Question

如图所示，京京做“探究凸透镜成像规律”的实验．
（1）他有好几个凸透镜，但均不知焦距．请你帮他设计一个测量凸透镜焦距的方案：
（2）经过测量，他发现有焦距分别为2cm、10cm和30cm的三种凸透镜，则为了便于进行实验，他应选择焦距为______cm的凸透镜．
（3）他把蜡烛、凸透镜和光屏放置在米尺旁．点燃蜡烛后，他还应调整火焰中心、凸透镜中心和光屏中心在______．
（4）如图所示，当他把蜡烛放在A位置时，光屏应向M点的______（左/右）侧移动，才能接收到一个清晰的像；要使所成的像更大些，他应把蜡烛向A点的______（左/右）侧移动，同时使光屏离凸透镜更______（远/近/不变）一些．若固定光屏的位置于M点不动，要使光屏上得到一个清晰的像，他应把蜡烛向A点的______（左/右）侧移动．当蜡烛移动到B点时，无论怎样移动光屏都不能在光屏上得到烛焰的像，这时，通过透镜向烛焰同侧观察，能看到烛焰______的虚像，把蜡烛放到B点______（左/右）侧，可以使虚像更大．
（5）实验中，当京京用白纸遮掉凸透镜的上半部分时，光屏上成像的情况是______
A．只出现烛焰的上半部分的像 B．只出现烛焰的下半部分的像
C．仍然是完整的像，只是变暗些 D．成像情况像不受任何影响
（6）随着蜡烛燃烧而变短，光屏上成的像将向______（上/下）移动．由于影响到了实验的进行，这时最合理的调整是______：
A．只需将凸透镜向下移动些 B．只需将光屏向上移动些
C．只需将蜡烛向上移动些 D．以上均可．

Answer

（1）凸透镜的焦距指的是焦点到光心的距离，可以利用平行光聚焦法来测量凸透镜的焦距．
（2）选取凸透镜的依据是：要结合光具座的长度．因为凸透镜实像时，当物距大于一倍焦距小于二倍焦距时，像距大于二倍焦距，为了能够在光具座的刻度范围之内得到像，因此凸透镜的焦距不能过大；为了是实验的效果更易观察，凸透镜的焦距也不易过小．
（3）为了使像成在光屏上，便于观察像的性质，因此要使凸透镜、烛焰、光屏的中心在同一高度上．
（4）凸透镜成实像时，符合以下规律：当物距大于一倍焦距小于二倍焦距时，像距大于二倍焦距，成倒立放大的实像；当物距大于二倍焦距时，像距小于二倍焦距大于一倍焦距；且物近像远像变大，物远像近像变小．根据这个规律可以调节光屏和蜡烛的调节方向．当物距小于一倍焦距时，物体成正立放大的虚像，并且物体距离凸透镜越近，所成的虚像越小．
（5）蜡烛的每个点发出的无数条光线经过凸透镜的各个部位而成像在另一侧的光屏上．
（6）凸透镜成的实像是倒立的，即最下面的成像在了最上边．由此入手确定如何调节蜡烛的位置．
【解析】
（1）在光具座上放好凸透镜和光屏，让太阳光通过凸透镜，通过调整光屏的位置，直到光屏上出现一个最小最亮的亮点即焦点，读出焦点到透镜的距离即为该凸透镜的焦距．
（2）当凸透镜焦距为2cm时，由于焦距太小，实验效果不明显．
当凸透镜的焦距为30cm时，光具座的长度太短，无法满足物距大于二倍焦距时像距大于一倍焦距的长度．故选焦距为10cm的凸透镜．
（3）为了使物体的像成在光屏上，就要调节烛焰、凸透镜、光屏的中心在同一高度上．
（4）蜡烛放在A位置时，此时物距大于一倍焦距小于二倍焦距，根据凸透镜成像的规律可知，此时的像距大于二倍焦距，根据光屏现在的位置可知，要向右移动光屏，才能确保像距大于二倍焦距；
根据凸透镜成像的规律可知，物近像远像变大，要使像变大，就要使物距减小，同时增大像距，因此要使蜡烛靠近凸透镜的方向即向右移动，同时要增大像距，即光屏离凸透镜更远一些；
光屏位置不动，此时的像距在一倍焦距和二倍焦距之间，根据凸透镜成像的规律可知，此时对应的物距大于二倍焦距，所以蜡烛要向远离凸透镜的方向即向左移动；
B点的位置小于一倍焦距，成正立放大的虚像．
（5）如下图所示，蜡烛上的某一点发出无数条光线（只画出了四条）经过凸透镜后成像在光屏上，当遮住凸透镜的上半部分时，蜡烛发出的光线1、2给挡住了，但仍有光线3、4通过凸透镜的下半部分而照在光屏上成像．只不过是通过的光线减少，图象的亮度变暗．故选C．

（6）凸透镜成的像是倒立的，即最下面的成像在了最上边．当蜡烛燃烧而变短时，即物体向下移动，那么像则向上移动，所以要使像成在光屏上，就要应该向上移动光屏．
由于影响到了实验的进行，说明像的位置太靠上了，只移动光屏已经不能解决问题了，因此要向上移动蜡烛的位置．故选C．
故答案为：（1）在光具座上放好凸透镜和光屏，让太阳光通过凸透镜，通过调整光屏的位置，直到光屏上出现一个最小最亮的亮点即焦点，读出焦点到透镜的距离即为该凸透镜的焦距．
（2）10；（3）同一高度；（4）右；右；远；左；正立放大；左；（5）C；（6）上；C．