏡的焦距與凸起程度有關

[4]本實驗運用了控制變量法；

A．用抽氣機和玻璃罩探究真空能否傳聲，運用的是推理法，故A不符合題意；

B．研究光的直線傳播時引入光線，采用的是模型法，故B不符合題意；

C．研究影響聲音響度與振幅的關系時采用控制鋼尺長度不變來控制音調，采用了控制變量法，故C符合題意；

D．通過蠟燭火焰的情況來判斷聲音是否可以傳遞能量，采用的是轉換法，故D不符合題意。

(3)[5]用紅光和藍光平行于同一個凸透鏡的主光軸射入，紅光、藍光對凸透鏡的焦距不相同。紅色光較藍色光偏折能力弱，所以紅色光對凸透鏡的焦距大；藍光入射時焦距小些。

(4)①[6]物體到凸透鏡的距離是物距，像到凸透鏡的距離是像距。如圖1，物距大于像距，成倒立、縮小的實像，照相機就是利用此原理制成的；

[7]當凸透鏡的位置不變時，只向右移動蠟燭少許，根據物近(物距變小)像遠(像距變大)像變大，要使光屏上再次出現一個明亮清晰的像，應向右移動光屏；

②[8]若保持凸透鏡、光屏的位置不變，再在凸透鏡左側附近放置一個凸透鏡，因凸透鏡對光線有會聚作用，成像較原來提前了，這時需要將光屏向左移動才能在光屏上成清晰的像；

③[9]燭焰成虛像時，像與物同側，故人眼應該從光屏一側向透鏡方向觀察；

④[10]小明用該凸透鏡觀察小紅的眼睛，看到小紅的眼睛如圖甲2所示，即看到倒立、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，故選B；

⑤[11]將蠟燭從略大于一倍焦距處逐漸遠離凸透，物距逐漸增大，根據凸透鏡成的實像時有：物遠(物距變大)像近(像距變小)像變小，像距逐漸減小，從v>2f到f<v<2f，但像距只能接近1倍焦距，而不能小于1倍焦距，故選B；

⑥[12]凸透鏡成倒立的實像，蠟燭變短，相對于凸透鏡向下移動，所以其像向上移動，要使蠟燭的像仍然成在光屏的中心，應該把凸透鏡向下移動。