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1. [跨学科实践]（2025资阳）手机防窥膜是一种通过光学设计来保护用户隐私的功能性贴膜，主要通过限制屏幕可视角度，防止他人偷窥屏幕内容。手机防窥膜中的防窥结构层采用了超细不透明百叶窗光学技术，其原理类似百叶窗，只能透过一定角度的光线，其立体结构放大示意图如图4-X-1甲所示。防窥层上下还附有具备其他功能的透明层，如图乙所示。下列说法正确的是 （
A.由于光沿直线传播，结合不透明材料进行遮挡，防窥结构层便可达到防窥目的
B.当用户使用手机时，各个方向都能有效防窥
C.为达到更好的防窥效果，可适当降低不透明百叶窗的高度$ h $
D.由于透明层厚度很薄，当光线到达屏幕与透明层界面时，将不发生折射
A
）A.由于光沿直线传播，结合不透明材料进行遮挡，防窥结构层便可达到防窥目的
B.当用户使用手机时，各个方向都能有效防窥
C.为达到更好的防窥效果，可适当降低不透明百叶窗的高度$ h $
D.由于透明层厚度很薄，当光线到达屏幕与透明层界面时，将不发生折射
答案
A
解析
【分析】本题考查光的直线传播在防窥膜中的应用，需结合光的传播特点逐一分析选项：防窥膜的核心原理是利用光沿直线传播，通过不透明的百叶窗结构限制光线透过的角度，仅允许正面特定角度的光线通过，从而避免侧面人员偷窥。接下来判断各选项的表述是否符合该原理及光学规律。
【解析】
选项A：光在同种均匀介质中沿直线传播，防窥结构层的不透明材料类似百叶窗，会遮挡侧面方向的光线，仅允许正面一定角度的光线通过，以此达到防窥目的，该选项正确。
选项B：防窥膜仅允许正面特定角度的光线通过，侧面方向的光线被遮挡，因此只有正面特定角度的用户能看到屏幕，并非各个方向都能防窥，该选项错误。
选项C：若降低不透明百叶窗的高度h，其遮挡光线的能力会减弱，侧面光线更容易透过，防窥效果会变差，而非更好，该选项错误。
选项D：光线在两种不同介质的界面上，只要不是垂直入射，就会发生折射；即使透明层厚度很薄，光线到达其与屏幕的界面时，仍会发生折射，该选项错误。
【答案】A
【知识点】光的直线传播
【点评】本题结合生活中的防窥膜，考查光的直线传播的实际应用，体现了物理与生活的紧密联系，需要学生理解光沿直线传播的特点，结合防窥膜的结构分析其防窥原理，难度适中。
【难度系数】0.6
【解析】
选项A：光在同种均匀介质中沿直线传播，防窥结构层的不透明材料类似百叶窗，会遮挡侧面方向的光线，仅允许正面一定角度的光线通过，以此达到防窥目的，该选项正确。
选项B：防窥膜仅允许正面特定角度的光线通过，侧面方向的光线被遮挡，因此只有正面特定角度的用户能看到屏幕，并非各个方向都能防窥，该选项错误。
选项C：若降低不透明百叶窗的高度h，其遮挡光线的能力会减弱，侧面光线更容易透过，防窥效果会变差，而非更好，该选项错误。
选项D：光线在两种不同介质的界面上，只要不是垂直入射，就会发生折射；即使透明层厚度很薄，光线到达其与屏幕的界面时，仍会发生折射，该选项错误。
【答案】A
【知识点】光的直线传播
【点评】本题结合生活中的防窥膜，考查光的直线传播的实际应用，体现了物理与生活的紧密联系，需要学生理解光沿直线传播的特点，结合防窥膜的结构分析其防窥原理，难度适中。
【难度系数】0.6
2. [学科融合]小明参加学校组织的生存夏令营，学到了用影子辨别方向的野外生存的知识与技能。如图
所示，中午前后，用描点的方法在地面上画出竖直杆阴影顶端的运行轨迹，找出其中距O最近的点A，则O点到A点指示方向是（
A.正北
B.正南
C.正东
D.正西
所示，中午前后，用描点的方法在地面上画出竖直杆阴影顶端的运行轨迹，找出其中距O最近的点A，则O点到A点指示方向是（A
）A.正北
B.正南
C.正东
D.正西
答案
A
解析
【分析】首先明确影子的形成原理是光的直线传播，影子方向与太阳位置相反。在北半球，中午前后太阳位于正南方向，此时竖直杆的影子最短，因此地面上阴影顶端距O最近的点A对应的方向，是与正南相反的正北方向，据此可判断OA的指示方向。
【解析】光在同种均匀介质中沿直线传播，竖直杆的影子是光被杆遮挡后形成的暗区。对于北半球地区，中午时太阳处于正南方向，此时竖直杆的影子最短，对应图中距O最近的点A，影子方向与太阳方向相反，故O点到A点指示正北方向，答案选A。
