Question

如图a所示为“探究凸透镜成像规律”的实验装置图，实验时首先利用太阳光测出了凸透镜的焦距f．请你认真思考下面的四种实验设计方案，并回答问题．
甲：分别把点燃的蜡烛放在一倍焦距f 和二倍焦距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及成像特点，得出凸透镜成像的规律．
乙：除甲中的做法外，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，得出凸透镜成像的规律．
丙：除甲中的做法外，把点燃的蜡烛从较远处逐渐移近凸透镜，通过不断调整光屏与凸透镜的距离，观察并记录在屏上能否成像及成像的特点，包括观察所成的像随蜡烛位置变化而变化的趋势，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，其它步骤相同．

（1）以上四种方案中，合理的方案有    （选填“甲”、“乙”、“丙”、“丁”）；
（2）某小组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，如图b所示．由图象可知，当u=15cm时，在光屏上能得到一个    像；把物体从距凸透镜10cm处移动到30cm处的过程中，像的大小变化情况是    ，像距的变化情况是    （选填“变大”、“变小”或“不变”）．
（3）某小组用两支点燃的蜡烛进行实验，蜡烛、凸透镜和光屏分别置于如图c所示位置，两支蜡烛的连线AB与过凸透镜的中线垂直，则光屏上C、D两处所成像的大小    （选填“相等”或“不相等”）；用一块厚纸板挡住A处的烛焰，在光屏上    （选填“C”或“D”）处仍能得到一个清晰的像．

Answer

（1）为了有条理的解决问题，需要明确实验的目的，合理的设计实验方案，动手操作实验时，应该有一定的规律，由远变近或由近变远，如果毫无顺序的操作很容易忽略一些物理规律之间的联系．
（2）①凸透镜成像时，u=v=2f，在图象上找到u=v对应点，根据物距和焦距的关系求出凸透镜的焦距．
②凸透镜成像时，2f＞u＞f，成倒立、放大的实像，应用于幻灯机和投影仪．
③凸透镜成实像时，物距增大，像距减小，像减小．
（3）①两支蜡烛的连线AB与过凸透镜的中线垂直，可知两支蜡烛的物距相同，由凸透镜成像规律可知像的关系．
②遮挡A射向凸透镜的光线，蜡烛B还有光线射向凸透镜，蜡烛B经凸透镜折射成像，根据光线过光心不改变方向，判断蜡烛B像的位置．
【解析】
（1）为了有条理的解决问题，需要明确实验的目的，合理的设计实验方案，动手操作实验时，应该有一定的规律，由远变近或由近变远．所以丙、丁正确．
（2）①如图，u=v=2f=20cm，所以凸透镜的焦距：f=10cm．
②当u=15cm时，2f＞u＞f，成倒立、放大的实像．
③蜡烛从距凸透镜10cm处移到30cm处的过程中，物距大于焦距凸透镜成实像，凸透镜成实像时，物距增大，像距变小，像变小．
（3）两支蜡烛的连线AB与过凸透镜的中线垂直，可知两支蜡烛的物距相同，则由凸透镜成像规律可知，光屏上C、D两处所成像的大小相等；
根据光线过光心不改变方向，蜡烛A经凸透镜在D点成像，蜡烛B经凸透镜在C点成像，当一块厚纸板挡住A处的烛焰，蜡烛A的光线不能射向凸透镜，蜡烛B还能经凸透镜在C位置成像．
故答案为：（1）丙、丁；（2）倒立放大的实；变小；变小；（3）相等；C．