5. 关于凸透镜成像实验，请完成以下内容。
(1) 图5-2-9中，O为凸透镜的光心，F为其焦点，请画出烛焰上的点S发出的三条光线(中间一条光线平行于凸透镜的主光轴)经凸透镜后的折射光线，并确定其像点$S'$的位置。

图5-2-9
(2) 实验中，当物距$u$等于凸透镜焦距$f$时，某同学却发现在光屏一侧透过凸透镜看到了烛焰正立、放大的像。对此，下列解释合理的是（填选项字母）。
A. 因为烛焰有一定的宽度，实际上它的某些部位到凸透镜的距离稍大于凸透镜焦距
B. 因为烛焰有一定的宽度，实际上它的某些部位到凸透镜的距离稍小于凸透镜焦距
C. 这是烛焰发出的光经凸透镜表面反射形成的像

5. (1)如图所示
(2)B

【分析】
第(1)问需利用凸透镜的三条特殊光线作图：平行于主光轴的光线经凸透镜折射后过焦点，过光心的光线传播方向不变，两条折射光线的交点即为像点S'；第(2)问中，正立、放大的像是凸透镜成虚像的特点，虚像的形成条件是物距小于焦距，结合烛焰有一定宽度，部分部位到透镜的距离稍小于焦距，据此分析选项。
【解析】
(1) 作图步骤：①中间平行于主光轴的光线，经凸透镜后折射光线过右侧焦点F；②过光心O的光线，传播方向不变；③上述两条折射光线的交点即为S的像点S'，画出第三条光线的折射光线使其过S'，完成作图。
(2) 当物距u=f时，理论上凸透镜不成像；而正立、放大的像是凸透镜成虚像的特征，虚像要求物距u＜f。由于烛焰有一定宽度，其部分部位到凸透镜的距离稍小于焦距，因此能看到正立、放大的虚像，故选项B合理。
【答案】
(1) 如图所示；(2) B
【知识点】
凸透镜成像规律，凸透镜特殊光线作图
【点评】
本题考查凸透镜成像的基本规律和特殊光线的应用，第(1)问需牢记凸透镜三条特殊光线的折射特点，第(2)问需区分实像和虚像的形成条件，易错点在于混淆物距与焦距的关系，整体难度适中。
【难度系数】
0.6

6. 某班同学在物理老师的指导下完成凸透镜成像规律探究实验。
(1)实验中，一同学认为应该更换不同焦距的凸透镜进行多次实验，这样做的好处是。他在实验中发现：当物距不变时，换用焦距更小的凸透镜，所成的清晰实像会变得离凸透镜更（选填“远”或“近”），同时像的大小也变得更（选填“大”或“小”）。
(2)实验中，当成清晰的实像时，若向左吹动烛焰（站在光具座所在直线上靠近蜡烛一侧进行观察），光屏上的像将向（选填“左”或“右”）晃动。
(3)实验中，小明用不透明的纸板遮住了凸透镜的下半部分，则光屏上的清晰像的情况是（选填“没有变化”“不能成像”“成一半的像”或“仍成完整的像，但亮度变暗”）。

