1. 下面是小华探究凸透镜成像规律的过程中遇到的一些问题,请帮她解答。
(1)实验所需的器材有
凸透镜、蜡烛、光屏、刻度尺
。
(2)测定凸透镜焦距$f$所用的方法是
平行光聚焦法
,在右边的虚线框内画出其原理图。

(3)小华在实验中,得到了下面一些结论,你认为这些结论正确吗?在题后括号内,给正确的结论打“√”,错误的打“×”并写出正确的说法。
① 凡是实像,都是倒立的(
√
)
② 凡是虚像,都是正立的(
√
)
③ 凡是实像,像和物分别在凸透镜的两侧(
√
)
④ 凡是虚像,像和物都在凸透镜的同一侧(
√
)
⑤ 凸透镜所成的像,可以是放大的,也可以是缩小的(
√
)
⑥ 凸透镜所成的虚像,可以是放大的,也可以是缩小的(
×
)
⑦ 焦点处是成实像与成虚像的分界点(
√
)
⑧ $2f$处是成放大的实像与成缩小的实像的分界点(
√
)
将以上错误的结论改为正确的结论:
凸透镜成虚像时只能是放大的
。
(4)实验中,当烛焰通过凸透镜在光屏中央成一放大的清晰的像时:
① 若用遮光板将透镜的一半遮住,则光屏上
能
(能/不能)成完整的像,像将变
暗
。
② 若保持凸透镜的位置不动,将蜡烛和光屏的位置对调,则光屏上将成
缩小
(放大/缩小/等大)的像。
③ 蜡烛随着燃烧而变短,要使像仍成在光屏的中央,在保持蜡烛和光屏的位置不动的情况下,只要将凸透镜向
下
(上/下/左/右)移动一些。
(5)小华在实验中遇到了以下两种情况,请你在下列A、B、C、D、E五个选项中选出每种情况对应的原因(填每个选项前的字母)。
① 先固定好蜡烛和凸透镜,然后在凸透镜的另一侧移动光屏,但无论怎样调整光屏的位置,都不能在光屏上得到烛焰清晰的像。其原因可能是
A、B
。
② 先固定好光屏和凸透镜,然后在凸透镜的另一侧移动蜡烛,但无论怎样调整蜡烛的位置,都不能在光屏上得到烛焰清晰的像。其原因可能是
A、C
。
A. 烛焰、凸透镜和光屏的中心没有调整到大致在同一高度
B. 蜡烛和凸透镜间的距离小于焦距$f$
C. 光屏和凸透镜间的距离小于焦距$f$
D. 蜡烛和凸透镜间的距离大于焦距$f$、小于$2f$
E. 光屏和凸透镜间的距离大于焦距$f$、小于$2f$
解析:
【分析】
本题围绕凸透镜成像实验展开,需掌握实验器材、焦距测量方法、凸透镜成像规律、实验现象分析及故障原因。解题时逐一回忆各知识点,结合实验操作和成像规律判断结论、分析问题,确保每个小问的解答紧扣光学原理。
【解析】
(1)探究凸透镜成像规律的实验所需器材为:凸透镜、蜡烛、光屏、刻度尺(用于测量物距和像距)。
(2)测定凸透镜焦距的方法是平行光聚焦法:让平行于主光轴的平行光(如太阳光)经过凸透镜后,会聚在主光轴上的最小、最亮的点(焦点),该点到凸透镜光心的距离即为焦距,原理图为平行光入射凸透镜后会聚于焦点(图略)。
(3)判断各结论:
①实像都是倒立的,正确;②虚像都是正立的,正确;③实像与物在凸透镜两侧,正确;④虚像与物在凸透镜同侧,正确;⑤凸透镜可成放大、缩小、等大的像,正确;⑥凸透镜成虚像时只能是放大的,故该结论错误;⑦焦点是实像与虚像的分界点,正确;⑧2f处是放大实像与缩小实像的分界点,正确。错误结论改正:凸透镜成虚像时只能是放大的。
(4)①遮住透镜一半,仍有光线通过透镜的其他部分成像,故能成完整的像,但通过的光线减少,像变暗;②根据光路可逆,蜡烛和光屏对调后,物距变为原来的像距(大于2f),光屏上成缩小的像;③蜡烛变短,像向上移动,保持蜡烛和光屏不动时,将凸透镜向下移动可使像回到光屏中央。
(5)①不能成清晰像的原因:A(烛焰、透镜、光屏中心不在同一高度,像无法成在光屏);B(物距小于焦距,成虚像,虚像不能呈现在光屏);②固定光屏和透镜时,不能成清晰像的原因:A(中心不在同一高度);C(光屏与透镜距离小于焦距,实像的像距需大于焦距,无法在光屏呈现)。
【答案】
1.(1)凸透镜、蜡烛、光屏、刻度尺
(2)平行光聚焦法 图略
(3)①√ ②√ ③√ ④√ ⑤√ ⑥× ⑦√ ⑧√ 凸透镜成虚像时只能是放大的
(4)①能 暗 ②缩小 ③下
(5)①A、B ②A、C
【知识点】
凸透镜成像实验器材、凸透镜焦距测量、凸透镜成像规律
【点评】
本题为凸透镜成像规律的综合题,全面考察实验器材、操作、规律及故障分析,是光学部分的核心基础知识点,需学生熟练掌握。
【难度系数】
0.6