Question

學習了光學知識后，愛動腦筋的小桐和小朵想自己探究小孔成像現象．如圖所示，她們給兩個空罐的底部中央分別打上一個圓孔和一個方孔，再用兩片半透明的塑料膜蒙在空罐的口上．分別將小孔對著燭焰和燈絲，可以看到燭焰和燈絲通過小孔所成的像．
（1）分析比較甲、乙兩圖，可以得出怎樣的結論？______．
（2）分析比較甲、丙兩圖，可以得出怎樣的結論？______．
（3）通過實驗，可以看到燭焰和燈絲在塑料膜上成的都是______（選填“正立”或“倒立”）的實像，說明小孔成像的原理是______．
（4）她們還發現蠟燭和小孔的位置固定后，像離小孔越遠，像就越大．他測出了不同距離時像的高度，并將實驗結果填在了表格中，根據表中的數據可以得到的結論是：蠟燭和小孔的位置固定后，像的高度h與像到小孔的距離s成______（選填“正比”或“反比”）

像的高度h/cm	1.0	2.0	3.0	4.0	5.0
像到小孔的距離s/cm	2.0	4.0	6.0	8.0	10.0

（5）她們知道樹蔭下的圓形光斑就是太陽通過樹葉間的小孔在地面上成的像，于是測出了某一個光斑的直徑為1.4cm，光斑到小孔的距離為1.5m，從書上查到太陽到地球的距離為1.5×10¹¹m，由此可以估算出太陽的直徑為______．

Answer 1

【答案】分析：（1）比較甲、乙兩圖象的形狀可知，小孔成像與小孔的形狀是否有關；
（2）比較甲、丙兩圖象的形狀可知，小孔成像與物體的形狀是否有關；
（3）通過觀察像的情況可知像的性質；
（4）算出表格中像的高度和像到小孔的距離的比值，可以看出比值是一個定值，由此得出像的高度和像到小孔的距離成正比．
（5）根據像的直徑和像到小孔的距離的比值等于物體的直徑和物體到小孔的距離的比值，列式求解．
解答：解：（1）在甲圖和乙圖中不同的是孔的形狀，但所成的像相同．故小孔成像（的形狀）與小孔的形狀無關．
（2）在甲圖和丙圖中不同的是物體的形狀，所成的像也不同．故小孔成像（的形狀）與物體的形狀由物體的形狀決定．
（3）觀察三次成像可知：所成的像是倒立的，說明小孔成像的原理是光沿直線傳播．
（4）由表格上的數據可知，像的高度隨像到小孔距離的增大而增大，求出像的高度和像到小孔距離的比值，可以發現比值是一個定值．所以像的高度h與像到小孔的距離S成正比．
（5）光斑的直徑與光斑到小孔的距離的比值是一個定值．根據光線傳播的可逆性可知：太陽直徑和太陽與小孔之間的距離的比值是一個定值，且和光斑的直徑與光斑到小孔的距離的比值相等．
太陽的直徑：d=×1.5×10¹¹m=1.4×10¹¹cm=1.4×10⁹m．
故答案為：（1）物體通過小孔所成的像與孔的形狀無關；（2）所成的像的形狀由物體的形狀決定；（3）倒立；光的直線傳播；（4）正比；（5）1.4×10⁹m．
點評：此題考查的是小孔成像的特點，以及像物大小關系的判斷；第四問和第五問是難點，要用物體所成像的直徑和像到小孔距離的比值是一個定值來解答．是一道比較難的題目．
認真審題，仔細觀察，從題干中得到有用的信息，是解題的關鍵；解題時注意控制變量法的應用．