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1. 一条光线从水中斜射入空气中时，其反射光线如图所示。请在图中画出入射光线和折射光线的大致位置。
答案
解析
【分析】
要完成该作图，需依据光的反射定律和折射规律：首先确定垂直于界面的法线，再根据反射角等于入射角画入射光线，最后根据光从水斜射入空气时折射角大于入射角画折射光线，同时注意光线与法线的位置关系。
【解析】
1. 画法线：过入射点O作垂直于水面的虚线，即为法线；
2. 画入射光线：根据光的反射定律，反射角等于入射角，反射光线与法线的夹角为反射角，在水中以法线为基准，画出与反射角相等的入射角，得到入射光线，入射光线与反射光线分居法线两侧；
3. 画折射光线：根据光的折射规律，光从水斜射入空气时，折射角大于入射角，折射光线远离法线，在空气中画出折射光线，折射光线与入射光线分居法线两侧，完成作图。
【答案】
【知识点】
光的反射定律、光的折射规律
【点评】
本题考查光学中反射和折射的作图，是基础题型，需熟练掌握反射定律和折射规律的要点，明确法线的作用，注意光线的位置关系。
【难度系数】
0.6
要完成该作图，需依据光的反射定律和折射规律：首先确定垂直于界面的法线，再根据反射角等于入射角画入射光线，最后根据光从水斜射入空气时折射角大于入射角画折射光线，同时注意光线与法线的位置关系。
【解析】
1. 画法线：过入射点O作垂直于水面的虚线，即为法线；
2. 画入射光线：根据光的反射定律，反射角等于入射角，反射光线与法线的夹角为反射角，在水中以法线为基准，画出与反射角相等的入射角，得到入射光线，入射光线与反射光线分居法线两侧；
3. 画折射光线：根据光的折射规律，光从水斜射入空气时，折射角大于入射角，折射光线远离法线，在空气中画出折射光线，折射光线与入射光线分居法线两侧，完成作图。
【答案】
【知识点】
光的反射定律、光的折射规律
【点评】
本题考查光学中反射和折射的作图，是基础题型，需熟练掌握反射定律和折射规律的要点，明确法线的作用，注意光线的位置关系。
【难度系数】
0.6
2. 如图是一束光斜射入盛有水的容器中的光路图，保持光束和容器的位置不变，向容器中逐渐加水，水面由A升到B，请画出此时的折射光线。
答案
解析
【分析】当向容器中逐渐加水，水面从A升至B时，入射光线的位置保持不变，新的入射点为入射光线与升高后水面B的交点。根据光的折射规律，光从空气斜射入水中时，折射角小于入射角；由于水面升高后，法线始终垂直于水面，且升高后的水面与原水面平行，因此法线也平行，结合入射光线方向不变的条件，新的折射光线会与原折射光线平行，据此可画出对应的折射光线。
【解析】1. 确定新入射点：找到入射光线与升高后水面B的交点，即为新的入射点；2. 作法线：过新入射点作垂直于水面B的虚线（法线）；3. 画折射光线：根据光从空气斜射入水中时折射角小于入射角，且入射光线方向不变，新折射光线与原折射光线平行，画出水中的折射光线即可。
【答案】
【知识点】光的折射规律
【点评】本题考查光的折射规律的实际应用，关键在于理解水面变化时入射点、法线的变化特点，进而确定折射光线的方向，属于基础应用类题目，难度适中。
【难度系数】0.5
【解析】1. 确定新入射点：找到入射光线与升高后水面B的交点，即为新的入射点；2. 作法线：过新入射点作垂直于水面B的虚线（法线）；3. 画折射光线：根据光从空气斜射入水中时折射角小于入射角，且入射光线方向不变，新折射光线与原折射光线平行，画出水中的折射光线即可。
【答案】
