Question

18．小明用凸透鏡、蠟燭、光屏和刻度尺等器材探究凸透鏡成像規律．
（1）如圖所示，為了測出凸透鏡的焦距，小明同學將凸透鏡正對著太陽光，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，就可以測出該凸透鏡的焦距為10 cm．

（2）當燭焰距凸透鏡15cm時，移動光屏，可在光屏上得到一個清晰的倒立、放大（選填“放大”或“縮小”）的實像．（選填“實”或“虛”）
（3）實驗過程中，當蠟燭與凸透鏡的距離如圖所示時，在光屏上可得一個清晰的像，這個像是倒立（選填“倒立”或“正立”），縮小（選填“放大”、“縮小”或“等大”）的像．
（4）在上圖中若固定蠟燭和光屏不動，向左（選填“右”或“左”）移動凸透鏡到另一位置，還可在光屏上得到一個清晰的像，則此時所成的像是倒立（選填“倒立”或“正立”），放大（選填“放大”、“縮小”或“等大”）的像．
（5）實驗一段時間后，蠟燭變短了，要使燭焰的像仍然成在光屏的中心，應該將光屏向上移動．
（6）小明將燭焰、凸透鏡和光屏的中心調到同一高度后，在水平桌面上無論怎樣移動光屏，都不能承接到燭焰的像，原因是蠟燭到凸透鏡的距離小于或等于焦距．

Answer 1

分析 （1）根據平行于主光軸的光線經凸透鏡折射后會聚于焦點，焦點到凸透鏡的距離為焦距，讓平行光射到凸透鏡上，調出最小最亮的光斑為凸透鏡的焦點，亮斑到凸透鏡的距離為焦距．
（2）物距在一倍焦距和二倍焦距之間時成倒立、放大的實像；
（3）根據圖示的物距與題干中告訴的焦距，利用凸透鏡成像的規律可以確定此時的成像情況．
（4）當物體與光屏的位置互換后，即像與物體互換后，由于光路是可逆的，物體仍在光屏上成一個清晰的像，只不過成像的性質有所改變．
（5）根據凸透鏡成倒立實像的特點，物體向下移動，則像向上移動．
（6）在光屏上不能成像的原因：物距小于焦距，成虛像；物距等于焦距，不成像；燭焰、光屏、凸透鏡的中心不在同一高度處．

解答 解：（1）將凸透鏡正對太陽光，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；如圖從光斑到凸透鏡的距離為40cm-30cm=10cm，即為焦距．
（2）當燭焰距凸透鏡15cm時，物距大于一倍焦距，小于2倍焦距，所以移動光屏，可在光屏上得到一個清晰倒立、放大的實像．
（3）由題意知，物距為35厘米，凸透鏡的焦距為15厘米，物距大于二倍焦距，根據凸透鏡成像的規律可知，此時物體成倒立的、縮小的實像．
（4）由于光屏與蠟燭的距離不變，向左移動凸透鏡，當凸透鏡距離光屏的距離為35厘米時，此時光屏與蠟燭的位置互換，由于光路是可逆的，此時的物體在光屏成一個清晰的像．由于原來物體在光屏上成一個倒立縮小的實像，像距小于二倍焦距大于一倍焦距，也就是說，現在的物距小于二倍焦距大于一倍焦距，根據凸透鏡成像的規律可知，此時成一個倒立的放大的實像．
（5）凸透鏡成倒立的實像，蠟燭變短，相對于凸透鏡向下移動，所以其像向上移動，要使蠟燭的像仍然成在光屏的中心，應該將光屏的向上移動；
（6）燭焰、凸透鏡和光屏的中心調到同一高度，在光具座上無論如何移動光屏，都不能承接到燭焰的像，原因可能是蠟燭到凸透鏡的距離小于或等于焦距．
故答案為：（1）最小最亮；10；（2）放大；實；（3）倒立；縮小；（4）左；倒立；放大；（5）上；（6）蠟燭到凸透鏡的距離小于或等于焦距．

點評 此題探究凸透鏡成像的規律，要熟練掌握凸透鏡成像的特點與物距像距的關系，考查了對倒立實像的理解及對實驗問題的分析．