Question

11．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v/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

（1）将一束平行光射向凸透镜，得到如图所示的光路图．则该透镜的焦距为10cm．
（2）将蜡烛、透镜和光屏放在光具座上，如果烛焰的位置太低，则透过凸透镜所成的像在光屏的上方．（填“上方”、“下方”或“中间”）
（3）按要求进行观察和测量，并将观测情况记录在下表中．
①上表中实验序号2中像的性质为倒立、等大的实像，实验序号4中像距为30cm
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（选填“靠近”或“远离”）透镜的方向移动．

Answer 1

分析 （1）凸透镜的焦距为能使平行于主光轴的光会聚的点到光心的距离；
（2）凸透镜成实像时，实像都是倒立的，另外经过光心的光线不改变传播方向，据此解题；
（3）①根据凸透镜成像的几种情况判断：
u＞2f，成倒立、缩小的实像，2f＞v＞f；
2f＞u＞f，成倒立、放大的实像，v＞2f；
u=2f，成倒立、等大的实像，v=2f．
②凸透镜成实像时，物距越近，像距越远，据此解题．

解答 解：（1）由图可知，焦点F到凸透镜光心的距离为10cm，所以该透镜的焦距为f=10cm；
（2）根据凸透镜所成实像都是倒立的，同时经过光心的光线不改变传播方向可知，烛焰的位置太低，则透过凸透镜所成的像在光屏的上方；
（3）①由题可知，f=10cm，由表中序号2可知，u=20cm=2f，故成倒立、等大的实像；凸透镜成实像时：$\frac{1}{u}$+$\frac{1}{v}$=$\frac{1}{f}$，代入可得：$\frac{1}{15cm}$+$\frac{1}{v}$=$\frac{1}{10cm}$，解得像距v为：v=30cm；
②凸透镜成实像时，物距越近，像距越远，因此当烛焰从远处向透镜靠近时，仍要在光屏上得到清晰的像，光屏应向远离透镜的方向移动．
故答案为：（1）10；（2）上方；（3）①倒立、等大的实像；30；②远离．

点评 此题考查了学生对凸透镜成像规律的应用，不仅要掌握成像特点与物距、像距的关系，同时要自己做出规律性的总结，如物距变化和像距变化的大小关系．