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7.小林用如图5－3－9所示实验装置来探究凸透镜的成像规律。
图5－3－9
(1)依次放置好蜡烛、凸透镜、光屏，并将它们调整好后，点燃蜡烛，无论怎样移动光屏，光屏上都没出现烛焰的像；但去掉光屏，在光屏同侧通过凸透镜可以看到烛焰的像，则此凸透镜的焦距
(2)将蜡烛移至零刻度线处，凸透镜位置不变，当把光屏放到如图所示位置时，在光屏上看到了烛焰模糊的像，当把光屏向
(3)在实验中，小林更换了一个凸透镜，使三者还处于如图5－3－9所示的位置，并使三者中心高度相等，在透镜右侧无论怎样移动光屏都无法承接到蜡烛的像，出现这种现象的原因可能是
图5－3－9
(1)依次放置好蜡烛、凸透镜、光屏，并将它们调整好后，点燃蜡烛，无论怎样移动光屏，光屏上都没出现烛焰的像；但去掉光屏，在光屏同侧通过凸透镜可以看到烛焰的像，则此凸透镜的焦距
大于
（选填“大于”“等于”或“小于”）15cm，此时看到的像是虚
（选填“虚”或“实”）像。(2)将蜡烛移至零刻度线处，凸透镜位置不变，当把光屏放到如图所示位置时，在光屏上看到了烛焰模糊的像，当把光屏向
远离
（选填“靠近”或“远离”）凸透镜的方向移动，在光屏上可以看到烛焰放大
（选填“放大”“等大”或“缩小”）的清晰像；在看到清晰像后，保持蜡烛和光屏的位置不变，将凸透镜向靠近
（选填“靠近”或“远离”）光屏的方向移动，在光屏上可以再次看到烛焰缩小
（选填“放大”“等大”或“缩小”）的清晰的像。(3)在实验中，小林更换了一个凸透镜，使三者还处于如图5－3－9所示的位置，并使三者中心高度相等，在透镜右侧无论怎样移动光屏都无法承接到蜡烛的像，出现这种现象的原因可能是
凸透镜焦距太大(或蜡烛在该凸透镜的一倍焦距以内)
（写出一种原因即可）。答案
7.(1)大于 虚 (2)远离 放大 靠近 缩小 (3)凸透镜焦距太大(或蜡烛在该凸透镜的一倍焦距以内)
解析
【分析】
首先观察装置：蜡烛在15cm刻度处，凸透镜在30cm刻度处，初始物距为15cm，光屏在60cm刻度处。
(1) 光屏无像，去掉光屏在透镜同侧看到像，说明是虚像，根据凸透镜成像规律，当物距小于焦距时成虚像，因此物距15cm小于焦距，即焦距大于15cm，像为虚像。
(2) 蜡烛移到0刻度处，物距变为30cm，结合焦距大于15cm，可知物距在一倍焦距和二倍焦距之间，此时像距应大于二倍焦距，因此需将光屏远离凸透镜才能得到清晰像，成放大实像；保持蜡烛和光屏位置不变，移动凸透镜时，利用光路可逆原理，新的物距等于原来的像距，新的像距等于原来的物距，此时凸透镜靠近光屏，新物距大于二倍焦距，成缩小实像。
(3) 光屏无法承接像，说明成虚像，原因是蜡烛在凸透镜一倍焦距以内（或焦距太大）。
【解析】
(1) 初始物距 $ u = 30\mathrm{cm} - 15\mathrm{cm} = 15\mathrm{cm} $。光屏上无像，在透镜同侧看到像，说明是虚像，根据凸透镜成像规律：当 $ u ＜ f $ 时，成正立、放大的虚像，因此 $ 15\mathrm{cm} ＜ f $，即焦距大于15cm，像为虚像。
(2) 蜡烛移至0刻度，物距 $ u' = 30\mathrm{cm} - 0\mathrm{cm} = 30\mathrm{cm} $。因 $ f ＞ 15\mathrm{cm} $，故 $ f ＜ u' ＜ 2f $，根据成像规律，此时像距 $ v' ＞ 2f $，因此需将光屏远离凸透镜，才能得到清晰的像，成放大的实像。保持蜡烛和光屏位置不变，总距离为60cm，移动凸透镜时，利用光路可逆，新的物距等于原来的像距，新的像距等于原来的物距，此时凸透镜靠近光屏，新物距大于二倍焦距，成缩小的实像。
