4. (★★★)用如图5.3-2所示的实验装置探究凸透镜成像规律,其中发光二极管作为发光物体,一块白色的硬纸板作为光屏,调节发光物体、凸透镜和光屏,使它们的中心高度相同,研究发光物体的成像情况。实验过程中保持焦距为10 cm凸透镜的位置不变,始终在50 cm刻度线处。

图5.3-2
(1)改变发光物体位置,使其位于25 cm刻度线处,移动光屏,发光物体在光屏上成清晰的、的实像,像成在cm刻度线和cm刻度线之间。
(2)改变发光物体位置,使其位于30 cm刻度线处,移动光屏,发光物体在光屏上成清晰的、的实像,像成在cm刻度线处。
(3)改变发光物体位置,使其位于35 cm刻度线处,移动光屏,发光物体在光屏上成清晰的、的实像,像成在70 cm刻度线的(填“左”或“右”)侧。
(4)改变发光物体位置,使其位于40 cm刻度线处,移动光屏,发现光屏上。
(5)改变发光物体位置,使其位于45 cm刻度线处,移动光屏,发现光屏上,撤去光屏,从光屏一侧向凸透镜方向看去,观察到发光物体、的像。

4.(1)倒立、缩小，60、70
(2)倒立、等大，70
(3)倒立、放大，右
(4)不成像
(5)不成像，正立、放大

【分析】
首先明确凸透镜位置在50cm刻度线处，焦距f=10cm，需先计算每次实验的物距u（物体到凸透镜的距离，即50cm减去物体所在刻度线），再结合凸透镜成像规律判断像的性质、像距范围：当u＞2f时，成倒立缩小实像，f＜v＜2f；u=2f时，成倒立等大实像，v=2f；f＜u＜2f时，成倒立放大实像，v＞2f；u=f时，不成像；u＜f时，成正立放大虚像，虚像无法呈现在光屏上。
【解析】
已知凸透镜位置为50cm刻度线，焦距f=10cm，2f=20cm：
(1) 物体在25cm刻度线，物距u=50cm-25cm=25cm，u＞2f，根据规律，成倒立、缩小的实像；像距v满足f＜v＜2f，即10cm＜v＜20cm，所以光屏位置为50cm+10cm=60cm，50cm+20cm=70cm，故像在60cm和70cm刻度线之间。
(2) 物体在30cm刻度线，物距u=50cm-30cm=20cm，u=2f，成倒立、等大的实像；像距v=2f=20cm，光屏位置为50cm+20cm=70cm刻度线处。
(3) 物体在35cm刻度线，物距u=50cm-35cm=15cm，f＜u＜2f，成倒立、放大的实像；像距v＞2f=20cm，故光屏位置大于50cm+20cm=70cm，即像成在70cm刻度线右侧。
(4) 物体在40cm刻度线，物距u=50cm-40cm=10cm，u=f，此时光线经凸透镜后平行，无法会聚成像，故光屏上不成像。
(5) 物体在45cm刻度线，物距u=50cm-45cm=5cm，u＜f，成正立、放大的虚像，虚像无法呈现在光屏上，故光屏上不成像；撤去光屏，从光屏一侧向凸透镜方向看去，可观察到正立、放大的虚像。
【答案】
(1)倒立、缩小；60；70
(2)倒立、等大；70
(3)倒立、放大；右
(4)不成像
(5)不成像；正立、放大
【知识点】
凸透镜成像规律
【点评】
本题考查凸透镜成像规律的实验应用，核心是准确计算物距，结合成像规律判断像的性质与位置，需注意实像可呈现在光屏上、虚像无法呈现在光屏上的区别，是光学实验的基础题型。
【难度系数】
0.6

5. (★★★)在一次物理实验探究课上,某学习小组在“探究凸透镜成像的规律”实验中,进行了如下操作:

(1)安装并调节F形光源、凸透镜和光屏的高度,使它们三者中心大致在,目的是。
(2)通过探究记录,绘制了像距v与物距u之间的关系图像,如图5.3-3甲所示,则该凸透镜的焦距是cm。
(3)当F形光源在如图5.3-3乙所示位置时,调节光屏的位置可在光屏上得到一个倒立、放大的实像。生活中的(填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)就是利用该成像原理工作的。

5.(1)同一高度，使像成在光屏的中心
(2)10
(3)投影仪

【分析】
本题考查凸透镜成像规律的实验操作及应用，解题思路如下：
1. 第(1)问：实验前需调节光源、凸透镜、光屏三者中心在同一高度，目的是让像成在光屏中心，便于观察像，这是实验的基本要求。
2. 第(2)问：根据凸透镜成像规律，当物距u=2f时，像距v=2f，成倒立等大的实像，此时u与v相等。从图甲中找到u=20cm时v=20cm，即可算出焦距f=10cm。
3. 第(3)问：先计算图乙中光源到凸透镜的物距，再结合焦距判断物距范围，对应成像特点，进而确定生活中的应用。
【解析】
(1) 实验时，安装并调节F形光源、凸透镜和光屏的高度，使它们三者中心大致在同一高度，这样做的目的是使像成在光屏的中心，便于清晰观察像的情况。
(2) 根据凸透镜成像规律，当u=2f时，v=2f，成倒立、等大的实像，此时物距等于像距。由图甲可知，当u=20cm时，v=20cm，因此2f=20cm，解得该凸透镜的焦距f=10cm。
(3) 由图乙可知，F形光源在35cm刻度处，凸透镜在50cm刻度处，所以物距u=50cm - 35cm=15cm。已知f=10cm，可得f＜u＜2f，根据凸透镜成像规律，此时成倒立、放大的实像，生活中的投影仪就是利用这一成像原理工作的。
【答案】
(1) 同一高度；使像成在光屏的中心
(2) 10
(3) 投影仪
【知识点】
凸透镜成像规律；实验操作要求
【点评】
本题是凸透镜成像规律的基础应用题，考查实验操作要点、焦距的计算及成像规律的应用，难度适中，属于学生需掌握的基础知识点。
【难度系数】
0.7