4.「2025山东烟台中考改编，★★☆」在“探究凸透镜成像的规律”实验中：

(1)调节光源、凸透镜和光屏三者的中心在同一高度，其目的是。
(2)图甲是小红所在小组实验时的情境，此时光屏上呈现清晰的像，由图可知物距为cm。请在图乙的方格纸中大致画出图甲中小红看到的像。
(3)保持图甲中凸透镜位置不动，将光源移动到光具座10.0 cm处，为了在光屏上呈现清晰的像，应将光屏向（选填“靠近”或“远离”）透镜方向移动，像的大小将（选填“变大”“变小”或“不变”）。
(4)保持图甲中凸透镜位置不动，将光源移动到光具座45.0 cm处，无论怎样移动光屏始终得不到像，原因是，要想看到此时的像，观察的方法是。

(1)使像成在光屏的中央
(2)30.0 如图所示
(3)靠近 变小
(4)物距小于焦距,成虚像 眼睛在光屏一侧看向凸透镜
解析 (1)实验中要使物体的像成在光屏的中央,需要调整光源、凸透镜和光屏的中心在同一高度。(2)由图可知,物距为30.0 cm,像距为15.0 cm,物距大于像距,成倒立、缩小的实像,故光屏上的像如答案图所示;由此时的数据可得,30.0 cm＞2f①,f＜15.0 cm＜2f②,由①②解得7.5 cm＜f＜15 cm。(3)将光源移动到光具座10.0 cm处,物距增大,根据凸透镜成实像时物远像近像变小可知,像距减小,像变小,即应将光屏向靠近透镜方向移动。(4)把光源移至光具座上45.0 cm处,此时物距为5.0 cm,物距小于1倍焦距,成正立、放大的虚像,不能在光屏上呈现;虚像和物体在凸透镜的同一侧,故要在光屏一侧透过凸透镜进行观察。

【分析】
本题围绕“探究凸透镜成像的规律”实验展开，需结合实验操作要求、凸透镜成像规律逐步分析：
1. 第一问考查实验基本操作的目的，需明确调节三者中心同一高度是为了让像落在光屏中央；
2. 第二问计算物距时，物距是光源到凸透镜的距离，再根据物距和像距的关系判断成像特点，实像为倒立（上下左右均颠倒）的像；
3. 第三问根据凸透镜成实像时“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；
4. 第四问计算此时的物距，结合之前算出的焦距范围，判断物距与焦距的关系，进而确定成像性质，明确虚像的观察方法。
【解析】
(1) 实验中调节光源、凸透镜和光屏三者的中心在同一高度，目的是使像成在光屏的中央，便于清晰观察像。
(2) 物距是光源到凸透镜的距离，由图甲可知，光源在20.0cm刻度处，凸透镜在50.0cm刻度处，因此物距$ u = 50.0\,\mathrm{cm} - 20.0\,\mathrm{cm} = 30.0\,\mathrm{cm} $；此时物距大于像距，根据凸透镜成像规律，成倒立、缩小的实像（倒立即上下颠倒、左右相反），据此在图乙方格中画出对应像。
(3) 将光源移动到光具座10.0cm处，物距增大，根据凸透镜成实像时“物远像近像变小”的规律，像距减小，因此应将光屏向靠近透镜方向移动，像的大小将变小。
(4) 光源移动到光具座45.0cm处，物距$ u' = 50.0\,\mathrm{cm} - 45.0\,\mathrm{cm} = 5.0\,\mathrm{cm} $；结合第二问算出的焦距范围$ 7.5\,\mathrm{cm} ＜ f ＜ 15\,\mathrm{cm} $，可知物距小于焦距，成正立、放大的虚像，虚像无法呈现在光屏上；虚像与物体在凸透镜同侧，因此需眼睛在光屏一侧透过凸透镜观察。
【答案】
(1)使像成在光屏的中央
(2)30.0；（画出倒立、缩小的F形实像）
(3)靠近；变小
(4)物距小于焦距，成虚像；眼睛在光屏一侧看向凸透镜
【知识点】
凸透镜成像规律；实验操作要求；实像与虚像
【点评】
本题是凸透镜成像规律的基础实验题，考查实验基本操作、物距计算、成像规律的应用，涵盖实验核心要点，难度适中，需学生熟练掌握凸透镜成像规律及实验注意事项。
【难度系数】
0.3