15.某同学探究凸透镜成像的规律的实验装置如图所示。他先用焦距为10 cm的凸透镜甲进行实验，在光屏上得到了清晰缩小的实像(像未画出)。接下来他改用焦距为20 cm的凸透镜乙继续实验，若不改变发光物体和凸透镜的位置，要在光屏上呈现清晰的像，光屏的调节方法及光屏上像的变化情况正确的是()。

A.光屏靠近凸透镜移动，像变大
B.光屏靠近凸透镜移动，像变小
C.光屏远离凸透镜移动，像变大
D.光屏远离凸透镜移动，像变小

15.C

【分析】首先确定实验中的物距，再结合凸透镜成像规律，分析更换更大焦距凸透镜后，物距不变时像距和像的变化情况，进而判断光屏的移动方向和像的变化。
【解析】由图可知，蜡烛到凸透镜的距离（物距）$ u = 50\mathrm{cm} - 15\mathrm{cm} = 35\mathrm{cm} $。更换焦距为$ 20\mathrm{cm} $的凸透镜乙后，物距$ u $保持$ 35\mathrm{cm} $不变。根据凸透镜成像规律：当物距不变时，凸透镜焦距增大，相当于物距相对减小，此时像距会增大，因此需要将光屏远离凸透镜移动，才能承接清晰的像；同时，像距增大时，所成的像会变大。综上，光屏应远离凸透镜移动，像变大，对应选项C。
【答案】C
【知识点】凸透镜成像规律
【点评】本题考查凸透镜成像规律的灵活应用，核心是理解“物距不变时，焦距变化对像距和像大小的影响”，需要学生掌握成像规律的本质，难度适中。
【难度系数】0.5

16.小慧和小明在观看“天宫课堂”王亚平老师展示的水球实验时，他们分别想到了不同的问题。
小慧看到如图甲所示的现象，她结合凸透镜成像的规律，对形成该现象的原理进行了作图分析。请回答(1)至(2)两个小题。

(1)通过水球，王亚平老师所成的像是倒立的（选填“虚”或“实”）像。
(2)如图乙所示，刻度尺的一边刚好与凸透镜的主光轴对齐，光线a平行于主光轴，光线a和光线b的折射光线已在图乙中标出。
①该凸透镜的焦距为cm；
②在图乙中画出光线c的折射光线；
③在图乙中画出物体AB的像A'B'；
④这时像A'B'是（填像的性质）。
小明在观看“天宫课堂”王亚平老师展示的水球实验时，想到水球可以看作凸透镜，于是回忆到探究凸透镜成像规律的实验情景，如图丙所示。请回答(3)至(6)四个小题。
凸透镜保持不动，高度为3.0 cm的F形光源逐渐远离凸透镜。实验中的数据如表格所示，部分数据未列出。

(3)序号④对应的数据，在生活中的应用是（选填“放大镜”“照相机”或“投影仪”）。
(4)推理实验⑥的像高范围是cm～cm。
(5)理想情况下，实验⑦的像距是cm。
(6)该实验所用凸透镜的焦距为cm，F形光源通过凸透镜所成的实像高度大于15 cm时，物距的范围是cm～cm。

16.(1)实
(2)①10.0
②
③
④倒立、缩小的实像
(3)投影仪
(4)1.5 3.0
(5)7.5
(6)5.0 5.0 6.0

【分析】
本题围绕凸透镜成像规律展开，解题思路如下：
1. 判断像的虚实：实像由实际光线会聚形成，水球成的倒立像由折射光线会聚而成，据此判断像的类型；
2. 测量凸透镜焦距：平行于主光轴的光线经凸透镜后过焦点，结合刻度尺刻度计算焦距；
3. 光线与像的作图：从物体同一点发出的光线经凸透镜后都会聚到该点的像点，据此完成光线折射和像的绘制；
4. 判断像的性质：结合物距与焦距的关系，依据凸透镜成像规律判断像的性质；
5. 后续小题结合凸透镜成像规律的应用、像高范围、像距计算、焦距与物距范围的判断，需牢记凸透镜成像的基本规律及公式。
【解析】
(1) 水球相当于凸透镜，图中所成的倒立像是由实际光线会聚而成，因此是实像；
(2) ① 平行于主光轴的光线经凸透镜折射后过焦点，由图可知，凸透镜在50.0cm刻度处，光线a的折射光线在60.0cm刻度处，故焦距$f=60.0\mathrm{cm}-50.0\mathrm{cm}=10.0\mathrm{cm}$；
② 从A点发出的光线经凸透镜后都会聚到像点A'，连接A点与光线c和凸透镜的交点，延长至A'，即为光线c的折射光线；
③ A点的像为A'，B点在主光轴上，其像B'在主光轴上，过A'作主光轴的垂线，与主光轴交点为B'，连接A'B'即为物体AB的像；
④ 物距$u=50.0\mathrm{cm}-15.0\mathrm{cm}=35.0\mathrm{cm}$，$f=10.0\mathrm{cm}$，$u＞2f$，根据凸透镜成像规律，此时成倒立、缩小的实像；
(3) 序号④对应的物距在一倍焦距和二倍焦距之间，成倒立、放大的实像，生活中应用为投影仪；
(4) 根据凸透镜成像规律，像高随物距减小而增大，实验⑥的像高范围为$1.5\mathrm{cm}～3.0\mathrm{cm}$；
(5) 根据凸透镜成像公式$\frac{1}{f}=\frac{1}{u}+\frac{1}{v}$，$f=5.0\mathrm{cm}$，计算得实验⑦的像距为$7.5\mathrm{cm}$；
(6) 由实验数据可知，该凸透镜的焦距为$5.0\mathrm{cm}$；当实像高度大于15cm时，物距范围为$5.0\mathrm{cm}～6.0\mathrm{cm}$。
【答案】
16.(1)实
(2)①10.0
②
③
④倒立、缩小的实像
(3)投影仪
(4)1.5；3.0
(5)7.5
(6)5.0；5.0；6.0
【知识点】
凸透镜成像规律、焦距测量、实像与虚像
【点评】
本题结合水球实验和凸透镜成像实验，考查凸透镜成像规律的应用，涵盖焦距测量、光线作图、像的性质判断、成像公式应用等内容，需熟练掌握凸透镜成像的基本规律，难度中等。
【难度系数】
0.5