Question

【题目】小明在探究“凸透镜成实像时像距与物距的关系”的实验中，所用的实验器材有：光具座、凸透镜、光屏和蜡烛等．
（1）将蜡烛、凸透镜和光屏放在光具座上，点燃蜡烛，调整凸透镜和光屏的高度，使烛焰、凸透镜和光屏的中心大致在同一上．
（2）该实验应使凸透镜成实像，那么凸透镜成实像的条件是：物距焦距．
（3）记录的实验数据如下表．从表中数据可得透镜焦距为cm，请在图2方格纸上画出像距与物距的关系图象．
（4）小明得出探究结论后，又用上述器材做了一个实验．把蜡烛放在光具座上的0刻线处，凸透镜放在17cm刻线上，如图1所示．移动光屏在a位置找到像，则可由所作图象2得a位置大致在cm刻度处．
（5）小明把发光二极管组成的T字母（设“其实际大小即如题中字符尺寸”所示）代替蜡烛，在不移动图1中各元件位置的情况下，光屏上所成像形状是（在横线上画出所成像的大致形状）．
（6）小华提出疑问，当蜡烛成倒立的像时，左右是否也颠倒呢，小张说道，只要将T型灯管换成型灯管即可。
（7）港北物理兴趣小组在此实验基础上又进一步探究了利用透明橡皮膜、注射器、乳胶管、止水夹等器材制成凹、凸形状可改变的液体透镜，并利用液体透镜探究“光的折射”和“透镜成像”，如图所示．
首先在两个透明玻璃长方体容器中充入蚊香烟雾，然后将水注入橡皮膜，制成液体透镜，再将液体透镜放置在两个玻璃容器之间，如图甲所示，让光线沿图示方向射入玻璃容器，经透镜折射后折射光线将（选填“偏离”或“偏向”）主光轴．如果此时再用注射器向橡皮膜注水，改变液体透镜的凸起程度，
则折射光线偏折的程度（选填“会”/“不会”）改变.在玻璃容器中充入蚊香烟雾的目的是 ．
（8）如图乙所示，液体透镜被安装在光具座上，不断改变液体透镜凸起程度，调节蜡烛、光屏位置，使得每次在光屏上得到等大的像，发现随着液体透镜越凸，蜡烛和光屏的距离就越近，说明透镜的凸起程度越大焦距（越大/不变/越小）。
（9）有同学提出该种透镜对光的会聚能力是否与液体的种类有关呢？请你帮助设计实验，写出简易步骤，并判断。
步骤 ：
判断 ：

Answer 1

【答案】
（1）高度
（2）大于
（3）10，如下图
（4）41
（5） （显示出“倒立放大”就行）
（6）F（或L，或R，或E）（合理即可）。
（7）偏向；会；显示光路
（8）越小。
（9）改变透镜内的液体种类，保持透镜凸凹程度相同，测出不同种液体对应的焦距（f、f'）（合理即可）；若所测焦距相等（或f=f'），则和液体种类无关，相反则有关
【解析】（1）为使像成在光屏中央，应使蜡烛的焰心、透镜的光心、光屏的中心在同一高度上，又叫“三心等高”。．（2）凸透镜成像时，一焦内外分虚实，那么凸透镜成实像的条件是：物距大于焦距．（3）u=2f时，成倒立、等大的实像， v =2f， u =v。 从表中数据可得透镜焦距为10cm；描点连线即可得像距与物距的关系图象。（4）把蜡烛放在光具座上的0刻线处，凸透镜放在17cm刻线上，则u=17cm。由所作图象2可知，当u=17cm时，v =24cm。得a位置大致在17cm +24cm =41cm刻度处．（5）当u=17cm时， f﹤u﹤2f，成倒立、放大的实像，v﹥2f，U﹤v 。（6）只要能显示左右颠倒灯管即可（7）由于光从水或其它介质斜射入空气中时，折射光线远离法线，折射角大于入射角，则液体透镜与玻璃透镜对光的作用相同，让光线沿图示方向射入玻璃容器，经透镜折射后折射光线将偏向主光轴．如果此时再用注射器向橡皮膜注水，改变液体透镜的凸起程度，则折射光线偏折的程度会改变，折光能力变强.在玻璃容器中充入蚊香烟雾的目的是利用漫反射显示光路．（8）在光屏上得到等大的像时，u =v=2f，发现随着液体透镜越凸，蜡烛和光屏的距离就越近，说明透镜的凸起程度越大焦距越小。（9）应利用控制变量法，改变透镜内的液体种类，保持透镜凸凹程度相同，测出不同种液体对应的焦距（f、f'）。若所测焦距相等（或f=f'），则和液体种类无关，相反则有关。