Question

3．小明在探究“凸透鏡成實像時像距與物距的關系”的實驗中，所用的實驗器材有：光具座、凸透鏡、光屏和蠟燭等．
（1）將蠟燭、凸透鏡和光屏放在光具座上，點燃蠟燭，調整凸透鏡和光屏的高度，使燭焰、凸透鏡和光屏的中心大致在同一高度上．

（2）該實驗應使凸透鏡成實像，那么凸透鏡成實像的條件是物距大于焦距．
（3）記錄的實驗數據如表．請在如圖乙上畫出像距與物距的關系圖象．

物距u/cm	14	16	18	20	22	24	26
像距v/cm	35	27	22	20	18	17	16

（4）小明得出探究結論后，又用上述器材做了一個實驗．把蠟燭放在光具座上的0刻線處，凸透鏡放在15cm刻線上，如圖甲所示．移動光屏在a位置找到像；蠟燭和光屏不動，只移動凸透鏡，當凸透鏡向某一方向移動到b位置時，在光屏上又看到像．結合所畫圖象，請你對實驗中可能出現的現象做出合理的判斷ABC．（至少有一個選項正確，將正確選項的字母填在橫線上）
A．光屏上第一次的像是倒立、放大的     B．a位置在44～46cm刻線之間
C．光屏上第二次的像是倒立、縮小的     D．b位置在19～21cm刻線之間．

Answer 1

分析 （1）調整凸透鏡、光屏、燭焰的中心大致在同一高度上，這樣做的目的是使物體的像能夠成在光屏的中心．
（2）由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，成正立、放大的虛像，可得出結論．
（3）在坐標上找到每組像距、物距對應的點，然后用線連點即可．
（4）根據（3）中的物距為20cm和像距為20cm，可得出此透鏡的焦距f=10cm，再結合所畫圖象即可做出選擇．

解答 解：（1）當物體通過凸透鏡成實像時，成的像要用光屏來承接，所以要調整凸透鏡、光屏、燭焰的中心大致在同一高度上，以保證物體的像能夠成在光屏的中心．
（2）由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，成正立、放大的虛像．可知當物距大于焦距時，凸透鏡成實像．
（3）找出每組數據對應的點，然后用平滑的線把點連起來，如圖所示：

（4）A、由（3）可知，此透鏡的焦距f=10cm，當把蠟燭放在光具座上的0刻線處，凸透鏡放在15cm刻線上，即2f＞u＞f，成倒立放大的實像；故A正確
B、此時v＞2f，即a的位置v＞20cm，結合圖象可知v在29～31cm之間，所以a位置在（29+15）～（31+15）cm即44～46刻線之間，故B正確；
C、當蠟燭和光屏不動，只移動凸透鏡，當凸透鏡向某一方向移動到b位置時，在光屏上又看到像，說明此時物距和像距之和不變，以設想將蠟燭和光屏互換位置，則物距處于u＞2f，凸透鏡成倒立、縮小的實像，此時2f＞v＞f，像的位置在10cm～20cm之間，故C正確；
D、由圖象可知，當凸透鏡向某一方向移動到b位置時，在光屏上又看到像．此時像的位置在16cm～35cm之間，而題目中指出光屏的位置不變，所以b位置在19～21cm刻線之間時，光屏上是看不到像的．故D錯誤．
故選ABC．
故答案為：（1）高度；使像成在光盤的中央；（2）大于；（3）見上圖；（4）ABC．

點評 此題主要考查凸透鏡成像實驗，此題的難點在（4）根據圖象對實驗中可能出現的現象作出合理的判斷，要對凸透鏡成像規律中的物距和像距熟練掌握才行．