Question

【題目】小明在探究“凸透鏡成實(shí)像時像距與物距的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，所用的實(shí)驗(yàn)器材有：光具座、凸透鏡、光屏和蠟燭等．

（1）將蠟燭、凸透鏡和光屏放在光具座上，點(diǎn)燃蠟燭，調(diào)整凸透鏡和光屏的高度，使?fàn)T焰、凸透鏡和光屏的中心大致在同一________上．

（2）該實(shí)驗(yàn)應(yīng)使凸透鏡成實(shí)像，那么凸透鏡成實(shí)像的條件是：物距_________焦距．

（3）記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表．從表中數(shù)據(jù)可得透鏡焦距為_________cm，請?jiān)趫D2方格紙上畫出像距與物距的關(guān)系圖象．

（4）小明得出探究結(jié)論后，又用上述器材做了一個實(shí)驗(yàn)．把蠟燭放在光具座上的0刻線處，凸透鏡放在17cm刻線上，如圖1所示．移動光屏在a位置找到像，則可由所作圖象2得a位置大致在________cm刻度處．

（5）小明把發(fā)光二極管組成的T字母（設(shè)“其實(shí)際大小即如題中字符尺寸”所示）代替蠟燭，在不移動圖1中各元件位置的情況下，光屏上所成像形狀是 （在橫線上畫出所成像的大致形狀）．

（6）小華提出疑問，當(dāng)蠟燭成倒立的像時，左右是否也顛倒呢，小張說道，只要將T型燈管換成________型燈管即可。

（7）港北物理興趣小組在此實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上又進(jìn)一步探究了利用透明橡皮膜、注射器、乳膠管、止水夾等器材制成凹、凸形狀可改變的液體透鏡，并利用液體透鏡探究“光的折射”和“透鏡成像”，如圖所示．

首先在兩個透明玻璃長方體容器中充入蚊香煙霧，然后將水注入橡皮膜，制成液體透鏡，再將液體透鏡放置在兩個玻璃容器之間，如圖甲所示，讓光線沿圖示方向射入玻璃容器，經(jīng)透鏡折射后折射光線將 （選填“偏離”或“偏向”）主光軸．如果此時再用注射器向橡皮膜注水，改變液體透鏡的凸起程度，則折射光線偏折的程度 （選填“會”/“不會”）改變.在玻璃容器中充入蚊香煙霧的目的是 ．

（8）如圖乙所示，液體透鏡被安裝在光具座上，不斷改變液體透鏡凸起程度，調(diào)節(jié)蠟燭、光屏位置，使得每次在光屏上得到等大的像，發(fā)現(xiàn)隨著液體透鏡越凸，蠟燭和光屏的距離就越近，說明透鏡的凸起程度越大焦距 （越大/不變/越小）。

（9）有同學(xué)提出該種透鏡對光的會聚能力是否與液體的種類有關(guān)呢？請你幫助設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，寫出簡易步驟，并判斷。

步驟 ：

判斷 ：

Answer 1

【答案】（1）高度。（2）大于 （3）10、如下圖。（4）41。

（5） （顯示出“倒立放大”就行）。（6）F（或L，或R，或E）（合理即可）。

（7）偏向， 會， 顯示光路。（8）越小。

（9）步驟 ： 改變透鏡內(nèi)的液體種類，保持透鏡凸凹程度相同，測出不同種液體對應(yīng)的焦距（f、f'）（合理即可）

判斷 ：若所測焦距相等（或f=f'），則和液體種類無關(guān)，相反則有關(guān)（2分）

【解析】

試題分析：（1）為使像成在光屏中央，應(yīng)使蠟燭的焰心、透鏡的光心、光屏的中心在同一高度上，又叫“三心等高”。．

（2）凸透鏡成像時，一焦內(nèi)外分虛實(shí)，那么凸透鏡成實(shí)像的條件是：物距大于焦距．

（3）u=2f時，成倒立、等大的實(shí)像， v =2f， u =v。 從表中數(shù)據(jù)可得透鏡焦距為10cm；描點(diǎn)連線即可得像距與物距的關(guān)系圖象。

（4）把蠟燭放在光具座上的0刻線處，凸透鏡放在17cm刻線上，則u=17cm。由所作圖象2可知，當(dāng)u=17cm時，v =24cm。得a位置大致在17cm +24cm =41cm刻度處．

（5）當(dāng)u=17cm時， f﹤u﹤2f，成倒立、放大的實(shí)像，v﹥2f，U﹤v 。

（6）只要能顯示左右顛倒燈管即可。

（7）由于光從水或其它介質(zhì)斜射入空氣中時，折射光線遠(yuǎn)離法線，折射角大于入射角，則液體透鏡與玻璃透鏡對光的作用相同，讓光線沿圖示方向射入玻璃容器，經(jīng)透鏡折射后折射光線將偏向主光軸．如果此時再用注射器向橡皮膜注水，改變液體透鏡的凸起程度，則折射光線偏折的程度會改變，折光能力變強(qiáng).在玻璃容器中充入蚊香煙霧的目的是利用漫反射顯示光路．

（8）在光屏上得到等大的像時，u =v=2f，發(fā)現(xiàn)隨著液體透鏡越凸，蠟燭和光屏的距離就越近，說明透鏡的凸起程度越大焦距越小。

（9）應(yīng)利用控制變量法，改變透鏡內(nèi)的液體種類，保持透鏡凸凹程度相同，測出不同種液體對應(yīng)的焦距（f、f'）。若所測焦距相等（或f=f'），則和液體種類無關(guān)，相反則有關(guān)。