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1. (2023·潍坊)为测量容器中水的深度,一同学将刻度尺竖直插入水中,如图所示。从A处向水中看去,看到刻度尺上B点在水中所成的像位于C点,同时看到水中D点的像也位于C点。
(1)用虚线画出水面的位置。
(2)完成看到D点的光路图。

(1)用虚线画出水面的位置。
(2)完成看到D点的光路图。
答案:
如图所示
解析:
(1)根据平面镜成像时,像与物到镜面的距离相等且像与物的连线与镜面垂直,可知水面与BC的垂直平分线重合,则水面在20.0cm刻度线处,据此画出水面。
(2)由于水中D点的像也位于C点,连接AC与水面相交于点O,O点为入射点,连接DO即为入射光线,OA是折射光线。
如图所示
解析:
(1)根据平面镜成像时,像与物到镜面的距离相等且像与物的连线与镜面垂直,可知水面与BC的垂直平分线重合,则水面在20.0cm刻度线处,据此画出水面。
(2)由于水中D点的像也位于C点,连接AC与水面相交于点O,O点为入射点,连接DO即为入射光线,OA是折射光线。
2. 如图所示,一玻璃三棱镜的横截面为等腰直角三角形ABC。一束红光平行于BC边从S点射入三棱镜,经AB面折射后,又在BC面发生反射,然后恰好从P点折射后射出。请画出这个过程的光路图。

答案:
如图所示
解析:经S点折射的光线射到BC面上时发生反射,且反射光线恰好过P点,因为反射光线的延长线一定过像点,可以先作S点关于BC的对称点S',即S在BC中的像点,连接S'与P的连线,与BC交于O点,OP即为反射到点P的反射光线,连接SO为经AB面的折射光线;过P点作法线,根据光从玻璃斜射入空气中时,折射角大于入射角,在法线右侧的空气中作出射出的折射光线,图中∠SOB = ∠BOS' = ∠POC,∠B = ∠C,所以∠BSO = ∠OPC,即光线SO与AB的夹角和OP与AC的夹角相等,而开始的入射光线与BC平行,由光路的可逆性可知,最后经三棱镜折射出的光线也与BC平行。
如图所示
解析:经S点折射的光线射到BC面上时发生反射,且反射光线恰好过P点,因为反射光线的延长线一定过像点,可以先作S点关于BC的对称点S',即S在BC中的像点,连接S'与P的连线,与BC交于O点,OP即为反射到点P的反射光线,连接SO为经AB面的折射光线;过P点作法线,根据光从玻璃斜射入空气中时,折射角大于入射角,在法线右侧的空气中作出射出的折射光线,图中∠SOB = ∠BOS' = ∠POC,∠B = ∠C,所以∠BSO = ∠OPC,即光线SO与AB的夹角和OP与AC的夹角相等,而开始的入射光线与BC平行,由光路的可逆性可知,最后经三棱镜折射出的光线也与BC平行。
3. (2023·日照)一个底面镀银的球冠形玻璃球放置在水平桌面上,其横截面如图所示。一条光线从玻璃球冠上表面的M点通过球心O射到球冠底面的N点。虚线PN为底面AB的法线。画出该光线经底面AB反射后在球冠形玻璃球内外的光路图。

答案:
如图所示
解析:由于玻璃球底面镀银,因此底面相当于一个平面镜,入射光线MN射到N点时,会发生反射,根据反射角等于入射角可知,作出反射光线NC;当光线NC从玻璃射进空气时,发生折射现象,此时折射角应大于光线NC与法线的夹角,作出折射光线CD。
如图所示
解析:由于玻璃球底面镀银,因此底面相当于一个平面镜,入射光线MN射到N点时,会发生反射,根据反射角等于入射角可知,作出反射光线NC;当光线NC从玻璃射进空气时,发生折射现象,此时折射角应大于光线NC与法线的夹角,作出折射光线CD。
4. 小明站在水池旁观赏游鱼,恰好看见一架飞机飞过,分别用A代表小明的眼睛、B代表看到的鱼、C代表看到的飞机,请画出小明看见鱼和飞机的光路图,并用“D”大致标出鱼在水池里的实际位置。(保留必要的作图痕迹)

