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14 如图所示，线段AB为一凸透镜成像的物距倒数$\frac{1}{u}$和像距倒数$\frac{1}{v}$的对应关系图像，若用此凸透镜成像，当物体距透镜0.3 m时，物体所成像的性质是
倒立、缩小的实像
（需说明像的虚实、大小、正倒立情况）。答案
14.倒立、缩小的实像 [解析]题图中$\frac{1}{u}=5\ \mathrm{m^{-1}}$时,$\frac{1}{v}=5\ \mathrm{m^{-1}}$,此时$v=u=0.2\ \mathrm{m}$,像距等于物距,说明物体处于二倍焦距处,即$2f=0.2\ \mathrm{m}$,所以$f=0.1\ \mathrm{m}$,当物体距透镜0.3 m时,物距大于二倍焦距,则物体所成像的性质是倒立、缩小的实像.
解析
【分析】
要解决这个问题，需先利用凸透镜成像公式$\frac{1}{f}=\frac{1}{u}+\frac{1}{v}$，结合图像中$\frac{1}{u}$与$\frac{1}{v}$的对应关系求出凸透镜的焦距，再根据物距与焦距的关系，结合凸透镜成像规律判断像的性质。
【解析】
1. 从图像中可知，当$\frac{1}{u}=5\ \mathrm{m^{-1}}$时，$\frac{1}{v}=5\ \mathrm{m^{-1}}$，因此物距$u=\frac{1}{\frac{1}{u}}=\frac{1}{5}\ \mathrm{m}=0.2\ \mathrm{m}$，像距$v=\frac{1}{\frac{1}{v}}=\frac{1}{5}\ \mathrm{m}=0.2\ \mathrm{m}$。
2. 根据凸透镜成像规律，当物距等于2倍焦距时，像距也等于2倍焦距，即$u=v=2f$，因此$2f=0.2\ \mathrm{m}$，解得焦距$f=0.1\ \mathrm{m}$。
3. 当物体距透镜0.3 m时，物距$u=0.3\ \mathrm{m}$，此时$u＞2f$（$2f=0.2\ \mathrm{m}$），根据凸透镜成像规律，当物距大于2倍焦距时，成倒立、缩小的实像。
【答案】
倒立、缩小的实像
【知识点】
凸透镜成像规律，透镜成像公式
【点评】
本题结合图像考查凸透镜成像规律的应用，关键是从图像中提取物距和像距的对应关系求出焦距，再结合成像规律判断像的性质，属于基础应用类题目。
【难度系数】
0.5
要解决这个问题，需先利用凸透镜成像公式$\frac{1}{f}=\frac{1}{u}+\frac{1}{v}$，结合图像中$\frac{1}{u}$与$\frac{1}{v}$的对应关系求出凸透镜的焦距，再根据物距与焦距的关系，结合凸透镜成像规律判断像的性质。
【解析】
1. 从图像中可知，当$\frac{1}{u}=5\ \mathrm{m^{-1}}$时，$\frac{1}{v}=5\ \mathrm{m^{-1}}$，因此物距$u=\frac{1}{\frac{1}{u}}=\frac{1}{5}\ \mathrm{m}=0.2\ \mathrm{m}$，像距$v=\frac{1}{\frac{1}{v}}=\frac{1}{5}\ \mathrm{m}=0.2\ \mathrm{m}$。
2. 根据凸透镜成像规律，当物距等于2倍焦距时，像距也等于2倍焦距，即$u=v=2f$，因此$2f=0.2\ \mathrm{m}$，解得焦距$f=0.1\ \mathrm{m}$。
3. 当物体距透镜0.3 m时，物距$u=0.3\ \mathrm{m}$，此时$u＞2f$（$2f=0.2\ \mathrm{m}$），根据凸透镜成像规律，当物距大于2倍焦距时，成倒立、缩小的实像。
【答案】
倒立、缩小的实像
【知识点】
凸透镜成像规律，透镜成像公式
【点评】
本题结合图像考查凸透镜成像规律的应用，关键是从图像中提取物距和像距的对应关系求出焦距，再结合成像规律判断像的性质，属于基础应用类题目。
【难度系数】
0.5
15 教材P71学生实验·拓展（2024·长沙中考）为了探究凸透镜成像的规律，小明找到了一个焦距未知的凸透镜.
