Question

18．在做“探究凸透鏡成像規律”的實驗時：
（1）將凸透鏡正對著太陽，在另一側移動光屏，距凸透鏡10cm處，光屏接收到一個最小、最亮的光斑．由此可知，該凸透鏡的焦距為10.0cm．
（2）如圖所示，將光具座上點燃的蠟燭的火焰、透鏡、光屏三者的中心調節在同一高度．移動光屏始終找不到像，這是因為透鏡與蠟燭的距離小于10cm所致（選填“大于”、“等于”或“小于”），應將蠟燭向左（選填“左”或“右”）移動一段距離后，才能在光屏上得到燭焰清晰的像．
（3）把蠟燭移動到A處，移動光屏可得到放大的像（選填“放大”或“縮小”），此時光屏與透鏡的距離應大于20cm．
（4）學校新購了一箱物理器材，小云同學將它從一樓搬到三樓，小彬同學想測定小云搬運器材過程中對箱子做功的功率．
①實驗需要的主要器材為：磅秤、卷尺、秒表．
②小彬同學設計的測量步驟如下，其中多余的是B．
A、測出箱子的質量m      B、測出樓梯的總長度L    C、測出一樓到三樓的豎直度h
D、測出小云上樓所用的時間t     E、算出小云搬運箱子的功率P．

Answer 1

分析 （1）根據凸透鏡的焦點和焦距的定義分析．
（2）為使像能成在光屏的中央，應使蠟燭的火焰、透鏡、光屏三者的中心大致在同一高度處；物距小于焦距時成虛像；
（3）根據凸透鏡成像的特點，物距處于1倍和2倍焦距之間，成倒立放大的實像，像距大于2倍焦距；當物距大于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；
（4）搬箱子上樓就是克服箱子的重力做功，做的功除以做功的時間就是功率；所以該實驗的原理是：P=$\frac{W}{t}=\frac{Gh}{t}=\frac{mgh}{t}$，據此選擇所需的器材和設計實驗步驟．

解答 解：（1）一凸透鏡正對著太陽光上下移動，可在距透鏡10cm處得到一個最小最亮的光斑．即說明該凸透鏡的焦距是10cm；
（2）為使像能成在光屏的中央，將光具座上點燃的蠟燭的火焰、透鏡、光屏三者的中心調節在同一高度處；透鏡與蠟燭的距離小于10cm時成的是虛像，虛像不能呈現在光屏上；將蠟燭向左移動一段距離后，使物距大于焦距，才能在光屏上得到燭焰清晰的像；
（3）如圖所示，把蠟燭移動到A處，物距略大于一倍焦距，小于2倍焦距，所以成倒立放大的實像，此時像距大于二倍焦距，所以光屏與透鏡的距離大于20cm．
（4）①量小云同學搬運器材過程中對箱子做功的功率，需結合公式P=$\frac{W}{t}=\frac{Gh}{t}=\frac{mgh}{t}$，m為箱子的質量，h為一樓到三樓的豎直高度，t為上樓所用的時間．所以需要臺秤測量箱子的質量m、用卷尺測量一樓到三樓的豎直高度h，用秒表測量上樓所用的時間t．
②由以上分析可知并不需要測量樓梯的總長度．
故答案為：（1）10.0；（2）同一高度；小于；左；（3）放大；20；（4）①卷尺；秒表；②B．

點評 掌握凸透鏡成像的三種情況：u＞2f，成倒立、縮小的實像；2f＞u＞f，成倒立、放大的實像；u＜f，成倒正立、放大的虛像．