Question

2．小明在探究凸透鏡成像規律的實驗中．

（1）小明首先利用太陽光測量凸透鏡的焦距．他注意到讓凸透鏡正對陽光，當在紙片上的光斑直徑與凸透鏡直徑相等時，就測出了光斑到凸透鏡中心的距離L，那么，凸透鏡的實際焦距等于$\frac{1}{2}$L．
（2）依次將點燃的蠟燭、凸透鏡、光屏放在同一直線上的 A、O、B位置．在光屏上得到清晰的燭焰的像如圖甲所示，為使燭焰的像清晰地成在光屏的中央，需要將蠟燭向下（填“上”或“下”）移動．
（3）小明將蠟燭置于圖乙中a點，移動光屏，在光屏上可得到一個清晰的、倒立、縮小的實像；此時，小明把自己的近視眼鏡放在蠟燭和凸透鏡之間且靠近凸透鏡的位置，結果光屏上原來清晰的像變模糊了，若不改變蠟燭和凸透鏡的位置，應將光屏向遠離（填“遠離”或“靠近”）凸透鏡的方向移動，才能使蠟燭的像變清晰．
（4）小明將蠟燭置于圖乙中透鏡左側的2f點，并用靈敏電子溫度計測量光屏的溫度變化．則光屏放在D時，溫度計的示數變化最快．
A、兩倍焦距以外   B、一倍焦距處  C、一倍焦距和兩倍焦距之間  D、兩倍焦距處
（5）若將第（4）問中的凸透鏡換成平面鏡，其他器材的位置不變，溫度計的示數還有明顯變化嗎？為什么？

Answer 1

分析 （1）平行于主光軸的光線經凸透鏡折射后會聚在主光軸上一點，這點是凸透鏡的焦點；焦點到凸透鏡光心的距離是凸透鏡的焦距；
（2）凸透鏡成像的特點，在焦點之外成倒立的實像．物體越向下移動，像越向上移動．
（3）近視眼鏡是凹透鏡，當近視眼鏡靠近凸透鏡時，會聚能力減弱，使像呈在光屏的后方；
（4）凸透鏡成像規律：物距小于焦距成正立、放大虛像．應用是放大鏡；
物距大于一倍焦距小于二倍焦距成倒立、放大實像，像距大于二倍焦距．應用是幻燈機、投影儀；
物距等于二倍焦距成倒立、等大實像，像距等于二倍焦距；
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．應用是照相機；
（5）平面鏡的作用：成等大的虛像、改變光的傳播方向．

解答 解：（1）如圖所示：凸透鏡正對太陽光，光線平行于主光軸，會聚成焦點F，光線到焦點F，不會停止，繼續傳播，形成和凸透鏡口徑相同的光斑．
凸透鏡到光斑的距離是L，所以凸透鏡的焦距是$\frac{1}{2}$L；
；
（2）因為凸透鏡成倒立的實像，上下顛倒，從圖中看，像在光屏的上方，所以是蠟燭太矮，應將凸透鏡向下移動；
（3）近視眼鏡是凹透鏡，小明把自己的近視眼鏡靠近凸透鏡時，由于凹透鏡對光線有發散作用，像會聚在光屏的后方，這樣像距會增大，因此在光屏上要得到清晰的像，蠟燭要遠離凸透鏡；
（4）將蠟燭置于圖乙中透鏡左側的2f點，成倒立、等大的實像，物距等于2f，即光線會聚在二倍焦距處，光屏放在二倍焦距處，光屏上光線會聚程度最高，靈敏電子溫度計的示數變化最快；
（5）平面鏡能反射光線，對光線沒有會聚作用，將二倍焦距處的凸透鏡換成平面鏡，蠟燭發出的光線被反射，不能照射到光屏上，靈敏電子溫度計的示數不變．
故答案為：（1）$\frac{1}{2}$L；（2）下；（3）遠離；（4）D；（5）不會；光線不能透過平面鏡照射到光屏上．

點評 “探究凸透鏡成像規律”的實驗，考查了凸透鏡成像的規律及應用，同時考查了對倒立實像的理解，要熟練掌握規律內容，并自己對其進行規律性的總結，做到靈活應用．