Question

某物理兴趣小组利用透明橡皮膜、注射器、乳胶管、止水夹等器材制成凹、凸形状可改变的水透镜，并利用水透镜探究“透镜成像”，如图所示。

(1)图甲中，从形状上可以判别此时的水透镜是_____（凹/凸）透镜；研究小组对水透镜中继续注入少许水，发现焦点左移，抽出少许水后，焦点右移；并测得了水透镜的多个焦距值；这一现象说明水透镜的凸出程度越大，水透镜的焦距越_____（大/小）。

(2)如图乙，在光具座上固定好蜡烛和水透镜，此时物距为_____cm，移动光屏到如图的位置获得了一个清晰的像，这个像是倒立_____（放大/缩小）的实像。

(3)保持蜡烛和水透镜的位置不变，利用甲图装置测量水透镜的焦距，并在乙图中进行透镜成像实验，获得多组数据如下：

实验次数	焦距f/cm	像距v/m	/m^-1	/m^-1
1	15.0	60.0	6.7	1.7
2	12.0	30.0	8.3	3.3
3		20.0	10.0	5.0
4	8.0	13.0	12.5	7.5
5	5.0	6.7	20.0	15.0

A．表格中，第3次实验时水透镜的焦距是_____cm。根据表中数据可得：当凸透镜成实像时，物距不变，像的大小跟_____有关。

B．作出和的关系图像。

（________）

C．根据上述数据和图像，写出v和f的关系是v=_____。

Answer

凸 大 20.0 放大 10 焦距

【解析】

(1)[1]由图甲知，该水透镜中间厚，边缘薄，为凸透镜；

[2]注入少许水，发现焦点左移，焦点到凸透镜的距离变小，可知焦距变小；抽出少许水后，焦点右移，焦点到凸透镜的距离变大，可知焦距变大；这一现象说明水透镜的凸出程度越大，水透镜的焦距越小。

(2)[3]由图乙知，蜡烛到凸透镜的距离为20.0cm，则物距为20.0cm；

[4]由图可知，像距大于物距，此时成倒立放大的实像；

(3)[5]A．由第三组数据可知， ，则f=0.1m=10cm；

[6]由数据知，物距不变，凸透镜的焦距改变，像距改变，说明像的大小改变，可知当凸透镜成实像时，物距不变，像的大小与焦距有关；

[7]B．根据表格中的数据，描点并连线，如图所示：

；

[8]C．由图像可知，与成正比例关系，设，分别将3、5组数据代入得：

，

，

联立①②解得：k=1，b=-5；可得

，

进一步可得：

。