凸透镜成像规律

典例1 用焦点为$F$、焦距为$f$的凸透镜探究成像规律,在实验中:
(1) 发光物体和凸透镜的位置如图所示,图中光屏未画出,光屏上所成的清晰的像在图中____区域,像的烛焰方向是竖直向____的,像的大小比发光物体要____。
(2) 将光屏放在凸透镜的右侧,发光物体放在$A$处,发现无论怎样调整光屏的位置,在光屏上都无法得到发光物体的像。撤去光屏,从凸透镜右侧向凸透镜看去,观察到发光物体的像,此像到凸透镜的距离____(填“大于”“小于”或“等于”)发光物体到凸透镜的距离。

(1) ③ 下 小 (2) 大于 解析: (1) 由图可知 $u ＞ 2f$，则 $f ＜ v ＜ 2f$，成倒立、缩小的实像；据过透镜光心的光线传播方向不变可知，像成在主光轴的下方，因此，光屏上所成清晰的像在图中③区域，像的烛焰方向是竖直向下的，像的大小比发光物体要小。(2) 当发光物体放在 $A$ 处时，$u ＜ f$，成正立、放大的虚像，像、物都在凸透镜的左侧，$\vert v\vert ＞ u$。

典例2 奶奶用放大镜看报纸时,为了看到更大的清晰的像,她通常的做法是 ()
A.保持报纸与眼睛不动,放大镜离报纸远一些
B.保持报纸与眼睛不动,放大镜离报纸近一些
C.保持报纸与放大镜不动,眼睛离报纸远一些
D.保持报纸与放大镜不动,眼睛离报纸近一些

A 解析: 用放大镜看报纸时，报纸上的字通过放大镜成正立、放大的虚像，物体通过凸透镜成虚像时，物距增大，像距的绝对值增大，像变大，所以为了看到更大的清晰的像，应该是保持报纸与眼睛不动，放大镜离报纸远一些。

典例3 烛焰和光屏的中心在凸透镜的主轴上,它们的初始位置如图所示,凸透镜的焦距为$10$cm。下列操作中,不可能使烛焰在光屏上成清晰的像的是 ()

A.仅将蜡烛移至刻度线$M$的左侧某处
B.仅将光屏移至刻度线$P$的右侧某处
C.仅将凸透镜向左移至刻度线$N$处
D.将透镜向右移动$3$cm,且光屏移至刻度线$Q$的右侧某处

C 解析: 图中烛焰和光屏到光心的距离都是 $15.0cm$，$M$ 和 $P$ 处刻度线都为 $20.0cm$，$N$ 处刻度线为 $3.0cm$，$Q$ 处刻度线为 $23.0cm$。仅将蜡烛移至刻度线 $M$ 的左侧某处，$u ＞ 2f$，$f ＜ v ＜ 2f$，烛焰在光屏上可能成倒立、缩小的实像。仅将光屏移至刻度线 $P$ 的右侧某处，$f ＜ u ＜ 2f$，$v ＞ 2f$，烛焰在光屏上可能成倒立、放大的实像。仅将凸透镜向左移至刻度线 $N$ 处，$u = 15.0cm - 3.0cm = 12.0cm$，$f ＜ u ＜ 2f$，$v = 3.0cm + 15.0cm = 18.0cm ＜ 2f$，故烛焰不能在光屏上成清晰的像。将透镜向右移动 $3.0cm$，$u = 15.0cm + 3.0cm = 18.0cm$，$f ＜ u ＜ 2f$，且光屏移至刻度线 $Q$ 的右侧某处，$v ＞ 2f$，烛焰在光屏上可能成倒立、放大的实像。

典例4 一名同学利用如图所示的器材做实验,先用焦距为$20$cm的凸透镜甲进行实验,在屏上得到了清晰的缩小的实像,接下来他想改用焦距为$10$cm的凸透镜乙继续进行实验,若不改变发光体和凸透镜的位置,则 ()

A.将光屏适当向左移动,可得到倒立、放大的实像
B.将光屏适当向左移动,可得到倒立、缩小的实像
C.将光屏适当向右移动,可得到倒立、放大的实像
D.将光屏适当向右移动,可得到倒立、缩小的实像

B 解析: 先用凸透镜甲进行实验时，$u_1 ＞ 2f_{甲}$，$f_{甲} ＜ v_1 ＜ 2f_{甲}$，$20cm ＜ v_1 ＜ 40cm$；后用凸透镜乙进行实验时，$u_2 = u_1 ＞ 2f_{乙}$，$f_{乙} ＜ v_2 ＜ 2f_{乙}$，$10cm ＜ v_2 ＜ 20cm$，$v_2 ＜ v_1$，将光屏适当向左移动，可得到倒立、缩小的实像。