(1)如图甲所示,在利用太阳光测量凸透镜焦距的过程中,小明发现凸透镜靠近白纸时,纸上的光斑越来越大.接下来,他应该使凸透镜与白纸之间的距离变
(2)某次实验时烛焰在光屏上成清晰的像,如图乙所示,这个像是
(1)如图甲所示,在利用太阳光测量凸透镜焦距的过程中,小明发现凸透镜靠近白纸时,纸上的光斑越来越大.接下来,他应该使凸透镜与白纸之间的距离变
大
,直至白纸上的光斑变得最小、最亮.(2)某次实验时烛焰在光屏上成清晰的像,如图乙所示,这个像是
倒立
、放大
的实像.答案
15.(1)大 (2)倒立 放大
解析
【分析】
第(1)问利用平行光聚焦法测凸透镜焦距，平行于主光轴的光线经凸透镜折射后会聚在焦点形成最小最亮的光斑，当凸透镜靠近白纸时光斑变大，说明此时凸透镜与白纸的距离小于焦距，需调整距离至出现最小最亮光斑；第(2)问通过图中刻度计算物距和像距，结合凸透镜成像规律判断像的性质。
【解析】
(1) 平行光经凸透镜折射后会聚于焦点形成最小、最亮的光斑，当凸透镜靠近白纸时光斑变大，说明凸透镜与白纸的距离小于焦距，因此应增大凸透镜与白纸之间的距离，直至得到最小、最亮的光斑。
(2) 由图乙得，物距$ u = 50cm - 35cm = 15cm $，像距$ v = 80cm - 50cm = 30cm $，物距小于像距，根据凸透镜成像规律，当$ f ＜ u ＜ 2f $时，$ v ＞ 2f $，成倒立、放大的实像。
【答案】
(1)大 (2)倒立；放大
【知识点】
凸透镜焦距测量；凸透镜成像规律
【点评】
本题考查凸透镜焦距测量和成像规律的基础应用，需掌握平行光聚焦法原理及物距、像距与成像性质的对应关系，难度适中。
【难度系数】
0.5
第(1)问利用平行光聚焦法测凸透镜焦距，平行于主光轴的光线经凸透镜折射后会聚在焦点形成最小最亮的光斑，当凸透镜靠近白纸时光斑变大，说明此时凸透镜与白纸的距离小于焦距，需调整距离至出现最小最亮光斑；第(2)问通过图中刻度计算物距和像距，结合凸透镜成像规律判断像的性质。
【解析】
(1) 平行光经凸透镜折射后会聚于焦点形成最小、最亮的光斑，当凸透镜靠近白纸时光斑变大，说明凸透镜与白纸的距离小于焦距，因此应增大凸透镜与白纸之间的距离，直至得到最小、最亮的光斑。
(2) 由图乙得，物距$ u = 50cm - 35cm = 15cm $，像距$ v = 80cm - 50cm = 30cm $，物距小于像距，根据凸透镜成像规律，当$ f ＜ u ＜ 2f $时，$ v ＞ 2f $，成倒立、放大的实像。
【答案】
(1)大 (2)倒立；放大
【知识点】
凸透镜焦距测量；凸透镜成像规律
【点评】
本题考查凸透镜焦距测量和成像规律的基础应用，需掌握平行光聚焦法原理及物距、像距与成像性质的对应关系，难度适中。
【难度系数】
0.5
16 如图所示是“探究凸透镜成像的规律”实验.
(1)如图所示,光屏上成的是倒立、缩小的实像,保持凸透镜位置不动,想要快速准确地在光屏上得到放大清晰的烛焰像,接下来的操作是
(2)在实验过程中,随着蜡烛燃烧变短,光屏上烛焰的像会向
(1)如图所示,光屏上成的是倒立、缩小的实像,保持凸透镜位置不动,想要快速准确地在光屏上得到放大清晰的烛焰像,接下来的操作是
将蜡烛与光屏的位置对调
.(2)在实验过程中,随着蜡烛燃烧变短,光屏上烛焰的像会向
上
(填“上”或“下”)移动;为使像回到光屏中央,在保持蜡烛和光屏不动的条件下,应将凸透镜向下
(填“上”或“下”)移动.答案
16.(1)将蜡烛与光屏的位置对调 (2)上 下
解析
【分析】
要解决这道题，需结合凸透镜成像规律和光路可逆原理分析：
1. 第(1)问：当前光屏成倒立缩小实像，根据凸透镜成像规律，此时物距u＞2f，像距f＜v＜2f；根据光路可逆，若将蜡烛和光屏位置对调，此时物距变为原来的像距，像距变为原来的物距，会满足f＜u＜2f、v＞2f，成倒立放大实像，该操作快速准确。
2. 第(2)问：蜡烛燃烧变短，烛焰向下移动，根据“过凸透镜光心的光线传播方向不变”，像会向上移动；要使像回到光屏中央，保持蜡烛和光屏不动时，需将凸透镜向下移动，让像向下移至中央。
【解析】
(1) 由图可知，当前物距u=50cm-20cm=30cm，像距v=70cm-50cm=20cm，光屏上成倒立缩小实像。根据光路的可逆性，将蜡烛与光屏的位置对调后，此时物距变为20cm，像距变为30cm，满足凸透镜成倒立放大实像的条件，因此操作是将蜡烛与光屏的位置对调。
