【分析】
1. 第(1)问:先通过图(a)确定凸透镜焦距,平行于主光轴的光线经凸透镜会聚于焦点,焦点到透镜的距离即为焦距。再分析图(b)中物距的范围,结合凸透镜成像规律判断成像特点。
2. 第(2)问:凸透镜移动后,先计算新的物距,根据“物距等于2倍焦距时,像距也等于2倍焦距”的成像规律,计算光屏应移动到的刻度位置。
3. 第(3)问:近视眼镜是凹透镜,凹透镜对光线有发散作用,会使光线的会聚点延后,据此判断光屏的移动方向。
4. 第(4)问:根据流体压强与流速的关系,吹气后烛焰尖部的位置会偏移,再结合凸透镜“物远像近”的成像规律,判断光屏的移动方向。
【解析】
(1) 由图(a)可知,平行光经凸透镜会聚成最小最亮的光斑,该光斑为焦点,因此凸透镜的焦距$ f = 60\,\mathrm{cm} - 50\,\mathrm{cm} = 10\,\mathrm{cm} $。
图(b)中,物距$ u = 50\,\mathrm{cm} - 35\,\mathrm{cm} = 15\,\mathrm{cm} $,满足$ f < u < 2f $,根据凸透镜成像规律,此时成倒立、放大的实像。
(2) 将凸透镜移到55cm刻度线处,此时物距$ u' = 55\,\mathrm{cm} - 35\,\mathrm{cm} = 20\,\mathrm{cm} = 2f $,根据成像规律,当$ u=2f $时,像距$ v=2f=20\,\mathrm{cm} $,因此光屏应移动到的刻度为$ 55\,\mathrm{cm} + 20\,\mathrm{cm} = 75\,\mathrm{cm} $。
(3) 近视眼镜的镜片是凹透镜,凹透镜对光线有发散作用,会使原本会聚的光线延迟会聚,像的位置会向远离透镜的方向移动,因此需要将光屏向右移动才能再次承接清晰的像。
(4) 用塑料吸管对准A点吹气,A点空气流速大、压强小,烛焰尖部会向A点(左侧)偏移,相当于烛焰尖部到透镜的物距变大,根据凸透镜“物远像近”的成像规律,像距会变小,因此将光屏向左移动,能再次看到清晰的“烛焰尖部”。
【答案】
(1) 放大
(2) 75
(3) 右
(4) 左
【知识点】
凸透镜成像规律;流体压强与流速的关系;凹透镜的光学性质
【点评】
本题综合考查了凸透镜成像规律的应用、凹透镜对光线的作用以及流体压强的特点,需要将多个知识点结合分析,注重对实验规律和物理性质的灵活运用。
【难度系数】
0.6