5. (★★★)小华用光具座研究凸透镜成像规律,按如图5.3-8调整完毕,在光屏上得到F形光源清晰的像(图中未画出)。保持F形光源、凸透镜、光屏位置不变,小华用不透光的纸板遮住凸透镜上半部分,则在光屏上观察到的像是 【 】


A.F形光源的上半部分,亮度变暗
B.F形光源的下半部分,亮度变暗
C.完整的F形光源,亮度变暗
D.完整的F形光源,亮度不变

5.C

【分析】要解决这个问题，需明确凸透镜成实像的原理：物体发出的光线经凸透镜的各个部分折射后，都会会聚到对应的像点，从而形成完整的实像。当遮住凸透镜的一部分时，只是减少了通过凸透镜的光线数量，并不会影响像的完整性，仅会使像的亮度降低。
【解析】凸透镜成实像时，物体上每个点发出的光线会通过凸透镜的不同部位折射后会聚到该点的像点，最终形成完整的像。当用不透光纸板遮住凸透镜上半部分时，物体发出的光线仍有一部分通过凸透镜的下半部分折射，因此仍能会聚成完整的F形光源的像；但由于通过凸透镜的光线总量减少，所以像的亮度会变暗。综上，光屏上观察到的是完整的F形光源，亮度变暗，对应选项C。
【答案】C
【知识点】凸透镜成像、实像的形成
【点评】本题考查对凸透镜成像原理的理解，易错点在于误认为遮住凸透镜部分会导致像不完整，实际像仍完整仅亮度降低，需掌握实像的形成本质。
【难度系数】0.5

6. (★★★)在“探究凸透镜成像的规律”实验中：

(1)如图5.3-9甲所示,让平行光正对着凸透镜照射,左右移动光屏,直到光屏上出现一个最小、最亮的光斑,测得凸透镜的焦距f=cm。
(2)如图5.3-9乙所示,保持F形光源和凸透镜的位置不变,左右移动光屏,在光屏上能否得到清晰的像?为什么?答:,理由是。
(3)如图5.3-9丙所示,F形光源能在光屏上形成清晰的像,此像是、的实像。如果此时撤去光屏,人眼在如图5.3-9丙所示的位置(填“能”或“不能”)直接看到F形光源的实像。
(4)在图5.3-9丙中,保持凸透镜的位置不变,如果F形光源向左移动5 cm,为了在光屏上得到一个清晰的像,光屏应该向(填“左”或“右”)移动。

6.(1)15.0
(2)不能，物距小于一倍焦距
(3)放大、倒立，能
(4)左

【分析】
解决本题需掌握凸透镜焦距的测量方法、凸透镜成像规律（物距与焦距的关系对应成像特点）、实像与虚像的区别、物距变化时像距的变化规律。
步骤1：测量焦距时，平行光经凸透镜会聚的最小最亮光斑到凸透镜的距离为焦距，通过甲图刻度计算焦距；
步骤2：判断乙图能否成实像，需计算物距，对比物距与焦距的大小，物距小于一倍焦距时成虚像，虚像无法用光屏承接；
步骤3：分析丙图的物距，结合焦距判断成像性质；实像由实际光线会聚而成，撤去光屏后光线仍能传播到人眼，可直接看到；
步骤4：根据“物远像近像变小”的规律，物距增大时像距减小，确定光屏移动方向。
【解析】
(1) 图甲中，凸透镜在20.0cm刻度处，最小最亮光斑在35.0cm刻度处，因此焦距$f=35.0\mathrm{cm}-20.0\mathrm{cm}=15.0\mathrm{cm}$。
(2) 图乙中，F形光源在10cm刻度处，凸透镜在20cm刻度处，物距$u=20\mathrm{cm}-10\mathrm{cm}=10\mathrm{cm}$，已知$f=15\mathrm{cm}$，此时$u＜f$，凸透镜成正立放大的虚像，虚像无法用光屏承接，故光屏上不能得到清晰的像。
(3) 图丙中，F形光源在10cm刻度处，凸透镜在30cm刻度处，物距$u=30\mathrm{cm}-10\mathrm{cm}=20\mathrm{cm}$，因$f=15\mathrm{cm}$，故$f＜u＜2f$，根据凸透镜成像规律，此时成倒立、放大的实像；实像是实际光线会聚形成的，撤去光屏后，会聚的光线会继续传播，人眼在图中位置能接收到这些光线，因此能直接看到实像。
(4) 保持凸透镜位置不变，F形光源向左移动5cm，物距增大，根据“物远像近像变小”，像距会减小，所以光屏应向左移动，才能再次承接到清晰的像。
【答案】
(1)15.0
(2)不能；物距小于一倍焦距
(3)倒立；放大；能
(4)左
【知识点】
凸透镜焦距测量；凸透镜成像规律；实像与虚像
【点评】
本题围绕凸透镜成像规律设置考点，涵盖焦距测量、成像条件、像的性质及像距变化等内容，需学生结合实验装置分析物距、像距关系，是凸透镜成像规律的典型应用题目，难度适中。
【难度系数】
0.3

