Question

【题目】小明探究凸透镜的成像原理，与老师一起研制了如图所示的实验装置，用水透镜模拟眼睛，光屏模拟视网膜，通过对水透镜注水或抽水可改变水透镜的厚薄。蜡烛、光屏和水透镜在光具座上的位置如图所示。

（1）实验时，首先要使烛焰、水透镜、光屏三者的中心在_____上，目的是使像成在光屏中心；

（2）三者摆放位置如图甲所示，在光屏上成了一个清晰的像（像未画出），该像为倒立、_____的实像。此时水透镜的焦距f的范围为_____；

（3）用水透镜模拟正常眼睛，将图甲中的烛移动到光具座上40cm处，光屏不动，此时应对水透镜_____（选填“注水”或“抽水”），使其焦距变_____（选填“长”或“短”），才能在光屏上重新得到一个清晰的像；

（4）用水透镜模拟爷爷的老花眼，如图乙所示，若爷爷不戴老花镜时恰好能够看到图中位置上的蜡烛，在图中的虚线框内安装上适当度数的老花镜的镜片，则爷爷将能看清蜡烛位置_____（选填“左侧”或“右侧”）的物体。

Answer 1

【答案】同一高度 缩小 10cm＜f＜20cm 注水 短 右侧

【解析】

(1)[1]为使像成在光屏中央，便于观察，应烛焰、水透镜、光屏三者的中心在同一高度上；

(2)[2][3]三者摆放位置如图甲所示，在光屏上成了一个清晰的像，此时u＞v，物距大于二倍焦距成倒立缩小实像，像距大于一倍焦距小于二倍焦距，即：f＜20cm＜2f，解得： 10cm＜f＜20cm；

(3)[4][5]用水透镜模拟正常眼睛，将图甲中的烛移动到光具座上40cm处，物距减小，所以要想在像距不变的情况下，在光屏上得到一个清晰的像需要将凸透镜的焦距变短，需要使凸透镜对光线的会聚能力变强，故应对水透镜注水；

(4)[6]老花镜是凸透镜，对光线有会聚作用，在图中的虚线框内安装上适当度数的老花镜的镜片，则可以看清物距更小的物体，即图中蜡烛右侧的物体。