Question

12．在某次探究凸透鏡成像規律的實驗中：

（1）小明想知道實驗中某塊透鏡的焦距做了實驗甲，鏡面垂直于陽光，在透鏡下面放上白紙（紙、鏡平行），測出透鏡與白紙間距s/cm與對應的白紙被烤焦的時間t/min，繪出圖象乙，可判斷該透鏡的焦距f為12cm；
（2）實驗前要調整燭焰的焰心、凸透鏡和光屏的中心，使它們位于同一高度．如果實驗中固定好透鏡和蠟燭后，發現無論如何移動光屏，光屏上只有一個與透鏡大小幾乎相同的光斑，其原因可能是蠟燭在焦點處．
（3）如圖丙，當把一塊焦距為15cm的凸透鏡固定在50cm刻度線位置，蠟燭固定在15cm刻度線位置時，光屏應在Ⅱ（填“Ⅰ”、“Ⅱ”或“Ⅲ”）區域內左右移動，才能在光屏上得到清晰的倒立（填“倒立”或“正立”）實像．
（4）實驗過程中，燃燒的蠟燭在不斷縮短，導致光屏上的像向上（填“上”或“下”）移動；為了使燭焰的像能成在光屏中央，在不更換實驗器材的情況下，請寫出一種可行的方法：向上調整光屏或向下調整凸透鏡．
（5）小明在實驗中將蠟燭從略大于一倍焦距處逐漸遠離凸透鏡，該過程中像的大小將變小（填“變大”、“變小”或“等大”），物距u隨時間t的變化圖象如圖所示，則像距v與t的大致變化關系為圖丁中的C．

Answer 1

分析 （1）根據圖乙找出白紙被烤焦的最短時間，所對應的透鏡與白紙間距即為焦距；由焦點發出的光，經凸透鏡平行主光軸射出；
（2）在實驗中，為使像能成在光屏的中心，應調整燭焰、凸透鏡和光屏的高度，使它們的中心大致在同一高度．同時各中心要在同一直線上．
（3）根據物距大于2倍焦距時，成倒立縮小的實像，像距處于1倍和2倍焦距之間的特點進行分析．
（4）凸透鏡成的實像是倒立的，像與物體的變化方向恰好相反．
（5）根據凸透鏡成實像的條件及物距和像距的關系分析．

解答 解：（1）由圖乙可知，當透鏡與白紙間距S=12cm時，白紙被烤焦的時間t=4min，所用的時間最短，說明太陽光經過凸透鏡會聚后該點的溫度最高，這個點就是凸透鏡的焦點，則測出透鏡與白紙間距即為焦距f=12cm．
（2）在實驗前要調節燭焰、凸透鏡和光屏，使它們的中心大致在同一高度，并在同一直線上；實驗中固定好透鏡和蠟燭后，發現無論如何移動光屏，光屏只有一個與透鏡大小幾乎相同的光斑，說明光平行主光軸射出，則可能將蠟燭置于焦點處了；
（3）凸透鏡焦距是15cm，當把凸透鏡固定在50cm刻度線位置，蠟燭固定在15cm刻度線位置時，物距為50cm-15cm=35cm，大于2倍焦距，所以此時成倒立縮小的實像，像在1倍和2倍焦距之間，照相機是根據這個原理制成的；
（4）蠟燭在燃放中不斷縮短，向下移動，光屏上的像向上移動，要使像能夠成在光屏中央，可向上移動光屏；或向上移動蠟燭或向下移動凸透鏡．
（5）當物距大于焦距時凸透鏡成的是實像；將蠟燭從略大于一倍焦距處逐漸遠離凸透鏡，物距變大，像距則變小，故圖象為C圖．
故答案為：（1）12；（2）同一高度（同一水平線）；蠟燭在焦點處；（3）Ⅱ； 倒立；（4）上；向上調整光屏或向下調整凸透鏡；（5）變小；C．

點評 本題是探究凸透鏡成像規律的實驗，考查了焦距的概念、成像規律及其應用，關鍵熟練掌握規律內容，搞清成像特點與物距、像距的關系．