Question

1．在做“探究凸透鏡成像規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中：
（1）小莉?qū)⑼雇哥R正對(duì)太陽(yáng)光，在透鏡的另一側(cè)移動(dòng)光屏，在距透鏡12cm處，屏上呈現(xiàn)出最小最亮的光斑，則此凸透鏡的焦距約是12cm．
（2）小莉同學(xué)做實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)燭焰在光屏上的像如圖1所示，若要使?fàn)T焰在光屏中心成像，只調(diào)節(jié)光屏，應(yīng)將光屏向上（選填“上”、“下”、“左”、“右”）移動(dòng)．
（3）若將燭焰移至距凸透鏡15cm處，移動(dòng)光屏，使?fàn)T焰在屏上清晰的像，投影儀（選填“照相機(jī)”、“投影儀”或“放大鏡）就是應(yīng)用這一原理制成的．
（4）小莉同學(xué)將自己的近視眼鏡鏡片放在了蠟燭與凸透鏡（靠近凸透鏡）之間，移動(dòng)透鏡和光屏，直到在光屏上得到了一個(gè)倒立縮小的清晰的像．將近視眼鏡鏡片取下，發(fā)現(xiàn)光屏上的像變模糊了．
①為了使屏上的像重新變得清晰，在不移動(dòng)蠟燭和凸透鏡位置的前提下，應(yīng)將光屏向左（左/右）移動(dòng)．
②圖2下列四個(gè)選項(xiàng)中，能正確表示小莉同學(xué)近視眼成像和矯正情況的是B．

A．乙甲        B．丙甲        C．乙丁         D．丙丁

實(shí)驗(yàn)次序	物距u/cm	物高H/cm	v-f/cm	像高h(yuǎn)/cm
1	30	8	5	4
2	20	8	10	8
3	15	8	20	16
4	13	8	30	24

（5）小剛用另一凸透鏡探究“凸透鏡成像規(guī)律實(shí)驗(yàn)”時(shí)，所用實(shí)驗(yàn)裝置如圖3所示，物體的高度H，像高h(yuǎn)，凸透鏡的焦距為f，物距為u，像距為v，像到焦點(diǎn)的距離為v-f，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)，測(cè)得數(shù)據(jù)如表，又對(duì)像到焦點(diǎn)距離（即v-f）與有關(guān)的量進(jìn)行了分析，根據(jù)上表格可知，小剛所用凸透鏡的焦距f=10cm．請(qǐng)你在圖4中描繪出h與（v-f）的圖象，并寫出像的高度h/cm與像到焦點(diǎn)距離（v-f）/cm的關(guān)系式：h=$\frac{4}{5}$（v-f）．

Answer 1

分析 （1）平行于主光軸的光經(jīng)凸透鏡折射后會(huì)聚在主光軸上的點(diǎn)即為焦點(diǎn)，焦點(diǎn)到到光心的距離即為焦距；
（2）在做凸透鏡成像規(guī)律實(shí)驗(yàn)時(shí)，首先要使?fàn)T焰、凸透鏡和光屏三者的中心在同一高度上，目的是為了使像成在光屏的中心．
（3）燭焰移至距凸透鏡15cm處，判斷物距與焦距的關(guān)系，根據(jù)凸透鏡成像規(guī)律判斷成像的性質(zhì)再確定應(yīng)用；
（4）①凹透鏡對(duì)光線有發(fā)散作用，將近視眼鏡鏡片取下，則光線提前會(huì)聚了，據(jù)此回答；
②近視眼是晶狀體太厚或眼球過(guò)程，物體射出的光線經(jīng)晶狀體會(huì)聚在視網(wǎng)膜的前方，要佩戴凹透鏡使光線推遲會(huì)聚在視網(wǎng)膜上；
（5）根據(jù)凸透鏡成像規(guī)律，當(dāng)物距等于2倍焦距時(shí)，成倒立等大的實(shí)像，判斷焦距的大�。桓鶕�(jù)數(shù)據(jù)描點(diǎn)作圖；
由表中h、v-f數(shù)值，分析得出像的高度h/cm與像到焦點(diǎn)距離（v-f）/cm的關(guān)系，并用數(shù)學(xué)方法求出這個(gè)函數(shù)關(guān)系式．

解答 解：（1）凸透鏡正對(duì)太陽(yáng)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)，出現(xiàn)一個(gè)最小最亮的光斑，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，即光屏到凸透鏡的距離為焦距大小，此凸透鏡的焦距約是12cm；
（2）光屏上承接燭焰的像偏高，要想讓像成在光屏的中央，若只調(diào)節(jié)光屏，應(yīng)將光屏向上調(diào)節(jié)；（若只調(diào)節(jié)凸透鏡，應(yīng)將凸透鏡向下移動(dòng)）；
（3）若將燭焰移至距凸透鏡15cm處，u=15cm，因透鏡的焦距f=12cm，此時(shí)，f＜u＜2f大，成倒立、放大實(shí)像，投影儀就是根據(jù)這一原理制成的；
（4）①近視鏡為凹透鏡，對(duì)經(jīng)凸透鏡會(huì)聚來(lái)的光線有發(fā)散作用，使光線延遲會(huì)聚，取下近視鏡，光會(huì)提前會(huì)聚，為了使屏上的像重新變得清晰，在不移動(dòng)蠟燭和凸透鏡位置的前提下，應(yīng)將光屏向左移動(dòng)；
②近視眼是晶狀體變厚或眼球過(guò)長(zhǎng)，會(huì)聚能力變強(qiáng)，物體的像會(huì)聚在視網(wǎng)膜的前方，如圖丙所示，所以應(yīng)延遲光線的會(huì)聚，要佩戴凹透鏡進(jìn)行矯正，如圖甲，所以選擇B；
（5）由表中數(shù)據(jù)知，在第2次實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)物距為20厘米時(shí)，所成的像與物體等高，即為等大的實(shí)像，根據(jù)凸透鏡成像規(guī)律，所以u(píng)=2f=20cm，所以，凸透鏡的焦距為10cm；
根據(jù)表中h與（v-f）數(shù)據(jù)，在坐標(biāo)系中找到對(duì)應(yīng)的點(diǎn)，然后連線，如下圖所示：

由表中數(shù)據(jù)知，當(dāng)（v-f）為原來(lái)的幾倍，像高h(yuǎn)就變?yōu)樵瓉?lái)的幾倍，所以，像高h(yuǎn)與像到焦點(diǎn)距離（v-f）成正比，設(shè)這個(gè)函數(shù)關(guān)系式為為h=k（v-f），由表中數(shù)據(jù)，當(dāng)v-f=5cm時(shí)，h=4cm，代入關(guān)系式，得k=$\frac{4}{5}$，所以，像的高度h/cm與像到焦點(diǎn)距離（v-f）/cm的關(guān)系式為h=$\frac{4}{5}$（v-f）；
故答案為：（1）12；
（2）上；
（3）投影儀；
（4）①左；②B；
（5）10；如上圖所示；h=$\frac{4}{5}$（v-f）；

點(diǎn)評(píng) 本題探究凸透鏡成像規(guī)律，主要考查了器材的調(diào)試，焦距測(cè)量的兩種方法、凸透鏡成像規(guī)律及在實(shí)際中的應(yīng)用、透鏡對(duì)光線的作用、近視眼的成因及矯正、作圖能力及根據(jù)數(shù)據(jù)得出規(guī)律的能力，綜合性強(qiáng)，難度大，為光學(xué)中的壓軸題．