题目内容
17．小明利用一未知焦距的凸透镜探究透镜的成像规律，进行了如下操作并得到了相关结论．请你将空缺部分补充完整．
| 实验序号 | 物距u/cm | 像距u/cm | 像的性质 |
| 1 | 30 | 15 | 倒立、缩小的实像 |
| 2 | 25 | 16.7 | |
| 3 | 20 | 20 | 倒立、等大的实像 |
| 4 | 15 | 倒立、放大的实像 | |
| 5 | 5 | / | 正立、放大的虚像 |
（2）将蜡烛、透镜和光屏放在光具座上，并使烛焰、透镜和光屏三者的中心大致在同一高度．
（3）按要求进行观察和测量，并将观测情况记录在表中．
①表中实验序号2中像的性质为倒立、缩小、实像．
②当烛焰从远处向透镜靠近时，仍要在光屏上得到清晰的像，光屏应向远离（填“靠近”或“远离”）透镜的方向移动．
（4）实验中，某同学在光屏上得到了一个清晰的像，但像的位置偏高，如图2示（P点是2倍焦距处），你解决的方法是把蜡烛向上调或凸透镜中心下移或光屏中心上移．
（5）再把蜡烛移到B点处，无论怎样调节光屏，光屏上始终接收不到像，是因为此时成的是正立、放大的虚像，要想看到这个像，应从图中的C（填“C”或“D”）箭头所示的方向去观察．
分析 （1）根据凸透镜焦点和焦距的定义进行判断．
（2）探究凸透镜成像的实验时，必须调整蜡烛、凸透镜、光屏三者的中心在同一高度，这样像才能成在光屏的中央．
（3）①根据凸透镜成像的四种情况进行判断：
u＞2f，2f＞v＞f，成倒立、缩小的实像．
u=2f，v=2f，成倒立、等大的实像．
2f＞u＞f，v＞2f，成倒立、放大的实像．
u＜f，成正立、放大的虚像．
②凸透镜成实像时，物距减小，像距增大，像变大．
（4）在探究凸透镜成像特点的实验中，像应该在光屏的中央．
（5）当物体处于一倍焦距之内时，成的是一个正立、放大的虚像，而虚像不能在光屏上呈现；此时物像在同一侧．
解答 解：（1）如图，平行于主光轴的光线经凸透镜折射后会聚在主光轴上一点，这点是凸透镜的焦点，焦点和光心之间的距离是凸透镜的焦距，所以凸透镜的焦距是10cm．
（2）蜡烛、凸透镜、光屏，三者在同一条直线上，三者的中心大致在同一高度，像才能呈在光屏的中心．
（3）①已知凸透镜的焦距是10cm；根据表中序号为2的数据可知，25cm＞2f，2f＞16.7cm＞f，所以成倒立、缩小的实像．
②光屏上仍然得到清晰的像说明凸透镜成实像，凸透镜成实像时，物距减小，像距增大，所以当烛焰从远处向透镜靠近时，光屏应向远离凸透镜的位置移动；
（4）由图可知，像在光屏上的位置偏高，因为成的是倒立的像，所以可以把蜡烛向上调或凸透镜中心下移或光屏中心上移．
（5）再把蜡烛移到B点处，由凸透镜成像规律可知，此时物体处于一倍焦距之内时，成的是一个正立、放大的虚像，而且物像在同一侧，因此要想看到这个像，应从图中的C箭头所指的方向去观察．
故答案为：（（1）10；（2）同一高度；（3）①倒立；缩小；实像；②远离；（4）把蜡烛向上调或凸透镜中心下移或光屏中心上移；（5）C．
点评 本题通过探究实验考查了凸透镜成像的规律及应用，要求学生对凸透镜成像的各种情况都要熟悉；实验过程中，光屏上不能正常成像，或成像不清晰，或成像不在光屏中央，能分析出原因．
阶梯计算系列答案
小雷对凸透镜焦距与制成凸透镜的材料种类、凸透镜凸起程度的关系进行了探究实验：
（1）由于凸透镜焦距未知，小明将一束平行光正对射向该透镜，调节光屏位置直到在屏上得一个最小最亮的光斑．图1是调节完成的状态，由光具座上的刻度尺可以读出该透镜焦距f=10.0cm；
（2）如图2所示小明将蜡烛和光屏固定好后．在只移动透镜的情况下，他发现都不能在光屏上成清晰的像．由此，他猜想造成上述现象的原因是蜡烛和光屏间距离太小；
（3）通过实验，小明总结的三个实验结论如下表，其中正确的实验序号有1、2．
| 实验 序号 | 物距（u） | 像的性质 | 像距（v） | ||
| 实虚 | 大小 | 正倒 | |||
| l | u＞2f | 实像 | 缩小 | 倒立 | f＜v＜2f |
| 2 | f＜u＜2f | 实像 | 放大 | 倒立 | v＞2f |
| 3 | u＜f | 虚像 | 放大 | 倒立 | |
（5）小明又做了一次实验，首先在光屏上恰好得到一个清晰的像，然后，小明把自己的近视眼镜放在蜡烛和凸透镜之间且靠近凸透镜的位置，结果光屏上原来清晰的像变模糊了，若还想在光屏上得到一个清晰的像，应将光屏向远离凸透镜的方向移动或将蜡烛向远离凸透镜的方向移动（均选填“远离”或“靠近”）．
（6）若将烛焰放在距离凸透镜一倍焦距处，此时不能成像，左右移动光屏，可观察到的现象是：光屏上出现一个大小不变的光斑．
（1）如表一；叶子和小雨在探究“凸透镜成像的规律”的实验时：
表一
| 物距u | 像的性质 | 应用 | ||
| 放大或缩小 | 倒立或正立 | 虚像或实像 | ||
| u＞2f | 缩小 | 倒立 | 实像 | 照相机 |
| 放大 | 倒立 | 实像 | 投影仪 | |
| u＜f | 放大 | 正立 | 虚像 | 放大镜 |
②将蜡烛放在较远处，使物距u＞2f，调节光屏到凸透镜的距离，使烛焰在光屏上成清晰的像并观察像的性质；
③然后再分别改变物距2种情况，重复以上操作，观察成像情况；
④归纳总结，得出结论如下表．请你将表格填写完整．
（2）所用凸透镜的焦距为10cm．叶子和小雨的实验数据如表二：
表二
| 次数 | 物体到凸透镜的距离（cm） | 像到凸透镜的距离（cm） | 像的大小 （放大或缩小） | 像的倒正 |
| 1 | 30 | 15 | 缩小 | 倒 |
| 2 | 20 | 20 | 等大 | 倒 |
| 3 | 14 | 35 | 放大 | 倒 |
| 4 | 10 | / | 不成像 | / |
| 5 | 8 | / | 放大 | 正 |
②在第5次实验中，从光屏一侧透过透镜看到在蜡烛一侧放大的像．
（3）请利用光路图画出物体AB经凸透镜所成像A′B′的位置．
