1[2024贵州中考,中]如图所示,用焦距为10 cm的凸透镜、高度为6 cm的“F”光源、光屏和光具座等器材探究凸透镜成像大小的变化规律,通过测量像的高度反映像的大小。


(1)若要测量光源在光屏上所成像的高度,还需要的测量工具是。
(2)将光源逐渐靠近凸透镜,移动光屏,三次成倒立实像的相关数据记录如表。分析表中数据,可得出结论:凸透镜成实像时,物距变小,像距变,像变。
(3)继续移动光源至物距为6 cm时,发现无论如何移动光屏,均不能在光屏上成像,人眼应从(填“光源”或“光屏”)一侧透过凸透镜观察光源的像,此时能否用(1)问中的测量工具直接测出观察到的像高?(填“能”或“不能”)。
(4)若保持光源到光屏的距离为45 cm不变,仅移动凸透镜改变物距,则上表中第次实验的成像情况不能探究,理由是:。

1.(1)刻度尺 (2)大 大 (3)光屏 不能
(4)2 第 2 次实验中物距和像距之和为40 cm,小于45 cm
【解析】(1)测量光源在光屏上所成像的高度需要用到刻度尺。(2)由表中数据可知,凸透镜成实像时,随着物距变小,像距逐渐变大,像的高度也逐渐变大,即像逐渐变大。(3)移动光源至物距为6 cm时,物距小于凸透镜的一倍焦距,成虚像,要观察到虚像,人眼应该从光屏一侧透过凸透镜观察。因为虚像不是由实际光线会聚得到的,不能呈现在光屏上,所以不能用刻度尺直接测量像的高度。
(4)第2次实验中物距和像距之和为40 cm,小于45 cm,则第2次实验的成像情况不能探究。

【分析】
本题围绕凸透镜成像规律的实验展开，需结合实验操作要求、成像规律分析各问题：
(1) 测量像的高度属于长度测量，需用长度测量工具；
(2) 分析表格中物距、像距、像高的变化关系，总结实像的变化规律；
(3) 根据物距与焦距的关系判断成像性质，虚像的观察方向及测量特点；
(4) 计算实验中物距与像距之和，结合光源到光屏的总距离判断能否探究对应成像情况。
【解析】
(1) 测量像的高度需要测量长度，因此还需要的测量工具是刻度尺；
(2) 由表格数据可知，凸透镜成实像时，物距变小，像距逐渐变大，像的高度逐渐变大，即像变大；
(3) 物距为6cm时，物距小于凸透镜的一倍焦距，成正立、放大的虚像，虚像与物体在透镜同侧，因此人眼应从光屏一侧透过凸透镜观察；虚像不是实际光线会聚而成，无法呈现在光屏上，也不能用刻度尺直接测量其高度；
(4) 计算表格中第2次实验的物距与像距之和：15cm+25cm=40cm，而光源到光屏的距离为45cm，40cm＜45cm，因此第2次实验的成像情况不能探究。
【答案】
(1) 刻度尺；(2) 大；大；(3) 光屏；不能；(4) 2；第2次实验中物距和像距之和为40 cm，小于45 cm
【知识点】
凸透镜成像规律，长度测量，实像与虚像
【点评】
本题是凸透镜成像规律的典型实验题，考查了实验工具选择、成像规律应用、虚像的观察与测量，以及实验条件的分析，需学生熟练掌握凸透镜成像的基本规律和实验操作要点，属于中等难度的中考题型。
【难度系数】
0.6

2[2026江苏南通期中，中]根据下列学科实践活动，回答问题。
小明制作“智能”投影仪，他用硬纸板制作长方体暗箱，配置合适的凸透镜制成简易投影仪，将
播放视频的手机放到指定位置，调整白屏，使白屏上呈现手机视频放大的画面。

(1)如图甲所示，该凸透镜的焦距是cm；现有宽、高相同，长分别为10 cm、20 cm和35 cm的三个纸盒，他应选择长为cm的纸盒做暗箱。
(2)如图乙所示，制作时使凸透镜、手机、白屏三者中心在同一水平直线上，目的是；为使投影仪具有更好的观影效果，手机屏幕应该（填“正立”“倒立”或“侧立”）放置；固定手机、凸透镜的位置，用手机播放视频，无论怎样调节白屏的位置，均不能在白屏上呈现清晰的像，原因可能是。
(3)对投影仪进行优化，如图丙所示，给暗箱加装可左右移动的抽屉，能改变凸透镜到手机的距离。通过调节，小明在白屏上找到了清晰放大的像，为了使像更大，应移动抽屉，使手机与凸透镜的距离变，同时使投影仪与白屏的距离变；调节至画面最清晰时，用纸遮掉透镜上半部分，白屏上的画面将。
(4)观影时小明发现白屏上的画面偏暗，于是在暗箱上开槽，如图丁所示，插入某种类型的透镜后，画面的亮度增强，但模糊不清，为了得到清晰的像，他接下来应将白屏向（填“靠近”或“远离”）原有凸透镜的方向移动。

