Question

17．小明利用一未知焦距的凸透鏡探究透鏡的成像規律，進行了如下操作并得到了相關結論．請你將空缺部分補充完整．

實驗序號	物距u/cm	像距u/cm	像的性質
1	30	15	倒立、縮小的實像
2	25	16.7
3	20	20	倒立、等大的實像
4	15		倒立、放大的實像
5	5	/	正立、放大的虛像

（1）將一束平行光射向凸透鏡，得到如圖1示的光路圖．則該透鏡的焦距為10cm．
（2）將蠟燭、透鏡和光屏放在光具座上，并使燭焰、透鏡和光屏三者的中心大致在同一高度．
（3）按要求進行觀察和測量，并將觀測情況記錄在表中．
①表中實驗序號2中像的性質為倒立、縮小、實像．
②當燭焰從遠處向透鏡靠近時，仍要在光屏上得到清晰的像，光屏應向遠離（填“靠近”或“遠離”）透鏡的方向移動．
（4）實驗中，某同學在光屏上得到了一個清晰的像，但像的位置偏高，如圖2示（P點是2倍焦距處），你解決的方法是把蠟燭向上調或凸透鏡中心下移或光屏中心上移．
（5）再把蠟燭移到B點處，無論怎樣調節光屏，光屏上始終接收不到像，是因為此時成的是正立、放大的虛像，要想看到這個像，應從圖中的C（填“C”或“D”）箭頭所示的方向去觀察．

Answer 1

分析 （1）根據凸透鏡焦點和焦距的定義進行判斷．
（2）探究凸透鏡成像的實驗時，必須調整蠟燭、凸透鏡、光屏三者的中心在同一高度，這樣像才能成在光屏的中央．
（3）①根據凸透鏡成像的四種情況進行判斷：
u＞2f，2f＞v＞f，成倒立、縮小的實像．
u=2f，v=2f，成倒立、等大的實像．
2f＞u＞f，v＞2f，成倒立、放大的實像．
u＜f，成正立、放大的虛像．
②凸透鏡成實像時，物距減小，像距增大，像變大．
（4）在探究凸透鏡成像特點的實驗中，像應該在光屏的中央．
（5）當物體處于一倍焦距之內時，成的是一個正立、放大的虛像，而虛像不能在光屏上呈現；此時物像在同一側．

解答 解：（1）如圖，平行于主光軸的光線經凸透鏡折射后會聚在主光軸上一點，這點是凸透鏡的焦點，焦點和光心之間的距離是凸透鏡的焦距，所以凸透鏡的焦距是10cm．
（2）蠟燭、凸透鏡、光屏，三者在同一條直線上，三者的中心大致在同一高度，像才能呈在光屏的中心．
（3）①已知凸透鏡的焦距是10cm；根據表中序號為2的數據可知，25cm＞2f，2f＞16.7cm＞f，所以成倒立、縮小的實像．
②光屏上仍然得到清晰的像說明凸透鏡成實像，凸透鏡成實像時，物距減小，像距增大，所以當燭焰從遠處向透鏡靠近時，光屏應向遠離凸透鏡的位置移動；
（4）由圖可知，像在光屏上的位置偏高，因為成的是倒立的像，所以可以把蠟燭向上調或凸透鏡中心下移或光屏中心上移．
（5）再把蠟燭移到B點處，由凸透鏡成像規律可知，此時物體處于一倍焦距之內時，成的是一個正立、放大的虛像，而且物像在同一側，因此要想看到這個像，應從圖中的C箭頭所指的方向去觀察．
故答案為：（（1）10；（2）同一高度；（3）①倒立；縮小；實像；②遠離；（4）把蠟燭向上調或凸透鏡中心下移或光屏中心上移；（5）C．

點評 本題通過探究實驗考查了凸透鏡成像的規律及應用，要求學生對凸透鏡成像的各種情況都要熟悉；實驗過程中，光屏上不能正常成像，或成像不清晰，或成像不在光屏中央，能分析出原因．