4. [2025·合肥瑶海区一模]小明利用如图所示的装置探究凸透镜成像的规律，将蜡烛放在凸透镜左侧适当位置，调整光屏到凸透镜的距离，使烛焰在光屏上成清晰的像，分别测出物距$ u $和像距$ v $，实验数据如下表。下列说法正确的是（）



A.第4次实验时，光屏上成倒立、缩小的清晰实像
B.当物距$ u=12.5 \ \mathrm{cm} $时，像距$ v=50 \ \mathrm{cm} $
C.该凸透镜的焦距为20 cm
D.第2次实验时光屏所成的像比第1次成的像小

4.B

【分析】
要解决本题，首先需根据凸透镜成像规律中“当物距等于2倍焦距时，像距也等于2倍焦距，成倒立等大实像”的特点，结合实验数据确定凸透镜的焦距；再依据凸透镜成像规律（物近像远像变大、光路可逆原理），逐一判断每个选项的正误。
【解析】
1. 确定焦距：由实验数据可知，当物距$ u=20\ \mathrm{cm} $时，像距$ v=20\ \mathrm{cm} $，此时$ u=2f $，故凸透镜焦距$ f=10\ \mathrm{cm} $。
2. 分析选项：
A选项：第4次实验时，物距小于$ 2f $（$ 2f=20\ \mathrm{cm} $），成倒立、放大的实像，不是缩小的像，A错误。
B选项：根据光路可逆原理，结合凸透镜成像公式$ \frac{1}{f}=\frac{1}{u}+\frac{1}{v} $，代入$ f=10\ \mathrm{cm} $、$ u=12.5\ \mathrm{cm} $，得$ \frac{1}{v}=\frac{1}{10}-\frac{1}{12.5}=0.02 $，解得$ v=50\ \mathrm{cm} $，B正确。
C选项：由上述分析，焦距$ f=10\ \mathrm{cm} $，不是20 cm，C错误。
D选项：凸透镜成实像时，物距越小，像越大。第2次实验物距小于第1次，故第2次的像更大，D错误。
【答案】
B
【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，核心是利用特殊成像点确定焦距，结合成像规律和光路可逆分析选项，属于基础应用类题目。
【难度系数】
0.5

5.某实验小组进行“探究凸透镜成像的规律”的实验,操作如下:

(1)正确测出凸透镜的焦距 $ f $,当物距 $ u ＜ f $ 时,烛焰成正立、放大的虚像;当 $ u = f $ 时,(选填“能”或“不能”)观察到烛焰的像;当 $ u ＞ f $ 时,烛焰成(选填“正立的实像”“正立的虚像”“倒立的实像”或“倒立的虚像”)。同学们分析得出:像的虚实由的大小关系决定。
(2)当蜡烛、凸透镜和光屏位于如图所示的位置时,恰好在光屏上成清晰的像,此时光屏上所成像的特点是(选填“正立”或“倒立”)、(选填“缩小”“等大”或“放大”)的(选填“实像”或“虚像”)。
(3)若仅将图中凸透镜换成焦距相同、直径较小的凸透镜,光屏上所成的像与原来相比(选填“变小”“变暗”或“变不完整”)了。

5.(1)不能 倒立的实像 物距和焦距
(2)倒立 放大 实像
(3)变暗

【分析】
要解决这道题，需结合凸透镜成像的基本规律分析：①回忆物距与焦距的关系对应的成像特点：当u=f时，光线经凸透镜后平行，无法会聚成像；u＞f时成实像，u＜f时成虚像，由此判断像的虚实由物距和焦距的关系决定。②计算图中物距和像距，结合成像规律判断像的性质。③更换透镜时，焦距不变，成像性质不变，仅通光量变化影响像的亮度。
【解析】
(1) 当物距u=f时，光线经凸透镜后平行射出，无法会聚成实像，也不能形成虚像，因此不能观察到烛焰的像；当u＞f时，根据凸透镜成像规律，烛焰成倒立的实像；对比u和f的关系，u＜f时成虚像，u＞f时成实像，故像的虚实由物距和焦距的大小关系决定。
(2) 由图可知，蜡烛在25cm刻度处，凸透镜在40cm处，物距u=40cm-25cm=15cm；光屏在70cm处，像距v=70cm-40cm=30cm，此时u＜v，满足f＜u＜2f、v＞2f，根据成像规律，光屏上成倒立、放大的实像。
(3) 换成焦距相同、直径较小的凸透镜，焦距不变，成像的性质（大小、虚实、正倒）不变，但透镜通光面积减小，会聚到像点的光线减少，因此像会变暗。
【答案】
5.(1)不能 倒立的实像 物距和焦距
(2)倒立 放大 实像
(3)变暗
【知识点】
凸透镜成像规律，实像与虚像，透镜成像特点
【点评】
本题围绕“探究凸透镜成像的规律”实验展开，考查了凸透镜成像的基本规律、物距像距的计算及透镜成像的亮度变化，属于基础实验题，需熟练掌握凸透镜成像的相关知识点。
【难度系数】
0.7