2.(1)20.0 35 (2)使像成在白屏的中央 倒立 手机屏幕放在凸透镜一倍焦距以内了(合理即可) (3)小 大 变暗 (4)靠近
【解析】(1)平行于主光轴的光线经凸透镜折射后,会聚在主光轴上一点,这点是凸透镜的焦点,焦点到光心的距离是凸透镜的焦距,所以该凸透镜的焦距是:f= 30.0 cm-10.0 cm=20.0 cm;投影仪是根据物距在一倍焦距到二倍焦距之间,成倒立、放大的像的原理制成的,即手机屏幕到凸透镜的距离应大于20 cm,小于40 cm,故只有长为35 cm的纸盒能满足要求。(2)为了使像成在白屏中央,制作时需要保证凸透镜、手机和白屏三者的中心在同一水平直线上;凸透镜成实像时,像相对于物上下颠倒,为了使投影仪具有更好的观影效果,手机屏幕应该倒立放置;无论怎样调节白屏的位置,均不能在白屏上呈现清晰的像,说明手机屏幕放在凸透镜一倍焦距以内了,此时成正立、放大的虚像,虚像不能用白屏承接。(3)为了使像更大,根据凸透镜成实像时,物近像远像变大可知,应使手机与凸透镜的距离变小,同时使投影仪与白屏的距离变大;调节至画面最清晰时,用纸遮掉透镜上半部分,下半部分仍能会聚光线成完整的像,但由于会聚的光线比原来少,所以像比原来暗。(4)画面的亮度增强,说明插入的透镜对光线具有会聚作用,凸透镜对光线具有会聚作用,能将光线提前会聚成像,因此为了得到清晰的像,他接下来应将白屏向靠近原有凸透镜的方向移动。

【分析】
本题围绕投影仪的制作，考查凸透镜成像规律的应用，需结合平行光聚焦法测焦距、凸透镜成像的物距像距关系、透镜对光线的作用等知识点解题：
(1) 利用平行光聚焦法，平行于主光轴的光线经凸透镜会聚到焦点，焦点到透镜的距离为焦距，据此计算焦距；再根据投影仪的成像条件（物距在一倍到二倍焦距之间，像距大于二倍焦距），选择合适长度的纸盒。
(2) 三者中心在同一水平直线是为了让像成在光屏中央；投影仪成倒立实像，手机需倒立放置才能让观影画面正立；无法成像可能是物距小于焦距，成虚像无法用光屏承接。
(3) 根据凸透镜成实像时“物近像远像变大”的规律调整；遮住透镜部分，像完整但光线减少，亮度降低。
(4) 插入的透镜使光线提前会聚，需调整光屏位置靠近透镜才能得到清晰像。
【解析】
(1) 平行于主光轴的光线经凸透镜折射后会聚在焦点，焦点到透镜光心的距离为焦距。由图甲可知，凸透镜在10.0cm刻度处，焦点在30.0cm刻度处，故焦距$f=30.0\mathrm{cm}-10.0\mathrm{cm}=20.0\mathrm{cm}$。投影仪成像时，物距满足$f＜u＜2f$，像距需$v＞2f=40\mathrm{cm}$，三个纸盒中只有35cm的纸盒能满足像距要求，故选择长为35cm的纸盒。
(2) 使三者中心在同一水平直线，目的是让像成在白屏中央，避免像偏位；投影仪成倒立放大的实像，为使观影画面正立，手机屏幕应倒立放置；若无法呈现清晰像，原因可能是手机屏幕放在凸透镜一倍焦距以内，此时成正立放大的虚像，虚像无法用光屏承接。
(3) 根据凸透镜成实像“物近像远像变大”的规律，要使像更大，需减小手机与凸透镜的距离（物距变小），同时增大投影仪与白屏的距离（像距变大）；用纸遮掉透镜上半部分，透镜下半部分仍能会聚光线成完整的像，但透过的光线减少，故白屏上的画面变暗。
(4) 插入透镜后画面亮度增强，说明该透镜对光线有会聚作用（为凸透镜），凸透镜使光线提前会聚成像，因此需将白屏向靠近原有凸透镜的方向移动才能得到清晰像。
【答案】
(1)20.0；35 (2)使像成在白屏的中央；倒立；手机屏幕放在凸透镜一倍焦距以内了（合理即可） (3)小；大；变暗 (4)靠近
【知识点】
凸透镜成像规律、焦距的测量、透镜的作用
【点评】
本题结合实践活动考查凸透镜成像规律的应用，注重理论与生活实际结合，涵盖焦距测量、成像条件、像的变化规律等核心知识点，需熟练掌握凸透镜成像的基本规律，难度适中。
【难度系数】
0.5