7.(★★★)小明想探究凸透镜成像的规律。实验桌上有两个凸透镜，焦距分别为10.0 cm和20.0 cm。
(1)小明将其中一个凸透镜放在光具座上，当F形光源、凸透镜及光屏的位置如图5.3-10所示时，恰能在光屏上得到一个清晰的像(图中未画出)，则他选择的凸透镜的焦距为cm。

(2)小明将F形光源和光屏的位置对换，发现在光屏上仍能成一清晰的像，此时像的性质是倒立、的实像。
(3)接着，保持F形光源和凸透镜的位置不变，小明换了另一个凸透镜，调节光屏的位置，此时（填“能”或“不能”）在光屏上找到F形光源的像，这是因为。

7.(1)10.0
(2)放大
(3)不能，物距小于焦距(或F形光源在凸透镜的焦距以内，u＜f)

【分析】
要解决这道题，需结合凸透镜成像规律逐步分析：
1. 第(1)题：先从光具座读出物距和像距，物距是光源到凸透镜的距离，像距是凸透镜到光屏的距离。根据凸透镜成像规律，当u＞2f时，f＜v＜2f，成倒立缩小实像，代入两个可能的焦距验证，即可确定正确焦距。
2. 第(2)题：利用光路可逆原理，对换光源和光屏后，物距和像距互换，再结合成像规律判断像的性质。
3. 第(3)题：换用另一个凸透镜后，保持光源和透镜位置不变，计算物距，结合新焦距判断物距与焦距的关系，进而判断能否成实像（实像需光屏承接，若物距小于焦距成虚像，无法在光屏呈现）。
【解析】
(1) 由图可知，光源在20.0cm刻度处，凸透镜在50.0cm刻度处，故物距u=50.0cm -20.0cm=30.0cm；光屏在65.0cm刻度处，像距v=65.0cm -50.0cm=15.0cm。根据凸透镜成像规律，当u＞2f时，f＜v＜2f。若焦距为10.0cm，则2f=20.0cm，u=30.0cm＞20.0cm，v=15.0cm在10.0cm和20.0cm之间，符合规律；若焦距为20.0cm，则2f=40.0cm，u=30.0cm＜40.0cm，此时像距应大于40.0cm，与实际v=15.0cm不符，因此选择的凸透镜焦距为10.0cm。
(2) 根据光路可逆原理，将光源和光屏位置对换后，物距变为原来的像距，即u'=15.0cm，像距变为原来的物距v'=30.0cm。此时f=10.0cm，满足f＜u'＜2f，根据成像规律，成倒立、放大的实像。
(3) 换用焦距为20.0cm的凸透镜后，物距仍为u=30.0cm，此时f=20.0cm，物距u=30.0cm看似大于焦距，但根据凸透镜成像规律，当物距小于焦距（u＜f）时，成正立、放大的虚像，虚像无法在光屏上承接，因此不能在光屏上找到像，原因是F形光源在凸透镜的焦距以内（u＜f）。
【答案】
(1)10.0
(2)放大
(3)不能，物距小于焦距(或F形光源在凸透镜的焦距以内，u＜f)
【知识点】
凸透镜成像规律；光路可逆；实像与虚像
【点评】
本题围绕凸透镜成像规律展开，综合考查物距像距的计算、成像规律的应用以及光路可逆的特点，需要学生准确分析光具座上的刻度，结合规律判断，是中等难度的光学实验题。
【难度系数】
0.5