Question

小周同学想探究凸透镜焦距与哪些因素有关，他猜想之后进行了探究实验：

次数	1	2	3
材料	玻璃	玻璃	水晶
凸起程度	较小	较大	较大
焦距/cm		8.0	4.0

（1）他测量焦距的实验如图 甲所示，则测得的焦距为_____cm。

（2）由以上三次实验可初步得出凸透镜的焦距与_____和_____有关。实验涉及运用的研究方法与下列哪个相同_____。

A、用抽气机和玻璃罩探究真空能否传声

B、研究光的直线传播时引入光线

C、研究影响声音响度与振幅的关系时采用控制钢尺长度不变来控制音调

D、通过蜡烛火焰的情况来判断声音是否可以传递能量

（3）小周回想起白光经三棱镜后，光屏上自上而下出现了红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的色带（如图乙所示），受此启发，于是他选取焦距为 10cm 的凸透镜，用红光和蓝光来进行图甲的实验，实验结论：对同一凸透镜，_____光的焦距小些。

（4）小周继续做“探究凸透镜成像规律”实验，固定凸透镜的位置不动，实验操作规范，当他将蜡烛，凸透镜和光屏调节到如图 3 所示的位置时，烛焰恰好在光屏上成清晰的像。

①图 3 成像原理与_____（选填“放大镜”、“投影仪”或“照相机”）相同，若将蜡烛稍微向右移动一些，则应将光屏向_____移动（选填“左”或“右”）才能再次在光屏上成清晰的像。

②若保持凸透镜、光屏的位置不变，在凸透镜左侧附近放置一个凸透镜（图中未画出），这时需要将光屏向_____（选填“左”或“右”）移动才能在光屏上成清晰的像。

③烛焰成虚像时，人眼应该从_____（填“烛焰”或“光屏”）一侧向透镜方向观察。

④小明测出透镜焦距为 10cm，在实验时，小红用该凸透镜观察小明的眼睛，看到小明的眼睛如图 4 所示， 则物距应该满足的条件是_____。

A．小于 10cm   

B．大于 10cm 且小于 20cm

C．等于 20cm   

D．大于 20cm

⑤小明在接下来的实验中移动蜡烛，物距 u 随时间 t 的变化图象如图 5 所示，则像距 v 与 t 的大致变化关系为图 6 中的_____。

⑥若蜡烛燃烧了一段时间后变短了，但仍要使蜡烛的像成在光屏的中央，应把凸透镜向_____（选填“上”或“下”）调节。

Answer

10.0 材料 凸起程度 C 蓝 照相机 右 左 光屏 B B 下

【解析】

(1)[1]焦点到透镜中心的距离为焦距，刻度尺的分度值为1cm，此时读数为

40.0cm-30.0cm=10.0cm

即透镜焦距为

f=10.0cm

(2)[2]根据表中2、3次的实验数据可知，凸起程度相同的凸透镜，材料不同其焦距也不同；故可初步得出凸透镜的焦距与材料有关；

[3]根据表中1、2次的实验数据可知，材料相同的凸透镜，凸起程度越大其焦距越小；故可初步得出凸透镜的焦距与凸起程度有关

[4]本实验运用了控制变量法；

A．用抽气机和玻璃罩探究真空能否传声，运用的是推理法，故A不符合题意；

B．研究光的直线传播时引入光线，采用的是模型法，故B不符合题意；

C．研究影响声音响度与振幅的关系时采用控制钢尺长度不变来控制音调，采用了控制变量法，故C符合题意；

D．通过蜡烛火焰的情况来判断声音是否可以传递能量，采用的是转换法，故D不符合题意。

(3)[5]用红光和蓝光平行于同一个凸透镜的主光轴射入，红光、蓝光对凸透镜的焦距不相同。红色光较蓝色光偏折能力弱，所以红色光对凸透镜的焦距大；蓝光入射时焦距小些。

(4)①[6]物体到凸透镜的距离是物距，像到凸透镜的距离是像距。如图1，物距大于像距，成倒立、缩小的实像，照相机就是利用此原理制成的；

[7]当凸透镜的位置不变时，只向右移动蜡烛少许，根据物近(物距变小)像远(像距变大)像变大，要使光屏上再次出现一个明亮清晰的像，应向右移动光屏；

②[8]若保持凸透镜、光屏的位置不变，再在凸透镜左侧附近放置一个凸透镜，因凸透镜对光线有会聚作用，成像较原来提前了，这时需要将光屏向左移动才能在光屏上成清晰的像；

③[9]烛焰成虚像时，像与物同侧，故人眼应该从光屏一侧向透镜方向观察；

④[10]小明用该凸透镜观察小红的眼睛，看到小红的眼睛如图甲2所示，即看到倒立、放大的实像，所以眼睛和凸透镜之间的距离在一倍焦距和二倍焦距之间，所以物距大于10cm小于20cm，故选B；

⑤[11]将蜡烛从略大于一倍焦距处逐渐远离凸透，物距逐渐增大，根据凸透镜成的实像时有：物远(物距变大)像近(像距变小)像变小，像距逐渐减小，从v>2f到f