《2024年基础训练大象出版社八年级物理上册人教版》

8. (★★★)小明想探究凸透镜成像的规律。实验桌上有两个凸透镜,焦距分别为$10.0\ cm和20.0\ cm$。
(1)小明将其中一个凸透镜放在光具座上,当$F$形光源、透镜及光屏的位置如图$5.3 - 16$所示时,恰能在光屏上得到一个清晰的像(图中未画出),则他选择的凸透镜的焦距为____$cm$。

(2)小明将$F$形光源和光屏的位置对换,发现在光屏上仍能成一清晰的像,此时像的性质是倒立、____的实像。
(3)接着,保持$F$形光源和凸透镜的位置不变,小明换了另一个凸透镜,调节光屏的位置,此时____(填“能”或“不能”)在光屏上找到$F$形光源的像,这是因为____。

答案： 10.0
放大
不能
物距小于焦距
(或F形光源在凸透镜的焦距以内，u＜f)

投影仪中的凸透镜为什么是螺纹的
现代广泛使用的书写投影仪的结构如图$5.3 - 17$甲所示。小华在观察投影仪的结构和成像特点时发现,投影仪中的凸透镜并不是常见的透镜的形状,而是呈螺纹状的,如图$5.3 - 17$乙所示。这是怎么一回事呢？
原来,为了放映大画面的幻灯片,就需要用大直径的凸透镜,即螺纹透镜。螺纹透镜的构造和作用可用一个简单的模型来说明。图$5.3 - 17$乙是一个短焦距、大直径的平凸透镜,它的球面可分成一圈圈的球带,实际上每个球带中画斜线的部分对光并不起会聚作用,因此,这部分可以去掉。把这部分去掉后再使剩余的各部分的底部落在一个平面上,就成了如图$5.3 - 17$丙所示的螺纹透镜。它的作用与原来的平凸透镜一样,但是要比原来的平凸透镜轻得多。

阅读上文,完成下面题目。
小红拿到一块玻璃透镜,仔细观察这块透镜,发现一面有螺纹,一面是光滑的,她对此透镜进行了探究。
(1)她把该透镜靠近书上的“实验”二字,观察到如图$5.3 - 18$甲所示的现象,由此可以判定该透镜是____(填“凸”或“凹”)透镜。
(2)小红查阅资料后了解到,用如图$5.3 - 18$乙所示的三棱镜组合可以描述该透镜对光的作用。请在图$5.3 - 18$乙中画出平行光入射两个三棱镜后出射光线的大致方向。
(3)为探究该透镜的成像规律,小红将$F$形光源、透镜、光屏放置在光具座上,调整好后,固定透镜位置,使$F$形光源从距离透镜较远处逐次靠近透镜,每次都调节光屏到透镜的距离,使$F$形光源在光屏上成清晰的像,将结果记录在下表中。则该透镜的焦距为____$cm$。当$F形光源位于如图5.3 - 18$丙所示位置时,光屏应适当向____(填“左”或“右”)移动,才能在光屏上得到清晰的像。

|实验序号|物距$u/cm$|像距$v/cm$|像的性质|
|1|$30.0$|$15.0$|倒立、缩小的像|
|2|$20.0$|$20.0$|倒立、等大的像|
|3|$15.0$|$30.0$|倒立、放大的像|
(4)在了解了该透镜的成像规律后,小红用长方形不透明纸盒、平面镜、该透镜设计制作了一个投影仪,其剖面图如图$5.3 - 18$丁所示,平面镜与底面夹角为$45°$,平面镜的中心位于透镜的主光轴上,盒上方开一方形孔,将$F$形光源按照图示方式朝下平放在方形孔上,中心与平面镜中心在一条竖直线上。若盒子高度$h为10.0\ cm$,为保证在正对透镜前方的屏幕上能看到一个放大的投影,则盒子长度$l$的范围为____,屏幕上所成的图像形状是____(填“$F$”“$J$”或“$E$”)。

答案：
凸

10.0
左
$​10.0\ \mathrm {cm}＜l＜20.0\ \mathrm {cm}​$