4 如图所示是小明利用光具座、凸透镜、蜡烛、“F”字样的光源、光屏等实验器材探究“凸透镜成像规律”实验的情形，在整个实验过程中，凸透镜固定在光具座50 cm刻度线处。

（1）通过图甲的实验操作，可以确定该凸透镜的焦距为 cm。
（2）将蜡烛、凸透镜、光屏依次放在光具座上，调节蜡烛、凸透镜、光屏三者的中心使它们在，这样做的目的是。
（3）小明将蜡烛移至光具座上10 cm刻度线处，如图乙所示，移动光屏，直到烛焰在光屏上成清晰的像，则该像是倒立、的实像。
（4）小明又将蜡烛移至光具座上25 cm刻度线处，为了在光屏上再次得到清晰的像，应将光屏向（选填“靠近”或“远离”）透镜的方向移动。
（5）小明用如图丙所示的LED发光灯制成的“F”字样的光源代替蜡烛，请分析使用“F”字样的光源的优点：（写出一条即可）。

4.(1)15.0 (2)同一高度 使烛焰的像成在光屏中央 (3)缩小 (4)远离 (5)便于观察像的左右颠倒情况

【分析】
本题围绕“凸透镜成像规律”实验展开，需结合平行光测焦距、实验装置调节、成像规律应用等知识点解题。首先利用平行光聚焦法确定凸透镜焦距，再根据实验操作要求调节装置，结合物距与焦距的关系判断成像特点，最后分析新型光源的优势，逐步解决各小问。
【解析】
（1）平行于主光轴的光线经凸透镜后会聚在主光轴上的点为焦点，焦点到凸透镜光心的距离为焦距。由图甲可知，凸透镜在50.0cm刻度线处，光屏在65.0cm刻度线处，因此焦距$f=65.0\mathrm{cm}-50.0\mathrm{cm}=15.0\mathrm{cm}$。
（2）实验时，调节蜡烛、凸透镜、光屏三者的中心在同一高度，目的是使烛焰的像成在光屏中央，便于观察清晰的像。
（3）蜡烛移至10cm刻度线处，凸透镜在50cm刻度线处，物距$u=50\mathrm{cm}-10\mathrm{cm}=40\mathrm{cm}$，已知$f=15\mathrm{cm}$，则$u＞2f$，根据凸透镜成像规律，此时成倒立、缩小的实像。
（4）蜡烛移至25cm刻度线处，物距$u'=50\mathrm{cm}-25\mathrm{cm}=25\mathrm{cm}$，物距减小，根据“物近像远像变大”的规律，像距会增大，因此应将光屏向远离透镜的方向移动，才能再次得到清晰的像。
（5）使用“F”字样的光源代替蜡烛，优点是便于观察像的左右颠倒情况（或光源更稳定，不会因蜡烛燃烧变短影响实验等，合理即可）。
【答案】
(1)15.0 (2)同一高度 使烛焰的像成在光屏中央 (3)缩小 (4)远离 (5)便于观察像的左右颠倒情况
【知识点】
凸透镜成像规律，焦距的测量，实验装置的调节
【点评】
本题是凸透镜成像规律的基础实验题，涵盖实验核心操作与规律应用，考查学生对实验的理解和应用能力，属于常规实验题型。
【难度系数】
0.6

5 [2025湛江期末]小倩同学尝试用自制的水凸透镜来探究“凸透镜成像规律”。
（1）如图甲所示，让一束平行于主光轴的光射向水凸透镜，在光屏上出现一个最小、最亮的光斑，此水凸透镜的焦距为cm。

