问题描述:
小明同学在光具座上“探究凸透镜成像的规律”实验.(1)如图1所示,光会聚于b点,在虚线区域内放甲透镜后,光会聚于主光轴MN上的c点;在虚线区域内换放乙透镜后,光会聚于主光轴MN上的a点.小明想探究凸透镜成像的特点,应选择___(甲/乙)透镜.
(2)在利用太阳光测量凸透镜的焦距后,小华发现把火柴头放在凸透镜焦点处一段时间后,火柴会被点燃.他想进一步探究不同的透镜对火柴的点燃效果有什么不同,和同学们讨论后,他们提出了以下三种猜想:
猜想1:凹透镜也能点燃火柴;
猜想2:点燃火柴的快慢与凸透镜的焦距大小有关;
猜想3:点燃火柴的快慢与凸透镜的直径大小有关.
①根据所学知识,他们经过讨论,判断猜想1是错误的.你认为他们判断的依据是___.
②为了验证猜想2是否正确,他们选用直径相同而焦距不等的凸透镜进行多次实验,发现火柴被点燃的时间基本相等.这说明猜想2是___的.
③验证猜想3是否正确,用直径___的凸透镜做实验,测量火柴被点燃的时间,如果各次实验测量的点燃时间不等,则猜想3___.
(3)①如图2图甲所示,将凸透镜正对着太阳光,把光屏置于另一侧,测得凸透镜的焦距是____cm.
②如图乙所示的操作,可便于的调整烛焰中心、光屏中心在透镜的____ 上,以保证烛焰完整的像呈现在光屏的____.
③若图中透镜保持在“50cm”刻度位置不变,将蜡烛移至光具座的“20厘米”刻度处.则应在____cm刻度范围内移动光屏寻找像(选填“60~70”或“大于70”).
实验一段时间蜡烛变短,要使烛焰像仍然成在光屏的中心,应将光屏向___移动.
最佳答案:
(1)由图1知,光会聚于b点;光经过甲透镜后会聚在右侧的c点,折射光线与原来的入射光线相比,更远离主光轴,说明甲透镜对光线有发散作用,是凹透镜;
经过乙透镜后会聚在左侧的a点,折射光线与原来的入射光线相比,更靠近主光轴,说明乙透镜对光线有会聚作用,是凸透镜;
所以想探究凸透镜成像的特点,应选择乙透镜.
(2)①凹透镜对光线起发散作用,不能够会聚光线,不能点燃火柴;
②用直径相同而焦距不等的凸透镜进行多次实验,发现火柴被点燃的时间基本相等,这说明点燃火柴的快慢与凸透镜的焦距大小无关,则猜想2是错误的.
③小华的实验中,选用直径不同的凸透镜,分别用它们点燃火柴,测出火柴被点燃所需要的时间,多次重复实验;因为点燃快慢与焦距大小无关,达到了只改变透镜直径的大小实现控制变量的目的,所以能够验证猜想3是否正确,如果各次实验测量的点燃时间不等,则猜想3;
(3)①为了确定凸透镜的焦距,首先要找到凸透镜的焦距,所以将凸透镜正对太阳光,再把光屏放在另一侧,改变凸透镜与光屏的距离,直到光屏上出现一个最小、最亮的点,便为焦点.焦点到凸透镜中心的距离为10.0cm,所以此凸透镜的焦距为10.0cm.
②实验前,把蜡烛、凸透镜、光屏从左向右依次放在同一直线上,点燃蜡烛并调整烛焰、凸透镜、光屏的高度,使它们的中心大致在同一高度,为了使得像成在光屏的中央;
③因为凸透镜的焦矩f=10cm,透镜在“50厘米”刻度处,蜡烛在光具座的“20厘米”刻度处,即u=30cm,u>2f,此时,2f>v>f,所以应在60~70厘米刻度范围内移动光屏寻找像,并且直到光屏上得到最清晰的像才算找到像的位置.
凸透镜成倒立的实像,蜡烛变短,蜡烛相对于凸透镜向下移动,所以其像向上移动;要使蜡烛的像仍然成在光屏的中心,应该将光屏向上移动.
故答案为:(1)乙;(2)①凹透镜对光线有发散作用;②错误;③不同;正确;
(3)①10.0cm;②同一高度;中央;③60~70;上.
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