Question

王明同學在實驗室用蠟燭、凸透鏡和光屏做“探究凸透鏡成像的規律”實驗．
（1）他的實驗裝置如圖所示，如果你是他的合作者，請幫他指出該裝置中的兩處錯誤：①______；②______．
（2）錯誤改正完畢，王明將點燃的蠟燭、凸透鏡固定好位置后，無論怎樣移動光屏，在光屏中心都只能看到一個大小不變的圓形光斑，你認為______．
（3）王明重新調整蠟燭的位置后，當蠟燭、凸透鏡和光屏分別在光具座的15、50、70刻度線位置時，在光屏上恰好出現清晰燭焰的像，則凸透鏡焦距的范圍是______．

Answer 1

【答案】分析：（1）要解決此題，需要掌握此實驗中各器材的排放順序．凸透鏡應放在光屏和蠟燭的中間．
同時要注意器材的調節，為使像能成在光屏的中心，應調節凸透鏡、光屏、燭焰使它們的中心大致在同一高度處．
（2）要解決此題，需要掌握凸透鏡對光的作用，知道從焦點發出的光，經凸透鏡后平行于主光軸．
（3）要解決此題，首先根據題意可知，u=35cm，v=20cm，然后根據凸透鏡成像的規律中的物距大于二倍焦距成倒立縮小實像，像距大于一倍焦距小于二倍焦距．解不等式即可．
解答：解：（1）從圖上看，將蠟燭放在了凸透鏡和光屏的中間，這樣無法在光屏上成像．
而光屏、燭焰、凸透鏡的中心未在同一高度處，并且相差很大，這樣使像不能成在光屏的中央．
故答案為；①蠟燭燭焰中心、凸透鏡中心和光屏中心不在同一高度；
②蠟燭、凸透鏡和光屏三者位置順序放錯，從左至右應依次放置蠟燭、凸透鏡和光屏．
（2）若將蠟燭放在焦點處，則發出的光經凸透鏡后，平行于主光軸，則在光屏上會出現一個與凸透鏡等大的圓形的光斑．
故答案為：可能出現的原因是燭焰處于凸透鏡焦點的位置上．
（3）由題意知，u=35cm，v=20cm，因在光屏上恰好出現清晰燭焰的像，所以所成的像是倒立縮小實像，則此時物距u=35cm，v=20cm，凸透鏡成像的規律中的物距大于二倍焦距成倒立縮小實像，像距大于一倍焦距小于二倍焦距可得，
解得凸透鏡焦距的范圍是10cm＜f＜17.5cm．
點評：此題是探究凸透鏡成像的規律，考查了實驗前的準備工作，在擺放器材時要注意順序，同時要注意調節凸透鏡、光屏、燭焰的中心在同一高度．考查了實驗中可能出現的問題及原因的分析；（3）題的關鍵是根據凸透鏡成像的規律中的物距大于二倍焦距成倒立縮小實像，像距大于一倍焦距小于二倍焦距，列出解不等式，然后即可求解．