10. 在探究凸透镜所成实像的高度与物距、焦距的关系时,三个小组的同学用高度相同的发光体和焦距不同的凸透镜等器材进行了实验,部分实验数据如表格所示。
表1(焦距=5 cm)
| 物距/cm | 像高/cm |
|---------|---------|
| 11 | 5 |
| 17 | 2.5 |
| 40 | 0.9 |
表2(焦距=8 cm)
| 物距/cm | 像高/cm |
|---------|---------|
| 24 | 3 |
| 36 | 1.7 |
| 40 | 1.5 |
表3(焦距=10 cm)
| 物距/cm | 像高/cm |
|---------|---------|
| 25 | 4 |
| 28 | 3.3 |
| 40 | 2 |
(1)由表中数据可知:当物体的高度、凸透镜的焦距一定时,物距变大,所成实像的高度;当物体的高度、物距一定时,凸透镜的焦距变大,所成实像的高度。(均选填“变大”“变小”或“不变”)
(2)讲台上有一发光体,同学们利用凸透镜和光屏观察发光体在各自光屏上所成的像,小京所用凸透镜离发光体较近,小强所用凸透镜离发光体较远,若发现两人光屏上成像的高度相等,则小京所用凸透镜的焦距(选填“大于”“等于”或“小于”)小强所用凸透镜的焦距。
表1(焦距=5 cm)
| 物距/cm | 像高/cm |
|---------|---------|
| 11 | 5 |
| 17 | 2.5 |
| 40 | 0.9 |
表2(焦距=8 cm)
| 物距/cm | 像高/cm |
|---------|---------|
| 24 | 3 |
| 36 | 1.7 |
| 40 | 1.5 |
表3(焦距=10 cm)
| 物距/cm | 像高/cm |
|---------|---------|
| 25 | 4 |
| 28 | 3.3 |
| 40 | 2 |
(1)由表中数据可知:当物体的高度、凸透镜的焦距一定时,物距变大,所成实像的高度;当物体的高度、物距一定时,凸透镜的焦距变大,所成实像的高度。(均选填“变大”“变小”或“不变”)
(2)讲台上有一发光体,同学们利用凸透镜和光屏观察发光体在各自光屏上所成的像,小京所用凸透镜离发光体较近,小强所用凸透镜离发光体较远,若发现两人光屏上成像的高度相等,则小京所用凸透镜的焦距(选填“大于”“等于”或“小于”)小强所用凸透镜的焦距。
答案
(1)变小;变大 (2)小于
解析
【分析】
要解决这道题,需运用控制变量法分析表格数据:第一问需分别控制焦距不变、物距不变,观察像高的变化规律;第二问需结合像高、物距、焦距的关系,对比两人的情况判断焦距大小。
【解析】
(1)①控制焦距一定时:表1(焦距5cm)中,物距从11cm→17cm→40cm(变大),像高从5cm→2.5cm→0.9cm(变小);表2(焦距8cm)中,物距从24cm→36cm→40cm(变大),像高从3cm→1.7cm→1.5cm(变小);表3(焦距10cm)中,物距从25cm→28cm→40cm(变大),像高从4cm→3.3cm→2cm(变小)。因此,当物体高度、焦距一定时,物距变大,实像高度变小。
②控制物距一定时:物距40cm时,表1焦距5cm对应像高0.9cm,表2焦距8cm对应像高1.5cm,表3焦距10cm对应像高2cm,可见物距一定时,焦距变大,实像高度变大。
(2)小京的凸透镜离发光体近,即物距更小;小强的物距更大,两人像高相等。根据规律:物距越小,要使像高与物距更大的一方相等,需凸透镜的焦距更小(若焦距更大,相同物距下像高会更大,无法满足像高相等),因此小京所用凸透镜的焦距小于小强的。
【答案】
(1)变小;变大 (2)小于
【知识点】
凸透镜成像规律;控制变量法
【点评】
本题通过实验数据探究凸透镜实像高度与物距、焦距的关系,核心考查控制变量法的应用,需学生仔细对比表格数据总结规律,难度适中,注重实验分析能力的考查。
【难度系数】
0.5
要解决这道题,需运用控制变量法分析表格数据:第一问需分别控制焦距不变、物距不变,观察像高的变化规律;第二问需结合像高、物距、焦距的关系,对比两人的情况判断焦距大小。
【解析】
(1)①控制焦距一定时:表1(焦距5cm)中,物距从11cm→17cm→40cm(变大),像高从5cm→2.5cm→0.9cm(变小);表2(焦距8cm)中,物距从24cm→36cm→40cm(变大),像高从3cm→1.7cm→1.5cm(变小);表3(焦距10cm)中,物距从25cm→28cm→40cm(变大),像高从4cm→3.3cm→2cm(变小)。因此,当物体高度、焦距一定时,物距变大,实像高度变小。
②控制物距一定时:物距40cm时,表1焦距5cm对应像高0.9cm,表2焦距8cm对应像高1.5cm,表3焦距10cm对应像高2cm,可见物距一定时,焦距变大,实像高度变大。
(2)小京的凸透镜离发光体近,即物距更小;小强的物距更大,两人像高相等。根据规律:物距越小,要使像高与物距更大的一方相等,需凸透镜的焦距更小(若焦距更大,相同物距下像高会更大,无法满足像高相等),因此小京所用凸透镜的焦距小于小强的。
【答案】
(1)变小;变大 (2)小于
【知识点】
凸透镜成像规律;控制变量法
【点评】
本题通过实验数据探究凸透镜实像高度与物距、焦距的关系,核心考查控制变量法的应用,需学生仔细对比表格数据总结规律,难度适中,注重实验分析能力的考查。
【难度系数】
0.5
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