6. 在探究凸透镜成像的规律的实验中,把蜡烛和光屏固定在光具座上,当移动透镜分别距光屏6 cm和34 cm时,均可在光屏上得到清晰的像。下列判断中正确的是(
B
)。
A.透镜距光屏34 cm时成缩小的实像
B.蜡烛和光屏的距离为40 cm
C.透镜的焦距范围为$3\ \mathrm{cm}≤ f≤6\ \mathrm{cm}$
D.如将蜡烛和光屏的位置互换,透镜仍可在上述两位置成像,且像的性质不变
解析:
【分析】
本题需结合凸透镜成像规律和光路可逆原理解题:蜡烛和光屏固定时,透镜移动到两个位置均成清晰像,根据光路可逆,这两个位置的物距与像距互换,由此可先确定蜡烛和光屏的距离,再逐一分析选项。
【解析】
设蜡烛和光屏的距离为$ L $,根据光路可逆原理:当透镜距光屏$ 6\ \mathrm{cm} $时,像距$ v_1=6\ \mathrm{cm} $,对应的物距$ u_1=34\ \mathrm{cm} $;当透镜距光屏$ 34\ \mathrm{cm} $时,像距$ v_2=34\ \mathrm{cm} $,对应的物距$ u_2=6\ \mathrm{cm} $。因此$ L=u_1+v_1=34\ \mathrm{cm}+6\ \mathrm{cm}=40\ \mathrm{cm} $,故B选项正确。
A选项:透镜距光屏$ 34\ \mathrm{cm} $时,像距$ v_2=34\ \mathrm{cm} $,物距$ u_2=6\ \mathrm{cm} $,此时$ u_2<v_2 $,根据凸透镜成像规律,成倒立放大的实像,而非缩小的实像,A错误。
C选项:当$ u=6\ \mathrm{cm} $时,满足$ f<u<2f $,即$ f<6\ \mathrm{cm} $且$ 2f>6\ \mathrm{cm} $,得$ 3\ \mathrm{cm}<f<6\ \mathrm{cm} $,并非$ 3\ \mathrm{cm}≤f≤6\ \mathrm{cm} $,C错误。
D选项:互换蜡烛和光屏位置,根据光路可逆,物距与像距互换,成像性质会改变(原成放大实像,互换后成缩小实像),D错误。
【答案】
B
【知识点】
凸透镜成像规律、光路可逆原理
【点评】
本题核心是利用光路可逆确定蜡烛与光屏的距离,再结合凸透镜成像条件分析各选项,需明确物距、像距的对应关系,属于中等难度的规律应用题。
【难度系数】
0.5