(3) 光屏无法承接像，说明成虚像，原因是蜡烛位于该凸透镜的一倍焦距以内（或凸透镜焦距太大，物距小于焦距）。
【答案】
(1) 大于；虚
(2) 远离；放大；靠近；缩小
(3) 凸透镜焦距太大(或蜡烛在该凸透镜的一倍焦距以内)
【知识点】
凸透镜成像规律；实像与虚像；光路可逆
【点评】
本题围绕凸透镜成像规律展开，考查物距、像距与成像特点的关系，以及光路可逆的应用，需要结合实验现象分析原理，是初中物理光学的重点实验题。
【难度系数】
0.3
首先观察装置：蜡烛在15cm刻度处，凸透镜在30cm刻度处，初始物距为15cm，光屏在60cm刻度处。
(1) 光屏无像，去掉光屏在透镜同侧看到像，说明是虚像，根据凸透镜成像规律，当物距小于焦距时成虚像，因此物距15cm小于焦距，即焦距大于15cm，像为虚像。
(2) 蜡烛移到0刻度处，物距变为30cm，结合焦距大于15cm，可知物距在一倍焦距和二倍焦距之间，此时像距应大于二倍焦距，因此需将光屏远离凸透镜才能得到清晰像，成放大实像；保持蜡烛和光屏位置不变，移动凸透镜时，利用光路可逆原理，新的物距等于原来的像距，新的像距等于原来的物距，此时凸透镜靠近光屏，新物距大于二倍焦距，成缩小实像。
(3) 光屏无法承接像，说明成虚像，原因是蜡烛在凸透镜一倍焦距以内（或焦距太大）。
【解析】
(1) 初始物距 $ u = 30\mathrm{cm} - 15\mathrm{cm} = 15\mathrm{cm} $。光屏上无像，在透镜同侧看到像，说明是虚像，根据凸透镜成像规律：当 $ u ＜ f $ 时，成正立、放大的虚像，因此 $ 15\mathrm{cm} ＜ f $，即焦距大于15cm，像为虚像。
(2) 蜡烛移至0刻度，物距 $ u' = 30\mathrm{cm} - 0\mathrm{cm} = 30\mathrm{cm} $。因 $ f ＞ 15\mathrm{cm} $，故 $ f ＜ u' ＜ 2f $，根据成像规律，此时像距 $ v' ＞ 2f $，因此需将光屏远离凸透镜，才能得到清晰的像，成放大的实像。保持蜡烛和光屏位置不变，总距离为60cm，移动凸透镜时，利用光路可逆，新的物距等于原来的像距，新的像距等于原来的物距，此时凸透镜靠近光屏，新物距大于二倍焦距，成缩小的实像。
(3) 光屏无法承接像，说明成虚像，原因是蜡烛位于该凸透镜的一倍焦距以内（或凸透镜焦距太大，物距小于焦距）。
【答案】
(1) 大于；虚
(2) 远离；放大；靠近；缩小
(3) 凸透镜焦距太大(或蜡烛在该凸透镜的一倍焦距以内)
【知识点】
凸透镜成像规律；实像与虚像；光路可逆
【点评】
本题围绕凸透镜成像规律展开，考查物距、像距与成像特点的关系，以及光路可逆的应用，需要结合实验现象分析原理，是初中物理光学的重点实验题。
【难度系数】
0.3
1.【模型建构】如图5－3－10所示，凸透镜竖直放置，凸透镜焦距为f，现有一点光源S在凸透镜左侧以凸透镜两倍焦距处为圆心，在经过主光轴的竖直平面内沿顺时针方向做圆周运动，直径为D，且$f＜D＜2f$，则图5－3－11中关于点光源所成的像的运动轨迹中，正确的是（
C
）答案