【知识点】光的折射规律
【点评】本题考查光的折射规律的实际应用，关键在于理解水面变化时入射点、法线的变化特点，进而确定折射光线的方向，属于基础应用类题目，难度适中。
【难度系数】0.5
3. (2024·广安)如图所示,请作出这束光从三棱镜直角边射入并从斜面射出的折射光线的大致方向。
答案
解析
【分析】
要作出光从三棱镜直角边射入、斜面射出的折射光线，需分两步分析：首先，光垂直入射到两种介质的分界面时，传播方向不改变，因此光线进入三棱镜直角边时方向不变；其次，光线从玻璃（三棱镜）斜射入空气时，根据光的折射规律，折射角大于入射角，据此可确定从斜面射出的折射光线方向。
【解析】
1. 光垂直入射到三棱镜的直角边，入射光线与直角边的法线重合，此时折射光线沿直线传播，方向不变，进入三棱镜内部；
2. 光线在三棱镜内传播至斜面（玻璃与空气的分界面），过该入射点作垂直于斜面的法线；
3. 由于光从玻璃斜射入空气，折射角大于入射角，因此在法线另一侧的空气中画出折射光线，方向远离法线，即为所求的折射光线。
【答案】
【知识点】
光的折射规律、三棱镜的折射
【点评】
本题考查光的折射规律在三棱镜中的应用，需掌握垂直入射和斜射时的折射特点，属于光学作图的基础题型，难度适中。
【难度系数】
0.6
要作出光从三棱镜直角边射入、斜面射出的折射光线，需分两步分析：首先，光垂直入射到两种介质的分界面时，传播方向不改变，因此光线进入三棱镜直角边时方向不变；其次，光线从玻璃（三棱镜）斜射入空气时，根据光的折射规律，折射角大于入射角，据此可确定从斜面射出的折射光线方向。
【解析】
1. 光垂直入射到三棱镜的直角边，入射光线与直角边的法线重合，此时折射光线沿直线传播，方向不变，进入三棱镜内部；
2. 光线在三棱镜内传播至斜面（玻璃与空气的分界面），过该入射点作垂直于斜面的法线；
3. 由于光从玻璃斜射入空气，折射角大于入射角，因此在法线另一侧的空气中画出折射光线，方向远离法线，即为所求的折射光线。
【答案】
【知识点】
光的折射规律、三棱镜的折射
【点评】
本题考查光的折射规律在三棱镜中的应用，需掌握垂直入射和斜射时的折射特点，属于光学作图的基础题型，难度适中。
【难度系数】
0.6
4. (2024·河南)如图,观光水池中,一束红光沿AO方向从水中射入空气,折射光线为$OA'$。若另一束红光沿$BO$方向从水中射入空气,请大致画出入射光线$BO$的折射光线,并标出对应的折射角$r$。
第4题 第5题 第6题
第4题 第5题 第6题
答案
解析
【分析】要解决该题，需依据光的折射规律：光从水斜射入空气时，折射角大于入射角，且入射角越小，折射角也越小。观察入射光线AO和BO，BO更靠近法线，其入射角小于AO的入射角，因此BO对应的折射角也应小于AO的折射角，据此可确定折射光线的位置。
【解析】根据光的折射定律，光从水中斜射入空气时，折射光线远离法线，且入射角与折射角成正比（入射角越小，折射角越小）。由于BO的入射角比AO小，所以BO的折射光线应在OA'与法线之间，画出该折射光线，再标注折射光线与法线的夹角r，即为所求。
【答案】
【知识点】光的折射规律、折射角
【点评】本题考查光的折射规律的应用，属于基础作图题，重点考查学生对折射角与入射角关系的理解，难度适中。
【难度系数】0.6
【解析】根据光的折射定律，光从水中斜射入空气时，折射光线远离法线，且入射角与折射角成正比（入射角越小，折射角越小）。由于BO的入射角比AO小，所以BO的折射光线应在OA'与法线之间，画出该折射光线，再标注折射光线与法线的夹角r，即为所求。
【答案】
