【分析】
本题围绕凸透镜成像规律实验展开,需结合平行光测焦距、特殊成像情况、光路可逆及焦距对像的影响来分析:
1. 测焦距时,平行光经凸透镜会聚成最小最亮光斑时,透镜到光斑的距离为焦距,对应图甲中烤焦时间最短的s值;
2. 光屏只有光斑说明光线平行,仅当烛焰在焦点时,光线经凸透镜后平行;
3. 利用光路可逆,保持蜡烛和光屏不动,移动凸透镜使新物距等于原像距即可再次成像;
4. 焦距变小则会聚能力增强,物距不变时像距变小,像变小。
【解析】
(1) 太阳光为平行光,经凸透镜后会聚于焦点,焦点处光斑最小最亮、烤焦时间最短。由图甲,烤焦时间最短时s=10cm,故焦距f=10cm;
(2) 当烛焰位于凸透镜焦点处时,烛焰发出的光经凸透镜后平行射出,光屏上无法成像,仅出现与透镜大小相同的光斑;
(3) 图乙中,物距u=50cm-20cm=30cm,像距v=65cm-50cm=15cm。根据光路可逆,保持蜡烛和光屏不动,新物距需为原像距15cm,故凸透镜位置为20cm+15cm=35cm刻度线处;
(4) 换成焦距更小的凸透镜,会聚能力增强,物距不变时像距变小,根据成像规律,像距变小则像变小。
【答案】
13.(1)10 (2)烛焰位于焦点处 (3)35 (4)变小
【知识点】
凸透镜成像规律,焦距测量,光路可逆
【点评】
本题考查凸透镜成像实验的核心考点,涵盖焦距测量、特殊现象分析、光路可逆应用及焦距变化对成像的影响,是实验题的常规考查形式,需学生熟练掌握实验原理。
【难度系数】
0.6