【答案】A
【知识点】光的直线传播；方向的辨别
【点评】本题为学科融合题，结合光学知识与野外方向辨别，需理解影子和太阳位置的对应关系，考查知识应用能力，难度适中。
【难度系数】0.5
【解析】光在同种均匀介质中沿直线传播，竖直杆的影子是光被杆遮挡后形成的暗区。对于北半球地区，中午时太阳处于正南方向，此时竖直杆的影子最短，对应图中距O最近的点A，影子方向与太阳方向相反，故O点到A点指示正北方向，答案选A。
【答案】A
【知识点】光的直线传播；方向的辨别
【点评】本题为学科融合题，结合光学知识与野外方向辨别，需理解影子和太阳位置的对应关系，考查知识应用能力，难度适中。
【难度系数】0.5
3. [科技前沿]小文在参观科技馆的时候发现了一个3D全息投影展示台(如图4-X-3甲所示)。围绕展台可以从前后左右四个角度观察汽车的外形,其原理是利用四个反射面反射液晶电视上的图像。请帮小文利用平板电脑(相当于展台的液晶电视)、反射面(选用4片茶色透明三角形塑料片)等器材,设计制作一个3D全息投影展示台。
(1)制作三维图片时,若希望出现图乙中的立体F像,则平板电脑屏幕1区图形应设计成图4-X-4中的
(2)在组装四个反射面时,反射面A与平板电脑屏幕的夹角应为
(3)尝试投影后发现立体F像成像位置太高,这时他应调整平板电脑上四个图像
(1)制作三维图片时,若希望出现图乙中的立体F像,则平板电脑屏幕1区图形应设计成图4-X-4中的
B
。(2)在组装四个反射面时,反射面A与平板电脑屏幕的夹角应为
45
度,才可以使立体F像与平板电脑屏幕垂直。(3)尝试投影后发现立体F像成像位置太高,这时他应调整平板电脑上四个图像
靠近
(选填“远离”或“靠近”)平板电脑屏幕中心O点,移动的过程中,像移动的方向是竖直向下
。答案
(1)B
(2)45
(3)靠近 竖直向下
(2)45
(3)靠近 竖直向下
解析
【分析】
本题考查平面镜成像原理在3D全息投影中的应用，核心是利用“平面镜成像时，像与物关于镜面对称”的特点分析问题。需结合几何关系和成像规律，逐一分析三个小问题：
(1) 要形成立体F像，四个反射面需分别反射对应区域的图像，每个区域的图形需满足成像后能组合成立体F像，需利用平面镜成像的对称性判断；
(2) 要使立体F像与平板电脑屏幕垂直，需根据平面镜成像的几何关系确定反射面与屏幕的夹角；
(3) 成像位置太高时，需结合像与物的位置关系，调整图像位置以改变像的高度。
【解析】
(1) 3D全息投影的四个反射面相当于四个平面镜，每个反射面的图像需与对应像关于镜面对称，最终组合成立体F像，因此平板电脑屏幕1区图形应选B；
(2) 根据平面镜成像规律，当反射面与屏幕夹角为45°时，像与物的夹角为90°，即像与屏幕垂直，故反射面A与屏幕夹角为45°；
(3) 根据平面镜成像特点，物靠近镜面中心时，像会向对应方向移动；成像太高时，将图像靠近屏幕中心O点，像会竖直向下移动，从而调整像的高度。
【答案】
(1) B
(2) 45
(3) 靠近 竖直向下
【知识点】
平面镜成像原理、3D全息投影
【点评】
本题结合科技前沿的3D全息投影，考查平面镜成像的实际应用，需要学生理解像与物的对称关系及几何角度对成像的影响，体现了物理知识在生活中的应用。
【难度系数】
0.5
本题考查平面镜成像原理在3D全息投影中的应用，核心是利用“平面镜成像时，像与物关于镜面对称”的特点分析问题。需结合几何关系和成像规律，逐一分析三个小问题：
(1) 要形成立体F像，四个反射面需分别反射对应区域的图像，每个区域的图形需满足成像后能组合成立体F像，需利用平面镜成像的对称性判断；
(2) 要使立体F像与平板电脑屏幕垂直，需根据平面镜成像的几何关系确定反射面与屏幕的夹角；
(3) 成像位置太高时，需结合像与物的位置关系，调整图像位置以改变像的高度。
【解析】
(1) 3D全息投影的四个反射面相当于四个平面镜，每个反射面的图像需与对应像关于镜面对称，最终组合成立体F像，因此平板电脑屏幕1区图形应选B；
(2) 根据平面镜成像规律，当反射面与屏幕夹角为45°时，像与物的夹角为90°，即像与屏幕垂直，故反射面A与屏幕夹角为45°；