【知识点】光的折射规律、折射角
【点评】本题考查光的折射规律的应用，属于基础作图题，重点考查学生对折射角与入射角关系的理解，难度适中。
【难度系数】0.6
5. 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射到球冠的底面N点。虚线PN为底面AB的法线。画出该光线经底面AB反射后从弧形一侧射出的光路图(不考虑二次反射)。
答案
解析
【分析】
要完成该光路，需分两步处理：①光线到达底面AB的N点时，AB镀银相当于平面镜，根据光的反射定律，以法线PN为基准，画出入射光线ON对应的反射光线；②反射光线射向球冠的弧形表面时，该表面的法线为对应半径，再根据光的折射定律（从玻璃到空气，折射角大于入射角）画出射出的折射光线，且不考虑二次反射。
【解析】
1. 画N点的反射光线：入射光线为ON，底面AB的法线是PN，根据反射定律，反射角等于入射角，在法线PN另一侧画出从N点出发、指向球冠弧形表面的反射光线。
2. 画弧形表面的折射光线：反射光线与弧形表面交于点Q，Q点的法线为OQ（球的法线是半径方向），光线从玻璃（光密介质）射入空气（光疏介质），折射角大于入射角，据此画出从Q点射出到空气的折射光线，完成光路。
【答案】
【知识点】
光的反射定律、光的折射定律、球面几何光学
【点评】
本题结合球冠形结构，综合考查光的反射与折射作图，需准确确定各界面的法线，利用反射、折射定律完成光路，是几何光学的典型应用，需注意球面法线的特点。
【难度系数】
0.4
要完成该光路，需分两步处理：①光线到达底面AB的N点时，AB镀银相当于平面镜，根据光的反射定律，以法线PN为基准，画出入射光线ON对应的反射光线；②反射光线射向球冠的弧形表面时，该表面的法线为对应半径，再根据光的折射定律（从玻璃到空气，折射角大于入射角）画出射出的折射光线，且不考虑二次反射。
【解析】
1. 画N点的反射光线：入射光线为ON，底面AB的法线是PN，根据反射定律，反射角等于入射角，在法线PN另一侧画出从N点出发、指向球冠弧形表面的反射光线。
2. 画弧形表面的折射光线：反射光线与弧形表面交于点Q，Q点的法线为OQ（球的法线是半径方向），光线从玻璃（光密介质）射入空气（光疏介质），折射角大于入射角，据此画出从Q点射出到空气的折射光线，完成光路。
【答案】
【知识点】
光的反射定律、光的折射定律、球面几何光学
【点评】
本题结合球冠形结构，综合考查光的反射与折射作图，需准确确定各界面的法线，利用反射、折射定律完成光路，是几何光学的典型应用，需注意球面法线的特点。
【难度系数】
0.4
6. (2024·菏泽)2024年4月26日，神舟十八号载人飞船成功对接中国空间站，装有4条斑马鱼的特制透明容器顺利转移到问天实验舱，如图甲所示。请你在图乙中画出航天员看到斑马鱼的光路图(S表示斑马鱼的实际位置，S'表示航天员看到的斑马鱼像的位置，不考虑容器壁对光线的影响)。
答案
解析
【分析】
要画出航天员看到斑马鱼的光路，需明确：斑马鱼在水中（实际位置S），光线从水中斜射入空气时发生折射，折射光线进入航天员眼睛；人眼逆着折射光线看去，会认为像在S'处，因此需先确定入射点：连接眼睛与S'，该线与容器壁（水和空气的界面）的交点为入射点；再连接S与入射点得到入射光线，连接入射点与眼睛得到折射光线，标注光线方向即可。
【解析】
1. 确定入射点：连接眼睛和像点S'，该线段与容器壁（水和空气的分界面）的交点为光线的入射点；
2. 画入射光线：用直线连接实际位置S和入射点，光线方向从S指向入射点（光线从水中射向界面）；
