Question

18．小明用凸透鏡、蠟燭、光屏和刻度尺等器材探究凸透鏡成像規(guī)律．
（1）如圖所示，為了測(cè)出凸透鏡的焦距，小明同學(xué)將凸透鏡正對(duì)著太陽光，再把光屏放在它的另一側(cè)，改變凸透鏡與光屏的距離，直到光屏上出現(xiàn)一個(gè)最小最亮的光斑，就可以測(cè)出該凸透鏡的焦距為10 cm．

（2）當(dāng)燭焰距凸透鏡15cm時(shí)，移動(dòng)光屏，可在光屏上得到一個(gè)清晰的倒立、放大（選填“放大”或“縮小”）的實(shí)像．（選填“實(shí)”或“虛”）
（3）實(shí)驗(yàn)過程中，當(dāng)蠟燭與凸透鏡的距離如圖所示時(shí)，在光屏上可得一個(gè)清晰的像，這個(gè)像是倒立（選填“倒立”或“正立”），縮小（選填“放大”、“縮小”或“等大”）的像．
（4）在上圖中若固定蠟燭和光屏不動(dòng)，向左（選填“右”或“左”）移動(dòng)凸透鏡到另一位置，還可在光屏上得到一個(gè)清晰的像，則此時(shí)所成的像是倒立（選填“倒立”或“正立”），放大（選填“放大”、“縮小”或“等大”）的像．
（5）實(shí)驗(yàn)一段時(shí)間后，蠟燭變短了，要使?fàn)T焰的像仍然成在光屏的中心，應(yīng)該將光屏向上移動(dòng)．
（6）小明將燭焰、凸透鏡和光屏的中心調(diào)到同一高度后，在水平桌面上無論怎樣移動(dòng)光屏，都不能承接到燭焰的像，原因是蠟燭到凸透鏡的距離小于或等于焦距．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)平行于主光軸的光線經(jīng)凸透鏡折射后會(huì)聚于焦點(diǎn)，焦點(diǎn)到凸透鏡的距離為焦距，讓平行光射到凸透鏡上，調(diào)出最小最亮的光斑為凸透鏡的焦點(diǎn)，亮斑到凸透鏡的距離為焦距．
（2）物距在一倍焦距和二倍焦距之間時(shí)成倒立、放大的實(shí)像；
（3）根據(jù)圖示的物距與題干中告訴的焦距，利用凸透鏡成像的規(guī)律可以確定此時(shí)的成像情況．
（4）當(dāng)物體與光屏的位置互換后，即像與物體互換后，由于光路是可逆的，物體仍在光屏上成一個(gè)清晰的像，只不過成像的性質(zhì)有所改變．
（5）根據(jù)凸透鏡成倒立實(shí)像的特點(diǎn)，物體向下移動(dòng)，則像向上移動(dòng)．
（6）在光屏上不能成像的原因：物距小于焦距，成虛像；物距等于焦距，不成像；燭焰、光屏、凸透鏡的中心不在同一高度處．

解答 解：（1）將凸透鏡正對(duì)太陽光，再把光屏放在它的另一側(cè)，改變凸透鏡與光屏的距離，直到光屏上出現(xiàn)一個(gè)最小最亮的光斑；如圖從光斑到凸透鏡的距離為40cm-30cm=10cm，即為焦距．
（2）當(dāng)燭焰距凸透鏡15cm時(shí)，物距大于一倍焦距，小于2倍焦距，所以移動(dòng)光屏，可在光屏上得到一個(gè)清晰倒立、放大的實(shí)像．
（3）由題意知，物距為35厘米，凸透鏡的焦距為15厘米，物距大于二倍焦距，根據(jù)凸透鏡成像的規(guī)律可知，此時(shí)物體成倒立的、縮小的實(shí)像．
（4）由于光屏與蠟燭的距離不變，向左移動(dòng)凸透鏡，當(dāng)凸透鏡距離光屏的距離為35厘米時(shí)，此時(shí)光屏與蠟燭的位置互換，由于光路是可逆的，此時(shí)的物體在光屏成一個(gè)清晰的像．由于原來物體在光屏上成一個(gè)倒立縮小的實(shí)像，像距小于二倍焦距大于一倍焦距，也就是說，現(xiàn)在的物距小于二倍焦距大于一倍焦距，根據(jù)凸透鏡成像的規(guī)律可知，此時(shí)成一個(gè)倒立的放大的實(shí)像．
（5）凸透鏡成倒立的實(shí)像，蠟燭變短，相對(duì)于凸透鏡向下移動(dòng)，所以其像向上移動(dòng)，要使蠟燭的像仍然成在光屏的中心，應(yīng)該將光屏的向上移動(dòng)；
（6）燭焰、凸透鏡和光屏的中心調(diào)到同一高度，在光具座上無論如何移動(dòng)光屏，都不能承接到燭焰的像，原因可能是蠟燭到凸透鏡的距離小于或等于焦距．
故答案為：（1）最小最亮；10；（2）放大；實(shí)；（3）倒立；縮小；（4）左；倒立；放大；（5）上；（6）蠟燭到凸透鏡的距離小于或等于焦距．

點(diǎn)評(píng) 此題探究凸透鏡成像的規(guī)律，要熟練掌握凸透鏡成像的特點(diǎn)與物距像距的關(guān)系，考查了對(duì)倒立實(shí)像的理解及對(duì)實(shí)驗(yàn)問題的分析．