6. (1)避免实验的偶然性，便于得出普遍规律 近 小
(2)右
(3)仍成完整的像，但亮度变暗

【分析】
本题考查凸透镜成像规律的应用，需结合实验目的、成像原理及像与物的关系分析：
1. 第(1)问：探究规律类实验多次更换器材的目的是避免偶然性，得出普遍规律；结合凸透镜成像公式，物距不变时，焦距变化会影响像距和像的大小，焦距越小，像距越小、像越小。
2. 第(2)问：凸透镜成实像时，像与物体左右颠倒，烛焰左移则像右移。
3. 第(3)问：遮住透镜部分，透镜剩余部分仍能折射光线，故成完整像，仅亮度变暗。
【解析】
(1) 探究凸透镜成像规律时，更换不同焦距的凸透镜进行多次实验，是为了避免单次实验的偶然性，便于得出普遍适用的规律。根据凸透镜成像公式$\frac{1}{f}=\frac{1}{u}+\frac{1}{v}$，当物距$u$不变时，焦距$f$减小，像距$v$会减小，因此清晰实像离凸透镜更近；像的放大率$m=\frac{v}{u}$，$v$减小则$m$减小，像的大小变小。
(2) 凸透镜成实像时，像与物体关于主光轴上下、左右均颠倒，因此当烛焰向左移动时，光屏上的像会向相反方向（右）晃动。
(3) 遮住凸透镜的下半部分，凸透镜的上半部分仍能折射烛焰发出的光线，只是参与成像的光线数量减少，因此光屏上仍成完整的像，但亮度会变暗。
【答案】
6. (1)避免实验的偶然性，便于得出普遍规律 近 小；(2)右；(3)仍成完整的像，但亮度变暗
【知识点】
凸透镜成像规律；凸透镜成像的特点；实验探究的意义
【点评】
本题围绕凸透镜成像实验的核心知识点展开，涵盖实验目的、成像的动态变化及透镜遮挡后的成像情况，是初中物理光学的基础常考题，需学生理解成像原理和像与物的对应关系。
【难度系数】
0.6

7. 如图5-2-10甲所示，让凸透镜正对着太阳光，调整凸透镜的位置，直至在白纸上观察到一个最小、最亮的光斑，测得凸透镜光心到光斑的距离为10 cm。用该凸透镜、“F”光源、光屏和光具座做实验，把它们放在如图5-2-10乙所示的位置时，“F”光源会在凸透镜的右边a处成一个清晰的像；若把“F”光源向右平移15 cm，会在凸透镜的右边b处成一个清晰的像（光屏未画出）。下列说法错误的是（）。


A.该凸透镜的焦距是10 cm
B.a处是倒立、缩小的实像
C.b处是倒立、放大的实像
D.“F”光源在b处成的像比在a处成的像大

7. C

【分析】
首先根据图甲的平行光聚焦法确定凸透镜焦距，再计算乙图中两次的物距，结合凸透镜成像规律判断各选项的正误，最终找出错误选项。
【解析】
1. 确定焦距：图甲中，凸透镜正对太阳光，最小最亮的光斑到光心的距离为焦距，因此该凸透镜的焦距$f=10\ \mathrm{cm}$，故A选项正确。
2. 分析a处成像：乙图中，“F”光源在$10\ \mathrm{cm}$刻度处，凸透镜在$50\ \mathrm{cm}$刻度处，初始物距$u_1=50\ \mathrm{cm}-10\ \mathrm{cm}=40\ \mathrm{cm}$，因$u_1＞2f=20\ \mathrm{cm}$，根据凸透镜成像规律，此时成倒立、缩小的实像，故B选项正确。
3. 分析b处成像：“F”光源向右平移$15\ \mathrm{cm}$后，位置在$10\ \mathrm{cm}+15\ \mathrm{cm}=25\ \mathrm{cm}$刻度处，新物距$u_2=50\ \mathrm{cm}-25\ \mathrm{cm}=25\ \mathrm{cm}$，因$u_2＞2f=20\ \mathrm{cm}$，根据成像规律，此时成倒立、缩小的实像，并非放大的实像，故C选项错误。
4. 比较像的大小：凸透镜成实像时，物距减小，像距增大，像变大。初始物距$u_1=40\ \mathrm{cm}$，后来物距$u_2=25\ \mathrm{cm}$（物距减小），因此b处的像比a处的像大，故D选项正确。
【答案】
C
【知识点】
凸透镜成像规律、焦距测量
【点评】
本题考查凸透镜成像规律的应用，核心是正确计算物距并结合焦距判断成像性质，同时理解“物近像远像变大”的规律，需细心分析物距变化。
【难度系数】
0.5