Question

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．请你通过试题提供的信息，完成下列填空．
（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______cm．
（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______．
（3）按要求进行观察和测量，并将观测情况记录在下表中．

实验序号	物距u/cm	像距v/cm	像的性质
1	30	15
2		20	等大、倒立的实像
3	15		放大、倒立的实像
4	5	/	光展上无像

①上表中实验序号1中像的性质为______；
②上表中实验序号2中物距为______cm；
③上表中实验序号3中的像距为______cm；
④实验序号4中像不能成在光屏上，其原因是______；
⑤当烛焰从远处向透镜靠近时（在u＞10cm范围内），若仍要在光屏上得到清晰的像，光屏应向______（靠近/远离）透镜的方向移动．

Answer

根据凸透镜焦点和焦距的定义进行判断．
探究凸透镜成像的实验时，在桌面上依次放蜡烛、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．
凸透镜成像的四种情况：
u＞2f，成倒立、缩小的实像，2f＞v＞f．
u=2f，成倒立、等大的实像，v=2f
2f＞u＞f，成倒立、放大的实像，v＞2f．
u＜f，成正立、放大的虚像．
光路是可逆的．当物距为30cm，像距是15cm，所以当物距是15cm，像距为30cm．
凸透镜成实像时，物距减小，像距增大，像增大．
【解析】
（1）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，焦点到光心的距离是凸透镜的焦距，所以凸透镜的焦距是10cm．
（2）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，像才能呈在光屏的中心．
（3）①凸透镜的焦距是10cm，物距为30cm，u＞2f，成倒立、缩小的实像．
②u=v=2f，成倒立、等大的实像，所以u=v=2f=20cm．
③当物距为30cm，像距是15cm，因为光路是可逆的，所以当物距是15cm，像距为30cm．
④凸透镜的焦距是10cm，物距为5cm，u＜f，成正立、放大的虚像，虚像不能成在光屏上．
⑤u＞10cm，凸透镜成虚像，烛焰从远处向透镜靠近时，物距减小，像距增大，光屏要远离凸透镜．
故答案为：（1）10；（2）同一高度上；（3）①缩小、倒立的实像；②20；③30；④凸透镜成虚像，虚像不能成在光屏上；⑤远离．