Question

18．在某次探究凸透镜成像规律的实验中：

（1）小明想知道实验中某块透镜的焦距做了实验甲，镜面垂直于阳光，在透镜下面放上白纸（纸、镜平行），测出透镜与白纸间距s/cm与对应的白纸被烤焦的时间t/min，绘出图象乙，可判断该透镜的焦距f为12cm；
（2）实验前要调整烛焰的焰心、凸透镜和光屏的中心，使它们位于同一高度且同一水平线上．如果实验中固定好透镜和蜡烛后，发现无论如何移动光屏，光屏上只有一个与透镜大小几乎相同的光斑，其原因可能是蜡烛在焦点处．
（3）如图丙，当把一块焦距为15cm的凸透镜固定在50cm刻度线位置，蜡烛固定在15cm刻度线位置时，光屏应在Ⅱ（填“Ⅰ”、“Ⅱ”或“Ⅲ”）区域内左右移动，才能在光屏上得到清晰的倒立（填“倒立”或“正立”）实像．
（4）小明在实验中将蜡烛从略大于一倍焦距处逐渐远离凸透镜，该过程中像的大小将变小 （填“变大”、“变小”或“等大”），物距u随时间t的变化图象如左图所示，则像距v与t的大致变化关系为图中的C．

Answer 1

分析 （1）根据图乙找出白纸被烤焦的最短时间，所对应的透镜与白纸间距即为焦距；
（2）在实验中，为使像能成在光屏的中心，应调整烛焰、凸透镜和光屏的高度，使它们的中心大致在同一高度，同时各中心要在同一直线上．
由焦点发出的光，经凸透镜平行主光轴射出；
（3）根据物距大于2倍焦距时，成倒立缩小的实像，像距处于1倍和2倍焦距之间的特点进行分析．
（4）根据凸透镜成实像的条件及物距和像距的关系分析．

解答 解：（1）由图乙可知，当透镜与白纸间距S=12cm时，白纸被烤焦的时间t=4min，所用的时间最短，
说明太阳光经过凸透镜会聚后该点的温度最高，这个点就是凸透镜的焦点，则测出透镜与白纸间距即为焦距f=12cm．
（2）在实验前要调节烛焰、凸透镜和光屏，使它们的中心大致在同一高度，并在同一直线上．
实验中固定好透镜和蜡烛后，发现无论如何移动光屏，光屏只有一个与透镜大小几乎相同的光斑，
说明光平行主光轴射出，则可能将蜡烛置于焦点处了．
（3）凸透镜焦距是15cm，当把凸透镜固定在50cm刻度线位置，蜡烛固定在15cm刻度线位置时，
物距为50cm-15cm=35cm，大于2倍焦距，所以此时成倒立缩小的实像，像在1倍和2倍焦距之间．
（4）当物距大于焦距时凸透镜成的是实像；将蜡烛从略大于一倍焦距处逐渐远离凸透镜，
物距变大，像距则变小，且越来越靠近焦点，故像距v与t的大致变化关系为图中的C．
故答案为：（1）12；
（2）同一高度且同一水平线上；蜡烛在焦点处；
（3）Ⅱ； 倒立；
（4）变小；C．

点评 本题是探究凸透镜成像规律的实验，考查了焦距的概念、成像规律及其应用，熟练掌握规律内容，搞清成像特点与物距、像距的关系是正确解题的关键．