3. 画折射光线：用直线连接入射点和眼睛，光线方向从入射点指向眼睛（折射光线进入人眼）；
4. 在两条光线上标注箭头，完成光路图。
【答案】
【知识点】
光的折射、光路图绘制
【点评】
本题考查光的折射光路的绘制，核心是理解人看到水中物体虚像的原理：折射光线的反向延长线过虚像点，需准确判断光线传播方向和入射点位置。
【难度系数】
0.5
要画出航天员看到斑马鱼的光路，需明确：斑马鱼在水中（实际位置S），光线从水中斜射入空气时发生折射，折射光线进入航天员眼睛；人眼逆着折射光线看去，会认为像在S'处，因此需先确定入射点：连接眼睛与S'，该线与容器壁（水和空气的界面）的交点为入射点；再连接S与入射点得到入射光线，连接入射点与眼睛得到折射光线，标注光线方向即可。
【解析】
1. 确定入射点：连接眼睛和像点S'，该线段与容器壁（水和空气的分界面）的交点为光线的入射点；
2. 画入射光线：用直线连接实际位置S和入射点，光线方向从S指向入射点（光线从水中射向界面）；
3. 画折射光线：用直线连接入射点和眼睛，光线方向从入射点指向眼睛（折射光线进入人眼）；
4. 在两条光线上标注箭头，完成光路图。
【答案】
【知识点】
光的折射、光路图绘制
【点评】
本题考查光的折射光路的绘制，核心是理解人看到水中物体虚像的原理：折射光线的反向延长线过虚像点，需准确判断光线传播方向和入射点位置。
【难度系数】
0.5
7. (2024·辽宁)如图，O为凸透镜的光心，F为凸透镜的焦点，请画出：
（1）入射光线a经凸透镜的折射光线。
（2）折射光线b对应的入射光线。
（1）入射光线a经凸透镜的折射光线。
（2）折射光线b对应的入射光线。
答案
解析
【分析】
要完成凸透镜的光路作图，需依据凸透镜的三条特殊光线规律：①平行于主光轴的入射光线，经凸透镜折射后过另一侧焦点；②折射后平行于主光轴的光线，其入射光线过同侧焦点；③过光心的光线传播方向不变。本题中，入射光线a平行于主光轴，折射光线b平行于主光轴，据此分别画出对应的折射光线和入射光线即可。
【解析】
1. 入射光线a的折射光线：入射光线a平行于凸透镜的主光轴，根据规律，平行于主光轴的光线经凸透镜折射后会通过右侧的焦点F，因此从a与凸透镜的交点出发，连接到右侧F点，箭头方向沿光线传播方向（向右），即为a的折射光线。
2. 折射光线b的入射光线：折射光线b平行于凸透镜的主光轴，根据规律，折射后平行于主光轴的光线，其入射光线需通过左侧的焦点F，因此从左侧F点出发，连接到b与凸透镜的交点，箭头方向指向凸透镜（向左），即为b对应的入射光线。
【答案】
【知识点】
凸透镜光路作图
【点评】
本题考查凸透镜特殊光线的应用，属于光学基础作图题，需牢记特殊光线的规律，准确判断光线的传播路径，是学生需掌握的基础知识点。
【难度系数】
0.5
要完成凸透镜的光路作图，需依据凸透镜的三条特殊光线规律：①平行于主光轴的入射光线，经凸透镜折射后过另一侧焦点；②折射后平行于主光轴的光线，其入射光线过同侧焦点；③过光心的光线传播方向不变。本题中，入射光线a平行于主光轴，折射光线b平行于主光轴，据此分别画出对应的折射光线和入射光线即可。
【解析】
1. 入射光线a的折射光线：入射光线a平行于凸透镜的主光轴，根据规律，平行于主光轴的光线经凸透镜折射后会通过右侧的焦点F，因此从a与凸透镜的交点出发，连接到右侧F点，箭头方向沿光线传播方向（向右），即为a的折射光线。
2. 折射光线b的入射光线：折射光线b平行于凸透镜的主光轴，根据规律，折射后平行于主光轴的光线，其入射光线需通过左侧的焦点F，因此从左侧F点出发，连接到b与凸透镜的交点，箭头方向指向凸透镜（向左），即为b对应的入射光线。
