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4. (★★★)有一台利用光电原理控制液面高度的仪器,它能将光信号转化为电信号进行处理,其光学部分是这样工作的:通过光束在液面上的反射光打到光电屏上的位置来显示液面高度,如图4.2-6所示,当光电屏上的光点$S_1$移动到$S_2$时,表示液面高度
上升
(填“上升”“下降”或“不变”)。根据光的反射定律画出此时液面的位置。答案
上升，液面位置如
所示。解析
【分析】要判断液面高度变化，需结合光的反射定律分析：入射光线方向固定，液面始终水平，因此法线始终垂直液面，入射角不变则反射角不变，反射光线与原反射光线平行。光电屏上光点从S₁移到S₂，S₂在S₁左侧，说明反射光线向左平移，由此可推导液面变化。
【解析】根据光的反射定律，反射角等于入射角。当液面上升时，入射点会向左移动，新的反射光线与原反射光线平行，因此反射光线向左平移，使光电屏上的光点从S₁移动到左侧的S₂，故液面上升。画图时，过新入射点O'作垂直于新液面的法线，按入射角等于反射角画出反射光线，即可得到S₂的位置，如参考答案所示。
【答案】上升，液面位置如所示。
【知识点】光的反射定律，光路分析
【点评】本题考查光的反射定律的实际应用，核心是理解液面变化时反射光线的平移规律，需结合几何关系分析，难度适中。
【难度系数】0.6
【解析】根据光的反射定律，反射角等于入射角。当液面上升时，入射点会向左移动，新的反射光线与原反射光线平行，因此反射光线向左平移，使光电屏上的光点从S₁移动到左侧的S₂，故液面上升。画图时，过新入射点O'作垂直于新液面的法线，按入射角等于反射角画出反射光线，即可得到S₂的位置，如参考答案所示。
【答案】上升，液面位置如
所示。【知识点】光的反射定律，光路分析
【点评】本题考查光的反射定律的实际应用，核心是理解液面变化时反射光线的平移规律，需结合几何关系分析，难度适中。
【难度系数】0.6
5. (★★★)如图4.2-7所示,已知一束光的一条边缘光线a的传播光路,请在虚线框内画出平面镜,并根据光的反射定律作出另一条边缘光线b的传播光路。
答案
作图结果如
所示。解析
【分析】
要解决这个问题，需利用光的反射定律作图：首先，对光线a，找到其入射光线与反射光线的交点，作这两条光线的角平分线（即法线），再根据平面镜与法线垂直，确定平面镜的位置；接着，对光线b，找到其入射到平面镜上的点，依据反射角等于入射角，画出对应的反射光线，使其竖直向下，与光线a的反射光线平行。
【解析】
1. 确定平面镜位置：光线a为水平向右的入射光线，反射光线为竖直向下，两者交于虚线框内一点，作这两条光线的角平分线（法线），法线与平面镜垂直，因此在虚线框内画出与法线垂直的平面镜，如答图所示。
2. 画光线b的传播光路：光线b水平向右入射到平面镜上，根据光的反射定律，反射角等于入射角，画出反射光线，方向竖直向下，与光线a的反射光线平行，完成作图。
【答案】
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【知识点】
光的反射定律、平面镜作图
【点评】
本题考查光的反射定律的应用，核心是利用反射角等于入射角确定法线，再由法线确定平面镜位置，进而画出反射光线，需掌握光学作图的基本方法，属于中等难度的光学作图题。
【难度系数】
0.5
要解决这个问题，需利用光的反射定律作图：首先，对光线a，找到其入射光线与反射光线的交点，作这两条光线的角平分线（即法线），再根据平面镜与法线垂直，确定平面镜的位置；接着，对光线b，找到其入射到平面镜上的点，依据反射角等于入射角，画出对应的反射光线，使其竖直向下，与光线a的反射光线平行。
【解析】
1. 确定平面镜位置：光线a为水平向右的入射光线，反射光线为竖直向下，两者交于虚线框内一点，作这两条光线的角平分线（法线），法线与平面镜垂直，因此在虚线框内画出与法线垂直的平面镜，如答图所示。
2. 画光线b的传播光路：光线b水平向右入射到平面镜上，根据光的反射定律，反射角等于入射角，画出反射光线，方向竖直向下，与光线a的反射光线平行，完成作图。
【答案】
【知识点】
光的反射定律、平面镜作图
【点评】
本题考查光的反射定律的应用，核心是利用反射角等于入射角确定法线，再由法线确定平面镜位置，进而画出反射光线，需掌握光学作图的基本方法，属于中等难度的光学作图题。
【难度系数】
0.5
6.(★★)甲、乙两人在照同一面镜子时，甲在镜中看到乙的眼睛。以下说法正确的是
【 】
A.乙一定能看到甲的眼睛
B.乙只能看到甲的眼睛
C.乙不可能看到甲的眼睛
D.乙不可能看到甲的全身
【 】
A.乙一定能看到甲的眼睛
