Question

陈老师上课时拿个水晶球，让同学们透过它看远处倒立的建筑物的像（如图 1 所示），引起同学对凸透镜的成像的兴趣。为此老师让大家一起探究“凸透镜成像的规律”给同学们准备了凸透镜、凹透镜、光具座、蜡烛、光屏各一个，火柴盒。

（1）江小涛在挑选透镜时，把两个透镜甲、乙分别正对太阳光，在光屏上出现了如图 2（甲）所示的光斑，你认为他应该选择_____（选填“甲”、“乙”）透镜来进行实验。

（2）江小涛在实验中发现光屏上成的蜡烛的像偏上（如图丙所示）是因为忽略了实验中的一个操作步骤，这一步应是_____。

（3）如图 3 所示是江小涛通过实验得到的凸透镜的像距 v 和物距 u 关系的图象。由图象可知凸透镜的焦距是_____cm。

（4）当烛焰距凸透镜 35cm 时，移动光屏，可在光屏上得到一个清晰、倒立、_____的实像，生活中利用这一原理制成的光学仪器是_____（填“照相机”、“投影仪”或“放大镜” ）。要使烛焰在光屏上所成的像变大，应保持透镜的位置不动，调节蜡烛的位置，同时将光屏_____（填“靠近”或“远离”）透镜，直至得到清晰的像。

（5）实验中他不小心用纸把透镜下半部分遮住了，则他看到的光屏上所成的像的亮度将_____（选填“变亮”、“变暗”或“不变”）。

（6）实验时，蜡烛由于燃烧而变短了一点，此时，像会成在光屏的_____半部分（选填“上” 或“下”），如果想让像成在光屏中央，应将透镜向_____移动（选填“上”或“下”）．

（7）当物距为 6cm 时，光屏上接收不到像，江小涛应该在透镜的_____侧观察，看到的像在透镜的_____侧．（选填“左”或“右”）

（8）某实验小组将装置中的蜡烛换成如下图的发光 LED 灯 F，在不改变位置的情况下，LED灯 F 代替蜡烛的优点是_____；则光屏上所成像为下图中的_____

（9）如图所示，凸透镜竖直放置，凸透镜焦距 f，现有一点光源 S 在凸透镜左侧以凸透镜两倍焦距处为圆心，在经过主光轴的竖直平面内做顺时针圆周运动，直径为 D，且 f＜D＜ 2f，则在下列关于点光源所成的像的运动轨迹的各图中，正确的是_____ 。

A． B． C． D．

Answer

乙 使烛焰、凸透镜、光屏三者的中心在同一高度上 10 缩小 照相机 远离 变暗 上 下 右 左 成像稳定且便于比较物像的正倒左右关系 B B

【解析】

(1)[1]图甲光斑的中间比较暗，图乙中间出现亮斑，所以甲对光线具有发散作用，是凹透镜，乙对光线具有会聚作用，是凸透镜，所以要选择乙透镜进行实验；

(2)[2]烛焰在光屏上的像偏高，因为烛焰、凸透镜和光屏三者的中心没有在同一高度，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；

(3)[3]由图可知，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，

f=10cm；

(4)[4][5]烛焰距凸透镜35cm时，物距大于2f，此时成倒立缩小的实像，日常生活中利用这一原理制成的光学仪器是照相机；

[6]要使烛焰在光屏上所成的像变大，则应减小物距，增大像距，将光屏远离透镜，直至得到清晰的像；

(5)[7]用不透明的纸板挡住透镜下半部分，凸透镜的其它部分仍然能够会聚光线而成像，所成像的形状不变（即是完整的），只是像比原来暗一些；

(6)[8][9]蜡烛燃烧变短，所以像成在了光屏的上方，为了使像仍在成在光屏中央，可以将透镜向下移动或将光屏向上移动；

(7)[10][11]当物距为6cm，此时物体处于一倍焦距之内时，成的是一个正立、放大的虚像，而且物像在同一侧，因此要想看到这个像，应从凸透镜的右侧（在光屏一侧）透过凸透镜去观察，看到的像在透镜的左侧；

(8)[12]蜡烛换成LED灯的优点：实验现象更明显、便于观察物像的正倒左右关系、减少了污染等；

[13]由图可知：物距大于像距，成的是缩小、倒立的实像，故选B；

(9)[14]将点光源S运动的轨迹看成一个物体，在物体上找出四个点：ABCD，AC在2倍焦距处，像距等于2倍焦距，对应的像为A′C′，B点在一倍焦距和二倍焦距之间，像点B′在二倍焦距以外，D点在2倍焦距以外，像点 D′在一倍焦距和二倍焦距之间，连接四个像点，如图所示：

可以发现，四个点正好围成不规则圆，且转动方向为逆时针，所以像点运动图象是选项B的形状，故选B。