(2) 蜡烛燃烧变短，烛焰位置下移，根据过光心的光线传播方向不变，光屏上的像会向上移动；若保持蜡烛和光屏不动，要让像回到光屏中央，需将凸透镜向下移动，使像向下移动至光屏中央。
【答案】
(1) 将蜡烛与光屏的位置对调；(2) 上；下
【知识点】
凸透镜成像规律、光路可逆、实验器材调整
【点评】
本题考查凸透镜成像规律的应用，结合光路可逆和实验中像的调整方法，是凸透镜实验的基础考点，需熟练掌握成像规律和光线传播特点。
【难度系数】
0.6
要解决这道题，需结合凸透镜成像规律和光路可逆原理分析：
1. 第(1)问：当前光屏成倒立缩小实像，根据凸透镜成像规律，此时物距u＞2f，像距f＜v＜2f；根据光路可逆，若将蜡烛和光屏位置对调，此时物距变为原来的像距，像距变为原来的物距，会满足f＜u＜2f、v＞2f，成倒立放大实像，该操作快速准确。
2. 第(2)问：蜡烛燃烧变短，烛焰向下移动，根据“过凸透镜光心的光线传播方向不变”，像会向上移动；要使像回到光屏中央，保持蜡烛和光屏不动时，需将凸透镜向下移动，让像向下移至中央。
【解析】
(1) 由图可知，当前物距u=50cm-20cm=30cm，像距v=70cm-50cm=20cm，光屏上成倒立缩小实像。根据光路的可逆性，将蜡烛与光屏的位置对调后，此时物距变为20cm，像距变为30cm，满足凸透镜成倒立放大实像的条件，因此操作是将蜡烛与光屏的位置对调。
(2) 蜡烛燃烧变短，烛焰位置下移，根据过光心的光线传播方向不变，光屏上的像会向上移动；若保持蜡烛和光屏不动，要让像回到光屏中央，需将凸透镜向下移动，使像向下移动至光屏中央。
【答案】
(1) 将蜡烛与光屏的位置对调；(2) 上；下
【知识点】
凸透镜成像规律、光路可逆、实验器材调整
【点评】
本题考查凸透镜成像规律的应用，结合光路可逆和实验中像的调整方法，是凸透镜实验的基础考点，需熟练掌握成像规律和光线传播特点。
【难度系数】
0.6
17 如图所示，小亮用自制的水透镜来探究凸透镜成像规律. 当向水透镜里注水时，水透镜的焦距将变小；当从水透镜里抽水时，水透镜的焦距将变大.
(1)实验前，他先将蜡烛、水透镜和光屏放在同一直线上，点燃蜡烛后，发现光屏上的光斑偏在光屏下侧，为了将烛焰的成像位置调节至光屏的中央，他应将水透镜的位置
(2)当小亮移动烛焰、水透镜和光屏至如图甲所示位置时，恰能在光屏上得到清晰的像（像未画），现保持烛焰和透镜的位置不变，往透镜中注入一些水，要在光屏上再次成清晰的像，需将光屏向
(3)小亮又在实验室找到一只正在正常计时、带指针的手表，他将手表在光具座上固定好（如图乙所示），然后用强光照射手表，使它通过水透镜成像；左右移动光屏，当透光性较好的薄塑料光屏（半透明）上出现明亮清晰的手表的像时，小亮从光屏的右侧朝向光屏观察，他在光屏上看到手表的像的指针沿
(1)实验前，他先将蜡烛、水透镜和光屏放在同一直线上，点燃蜡烛后，发现光屏上的光斑偏在光屏下侧，为了将烛焰的成像位置调节至光屏的中央，他应将水透镜的位置
升高
（填“升高”或“降低”）一些.(2)当小亮移动烛焰、水透镜和光屏至如图甲所示位置时，恰能在光屏上得到清晰的像（像未画），现保持烛焰和透镜的位置不变，往透镜中注入一些水，要在光屏上再次成清晰的像，需将光屏向
左
（填“左”或“右”）移动，此时，成的像跟物体相比缩小
（填“放大”“缩小”或“等大”）了.(3)小亮又在实验室找到一只正在正常计时、带指针的手表，他将手表在光具座上固定好（如图乙所示），然后用强光照射手表，使它通过水透镜成像；左右移动光屏，当透光性较好的薄塑料光屏（半透明）上出现明亮清晰的手表的像时，小亮从光屏的右侧朝向光屏观察，他在光屏上看到手表的像的指针沿
顺时针
（填“顺时针”或“逆时针”）方向转动.答案
17.(1)升高 (2)左 缩小 (3)顺时针
[解析](1)发现光屏上的光斑偏在光屏下侧,为了将烛焰调节至光屏的中央,根据通过凸透镜光心的光线的传播方向不变可知,他应将水透镜的位置升高一些.(2)现保持烛焰和透镜的位置不变,往透镜中注入一些水,水透镜的焦距变小,会聚能力变强,像成在光屏的前方,要在光屏上再次成清晰的像,需将光屏向左移动,此时物距不变,像距变小了,成的像跟物体相比缩小了.(3)此时成的像是倒立的实像,指针顺时针转动,则从左侧看光屏上的像的指针沿逆时针转动,从右侧透过光屏看到光屏上手表的像的指针沿顺时针方向转动.
