1.(湖北中考)同学们参观博物馆时发现一件秦代木牍前放置着凸透镜,通过凸透镜看到的情景如图甲。为了弄清其原理,他们进行了如下探究。

(1)如图乙,用太阳光照射凸透镜,移动光屏直至光屏上出现一个最小、最亮的光斑,此凸透镜的焦距为cm。
(2)如图丙,将蜡烛放在较远处,移动光屏使光屏上呈现清晰的实像,观察像的性质,测出物距和像距;逐次改变物距,重复上述操作,实验记录如下表。

凸透镜成缩小实像时,物距(选填“小于”“大于”或“等于”)像距。
(3)小宇受第4、5组实验结果启发,推测文物与其前方凸透镜的距离$u$和凸透镜焦距$f$的关系为$f＜u＜2f$。小丽对小宇的观点提出了质疑,她继续减小物距,发现蜡烛在某位置时,无论怎样移动光屏,光屏上都看不到像。小丽撤去光屏,从图丙中(选填“A”或“B”)侧向透镜方向观察,看到了正立、放大的像,测得物距为8.0 cm,她推测$u$和$f$的关系应为$u＜f$。的推测合理,理由是。

1.(1)10.0 (2)大于 (3)B 小丽 博物馆木牍上的字所成的是正立、放大的像,小丽推测的依据是实验中看到了正立、放大的像,与博物馆看到的现象一样

【分析】
本题围绕凸透镜成像规律展开，分三步思考：
1. 测焦距：利用平行光聚焦法，太阳光（平行光）经凸透镜会聚成最小最亮的光斑，光斑到透镜的距离就是焦距，据此读取数值；
2. 缩小实像的物像关系：回忆凸透镜成像规律，成缩小实像时物距和像距的范围，比较大小；
3. 虚像的观察与物距判断：当物距小于焦距时成正立放大的虚像，虚像需透过透镜从光屏侧观察，结合实际看到的像的性质判断物距与焦距的关系，得出谁的推测合理。
【解析】
(1) 太阳光可视为平行光，平行于主光轴的光线经凸透镜后会聚成最小、最亮的光斑，该光斑为凸透镜的焦点，焦点到凸透镜光心的距离即为焦距，由图乙可知焦距为10.0 cm；
(2) 根据凸透镜成像规律，当物距u＞2f时，成倒立、缩小的实像，此时像距f＜v＜2f，因此凸透镜成缩小实像时，物距大于像距；
(3) 当物距u＜f时，凸透镜成正立、放大的虚像，虚像无法呈现在光屏上，需从透镜的光屏一侧（图丙中B侧）向透镜方向观察才能看到；正立、放大的虚像仅在u＜f时形成，而通过凸透镜看到的秦代木牍上的字是正立、放大的像，与实验中u＜f时的成像特点一致，因此小丽的推测合理。
【答案】
1.(1)10.0 (2)大于 (3)B 小丽 博物馆木牍上的字所成的是正立、放大的像，小丽推测的依据是实验中看到了正立、放大的像，与博物馆看到的现象一样
【知识点】
凸透镜成像规律、焦距的测量
【点评】
本题结合实际文物观察情景考查凸透镜成像规律，要求学生掌握平行光测焦距的方法，理解不同物距下凸透镜的成像特点，区分实像与虚像的观察方式，注重实验探究与实际应用的结合，难度适中，能较好考查学生的知识应用能力。
【难度系数】
0.6

2.小明利用如图所示的装置探究“凸透镜成像的规律”。

(1)实验前应调节烛焰、凸透镜、光屏，使它们的中心在同一水平高度，这样做的目的是。
(2)当蜡烛与凸透镜的位置如图所示时，在光屏上可得到烛焰清晰的、（选填“放大”或“缩小”）的像。
(3)保持蜡烛与凸透镜位置不变，用另一个凸透镜替换原透镜，发现需将光屏向右移动才能在光屏上重新得到清晰的像，此时像与原来的像相比（选填“变大”或“变小”），新换用的凸透镜的焦距（选填“大于”或“小于”）原凸透镜的焦距。
(4)如果小明只将图中的凸透镜换成薄玻璃板，前后移动光屏，他（选填“能”或“不能”）在光屏上直接观察到烛焰的像。

