Question

小明利用如图所示的装置做“探究凸透镜成像规律”的实验：

（1）实验前，必须将烛焰和      的中心位于凸透镜的主光轴上，才能使像呈现在光屏中央；当烛焰正好在光屏上成倒立、等大的清晰的像时，发现蜡烛和光屏之间的距离是40cm，则该凸透镜的焦距是      cm．

（2）实验中固定好透镜和蜡烛后，发现无论如何移动光屏，光屏只有一个与透镜大小几乎相同的光斑，其原因可能是      ．

（3）当蜡烛、凸透镜和光屏处于图中的位置时，光屏上呈现的像是模糊的．

①将光屏向靠近凸透镜的方向移动适当距离后，光屏上出现清晰的像，此时的像是倒立、      （选填“放大”、“缩小”或“等大”）的实像；

②如果保持图中蜡烛、凸透镜和光屏的位置不变，在凸透镜前放置一个度数合适的      （选填“近视”或“远视”）眼镜片，也可以在光屏上获得清晰的像．

（4）按要求进行观察和测量，并将观测情况记录在表中．

表中实验序号2中像的性质为      ，实验序号4中像距为      cm．

Answer

（1）光屏；10；（2）将蜡烛置于焦点处了；（3）①缩小；②近视；（4）倒立、缩小的实像；30．

【解析】

试题分析：（1）在实验中，为使像能成在光屏的中心，应调整烛焰、凸透镜和光屏的高度，使它们的中心大致在同一高度．同时各中心要在同一直线上；

（2）由焦点发出的光，经凸透镜平行主光轴射出；

（3）光屏上的像是物体发出的光线的会聚点，远视眼镜片是凸透镜，放上凸透镜后，由于凸透镜对光线有会聚作用，所以原来会聚在光屏上的光线会聚在了光屏的前方，根据凹透镜对光线的作用进行分析；

（4）根据凸透镜成像的四种情况和应用进行判断：

u＞2f，成倒立、缩小的实像，应用于照相机和摄像机．

u=2f，成倒立、等大的实像，一般用来测量凸透镜的焦距．

2f＞u＞f，成倒立、放大的实像，应用于幻灯机和投影仪．

u＜f，成正立、放大的虚像，应用于放大镜和老花镜．

【解析】

（1）在实验前要调节烛焰、凸透镜和光屏，使它们的中心大致在同一高度，并在同一直线上；

物距等于二倍焦距时，成倒立、等大、实像；故4f=40cm，f=10cm；

（2）实验中固定好透镜和蜡烛后，发现无论如何移动光屏，光屏只有一个与透镜大小几乎相同的光斑，说明光平行主光轴射出，则可能将蜡烛置于焦点处了；

（3）①凸透镜焦距为10cm，此时将烛焰放在距离凸透镜40cm处，物距大于2倍焦距，此时成倒立缩小的实像；

②如果保持图中蜡烛、凸透镜和光屏的位置不变，要在光屏上获得清晰的像，应使像向右移动，则需在凸透镜和蜡烛之间放置适当的凹透镜（近视镜）；

（4）实验2，u＞2f，成倒立、缩小的实像；

实验1中，物距为30cm时像距为15cm，根据光的折射中光路是可逆的，所以实验4中，物距是15cm，像距是30cm．

故答案为：（1）光屏；10；（2）将蜡烛置于焦点处了；（3）①缩小；②近视；（4）倒立、缩小的实像；30．

【点评】此题是探究凸透镜成像的规律，考查了粗略测量凸透镜焦距的方法，关键是掌握焦点和焦距的概念．同时考查了凸透镜、烛焰、光屏的高度要求，要使它们的中心大致在同一水平线上．同时考查了凸透镜成像特点与物距之间的关系．