(3) 根据平面镜成像特点，物靠近镜面中心时，像会向对应方向移动；成像太高时，将图像靠近屏幕中心O点，像会竖直向下移动，从而调整像的高度。
【答案】
(1) B
(2) 45
(3) 靠近 竖直向下
【知识点】
平面镜成像原理、3D全息投影
【点评】
本题结合科技前沿的3D全息投影，考查平面镜成像的实际应用，需要学生理解像与物的对称关系及几何角度对成像的影响，体现了物理知识在生活中的应用。
【难度系数】
0.5
4. [跨学科实践]（2025北京）请阅读《地月空间的精准量尺——激光测距》并回答问题。
地月空间的精准量尺——激光测距
2025年4月，在浩瀚宇宙中的地月空间，一场跨越35万千米的“光影对话”悄然上演，天都一号通导技术试验星成功完成全球首次白天强光干扰条件下的地月空间激光测距技术试验，标志着我国在深空轨道精密测量领域取得技术新突破。
地月空间是指从地球低轨道延伸至距地球约200万千米的空间范围，是人类探索的一个重要方向，作为人类基于现有科技水平可望而又可即的空间，是我们理解宇宙、试验新技术、驶向星辰大海的“演习场”。
如图4-X-5所示为激光测距试验示意图，天都一号搭载角反射器在绕月轨道上运动，地面测控站提供轨道预报数据，地面激光站发出激光，激光经距地约$3.5×10^8$ m的角反射器反射后“原路”返回，激光站接收到反射回波信号，就可以得到此时天都一号到地面的精准距离。由于地月空间距离极大、天都一号卫星在绕月轨道上运动速度极大，对地月空间卫星进行激光测距相当于万米外瞄准一根头发丝，实施精密跟踪与信号捕获难度极大，此次测距验证了我国深空激光测距技术的成熟度。
地月空间激光测距技术试验的成功，为中国开发利用地月空间奠定了坚实的科技基础，也为未来深空探测任务提供了重要手段，将有力支撑国际月球科研站等后续重大工程任务的论证与实施。
请根据上述材料，回答下列问题：
(1)天都一号通导技术试验星成功完成全球首次
(2)在激光测距试验中，从激光站发出激光，经天都一号上的角反射器反射，到激光站接收到回波信号所用时间约为
(3)如图4-X-6所示，两块平面镜成一定夹角构成角反射器，一束光线射向角反射器，经两次反射就能模拟天都一号上的角反射器效果的是
(4)文中介绍的角反射器、激光测距等技术，都是物理知识的具体应用，科学家不断将科学知识应用于技术创新，推动了人类社会的进步。请仿照表中示例，再举出一个物理知识应用于技术方面的实例，补全表格中①②的内容。
物理知识 | 物理知识的技术应用实例
--- | ---
光的反射定律 | 角反射器
①
地月空间的精准量尺——激光测距
2025年4月，在浩瀚宇宙中的地月空间，一场跨越35万千米的“光影对话”悄然上演，天都一号通导技术试验星成功完成全球首次白天强光干扰条件下的地月空间激光测距技术试验，标志着我国在深空轨道精密测量领域取得技术新突破。
地月空间是指从地球低轨道延伸至距地球约200万千米的空间范围，是人类探索的一个重要方向，作为人类基于现有科技水平可望而又可即的空间，是我们理解宇宙、试验新技术、驶向星辰大海的“演习场”。
如图4-X-5所示为激光测距试验示意图，天都一号搭载角反射器在绕月轨道上运动，地面测控站提供轨道预报数据，地面激光站发出激光，激光经距地约$3.5×10^8$ m的角反射器反射后“原路”返回，激光站接收到反射回波信号，就可以得到此时天都一号到地面的精准距离。由于地月空间距离极大、天都一号卫星在绕月轨道上运动速度极大，对地月空间卫星进行激光测距相当于万米外瞄准一根头发丝，实施精密跟踪与信号捕获难度极大，此次测距验证了我国深空激光测距技术的成熟度。
地月空间激光测距技术试验的成功，为中国开发利用地月空间奠定了坚实的科技基础，也为未来深空探测任务提供了重要手段，将有力支撑国际月球科研站等后续重大工程任务的论证与实施。
请根据上述材料，回答下列问题：
(1)天都一号通导技术试验星成功完成全球首次
白天强光干扰条件下
的地月空间激光测距技术试验。(2)在激光测距试验中，从激光站发出激光，经天都一号上的角反射器反射，到激光站接收到回波信号所用时间约为
2.3
s。（光速取$3.0×10^8$ m/s，结果保留一位小数）(3)如图4-X-6所示，两块平面镜成一定夹角构成角反射器，一束光线射向角反射器，经两次反射就能模拟天都一号上的角反射器效果的是
