Question

20．小明在實(shí)驗(yàn)室用蠟燭、凸透鏡、光屏做“探究凸透鏡成像的規(guī)律”實(shí)驗(yàn)．

（1）小明將透鏡正對太陽光，當(dāng)移動(dòng)光屏找到最小最亮的光斑時(shí)，如圖所示則該凸透鏡的焦距是10cm．
（2）小明將點(diǎn)燃的蠟燭、凸透鏡固定好位置后，無論怎樣移動(dòng)光屏，在光屏中心都只能看到一個(gè)大小不變的圓形光斑，你認(rèn)為可能出現(xiàn)的原因應(yīng)該是燭焰在凸透鏡的焦點(diǎn)上．
（3）小明用該透鏡進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，他把蠟燭放在如圖所示A位置時(shí)，光屏應(yīng)向M點(diǎn)的右（選填“左”或“右”）側(cè)移動(dòng)，才能接收到一個(gè)清晰的像，該成像規(guī)律在實(shí)際生活中的應(yīng)用是投影儀（選填“照相機(jī)”、“投影儀”或“放大鏡”）．
（4）近視眼的形成原因是：晶狀體較正常人眼更凸，導(dǎo)致晶狀體對光線的會(huì)聚能力更強(qiáng)（選填“強(qiáng)”或“弱”），所以近視眼用凹透鏡來矯正．
（5）小明用如圖所示的裝置在光屏上得到一個(gè)清晰的像C，接著他保持蠟燭的位置不變，用另一個(gè)焦距為f′的凸透鏡代替原來焦距為f的凸透鏡并保持透鏡的位置不變，移動(dòng)光屏使?fàn)T焰在光屏上成清晰的像D，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，他發(fā)現(xiàn)像D比像C變大了，則根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)可以判斷f′與f大小關(guān)系是f′大于f（填“大于”或“小于”或“等于”）；在光屏上得到清晰的像D之后，保持透鏡的位置不變將光屏向右移動(dòng)一小段距離，為在光屏上得到清晰的像，蠟燭應(yīng)向右移動(dòng)；由實(shí)驗(yàn)可知：當(dāng)用變焦照相機(jī)拍照時(shí)，如果想使被拍攝景物的像變大些，應(yīng)調(diào)節(jié)相機(jī)的焦距變大些．

Answer 1

分析 （1）平行于主光軸的光線會(huì)聚于一點(diǎn)，此點(diǎn)為凸透鏡的焦點(diǎn)．由焦點(diǎn)到凸透鏡光心的距離叫做焦距，粗略測量薄透鏡的焦距時(shí)，可以測出從焦點(diǎn)到凸透鏡的距離即可．
（2）掌握有關(guān)凸透鏡對光線的作用，掌握三條特殊的光線，知道由焦點(diǎn)發(fā)出的光經(jīng)平面鏡后平行于主光軸．
（3）凸透鏡成像的規(guī)律之一：2f＞u＞f，凸透鏡成倒立放大的實(shí)像，應(yīng)用于幻燈機(jī)或投影儀，此時(shí)像距v＞2f．
（4）近視眼的形成原因：晶狀體過凸或眼睛的前后距離過長，使物體的像成在視網(wǎng)膜前．
近視眼的矯正：近視眼戴凹透鏡，凹透鏡對光線有發(fā)散作用，使光線錯(cuò)后會(huì)聚，使像呈在視網(wǎng)膜上，看清物體．
（5）凸透鏡成像時(shí)，光屏上成的像都是倒立的實(shí)像．
凸透鏡成實(shí)像時(shí)，u＞2f，成倒立、縮小的實(shí)像；
物距：2f＞u＞f，凸透鏡成倒立、放大的實(shí)像時(shí)，根據(jù)物距和像距提供的數(shù)據(jù)列出不等式，解不等式組確定兩個(gè)透鏡的焦距的大�。�
凸透鏡成實(shí)像時(shí)，物距增大，像距減小，像減�。�
變焦的照相機(jī)，當(dāng)照相機(jī)的焦距增大時(shí)，雖然物距基本不變，但是由于照相機(jī)的焦距變大，物距相對減小，所以當(dāng)物距相對減小時(shí)，像距也變大，像也變大．

