Question

如图a所示为“探究凸透镜成像规律”的实验装置图，实验时首先利用太阳光测出了凸透镜的焦距f．请你认真思考下面的四种实验设计方案，并回答问题．
甲：分别把点燃的蜡烛放在一倍焦距f 和二倍焦距2f 处，调整光屏到凸透镜的距离，观察并记录在屏上能否成像及成像特点，得出凸透镜成像的规律．
乙：除甲中的做法外，把蜡烛放在大于2f 的某一位置和大于f、小于2f的某一位置，观察并记录对应的成像情况，得出凸透镜成像的规律．
丙：除甲中的做法外，把点燃的蜡烛从较远处逐渐移近凸透镜，通过不断调整光屏与凸透镜的距离，观察并记录在屏上能否成像及成像的特点，包括观察所成的像随蜡烛位置变化而变化的趋势，得出凸透镜成像的规律．
丁：与丙不同的是，将蜡烛从靠近凸透镜的位置逐渐远离，其它步骤相同．

（1）以上四种方案中，合理的方案有    （选填“甲”、“乙”、“丙”、“丁”）；
（2）某小组记录并绘制了物体到凸透镜的距离u跟像到凸透镜的距离v之间关系的图象，如图b所示．由图象可知，当u=15cm时，在光屏上能得到一个    像；把物体从距凸透镜10cm处移动到30cm处的过程中，像的大小变化情况是    ，像距的变化情况是    （选填“变大”、“变小”或“不变”）．
（3）某小组用两支点燃的蜡烛进行实验，蜡烛、凸透镜和光屏分别置于如图c所示位置，两支蜡烛的连线AB与过凸透镜的中线垂直，则光屏上C、D两处所成像的大小    （选填“相等”或“不相等”）；用一块厚纸板挡住A处的烛焰，在光屏上    （选填“C”或“D”）处仍能得到一个清晰的像．

Answer 1

【答案】分析：（1）为了有条理的解决问题，需要明确实验的目的，合理的设计实验方案，动手操作实验时，应该有一定的规律，由远变近或由近变远，如果毫无顺序的操作很容易忽略一些物理规律之间的联系．
（2）①凸透镜成像时，u=v=2f，在图象上找到u=v对应点，根据物距和焦距的关系求出凸透镜的焦距．
②凸透镜成像时，2f＞u＞f，成倒立、放大的实像，应用于幻灯机和投影仪．
③凸透镜成实像时，物距增大，像距减小，像减小．
（3）①两支蜡烛的连线AB与过凸透镜的中线垂直，可知两支蜡烛的物距相同，由凸透镜成像规律可知像的关系．
②遮挡A射向凸透镜的光线，蜡烛B还有光线射向凸透镜，蜡烛B经凸透镜折射成像，根据光线过光心不改变方向，判断蜡烛B像的位置．
解答：解：（1）为了有条理的解决问题，需要明确实验的目的，合理的设计实验方案，动手操作实验时，应该有一定的规律，由远变近或由近变远．所以丙、丁正确．
（2）①如图，u=v=2f=20cm，所以凸透镜的焦距：f=10cm．
②当u=15cm时，2f＞u＞f，成倒立、放大的实像．
③蜡烛从距凸透镜10cm处移到30cm处的过程中，物距大于焦距凸透镜成实像，凸透镜成实像时，物距增大，像距变小，像变小．
（3）两支蜡烛的连线AB与过凸透镜的中线垂直，可知两支蜡烛的物距相同，则由凸透镜成像规律可知，光屏上C、D两处所成像的大小相等；
根据光线过光心不改变方向，蜡烛A经凸透镜在D点成像，蜡烛B经凸透镜在C点成像，当一块厚纸板挡住A处的烛焰，蜡烛A的光线不能射向凸透镜，蜡烛B还能经凸透镜在C位置成像．
故答案为：（1）丙、丁；（2）倒立放大的实；变小；变小；（3）相等；C．
点评：本题考查学生动手操作实验的能力以及通过对实验现象的分析得出正确结论．