1.C 点拨:本题巧妙地利用一个动态模型考查学生对凸透镜成像规律的理解。因为圆在二倍焦距处,所以圆的左边处于二倍焦距以外,又因为f＜D＜2f,所以圆的右边位于一倍焦距和二倍焦距之间。因此圆左边部分成倒立缩小的像,像位于异侧一倍焦距和二倍焦距之间;圆的右边成倒立放大的像,像位于二倍焦距之外。
解析
【分析】
要解决这个问题，需先回忆凸透镜成像规律，再结合点光源的物距范围分析像的位置与轨迹：首先明确凸透镜成像的核心规律，即物距u与焦距f的关系决定像的性质和位置；再根据题目中“圆心在凸透镜左侧两倍焦距处、直径D满足f＜D＜2f”的条件，确定点光源圆周上各部分的物距范围，进而推导对应像的特点，最终判断正确轨迹。
【解析】
1. 回顾凸透镜成像规律：
当物距$ u ＞ 2f $时，成倒立、缩小的实像，像距满足$ f ＜ v ＜ 2f $；
当$ f ＜ u ＜ 2f $时，成倒立、放大的实像，像距满足$ v ＞ 2f $。
2. 分析点光源的物距范围：
凸透镜左侧两倍焦距处为圆心，圆周直径$ D $满足$ f ＜ D ＜ 2f $，因此：
圆的左半部分（远离凸透镜的一侧），物距$ u = 2f + $水平方向到圆心的距离，故$ u ＞ 2f $；
圆的右半部分（靠近凸透镜的一侧），物距$ u = 2f - $水平方向到圆心的距离，因$ \frac{D}{2} ＜ f $，故$ u = 2f - \frac{D}{2} ＞ f $，即$ f ＜ u ＜ 2f $。
3. 推导像的特点与轨迹：
左半部分点光源成倒立缩小实像，像在凸透镜右侧$ f ∼ 2f $之间；右半部分点光源成倒立放大实像，像在凸透镜右侧$ 2f $之外。结合像的运动轨迹，正确选项为C。
【答案】
C
【知识点】
凸透镜成像规律、实像的特点
【点评】
本题将凸透镜成像规律与动态圆周运动结合，考查学生对成像规律的灵活应用，需要准确分析物距的变化范围，进而推导像的位置和运动轨迹，能有效检验学生对核心知识点的理解程度。
【难度系数】
0.5
要解决这个问题，需先回忆凸透镜成像规律，再结合点光源的物距范围分析像的位置与轨迹：首先明确凸透镜成像的核心规律，即物距u与焦距f的关系决定像的性质和位置；再根据题目中“圆心在凸透镜左侧两倍焦距处、直径D满足f＜D＜2f”的条件，确定点光源圆周上各部分的物距范围，进而推导对应像的特点，最终判断正确轨迹。
【解析】
1. 回顾凸透镜成像规律：
当物距$ u ＞ 2f $时，成倒立、缩小的实像，像距满足$ f ＜ v ＜ 2f $；
当$ f ＜ u ＜ 2f $时，成倒立、放大的实像，像距满足$ v ＞ 2f $。
2. 分析点光源的物距范围：
凸透镜左侧两倍焦距处为圆心，圆周直径$ D $满足$ f ＜ D ＜ 2f $，因此：
圆的左半部分（远离凸透镜的一侧），物距$ u = 2f + $水平方向到圆心的距离，故$ u ＞ 2f $；
圆的右半部分（靠近凸透镜的一侧），物距$ u = 2f - $水平方向到圆心的距离，因$ \frac{D}{2} ＜ f $，故$ u = 2f - \frac{D}{2} ＞ f $，即$ f ＜ u ＜ 2f $。
3. 推导像的特点与轨迹：
左半部分点光源成倒立缩小实像，像在凸透镜右侧$ f ∼ 2f $之间；右半部分点光源成倒立放大实像，像在凸透镜右侧$ 2f $之外。结合像的运动轨迹，正确选项为C。
【答案】
C
【知识点】
凸透镜成像规律、实像的特点
【点评】
本题将凸透镜成像规律与动态圆周运动结合，考查学生对成像规律的灵活应用，需要准确分析物距的变化范围，进而推导像的位置和运动轨迹，能有效检验学生对核心知识点的理解程度。
【难度系数】
0.5