2.(1)使像成在光屏中央 (2)缩小 (3)变大 大于 (4)不能

【分析】
本题围绕凸透镜成像规律实验展开，需结合实验操作目的、成像规律、平面镜成像特点逐一分析：
1. 实验前调节烛焰、凸透镜、光屏中心在同一高度，是为了让像准确成在光屏中央，便于观察；
2. 判断像的大小需计算物距和像距，结合凸透镜成像规律：当物距大于像距时，成倒立缩小的实像；
3. 更换透镜后光屏右移，说明像距变大，物距不变时，像距越大则像越大；像距变大意味着新透镜会聚能力更弱，焦距更大；
4. 薄玻璃板相当于平面镜，平面镜成虚像，虚像无法用光屏承接，因此光屏不能接收到像。
【解析】
(1) 实验前调节三者中心在同一水平高度，目的是使烛焰的像成在光屏的中央，避免像偏移，便于清晰观察像；
(2) 由图可知，蜡烛在20cm刻度处，凸透镜在50cm刻度处，物距u=50cm-20cm=30cm；光屏在65cm刻度处，像距v=65cm-50cm=15cm，u＞v，根据凸透镜成像规律，当u＞2f时，成倒立、缩小的实像；
(3) 保持蜡烛与凸透镜位置不变，更换透镜后，光屏需向右移动才能得到清晰像，说明像距变大；根据成像规律，物距不变时，像距越大，像越大；同时，像距变大说明新透镜对光的会聚能力更弱，焦距更大，因此新换透镜的焦距大于原透镜焦距；
(4) 将凸透镜换成薄玻璃板，相当于平面镜，平面镜成的是虚像，虚像不能呈现在光屏上，因此不能在光屏上直接观察到烛焰的像。
【答案】
(1)使像成在光屏中央 (2)缩小 (3)变大 大于 (4)不能
【知识点】
凸透镜成像规律，实验操作，平面镜成像特点
【点评】
本题考查凸透镜成像实验的基础知识点，涵盖实验注意事项、成像规律应用及平面镜成像特点，题目难度适中，侧重对基础概念的理解与应用。
【难度系数】
0.7

3.小毛用凸透镜、蜡烛、光屏和光具座等器材探究“凸透镜成像的规律”。

(1)小毛将一束平行于凸透镜主光轴的光线射向凸透镜，调节光屏到凸透镜的距离，直到光屏上出现，此时凸透镜和光屏的位置如图甲所示，从而正确测出凸透镜的焦距。
(2)将蜡烛、凸透镜保持在如图乙位置不动，在（选填“50～60 cm”“60～70 cm”或“70～80 cm”）刻度之间移动光屏，直至光屏上出现烛焰清晰的像。
(3)在(2)的基础上，保持凸透镜位置不动，对调蜡烛和光屏，则光屏上烛焰的像相对烛焰是（选填“放大”或“缩小”）的。此时小毛将近视眼镜的镜片放在凸透镜与蜡烛之间合适的位置，则应将光屏（选填“远离”或“靠近”）凸透镜，可使光屏上再次出现烛焰清晰的像。
(4)实验中，由于蜡烛变短，烛焰在光屏上的像位于光屏的（选填“上半部”或“下半部”）。

3.(1)最小、最亮的光斑 (2)60～70 cm (3)放大 远离 (4)上半部

【分析】
本题围绕凸透镜成像规律设置问题，需逐步分析：
1. 测焦距：利用平行光聚焦法，平行于主光轴的光线经凸透镜后会聚成最小最亮的光斑，该光斑到凸透镜的距离为焦距，据此解决第一问。
2. 确定像的位置：先由甲图算出焦距，再计算乙图中物距，结合成像规律判断像距范围，确定光屏位置。
3. 对调蜡烛和光屏：利用光路可逆原理分析成像性质，再结合近视镜（凹透镜）的发散作用判断光屏移动方向。
4. 蜡烛变短的像的位置：根据凸透镜成实像时像与物体上下颠倒的特点，判断像的位置。
【解析】
(1) 平行于凸透镜主光轴的光线经凸透镜折射后，会聚在主光轴上的焦点处，焦点处的光斑是最小、最亮的，因此测量焦距时，需调节光屏直到出现最小、最亮的光斑，故填最小、最亮的光斑。
(2) 由甲图可知，凸透镜焦距$f=40\mathrm{cm}-30\mathrm{cm}=10\mathrm{cm}$；乙图中，蜡烛在$10\mathrm{cm}$刻度处，凸透镜在$50\mathrm{cm}$刻度处，物距$u=50\mathrm{cm}-10\mathrm{cm}=40\mathrm{cm}$，满足$u＞2f$，根据凸透镜成像规律，此时像距$v$满足$f＜v＜2f$，即$10\mathrm{cm}＜v＜20\mathrm{cm}$，因此光屏应在凸透镜位置加上像距范围，即$50\mathrm{cm}+10\mathrm{cm}=60\mathrm{cm}$到$50\mathrm{cm}+20\mathrm{cm}=70\mathrm{cm}$刻度之间，故填$60～70\mathrm{cm}$。
(3) 保持凸透镜不动，对调蜡烛和光屏，根据光路可逆原理，此时物距变为原来的像距（$10\mathrm{cm}＜u＜20\mathrm{cm}$，即$f＜u＜2f$），成倒立、放大的实像；近视眼镜的镜片是凹透镜，对光线有发散作用，会使光线延迟会聚，像的位置远离凸透镜，因此需将光屏远离凸透镜才能再次得到清晰的像，故依次填放大、远离。
(4) 凸透镜成实像时，像与物体上下颠倒，蜡烛变短，烛焰向下移动，所以像会向上移动，位于光屏的上半部，故填上半部。
【答案】
(1)最小、最亮的光斑 (2)60～70 cm (3)放大；远离 (4)上半部
【知识点】
凸透镜成像规律、焦距测量、凹透镜的光学性质
【点评】
本题考查凸透镜成像规律的综合应用，涵盖焦距测量、成像位置判断、光路可逆、透镜对光线的作用等知识点，需熟练掌握成像规律并灵活运用，是初中光学的基础题型，适合巩固相关知识。
【难度系数】
0.5