【答案】
【知识点】
凸透镜光路作图
【点评】
本题考查凸透镜特殊光线的应用，属于光学基础作图题，需牢记特殊光线的规律，准确判断光线的传播路径，是学生需掌握的基础知识点。
【难度系数】
0.5
8. (2024·宜宾)如图所示，根据透镜对光的作用，将图中三条光线补充完整。
答案
解析
【分析】
要完成凹透镜的光线补充，需牢记凹透镜的三条特殊光线规律：①平行于主光轴的光线经凹透镜折射后，折射光线的反向延长线过入射侧的焦点；②过光心的光线传播方向不变；③指向另一侧焦点的光线经凹透镜折射后平行于主光轴。本题中三条光线分别为平行于主光轴的两条光线、过光心的一条光线，需结合上述规律确定折射光线的方向。
【解析】
1. 上方平行于主光轴的光线：经凹透镜折射后，折射光线的反向延长线过左侧焦点F，因此从入射点向右上方画出折射光线；
2. 过光心的光线：传播方向不变，从光心O沿原入射方向（向右下方）画出光线；
3. 下方平行于主光轴的光线：经凹透镜折射后，折射光线的反向延长线过左侧焦点F，因此从入射点向右下方画出折射光线。
【答案】
【知识点】
凹透镜的特殊光线
【点评】
本题考查凹透镜的光线作图，是光学作图的基础题型，核心是掌握凹透镜的三条特殊光线规律，需注意折射光线的发散特点。
【难度系数】
0.5
要完成凹透镜的光线补充，需牢记凹透镜的三条特殊光线规律：①平行于主光轴的光线经凹透镜折射后，折射光线的反向延长线过入射侧的焦点；②过光心的光线传播方向不变；③指向另一侧焦点的光线经凹透镜折射后平行于主光轴。本题中三条光线分别为平行于主光轴的两条光线、过光心的一条光线，需结合上述规律确定折射光线的方向。
【解析】
1. 上方平行于主光轴的光线：经凹透镜折射后，折射光线的反向延长线过左侧焦点F，因此从入射点向右上方画出折射光线；
2. 过光心的光线：传播方向不变，从光心O沿原入射方向（向右下方）画出光线；
3. 下方平行于主光轴的光线：经凹透镜折射后，折射光线的反向延长线过左侧焦点F，因此从入射点向右下方画出折射光线。
【答案】
【知识点】
凹透镜的特殊光线
【点评】
本题考查凹透镜的光线作图，是光学作图的基础题型，核心是掌握凹透镜的三条特殊光线规律，需注意折射光线的发散特点。
【难度系数】
0.5
9. 如图所示，F是凸透镜焦点，请画出光线a、b对应的折射光线和入射光线。
答案
解析
【分析】本题考查凸透镜的光线作图，需依据凸透镜的特殊光线规律解题：①过凸透镜光心的光线，传播方向不改变；②入射光线的延长线指向凸透镜的焦点时，经凸透镜折射后，折射光线平行于主光轴。先明确光线a、b的类型，再按对应规律绘制折射光线。
【解析】1. 光线a：入射光线经过凸透镜的光心O，根据规律，其折射光线与入射光线在同一直线上，方向保持不变；2. 光线b：入射光线的延长线指向凸透镜右侧的焦点F，根据规律，经凸透镜折射后，折射光线平行于主光轴射出。
【答案】
【知识点】凸透镜的特殊光线
【点评】本题是光学作图的基础题，核心考查凸透镜特殊光线的折射规律，需牢记相关规律即可完成作图。
【难度系数】0.6
【解析】1. 光线a：入射光线经过凸透镜的光心O，根据规律，其折射光线与入射光线在同一直线上，方向保持不变；2. 光线b：入射光线的延长线指向凸透镜右侧的焦点F，根据规律，经凸透镜折射后，折射光线平行于主光轴射出。
【答案】
【知识点】凸透镜的特殊光线
【点评】本题是光学作图的基础题，核心考查凸透镜特殊光线的折射规律，需牢记相关规律即可完成作图。
【难度系数】0.6