（2）小倩将蜡烛、水凸透镜和光屏调整至图乙所示的位置时，光屏上出现清晰的烛焰像，小倩接着在蜡烛和光屏位置都不变的情况下，将水凸透镜移至光具座某刻度处，再次得到清晰的烛焰像，这个像的成像原理与（选填“放大镜”“投影仪”或“照相机”）的成像原理相同。然后，小倩利用注射器从水凸透镜中向外抽少许水，光屏上原来清晰的像变得模糊不清，小倩要想重新得到清晰的烛焰像，在蜡烛和水凸透镜的位置都不变的情况下，应将光屏向（选填“远离”或“靠近”）水凸透镜的方向移动，或者保持光屏位置不变，给水凸透镜“戴”上合适的（选填“近视眼镜”或“远视眼镜”）可再次成清晰的像到光屏上。
（3）当光屏上成清晰的像时，小倩用不透明的纸板挡住透镜下半部分，则光屏上所成的像（选填“完整”或“不完整”）。
（4）实验时，由于实验时间较长，蜡烛变短，烛焰的像不能成在光屏的中央，此时可将光屏向（选填“上”或“下”）移动，即可让烛焰的像成在光屏的中央。

5.(1)10.0 (2)投影仪 远离 远视眼镜 (3)完整 (4)上

【分析】
本题围绕“凸透镜成像规律”展开，需结合平行光测焦距、成像规律应用、透镜对光线的作用等知识点逐步分析：
1. 测量焦距：平行于主光轴的光线经凸透镜后会聚到焦点，焦点到透镜光心的距离为焦距，通过甲图刻度差计算焦距。
2. 成像原理判断：根据凸透镜成像规律，结合物距、像距关系判断成像类型；利用光路可逆性分析透镜移动后的成像情况；结合水凸透镜厚薄变化对焦距的影响，分析像的位置变化及透镜矫正方式。
3. 成像完整性：遮挡透镜部分，分析光线的折射情况判断像是否完整。
4. 像的位置调整：蜡烛变短后，根据成像的倒立性，判断像的移动方向，进而调整光屏位置。
【解析】
（1）平行于主光轴的光线经水凸透镜后会聚成最小、最亮的光斑，该光斑为焦点。由图甲可知，水凸透镜在50.0cm刻度处，光屏在60.0cm刻度处，因此焦距$f=60.0\mathrm{cm}-50.0\mathrm{cm}=10.0\mathrm{cm}$。
（2）图乙中，初始时蜡烛在10.0cm处，透镜在40.0cm处，物距$u=40.0\mathrm{cm}-10.0\mathrm{cm}=30.0\mathrm{cm}$，像距$v=55.0\mathrm{cm}-40.0\mathrm{cm}=15.0\mathrm{cm}$；当蜡烛和光屏位置不变，移动透镜时，根据光路可逆，新的物距$u'=15.0\mathrm{cm}$，像距$v'=30.0\mathrm{cm}$，此时$f＜u'＜2f$，成倒立、放大的实像，与投影仪原理相同。
向外抽少许水，水凸透镜变薄，焦距变大，会聚能力减弱，像会成在光屏后方，因此光屏应向远离水凸透镜的方向移动；若保持光屏位置不变，需使光线提前会聚，远视眼镜是凸透镜，对光线有会聚作用，因此给水凸透镜“戴”上远视眼镜可再次成清晰的像。
（3）用不透明纸板挡住透镜下半部分，透镜的上半部分仍能折射烛焰发出的光线，烛焰每个点的光线仍有部分通过透镜会聚成像，因此光屏上所成的像完整，仅亮度变暗。
（4）实验时蜡烛变短，烛焰向下移动，根据凸透镜成倒立实像的特点，像会向上移动，因此需将光屏向上移动，使像成在光屏中央。
【答案】
(1)10.0 (2)投影仪；远离；远视眼镜 (3)完整 (4)上
【知识点】
凸透镜焦距测量；凸透镜成像规律；透镜对光线的作用
【点评】
本题以自制水凸透镜为载体，综合考查凸透镜成像规律的应用，涉及焦距测量、光路可逆、透镜光学特性、像的调整等多个知识点，需学生熟练掌握凸透镜成像的基本规律，具备实验分析与推理能力，是对光学实验探究能力的综合考查。
【难度系数】
0.5