B
。(4)文中介绍的角反射器、激光测距等技术，都是物理知识的具体应用，科学家不断将科学知识应用于技术创新，推动了人类社会的进步。请仿照表中示例，再举出一个物理知识应用于技术方面的实例，补全表格中①②的内容。
物理知识 | 物理知识的技术应用实例
--- | ---
光的反射定律 | 角反射器
①
光的直线传播
| ②激光测距仪
答案
(1)白天强光干扰条件下
(2)2.3
(3)B
(4)光的直线传播 激光测距仪
(2)2.3
(3)B
(4)光的直线传播 激光测距仪
解析
【分析】
本题为跨学科实践题，需结合材料信息和物理基础知识解题：
(1) 直接定位材料中关于试验的关键描述，提取对应条件；
(2) 明确激光测距是往返路程，利用速度公式计算时间，注意路程为2倍的地月距离；
(3) 回忆角反射器的光学原理：两块垂直平面镜使光线经两次反射后原路返回，据此选择；
(4) 结合激光测距的原理，对应物理知识，仿照示例填写实例。
【解析】
(1) 阅读材料第一段可知，天都一号完成的是全球首次白天强光干扰条件下的地月空间激光测距技术试验，故提取该条件作答。
(2) 激光从地面到角反射器再返回，总路程 $ s = 2 × 3.5 × 10^8 \, \mathrm{m} = 7 × 10^8 \, \mathrm{m} $，根据速度公式 $ v = \frac{s}{t} $，可得时间 $ t = \frac{s}{v} = \frac{7 × 10^8 \, \mathrm{m}}{3.0 × 10^8 \, \mathrm{m/s}} \approx 2.3 \, \mathrm{s} $。
(3) 角反射器由两块相互垂直的平面镜组成，光线经两次反射后沿原路返回，符合该效果的是选项B。
(4) 激光测距利用了光在同种均匀介质中沿直线传播的原理，对应技术实例为激光测距仪，故①填光的直线传播，②填激光测距仪。
【答案】
(1) 白天强光干扰条件下
(2) 2.3
(3) B
(4) ①光的直线传播；②激光测距仪
【知识点】
光的反射定律、速度公式、光的直线传播
【点评】
本题结合航天科技场景考查物理知识，属于跨学科实践题，既需要学生从材料中提取关键信息，又要运用光学、力学的基础知识点解题，体现了物理知识在科技领域的应用，难度适中，注重知识的迁移与应用。
【难度系数】
0.7
本题为跨学科实践题，需结合材料信息和物理基础知识解题：
(1) 直接定位材料中关于试验的关键描述，提取对应条件；
(2) 明确激光测距是往返路程，利用速度公式计算时间，注意路程为2倍的地月距离；
(3) 回忆角反射器的光学原理：两块垂直平面镜使光线经两次反射后原路返回，据此选择；
(4) 结合激光测距的原理，对应物理知识，仿照示例填写实例。
【解析】
(1) 阅读材料第一段可知，天都一号完成的是全球首次白天强光干扰条件下的地月空间激光测距技术试验，故提取该条件作答。
(2) 激光从地面到角反射器再返回，总路程 $ s = 2 × 3.5 × 10^8 \, \mathrm{m} = 7 × 10^8 \, \mathrm{m} $，根据速度公式 $ v = \frac{s}{t} $，可得时间 $ t = \frac{s}{v} = \frac{7 × 10^8 \, \mathrm{m}}{3.0 × 10^8 \, \mathrm{m/s}} \approx 2.3 \, \mathrm{s} $。
(3) 角反射器由两块相互垂直的平面镜组成，光线经两次反射后沿原路返回，符合该效果的是选项B。
(4) 激光测距利用了光在同种均匀介质中沿直线传播的原理，对应技术实例为激光测距仪，故①填光的直线传播，②填激光测距仪。
【答案】
(1) 白天强光干扰条件下
(2) 2.3
(3) B
(4) ①光的直线传播；②激光测距仪
【知识点】
光的反射定律、速度公式、光的直线传播
【点评】
本题结合航天科技场景考查物理知识，属于跨学科实践题，既需要学生从材料中提取关键信息，又要运用光学、力学的基础知识点解题，体现了物理知识在科技领域的应用，难度适中，注重知识的迁移与应用。
【难度系数】
0.7