[解析](1)发现光屏上的光斑偏在光屏下侧,为了将烛焰调节至光屏的中央,根据通过凸透镜光心的光线的传播方向不变可知,他应将水透镜的位置升高一些.(2)现保持烛焰和透镜的位置不变,往透镜中注入一些水,水透镜的焦距变小,会聚能力变强,像成在光屏的前方,要在光屏上再次成清晰的像,需将光屏向左移动,此时物距不变,像距变小了,成的像跟物体相比缩小了.(3)此时成的像是倒立的实像,指针顺时针转动,则从左侧看光屏上的像的指针沿逆时针转动,从右侧透过光屏看到光屏上手表的像的指针沿顺时针方向转动.
解析
【分析】
本题围绕凸透镜成像规律展开，需结合凸透镜的特殊光线、焦距变化对成像的影响、实像的倒转特点分析各问题：
(1) 光屏光斑偏下，需利用过光心的光线传播方向不变的规律调整透镜位置，使像移到光屏中央；
(2) 注水会减小水透镜焦距，会聚能力增强，像距减小，结合初始物距判断像的大小变化；
(3) 凸透镜成实像时像与物体上下颠倒、左右相反，据此判断指针转动方向。
【解析】
(1) 点燃蜡烛后，光屏上的光斑偏在光屏下侧，说明烛焰、透镜、光屏三者中心未在同一高度。根据过凸透镜光心的光线传播方向不变，要让像向上移动到光屏中央，应将水透镜的位置升高一些。
(2) 图甲中，物距$u=50cm-30cm=20cm$，像距$v=70cm-50cm=20cm$，初始成倒立等大的实像。往透镜中注水，水透镜焦距变小，会聚能力变强，像成在光屏前方，因此需将光屏向左移动才能再次得到清晰的像；此时物距不变，焦距变小，物距大于2倍焦距，成倒立、缩小的实像，故像比物体缩小。
(3) 凸透镜成实像时，像与物体上下颠倒、左右相反。手表指针顺时针转动，从光屏右侧朝向光屏观察时，相当于从实像的另一侧看，看到的指针转动方向与从左侧看相反，即沿顺时针方向转动。
【答案】
(1)升高 (2)左；缩小 (3)顺时针
【知识点】
凸透镜成像规律、透镜调整、实像特点
【点评】
本题结合自制水透镜探究凸透镜成像规律，既考查了成像基本规律，又涉及焦距变化的影响和实像的倒转特性，需灵活运用知识分析，属于中等难度的实验题。
【难度系数】
0.5
本题围绕凸透镜成像规律展开，需结合凸透镜的特殊光线、焦距变化对成像的影响、实像的倒转特点分析各问题：
(1) 光屏光斑偏下，需利用过光心的光线传播方向不变的规律调整透镜位置，使像移到光屏中央；
(2) 注水会减小水透镜焦距，会聚能力增强，像距减小，结合初始物距判断像的大小变化；
(3) 凸透镜成实像时像与物体上下颠倒、左右相反，据此判断指针转动方向。
【解析】
(1) 点燃蜡烛后，光屏上的光斑偏在光屏下侧，说明烛焰、透镜、光屏三者中心未在同一高度。根据过凸透镜光心的光线传播方向不变，要让像向上移动到光屏中央，应将水透镜的位置升高一些。
(2) 图甲中，物距$u=50cm-30cm=20cm$，像距$v=70cm-50cm=20cm$，初始成倒立等大的实像。往透镜中注水，水透镜焦距变小，会聚能力变强，像成在光屏前方，因此需将光屏向左移动才能再次得到清晰的像；此时物距不变，焦距变小，物距大于2倍焦距，成倒立、缩小的实像，故像比物体缩小。
(3) 凸透镜成实像时，像与物体上下颠倒、左右相反。手表指针顺时针转动，从光屏右侧朝向光屏观察时，相当于从实像的另一侧看，看到的指针转动方向与从左侧看相反，即沿顺时针方向转动。
【答案】
(1)升高 (2)左；缩小 (3)顺时针
【知识点】
凸透镜成像规律、透镜调整、实像特点
【点评】
本题结合自制水透镜探究凸透镜成像规律，既考查了成像基本规律，又涉及焦距变化的影响和实像的倒转特性，需灵活运用知识分析，属于中等难度的实验题。
【难度系数】
0.5
