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6. 提升题▶如图3.6-9所示，在“探究凸透镜成像的规律”实验中，凸透镜的焦距是10 cm，蜡烛放在A处，位于C处的光屏（图中未画出）上得到了清晰的像；保持透镜位置不变，将蜡烛移到B处，移动光屏再次得到清晰的像。设光屏移动的距离为$L_{屏}$，蜡烛移动的距离为$L_{烛}$，下列说法正确的是（
图3.6-9
A.应向右移动光屏，$L_{屏}＜L_{烛}$
B.应向左移动光屏，$L_{屏}＜L_{烛}$
C.应向左移动光屏，$L_{屏}＞L_{烛}$
D.应向右移动光屏，$L_{屏}＞L_{烛}$
A
）图3.6-9
A.应向右移动光屏，$L_{屏}＜L_{烛}$
B.应向左移动光屏，$L_{屏}＜L_{烛}$
C.应向左移动光屏，$L_{屏}＞L_{烛}$
D.应向右移动光屏，$L_{屏}＞L_{烛}$
答案
A
解析
【分析】
要解决本题，需利用凸透镜成像规律：当物距变化时，像距会随之变化，且满足“物近像远像变大”；同时结合透镜公式计算像距，进而确定光屏和蜡烛的移动距离，比较两者大小。首先明确凸透镜焦距f=10cm，透镜位于50cm刻度线处，先计算蜡烛在A、B处的物距，再推导像距变化，判断光屏移动方向及距离关系。
【解析】
已知凸透镜焦距f=10cm，透镜在50cm刻度线处：
1. 蜡烛在A处时：物距$u_A = 50\mathrm{cm} - 25\mathrm{cm} = 25\mathrm{cm}$，满足$u_A＞2f$（$2f=20\mathrm{cm}$）。根据透镜公式$\frac{1}{f}=\frac{1}{u}+\frac{1}{v}$，代入得$\frac{1}{v_A}=\frac{1}{10}-\frac{1}{25}=\frac{3}{50}$，解得$v_A≈16.67\mathrm{cm}$，对应光屏位置为$50\mathrm{cm}+16.67\mathrm{cm}≈66.67\mathrm{cm}$。
2. 蜡烛移到B处时：物距$u_B=50\mathrm{cm}-30\mathrm{cm}=20\mathrm{cm}=2f$，此时像距$v_B=2f=20\mathrm{cm}$，对应光屏位置为$50\mathrm{cm}+20\mathrm{cm}=70\mathrm{cm}$。
3. 移动距离比较：光屏移动距离$L_{屏}=70\mathrm{cm}-66.67\mathrm{cm}≈3.33\mathrm{cm}$；蜡烛移动距离$L_{烛}=30\mathrm{cm}-25\mathrm{cm}=5\mathrm{cm}$，故$L_{屏}＜L_{烛}$。
4. 光屏移动方向：蜡烛从A到B，物距减小，根据“物近像远像变大”，像距增大，因此光屏应向右移动。综上，选项A正确。
【答案】
A
【知识点】
凸透镜成像规律、透镜公式应用
【点评】
本题考查凸透镜成像规律的实际应用，核心是掌握物距与像距的变化关系，需准确计算物距、像距，比较移动距离大小，对学生的规律应用和计算能力有一定要求。
【难度系数】
0.5
要解决本题，需利用凸透镜成像规律：当物距变化时，像距会随之变化，且满足“物近像远像变大”；同时结合透镜公式计算像距，进而确定光屏和蜡烛的移动距离，比较两者大小。首先明确凸透镜焦距f=10cm，透镜位于50cm刻度线处，先计算蜡烛在A、B处的物距，再推导像距变化，判断光屏移动方向及距离关系。
【解析】
已知凸透镜焦距f=10cm，透镜在50cm刻度线处：
1. 蜡烛在A处时：物距$u_A = 50\mathrm{cm} - 25\mathrm{cm} = 25\mathrm{cm}$，满足$u_A＞2f$（$2f=20\mathrm{cm}$）。根据透镜公式$\frac{1}{f}=\frac{1}{u}+\frac{1}{v}$，代入得$\frac{1}{v_A}=\frac{1}{10}-\frac{1}{25}=\frac{3}{50}$，解得$v_A≈16.67\mathrm{cm}$，对应光屏位置为$50\mathrm{cm}+16.67\mathrm{cm}≈66.67\mathrm{cm}$。