答案:
如图所示
解析:C点是飞机,A点是人眼,人眼看到飞机即飞机反射的光线直接进入人眼,故连接CA,并标上箭头,箭头指向人眼;人能看到水中的鱼,是因为鱼反射的光线经水面折射后进入人眼,人眼看到的鱼是鱼的虚像,虚像在鱼的实际位置的上方,因此鱼的实际位置D点,在B点的下方,所以先连接BA,BA与水面的交点O为折射点,然后连接OA即为折射光线,并标上箭头,箭头指向A点。
如图所示
解析:C点是飞机,A点是人眼,人眼看到飞机即飞机反射的光线直接进入人眼,故连接CA,并标上箭头,箭头指向人眼;人能看到水中的鱼,是因为鱼反射的光线经水面折射后进入人眼,人眼看到的鱼是鱼的虚像,虚像在鱼的实际位置的上方,因此鱼的实际位置D点,在B点的下方,所以先连接BA,BA与水面的交点O为折射点,然后连接OA即为折射光线,并标上箭头,箭头指向A点。
5. 如图所示,清澈平整的水面下有一射灯(用B表示),在空气中有一路灯(用C表示)。小翊既看到水中的射灯,又看到路灯在水中的像。请画出:
(1)水中射灯B射出的光进入小翊眼睛A的路径。
(2)路灯C在水中的像C'。
(3)路灯C发出的光经水面反射后进入小翊眼睛A的路径。

(1)水中射灯B射出的光进入小翊眼睛A的路径。
(2)路灯C在水中的像C'。
(3)路灯C发出的光经水面反射后进入小翊眼睛A的路径。
答案:
如图所示
解析:
(1)射灯B射出的光线从水中斜射进入空气中时,折射光线要偏离法线。
(2)作出路灯C关于水面的对称点C',即路灯C在水中的像C'。
(3)连接AC'与水面交于O点,即入射点(反射点)O,连接CO就得到入射光线,OA为反射光线。
如图所示
解析:
(1)射灯B射出的光线从水中斜射进入空气中时,折射光线要偏离法线。
(2)作出路灯C关于水面的对称点C',即路灯C在水中的像C'。
(3)连接AC'与水面交于O点,即入射点(反射点)O,连接CO就得到入射光线,OA为反射光线。
6. 如图所示,空气中的一束光经过S点斜射向竖直放置的平面镜,经平面镜反射后射向一块玻璃砖的上表面,并穿过玻璃砖从下表面射出,请在图中画出该光路图(不考虑玻璃砖的反射)。

答案:
如图所示
解析:过平面镜上的入射点作法线,根据反射角等于入射角的规律,作出反射光线。过玻璃砖上表面的入射点作法线,依据光折射的特点,作出玻璃砖中的折射光线。再过玻璃砖下表面的入射点作法线,依据光从玻璃斜射入空气中时折射角大于入射角的特点,作出空气中的出射光线(注意进出玻璃砖的两条光线平行)。
如图所示
解析:过平面镜上的入射点作法线,根据反射角等于入射角的规律,作出反射光线。过玻璃砖上表面的入射点作法线,依据光折射的特点,作出玻璃砖中的折射光线。再过玻璃砖下表面的入射点作法线,依据光从玻璃斜射入空气中时折射角大于入射角的特点,作出空气中的出射光线(注意进出玻璃砖的两条光线平行)。
7. (2023·成都)如图甲所示为博物馆内某印章的展台,上方是凸透镜,透过它能看到放大的印章;下方是平面镜,通过它能看到印章底部的字。如图乙所示为其示意图,F为凸透镜的焦点,O为凸透镜的光心,光线a平行于凸透镜的主光轴(图中点划线)。请在图乙中画出:① 光线a经过凸透镜折射后的光线;② 光线b经过平面镜反射后的光线。

答案:
如图所示
解析:凸透镜能将平行于主光轴的光会聚到焦点,所以平行于主光轴的光线a经过凸透镜后,会聚于焦点;先过入射点作垂直于平面镜的法线,由光的反射定律可得,反射角等于入射角,作出反射光线。
如图所示
解析:凸透镜能将平行于主光轴的光会聚到焦点,所以平行于主光轴的光线a经过凸透镜后,会聚于焦点;先过入射点作垂直于平面镜的法线,由光的反射定律可得,反射角等于入射角,作出反射光线。
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