Question

2．初二（2）班的學生在做探究凸透鏡成像規律的實驗，各小組采用不同的透鏡和器材進行實驗，展開了競賽．

（1）如圖甲所示，為了測出凸透鏡的焦距，小明所在組的同學讓一束平行光正對凸透鏡照射，再把光屏放在它的另一側，改變凸透鏡與光屏的距離，直到光屏上出現一個最小、最亮的光斑，由此測出了凸透鏡的焦距．
（2）在實驗時，小明用該凸透鏡觀察小紅的眼睛，看到小紅的眼睛如圖乙所示，要看到如圖A的情形，物距應該滿足的條件是B，要看到如圖B的情形，物距應該滿足的條件是A．
A．小于10cm     B．大于10cm且小于20cm     C．等于20cm     D．大于20cm
（3）小明將蠟燭、凸透鏡和光屏安裝在光具座上如圖丙所示，要使燭焰的像能成在光屏的中央，應將蠟燭向下（填“上”或“下”）調整．

（4）小華用11個紅色的發光二極管按“E”字樣鑲嵌排列在白色方格板上替代蠟燭作為光源，又用同樣的白色方格板做成光屏，實驗裝置如圖丁所示．同學們對小華使用的實驗裝置進行如下評價，優點是可以方便比較物與像的大小和左右關系，但也存在一定的缺陷，你認為選擇下列哪個字母更好D．
A．A         B．B          C．H        D．P
（5）小麗組的同學在實驗時通過分析實驗數據又得出了像高與物高的比值和像距與物距之間的具體關系如下表所示．他們的結論是像高與物高的比值等于像距與物距的比值．
表格中的f₁是10cm、①是30cm、②是10cm．

序號	焦距f/cm	物距u/cm	像距v/cm	物高l/cm	像高h/cm
1	f1	30	15	5	2.5
2		20	20	5	5
3		15	①	5	②
4	15	30	30	5	5
5		20	60	5	15
6		18	90	5	25

Answer 1

分析 （2）根據凸透鏡成像規律，u＞2f，成倒立、縮小的實像．
2f＞u＞f，成倒立、放大的實像，物像在凸透鏡的異側．
u＜f，成正立、放大的虛像，物像在凸透鏡的同側來解答此題．
（3）在做凸透鏡成像規律的實驗時，首先要調整光屏凸透鏡燭焰的中心在同一高度上，這樣做的目的是使像成在光屏的中心；
（4）物距大于焦距時，凸透鏡成倒立的實像，像與物左右、上下都相反；
（5）根據凸透鏡成像規律中的物距等于2倍焦距時，成倒立等大的實像，可求得其焦距；比較1、3次實驗數據可知表格中①處數據．
②根據表格中的數據可知，像高與物高的比值和像距與物距之間的具體關系，可得出結論，據此求第三次實驗的像高．

解答 解：
（2）因為圖A的情形是倒立放大的實像，所以要看到如圖A的情形，由凸透鏡成像規律可知，2f＞u＞f，成倒立、放大的實像，即物距應該滿足的條件是B；
圖B的情形是正立放大的虛像，所以要看到圖B的情形，由凸透鏡成像規律可知，u＜f，成正立、放大的虛像，物像在凸透鏡的同側，即物距應該滿足的條件是A．
（3）根據圖示的光屏、凸透鏡、燭焰三者的位置關系可知，蠟燭的中心高于凸透鏡、燭焰的中心，要使像成在光屏的中心，就要使蠟燭向下調整使三者的中心在同一高度上．
（4）小華用11個紅色的發光二極管按“E”字樣鑲嵌排列在白色方格板上替代蠟燭作為光源，光源比較穩定；用同樣的白色方格板做成光屏便于比較像與物的大小關系、左右關系，但不能比較上下關系；
A選項中的“A”能比較像與物的大小關系、上下關系，但不能比較左右關系；
B選項中B，能比較像與物的大小關系、左右關系，但不能比較上下關系；
C選項中H，能比較像與物的大小關系，但不能比較左右關系、上下關系；
D選項中的P，能比較像與物的大小關系、左右關系和上下關系；故D符合題意．
（5）①由表中第3此實驗的數據，物距等于像距，物像等大，可知，此時u=2f=20cm．則f₁=10cm．即該凸透鏡的焦距f₁=10cm．
比較1、3實驗數據可知，第1次實驗的像距等于第3次實驗的物距，根據光路是可你的，第3次實驗的相距等于第1次實驗的物距，即表格中①處數據為30．
②根據表中的數據可知，像高與物高的比值等于像距與物距的比值，則由此可得出結論：像高與物高的比值和像距與物距的比值相等；
即$\frac{h}{l}$=$\frac{v}{u}$．
因此可得$\frac{30cm}{15cm}$=$\frac{v}{5cm}$，解得v=10cm，故表格中②處數據為10．
故答案為：（2）B；A；（3）下； （4）大小； D；（5）像高與物高的比值等于像距與物距的比值； 10；30；10．

點評 本題是探究凸透鏡成像規律，難點在第（5）問，首先根據表中信息找出該透鏡的焦距，其次是根據實驗數據分析像高與物高的比值和像距與物距之間的具體關系，同時鍛煉學生處理信息的能力．