Question

我们做过“探究凸透镜成像规律“的实验，如图所示为该实验的装置图，实验时首先利用太阳光测出所使用的凸透镜的焦距f，请你仔细回顾当时的实验过程，根据平时的阅读，收集回答下面的问题：
（1）下面有四种实验设计方案：
甲：分别把点燃的蜡烛放在1倍焦距f和2倍焦距2f处，调整光屏到凸透镜的距离，观察并记录在屏上能否成像以及所成像的特点，分析总结得出凸透镜成像的规律．
乙：除甲中的做法外，还应该把蜡烛放在大于2f的某一位置和大于f小于2f的某一位置，观察并记录对应的成像情况，才能总结得出凸透镜成像的规律．
丙：把点燃的蜡烛从距凸透镜较远的位置逐渐移近，通过不断调整光屏到凸透镜的距离，观察并记录在屏上能否成像，以及所成像的特点，包括观察所成像随蜡烛位置变化而变化的趋势，尤其是在f和2f处所成像的情况，从而总结得出凸透镜成像的规律．
丁：与丙不同的是，将蜡烛从靠近凸透镜的位置逐渐远离，其他步骤相同．以上四种方案中，哪些是科学合理的．______（选填“甲”、“乙”、“丙”、“丁”）
（2）同学们将蜡烛从远处逐渐靠近凸透镜的过程中，蜡烛经过______位置以后，所成实像由缩小变成放大；经过______位置以后由实像变成虚像．
（3）当两支点燃的蜡烛、凸透镜和光屏分别置于如如图所示的位置时，光屏上C、D两处会得到清晰______（选填“缩小”、“等大”或“放大”）的烛焰的像，生活中的光学器件______就是利用这一成像规律工作的．若用一厚纸板挡住A处的烛焰，在光屏上______（选填“C”或“D”）处仍能得到一个清晰的现象．

（4）小明用已经调节好的照相机将位于充满水和水池底部一个美丽的图案拍摄下来．当把水排掉后，小明仍然想在原来的位置用此照相机拍到这个图案清晰的照片，他应该调整照相机，使镜头______（选填“前伸”、“后缩”或“不动”）
（5）某同学在实验中记录并绘制了物体到凸透镜的距离u跟像到凸透镜的距离v之间关系的图象，如如图所示，下列判断正确的是（______）

A、该凸透镜的焦距是20cm
B、当u=15cm时，在光屏上能得到一个缩小的像
C、当u=25cm时成放大的像，投影仪就是根据这一原理制成的
D、把物体从距凸透镜10cm处移动到30cm处的过程中，像逐渐变小．

Answer

（1）在探究凸透镜成像的规律时，需要逐步改变物距，并观察成像的特点及找到像的位置，最后分析数据总结结论
（2）要解答本题需掌握：2倍焦距是缩小实像和放大实像的分界点，而焦点是实像和虚像的分界点．
（3）由图可知，物距大于像距，由凸透镜成像规律及其应用可得出结论．若用一厚纸板挡住A处的烛焰，B出烛焰的光线通过凸透镜仍然可以成像．
（4）由于光的折射，充满水和水池底部的这个美丽的图案看起来比实际位置偏高，因此当把水排掉后．此图案相对人来说变远了，根据凸透镜成实像时，物进像远像变大，物远像近像变小可解答此题．
（5）要解决此题，首先要通过图象分析出该凸透镜的焦距．
要掌握凸透镜成像的规律．
凸透镜成像规律：物距小于焦距成正立、放大的虚像．
物距大于一倍焦距小于二倍焦距成倒立、放大的实像．
物距等于二倍焦距成倒立等大实像．
物距大于二倍焦距成倒立、缩小的实像．
成实像时：物像异侧，物距变大，像距变小，像变小．若物距减小，像距增大，像变大．
【解析】
（1）方案甲和方案乙在进行探究时只是让物距在某一位置时，进行探究，太片面，不具有代表性．同时也无法得出结论．
丙和丁让物距逐渐变化，观察成像的特点并测量像距的大小，对所得数据进行分析，便可总结出规律性的结论．物距从大到小或从小到大没有关系．
故答案为：丙、丁；
（2）由于蜡烛在2倍焦距的时候成等大、倒立的实像，2倍焦距以外成放大的实像，一倍焦距和二倍焦距之间成放大的实像，一倍焦距以内成放大的虚像．
故本题答案为：二倍焦距；焦点（或者一倍焦距）；
（3）由图可知，此时物距大于像距，由凸透镜成像规律可知，所成的像是倒立缩小的实像，照相机就是利用这一原理制成的；若用一厚纸板挡住A处的烛焰，B出烛焰的光线通过凸透镜仍然可以成像，所以在光屏上C处仍能得到一个清晰的现象．
故答案为：缩小；照相机；C．
（4）充满水和水池底部的这个美丽的图案，由于光的折射看起来比实际位置偏高，当把水排掉后．此图案相对人来说变远了，如果小明仍然想在原来的位置用此照相机拍到这个图案清晰的照片，根据凸透镜成实像时，物远像近像变小，可知他应该调整照相机，使镜头后缩．
故答案为：后缩．
（5）由图知，当物距为20cm时，像距也为20cm，根据凸透镜成像的规律，物距等于2倍焦距时，成倒立等大的实像，此时像距与物距相等．
所以2f=20cm，则f=10cm．所以A说法错误．
f=10cm，2f=20cm，当u=15cm时，物距处于f和2f之间，所以成倒立、放大的实像．所以B说法错误．
当物距u=25cm时，物距大于2倍焦距，所以此时成倒立、缩小的实像．所以C说法错误．
把物体从距凸透镜10cm处移到30cm处的过程中，像距逐渐增大，所以成的像逐渐减小．所以D说法正确．
故选D．