6.某实验小组的同学用凸透镜、蜡烛、光屏和光具座等器材探究凸透镜成像的规律。

(1)某同学在如图所示的位置得到了一个清晰的像,该凸透镜的焦距可能为(填字母)。
A.7 cm B.10 cm C.14 cm D.16 cm
(2)保持凸透镜的位置不变,若将蜡烛远离凸透镜,仍要在光屏上得到清晰的像,则光屏应向(选填“靠近”或“远离”)凸透镜的方向移动,此时的像与原来的像相比将(选填“变大”或“变小”)。
(3)将原凸透镜更换为一个焦距较小的凸透镜后,其他元件不动,可以使光屏向(选填“左”或“右”)移动再次得到清晰的像,或者在蜡烛和凸透镜之间放置一个合适的(选填“凸”或“凹”)透镜。
(4)实验结束后小明认为:凸透镜成实像时,不但像与物上下是颠倒的,而且左右也是相反的。请你设计一种简单的方法,验证小明的观点:。

6.(1)B (2)靠近 变小 (3)左 凹
(4)沿垂直于光具座的方向吹动烛焰,观察光屏上像的晃动方向是否与烛焰的晃动方向相反(或使用“F”形光源,合理即可)

【分析】
本题围绕凸透镜成像规律展开，需结合成像的规律分析各小问：
1. 第(1)问：先确定图中物距和像距，判断成像性质为倒立缩小实像，再利用凸透镜成缩小实像的条件（u＞2f、f＜v＜2f）推导焦距范围，结合选项选出正确答案；
2. 第(2)问：根据凸透镜成像“物远像近像变小”的规律，分析物距变化时像距和像的大小变化；
3. 第(3)问：焦距变小的凸透镜会聚能力增强，像会前移，需调整光屏位置，或利用凹透镜的发散作用调节像的位置；
4. 第(4)问：通过改变烛焰的晃动方向或使用特殊光源，观察像的变化验证像的上下、左右颠倒特点。
【解析】
(1) 由图可知，物距u=50cm -10cm=40cm，像距v=65cm -50cm=15cm，此时成倒立缩小的实像，满足u＞2f、f＜v＜2f。代入得：40cm＞2f →f＜20cm；15cm＜2f且15cm＞f →7.5cm＜f＜15cm，只有f=10cm符合，故选B。
(2) 根据凸透镜成像规律：物远像近像变小。蜡烛远离凸透镜，物距变大，像距变小，因此光屏应向靠近凸透镜的方向移动，此时像与原来相比变小。
(3) 更换焦距较小的凸透镜，透镜会聚能力增强，像会成在光屏左侧，故光屏应向左移动；凹透镜对光线有发散作用，在蜡烛和凸透镜之间放置合适的凹透镜，可使像后移到光屏上。
(4) 验证像的上下、左右颠倒，可沿垂直于光具座的方向吹动烛焰，观察光屏上像的晃动方向是否与烛焰的晃动方向相反；也可使用“F”形光源，对比物和像的形状即可验证。
【答案】
(1) B (2) 靠近；变小 (3) 左；凹 (4) 沿垂直于光具座的方向吹动烛焰，观察光屏上像的晃动方向是否与烛焰的晃动方向相反(合理即可)
【知识点】
凸透镜成像规律、透镜的应用
【点评】
本题综合考查凸透镜成像规律的应用，涵盖成像条件判断、物距像距变化的影响、透镜调节及像的特点验证，需熟练掌握成像规律并灵活运用。
【难度系数】
0.5

7.[易错题]如图所示，把焦距为12 cm的凸透镜放在光具座上，将点燃的蜡烛放在距焦点6 cm处，则蜡烛通过该凸透镜所成的像（）


A.一定是倒立的
B.一定是正立的
C.一定是放大的
D.一定是缩小的

7.C

【分析】
要解决本题，需结合凸透镜成像规律，先明确焦距，再分析蜡烛距焦点6cm时的两种物距情况：一种是蜡烛在焦点与凸透镜之间，另一种是在焦点外侧，分别判断对应的成像特点，进而确定像的性质。
【解析】
已知凸透镜焦距f=12cm，蜡烛距焦点6cm，分两种情况计算物距：
1. 若蜡烛在焦点和凸透镜之间，此时物距$ u_1 = f - 6\mathrm{cm} = 12\mathrm{cm} - 6\mathrm{cm} = 6\mathrm{cm} $，满足$ u_1 ＜ f $，根据凸透镜成像规律，成正立、放大的虚像；
2. 若蜡烛在焦点外侧，此时物距$ u_2 = f + 6\mathrm{cm} = 12\mathrm{cm} + 6\mathrm{cm} = 18\mathrm{cm} $，满足$ f ＜ u_2 ＜ 2f $，根据凸透镜成像规律，成倒立、放大的实像；
两种情况所成的像均为放大的像，因此答案为C。
【答案】
C
【知识点】
凸透镜成像规律
【点评】
本题为易错题，需注意蜡烛距焦点6cm存在两种物距情况，避免遗漏其中一种，考查对凸透镜成像规律的灵活应用能力。
【难度系数】
0.5