【典型例题2】在“天宫课堂”的水球实验中，小玉看到王亚平老师的倒立、缩小的像，如图甲所示。于是她利用实验室的光学器材探究凸透镜成像的规律。

(1)小玉找到了一个焦距未知的凸透镜，用一束平行光正对凸透镜照射，移动光屏，直到光屏上出现最小、最亮的光斑，如图乙所示，该凸透镜的焦距是 cm。
(2)如图丙所示，将发光物体、凸透镜、光屏依次安装在光具座上。调整它们的高度到合适的位置。
(3)将凸透镜固定在50 cm刻度线处，发光物体移动到20 cm刻度线处，向（选填“靠近”或“远离”）凸透镜的方向移动光屏，直到出现发光物体倒立、的实像。
(4)在(3)的基础上，更换成另一个焦距为9.0 cm的凸透镜，光屏上的像变模糊了，此现象与（选填“近视眼”或“远视眼”）的成因相似。为了使光屏上的像恢复清晰，可向（选填“靠近”或“远离”）凸透镜的方向移动发光物体。
(5)在实验过程中，原来在光屏中央的像“跑”到了光屏的上方，为了使像回到中央，接下来的操作是（填选项字母）。
A. 向下调光屏
B. 向上调凸透镜
C. 向上调发光物体
答案 (1)10.0 (3)远离 缩小 (4)近视眼 靠近 (5)C

(1)10.0 (3)远离 缩小 (4)近视眼 靠近 (5)C

【分析】
本题考查凸透镜成像规律的应用，解题思路如下：
1. 测量焦距：利用平行光聚焦法，平行于主光轴的光线经凸透镜后会聚的最小最亮光斑到凸透镜的距离为焦距，通过图乙的刻度差计算焦距。
2. 分析成像情况：根据物距与焦距的关系，结合凸透镜成像规律，判断像的性质和光屏的移动方向。
3. 结合近视眼成因：更换焦距更小的凸透镜，会聚能力增强，像成在光屏前，对应近视眼成因；再根据成像规律调整物距使像清晰。
4. 调整像的位置：根据过光心的光线传播方向不变，判断像偏上时的调整方法。
【解析】
(1) 由图乙可知，凸透镜位于50.0 cm刻度处，光屏位于60.0 cm刻度处，因此凸透镜的焦距$f=60.0\ \mathrm{cm}-50.0\ \mathrm{cm}=10.0\ \mathrm{cm}$。
(3) 凸透镜固定在50 cm刻度线处，发光物体在20 cm刻度线处，物距$u=50\ \mathrm{cm}-20\ \mathrm{cm}=30\ \mathrm{cm}$，已知$f=10\ \mathrm{cm}$，则$u＞2f$。根据凸透镜成像规律，当$u＞2f$时，像距$f＜v＜2f$，需增大像距，因此应向远离凸透镜的方向移动光屏，此时成倒立、缩小的实像。
(4) 更换焦距为9.0 cm的凸透镜，焦距变小，凸透镜会聚能力增强，像成在光屏前方，与近视眼（晶状体折光能力过强，像成在视网膜前方）的成因相似；根据“物近像远像变大”，要使像恢复清晰，需减小物距，即向靠近凸透镜的方向移动发光物体。
(5) 像在光屏上方，根据过凸透镜光心的光线传播方向不变，向上调发光物体时，像会向下移动到光屏中央；向下调光屏无法让像到中央，向上调凸透镜会使像更靠上，故选C。
【答案】
(1)10.0 (3)远离 缩小 (4)近视眼 靠近 (5)C
【知识点】
凸透镜成像规律、焦距测量、近视眼成因
【点评】
本题围绕凸透镜成像规律展开，结合实验操作、近视眼成因等知识点，考查学生对规律的理解与应用，需准确把握物距、像距与焦距的关系，属于中等难度的实验探究题。
【难度系数】
0.5

【典型例题3】在探究凸透镜成像的规律的实验中，当发光物体、凸透镜和光屏的位置如图所示时，光屏上得到清晰的像(像未画出)，下列说法正确的是()


A.透镜焦距一定在10 cm到15 cm之间
B.透镜焦距一定在15 cm到20 cm之间
C.把发光物体向左移动少许，光屏适当向左移动可得到大些的实像
D.把发光物体向右移动少许，光屏适当向右移动可得到小些的实像
答案 A
关键点拨 凸透镜成像的应用有两个方面:一是利用凸透镜成实像或者虚像,在生活中有着广泛应用;二是凸透镜成实像时,成像大小和位置会随物距的变化而变化。成像的动态变化规律可以简记为“远——大——快”:(物体或像)距离凸透镜远的大,大的距离凸透镜远;移动时,(物体或像)大的移动得快,移动得快的大。

A
关键点拨 凸透镜成像的应用有两个方面:一是利用凸透镜成实像或者虚像,在生活中有着广泛应用;二是凸透镜成实像时,成像大小和位置会随物距的变化而变化。成像的动态变化规律可以简记为“远——大——快”:(物体或像)距离凸透镜远的大,大的距离凸透镜远;移动时,(物体或像)大的移动得快,移动得快的大。

【分析】首先从图中确定物距和像距：物体在30cm刻度处，凸透镜在50cm刻度处，光屏在80cm刻度处，因此物距u=50cm-30cm=20cm，像距v=80cm-50cm=30cm。光屏上成清晰实像，说明此时成倒立放大的实像，需结合凸透镜成像规律分析焦距范围，再判断各选项对错。
【解析】由图得物距u=20cm，像距v=30cm，光屏成清晰实像，说明成倒立放大的实像，根据凸透镜成像规律：当f＜u＜2f时，v＞2f。
1. 求焦距范围：
代入u=20cm到f＜u＜2f，得f＜20cm＜2f，解得10cm＜f＜20cm；
代入v=30cm到v＞2f，得30cm＞2f，解得f＜15cm；
综合得10cm＜f＜15cm，故A正确，B错误。
2. 分析成像动态变化：
物远像近像变小：物体左移（物距变大），像距应变小，光屏左移，但像会变小，故C错误；
物近像远像变大：物体右移（物距变小），像距应变大，光屏右移，像会变大，故D错误。
【答案】A
【知识点】凸透镜成像规律
【点评】本题考查凸透镜成像规律的应用，核心是根据物距、像距关系判断成像性质，推导焦距范围，再结合动态变化规律分析选项，是凸透镜成像的典型基础题。
【难度系数】0.6