2. 蜡烛移到B处时：物距$u_B=50\mathrm{cm}-30\mathrm{cm}=20\mathrm{cm}=2f$，此时像距$v_B=2f=20\mathrm{cm}$，对应光屏位置为$50\mathrm{cm}+20\mathrm{cm}=70\mathrm{cm}$。
3. 移动距离比较：光屏移动距离$L_{屏}=70\mathrm{cm}-66.67\mathrm{cm}≈3.33\mathrm{cm}$；蜡烛移动距离$L_{烛}=30\mathrm{cm}-25\mathrm{cm}=5\mathrm{cm}$，故$L_{屏}＜L_{烛}$。
4. 光屏移动方向：蜡烛从A到B，物距减小，根据“物近像远像变大”，像距增大，因此光屏应向右移动。综上，选项A正确。
【答案】
A
【知识点】
凸透镜成像规律、透镜公式应用
【点评】
本题考查凸透镜成像规律的实际应用，核心是掌握物距与像距的变化关系，需准确计算物距、像距，比较移动距离大小，对学生的规律应用和计算能力有一定要求。
【难度系数】
0.5
7.小明用焦距为10 cm的凸透镜做“探究凸透镜成像的规律”实验。
(1)将蜡烛、凸透镜、光屏依次安装在光具座上,并调整蜡烛火焰、凸透镜及光屏三者的中心大致在
(2)器材处于图3.6-10所示位置时,烛焰恰好在光屏上成清晰的像,这与
(3)将蜡烛移动至20 cm刻度线处,应将光屏移动到
A.50～60 cm
B.60～70 cm
C.70～80 cm
(4)将蜡烛移动至45 cm刻度线处时,取下光屏,从凸透镜右侧通过凸透镜可以看到烛焰的放大的
(5)如果用不透明纸板将凸透镜上半部分遮住,结果
A.没有影响
B.不能成像
C.成一半的像
D.仍能成完整的像,但亮度变暗
(6)张老师用发光二极管制作了一个“F”形光源(如图3.6-11甲所示)代替蜡烛放在30 cm刻度线处,则光屏上得到的清晰的像应该是图乙中的
(1)将蜡烛、凸透镜、光屏依次安装在光具座上,并调整蜡烛火焰、凸透镜及光屏三者的中心大致在
同一高度
,目的是让烛焰的像成在光屏的中央
。调整器材高度时,应点燃
(选填“点燃”或“不点燃”)蜡烛。(2)器材处于图3.6-10所示位置时,烛焰恰好在光屏上成清晰的像,这与
投影仪
(选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)的成像特点相同。(3)将蜡烛移动至20 cm刻度线处,应将光屏移动到
B
(填字母)范围的某一位置才能再次在光屏上得到清晰的像。A.50～60 cm
B.60～70 cm
C.70～80 cm
(4)将蜡烛移动至45 cm刻度线处时,取下光屏,从凸透镜右侧通过凸透镜可以看到烛焰的放大的
虚
(选填“虚”或“实”)像。(5)如果用不透明纸板将凸透镜上半部分遮住,结果
D
(填字母)。A.没有影响
B.不能成像
C.成一半的像
D.仍能成完整的像,但亮度变暗
(6)张老师用发光二极管制作了一个“F”形光源(如图3.6-11甲所示)代替蜡烛放在30 cm刻度线处,则光屏上得到的清晰的像应该是图乙中的
B
(填字母)。答案
(1) 同一高度；让烛焰的像成在光屏的中央；点燃
(2) 投影仪
(3) B
(4) 虚
(5) D
(6) B
(2) 投影仪
(3) B
(4) 虚
(5) D
(6) B
解析
【分析】
本题围绕凸透镜成像规律实验展开，需结合焦距f=10cm，依据凸透镜成像核心规律（物距u与焦距f的关系决定成像性质）分析各问题：
1. 实验前调整器材高度：需确定烛焰中心，故要点燃蜡烛，三者中心在同一高度是为了让像成在光屏中央；
2. 判断成像类型：根据物距与f、2f的关系，对应照相机（u＞2f，成倒立缩小实像）、投影仪（f＜u＜2f，成倒立放大实像）、放大镜（u＜f，成正立放大虚像）的特点；
3. 像距范围：物距变化时，依据成像规律确定像距范围，进而确定光屏位置；
4. 透镜遮挡原理：透镜由多个折射面组成，遮挡部分后剩余部分仍能折射光线成像，仅亮度变化；
5. 实虚像区别：实像可呈现在光屏，虚像不可，需从透镜另一侧观察。
【解析】
