Question

15．在利用光具座進(jìn)行凸透鏡成像的實(shí)驗(yàn)探究中：

（1）小明同學(xué)為了測(cè)出凸透鏡的焦距，讓一束平行光正對(duì)凸透鏡照射，直到光屏上出現(xiàn)一個(gè)最小、最亮的光斑．由圖可知，凸透鏡對(duì)光具有會(huì)聚作用，該凸透鏡的焦距是10.0cm．
（2）點(diǎn)燃蠟燭后，小明發(fā)現(xiàn)燭焰的像成在光屏的下方（如圖2所示），他通過(guò)調(diào)整凸透鏡和光屏的位置，使它們的中心和燭焰的中心在同一高度，使?fàn)T焰的像成在光屏的中央．
（3）小明固定凸透鏡在光具座50cm刻線(xiàn)處，將蠟燭移到35cm刻線(xiàn)處，同時(shí)移動(dòng)光屏，直到在光屏上再次看到像后，正確測(cè)出了像距；鄰座的小紅和小蘭用同樣的實(shí)驗(yàn)器材分別重復(fù)了該實(shí)驗(yàn)步驟，也先后測(cè)出了像距，這三位同學(xué)所測(cè)數(shù)據(jù)記錄于下表：

學(xué)生	小明	小紅	小蘭
像距v/cm	29.8	30.9	32.0

觀(guān)察數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，在物距相同時(shí)，他們所測(cè)的像距卻各不相同，你認(rèn)為原因是找最清晰的像的位置有偏差．
（4）小強(qiáng)用9個(gè)紅色的發(fā)光二極管按“F”字樣鑲嵌排列在白色方格板上替代蠟燭作為光源，又用同樣的白色方格板做成光屏，實(shí)驗(yàn)使用的凸透鏡焦距為10cm，實(shí)驗(yàn)裝置如圖3所示．
同學(xué)們對(duì)小明使用的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行如下評(píng)價(jià)，其中錯(cuò)誤的是D．
A．與燭焰相比，實(shí)驗(yàn)使用的光源不會(huì)晃動(dòng)，光屏上所成的像比較穩(wěn)定
B．光源鑲嵌在白色方格板上，用同樣的白色方格板做光屏，便于比較像與物的大小
C．零刻度線(xiàn)刻在光具座標(biāo)尺的中央，可直接測(cè)出物距和像距
D．若凸透鏡的焦距未知，利用此實(shí)驗(yàn)裝置不能測(cè)量凸透鏡的焦距．

Answer 1

分析 （1）焦距是指從焦點(diǎn)到凸透鏡的距離，根據(jù)圖讀出便可，凸透鏡對(duì)光線(xiàn)起會(huì)聚作用，可把平行于主光軸的光線(xiàn)會(huì)聚到焦點(diǎn)上；
（2）在做凸透鏡成像的實(shí)驗(yàn)中，為了保證所成的像呈現(xiàn)在光屏的中央，必須保證蠟燭、凸透鏡、光屏在同一高度、同一直線(xiàn)上；
（3）在實(shí)驗(yàn)中要移動(dòng)光屏，直到光屏上出現(xiàn)清晰的像為止，然后再測(cè)量像距和物距；
（4）對(duì)本實(shí)驗(yàn)的評(píng)價(jià)，要從小強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)操作：用9個(gè)紅色的發(fā)光二極管按“F”字樣鑲嵌排列在白色方格板上替代蠟燭作為光源，用同樣的白色方格板做成光屏分析；還要從光具座上的刻度尺來(lái)分析．

解答 解：
（1）平行光線(xiàn)經(jīng)凸透鏡折射后變成會(huì)聚光線(xiàn)，說(shuō)明凸透鏡對(duì)光線(xiàn)有會(huì)聚作用；
凸透鏡能把由圖知，光屏上出現(xiàn)一個(gè)最小最亮的光斑即為凸透鏡的焦點(diǎn)處，焦點(diǎn)到凸透鏡的距離為40.0cm-30.0cm=10.0cm，則凸透鏡的焦距是10.0cm；
（2）把蠟燭、凸透鏡、光屏依次放在桌面上，點(diǎn)燃蠟燭，使?fàn)T焰、凸透鏡、光屏的中心大致在同一高度上，這樣做的目的是使像能成在光屏的中央；
（3）當(dāng)“將蠟燭移至35cm刻度線(xiàn)處時(shí)”此時(shí)u=50cm-35cm=15cm，2f＞u＞f，成倒立、放大的實(shí)像．凸透鏡成像時(shí)，物近像遠(yuǎn)像變大，可知同時(shí)將光屏向右移動(dòng)，觀(guān)察數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，在物距相同時(shí)，他們所測(cè)的像距卻各不相同，原因可能是有的同學(xué)沒(méi)等到光屏上出現(xiàn)清晰的像就測(cè)量了像距，即找最清晰的像的位置有偏差．
（4）小強(qiáng)在實(shí)驗(yàn)中：用9個(gè)紅色的發(fā)光二極管按“F”字樣鑲嵌排列在白色方格板上替代蠟燭作為光源，光源比較穩(wěn)定；用同樣的白色方格板做成光屏便于比較像與物的大小；零刻度線(xiàn)刻在光具座標(biāo)尺的中央，可直接測(cè)出物距和像距；可以根據(jù)像與物大小相等時(shí)測(cè)出像距和物距，此時(shí)u=v=2f算出焦距；故D是錯(cuò)誤的．
故答案為：（1）會(huì)聚；10.0；（2）燭焰；同一高度；（3）找最清晰的像的位置有偏差；（4）D．

點(diǎn)評(píng) 此題是探究凸透鏡成像規(guī)律實(shí)驗(yàn)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，考查了對(duì)凸透鏡成像規(guī)律的掌握及應(yīng)用，能夠根據(jù)表格中數(shù)據(jù)確定凸透鏡的焦距是解決問(wèn)題的關(guān)鍵．