解答 解：（1）凸透鏡正對太陽光時(shí)，光線平行于主光軸，光線經(jīng)凸透鏡折射后會(huì)聚在主光軸上一點(diǎn)，這點(diǎn)是凸透鏡的焦點(diǎn)，焦點(diǎn)到光心的距離是凸透鏡的焦距，所以凸透鏡的焦距是10.0cm；
（2）無論怎樣移動(dòng)光屏，在光屏中心都只能看到一個(gè)大小不變的圓形光斑，這說明光通過凸透鏡后為平行光，所以蠟燭放在了凸透鏡的焦點(diǎn)上．
（3）由圖可知，把蠟燭放在圖乙所示A位置時(shí)，u=40cm-25cm=15cm，2f＞u＞f，則凸透鏡成倒立放大的實(shí)像，此時(shí)像距v＞2f，所以光屏應(yīng)向M點(diǎn)的右側(cè)移動(dòng)，光屏上才能接收到一個(gè)清晰的像．該成像規(guī)律在實(shí)際生活中的應(yīng)用是投影儀．
（4）近視眼的晶狀體比正常人眼更凸，導(dǎo)致晶狀體對光線的會(huì)聚能力更強(qiáng)，因此像成在視網(wǎng)膜之前，凹透鏡對光線有發(fā)散作用，因此近視者應(yīng)該佩帶凹透鏡，使光線推遲會(huì)聚，使像正好成在視網(wǎng)膜上，以便看清遠(yuǎn)處的物體．
（5）凸透鏡成像時(shí)，光屏上成的像都是倒立的實(shí)像．
由圖可知，光屏上得到一個(gè)清晰的像A，是倒立縮小的實(shí)像，則焦距為f的凸透鏡：物體離凸透鏡30cm處，30cm＞2f，所以，15cm＞f，
即f＜15cm．
當(dāng)用另一個(gè)焦距為f′的凸透鏡代替原來焦距為f的凸透鏡并保持透鏡的位置不變，可以成倒立，縮小的實(shí)像，但這個(gè)像B比像A變大，那么像距比原來的像距也大了；由此可知焦距為f′的凸透鏡的焦距比原來凸透鏡的焦距要大；
也可以成倒立、放大的實(shí)像，此時(shí)物距：2f＞U＞f，物體離凸透鏡30cm處，2f′＞30cm＞f′，所以焦距為f′的凸透鏡：30cm＞f′＞15cm．
所以，焦距為f′的凸透鏡的焦距大于焦距為f的凸透鏡．即可以判斷f′與f大小關(guān)系是 f′＞f．
保持透鏡的位置不變將光屏向右移動(dòng)一小段距離，則增大了像距，為在光屏上得到清晰的像，就要減小物距，則蠟燭應(yīng)向右（或透鏡）移動(dòng)．
照相機(jī)和被拍照的物體保持不變時(shí)，照相機(jī)的焦距增大時(shí)（或變長），物距相對減小，像距要增大，像會(huì)變大；
照相機(jī)的焦距減小時(shí)，物距相對增大，像距要減小，像會(huì)變�。�所以如果想使被拍攝景物的像變大些，應(yīng)調(diào)節(jié)相機(jī)的焦距變大些．
故答案為：（1）10；（2）燭焰在凸透鏡的焦點(diǎn)上；（3）右；投影儀；（4）強(qiáng)；凹；（5）大于；右；大．

點(diǎn)評(píng) 此題考查的是凸透鏡焦距的確定及成像規(guī)律和實(shí)際應(yīng)用，屬于基本技能的考查和基本規(guī)律的應(yīng)用，難度不大，熟練掌握凸透鏡成像規(guī)律是解決此類問題的前提．