(1) 实验时，调整蜡烛火焰、凸透镜、光屏三者中心大致在同一高度，目的是让烛焰的像成在光屏中央，便于观察清晰的像；调整器材高度时，应点燃蜡烛，这样才能准确确定烛焰的中心，保证三者中心在同一高度。
(2) 已知凸透镜焦距f=10cm，由题图可知物距满足f＜u＜2f，根据凸透镜成像规律，此时成倒立、放大的实像，与投影仪的成像特点相同。
(3) 蜡烛移动至20cm刻度线处，物距u=50cm-20cm=30cm，因30cm＞2f（20cm），根据成像规律，像距v满足f＜v＜2f，即10cm＜v＜20cm，所以光屏应在50cm+10cm=60cm到50cm+20cm=70cm之间，对应选项B。
(4) 蜡烛移动至45cm刻度线处，物距u=50cm-45cm=5cm，因5cm＜f（10cm），此时成正立、放大的虚像，虚像无法呈现在光屏上，需从凸透镜右侧观察，故填虚。
(5) 用不透明纸板遮住凸透镜上半部分，凸透镜下半部分仍能折射烛焰的光线，使烛焰各点的光线仍会聚成像，因此仍能成完整的像，但通过的光线减少，亮度变暗，对应选项D。
(6) “F”形光源放在30cm刻度线处，物距u=50cm-30cm=20cm=2f，根据成像规律，此时成倒立、等大的实像，倒立是上下、左右均颠倒，对应图乙中的B选项。
【答案】
(1) 同一高度；让烛焰的像成在光屏的中央；点燃
(2) 投影仪
(3) B
(4) 虚
(5) D
(6) B
【知识点】
凸透镜成像规律；实验操作注意事项；透镜成像原理
【点评】
本题是凸透镜成像规律的综合实验题，涵盖实验操作、成像规律应用、透镜特性等考点，侧重考查学生对凸透镜成像基本规律的理解与应用，属于中等难度的实验基础题。
【难度系数】
0.5
本题围绕凸透镜成像规律实验展开，需结合焦距f=10cm，依据凸透镜成像核心规律（物距u与焦距f的关系决定成像性质）分析各问题：
1. 实验前调整器材高度：需确定烛焰中心，故要点燃蜡烛，三者中心在同一高度是为了让像成在光屏中央；
2. 判断成像类型：根据物距与f、2f的关系，对应照相机（u＞2f，成倒立缩小实像）、投影仪（f＜u＜2f，成倒立放大实像）、放大镜（u＜f，成正立放大虚像）的特点；
3. 像距范围：物距变化时，依据成像规律确定像距范围，进而确定光屏位置；
4. 透镜遮挡原理：透镜由多个折射面组成，遮挡部分后剩余部分仍能折射光线成像，仅亮度变化；
5. 实虚像区别：实像可呈现在光屏，虚像不可，需从透镜另一侧观察。
【解析】
(1) 实验时，调整蜡烛火焰、凸透镜、光屏三者中心大致在同一高度，目的是让烛焰的像成在光屏中央，便于观察清晰的像；调整器材高度时，应点燃蜡烛，这样才能准确确定烛焰的中心，保证三者中心在同一高度。
(2) 已知凸透镜焦距f=10cm，由题图可知物距满足f＜u＜2f，根据凸透镜成像规律，此时成倒立、放大的实像，与投影仪的成像特点相同。
(3) 蜡烛移动至20cm刻度线处，物距u=50cm-20cm=30cm，因30cm＞2f（20cm），根据成像规律，像距v满足f＜v＜2f，即10cm＜v＜20cm，所以光屏应在50cm+10cm=60cm到50cm+20cm=70cm之间，对应选项B。
(4) 蜡烛移动至45cm刻度线处，物距u=50cm-45cm=5cm，因5cm＜f（10cm），此时成正立、放大的虚像，虚像无法呈现在光屏上，需从凸透镜右侧观察，故填虚。
(5) 用不透明纸板遮住凸透镜上半部分，凸透镜下半部分仍能折射烛焰的光线，使烛焰各点的光线仍会聚成像，因此仍能成完整的像，但通过的光线减少，亮度变暗，对应选项D。
(6) “F”形光源放在30cm刻度线处，物距u=50cm-30cm=20cm=2f，根据成像规律，此时成倒立、等大的实像，倒立是上下、左右均颠倒，对应图乙中的B选项。
【答案】
(1) 同一高度；让烛焰的像成在光屏的中央；点燃
(2) 投影仪
(3) B
(4) 虚
(5) D
(6) B
【知识点】
凸透镜成像规律；实验操作注意事项；透镜成像原理
【点评】
本题是凸透镜成像规律的综合实验题，涵盖实验操作、成像规律应用、透镜特性等考点，侧重考查学生对凸透镜成像基本规律的理解与应用，属于中等难度的实验基础题。
【难度系数】
0.5