B.乙只能看到甲的眼睛
C.乙不可能看到甲的眼睛
D.乙不可能看到甲的全身
答案
A
解析
【分析】首先明确人看到物体的本质是物体反射的光进入人眼。甲能在镜中看到乙的眼睛，说明乙眼睛反射的光线经平面镜反射后进入了甲的眼睛。根据光的反射定律，光路是可逆的，因此甲眼睛反射的光线经同一平面镜反射后，也会进入乙的眼睛，所以乙一定能看到甲的眼睛。再逐一分析选项：B选项“只能看到甲的眼睛”无依据，错误；C选项与上述结论矛盾，错误；D选项“不可能看到甲的全身”错误，能否看到全身取决于镜子大小和人与镜子的距离，本题未提及相关条件，无法得出该结论。
【解析】根据光的反射中光路可逆原理：甲看到乙的眼睛，是因为乙眼睛反射的光线经平面镜反射后进入甲的眼睛；由于光路可逆，甲眼睛反射的光线经同一平面镜反射后，必然会进入乙的眼睛，因此乙一定能看到甲的眼睛。对其他选项分析：B项“只能看到甲的眼睛”没有合理依据，错误；C项与光路可逆的结论矛盾，错误；D项能否看到甲的全身与镜子尺寸、两人到镜子的距离有关，本题未给出相关条件，无法得出该结论，错误。故正确答案为A。
【答案】A
【知识点】光的反射（光路可逆）
【点评】本题考查光的反射光路可逆性的应用，属于光学基础题，核心是理解光路可逆的原理，难度不大。
【难度系数】0.7
【解析】根据光的反射中光路可逆原理：甲看到乙的眼睛，是因为乙眼睛反射的光线经平面镜反射后进入甲的眼睛；由于光路可逆，甲眼睛反射的光线经同一平面镜反射后，必然会进入乙的眼睛，因此乙一定能看到甲的眼睛。对其他选项分析：B项“只能看到甲的眼睛”没有合理依据，错误；C项与光路可逆的结论矛盾，错误；D项能否看到甲的全身与镜子尺寸、两人到镜子的距离有关，本题未给出相关条件，无法得出该结论，错误。故正确答案为A。
【答案】A
【知识点】光的反射（光路可逆）
【点评】本题考查光的反射光路可逆性的应用，属于光学基础题，核心是理解光路可逆的原理，难度不大。
【难度系数】0.7
7.(★★★)(双选)如图4.2-8所示是晚上汽车在干燥的沥青路面和潮湿的沥青路面上行驶时大灯部分光路简图,在晚上开车时【 】
A.潮湿的路面光更容易发生漫反射
B.干燥的路面光更容易发生漫反射
C.对面无车时,驾驶员看潮湿的路面更暗
D.照射到干燥路面上的光不遵循光的反射定律
A.潮湿的路面光更容易发生漫反射
B.干燥的路面光更容易发生漫反射
C.对面无车时,驾驶员看潮湿的路面更暗
D.照射到干燥路面上的光不遵循光的反射定律
答案
BC
解析
【分析】
要解决这道题，需先明确镜面反射和漫反射的核心特点：平行光入射到粗糙表面时发生漫反射，反射光会向四面八方射出；平行光入射到光滑表面时发生镜面反射，反射光会平行射出。结合题图可知，干燥沥青路面粗糙，光照射后发生漫反射；潮湿沥青路面因有水变得光滑，光照射后发生镜面反射。再逐一分析选项，判断对错。
【解析】
1. 分析选项A、B：由题图可知，干燥的沥青路面粗糙，光照射后反射光向各个方向，属于漫反射；潮湿的沥青路面光滑，光照射后反射光平行射出，属于镜面反射。因此干燥路面更容易发生漫反射，A错误，B正确。
2. 分析选项C：对面无车时，潮湿路面发生镜面反射，反射光平行射出，很少有光进入驾驶员的眼睛，所以驾驶员看潮湿的路面更暗，C正确。
3. 分析选项D：无论是镜面反射还是漫反射，都遵循光的反射定律，D错误。
综上，正确选项为BC。
【答案】
BC
【知识点】
光的漫反射、光的镜面反射、光的反射定律
【点评】
本题结合生活中的路面场景，考查镜面反射与漫反射的区别，关键是能根据表面粗糙程度判断反射类型，理解反射光方向对视觉效果的影响，需注意所有光的反射都遵循反射定律。
【难度系数】
0.5
要解决这道题，需先明确镜面反射和漫反射的核心特点：平行光入射到粗糙表面时发生漫反射，反射光会向四面八方射出；平行光入射到光滑表面时发生镜面反射，反射光会平行射出。结合题图可知，干燥沥青路面粗糙，光照射后发生漫反射；潮湿沥青路面因有水变得光滑，光照射后发生镜面反射。再逐一分析选项，判断对错。
【解析】
1. 分析选项A、B：由题图可知，干燥的沥青路面粗糙，光照射后反射光向各个方向，属于漫反射；潮湿的沥青路面光滑，光照射后反射光平行射出，属于镜面反射。因此干燥路面更容易发生漫反射，A错误，B正确。
2. 分析选项C：对面无车时，潮湿路面发生镜面反射，反射光平行射出，很少有光进入驾驶员的眼睛，所以驾驶员看潮湿的路面更暗，C正确。
3. 分析选项D：无论是镜面反射还是漫反射，都遵循光的反射定律，D错误。
综上，正确选项为BC。
【答案】
BC
【知识点】
光的漫反射、光的镜面反射、光的反射定律
【点评】
本题结合生活中的路面场景，考查镜面反射与漫反射的区别，关键是能根据表面粗糙程度判断反射类型，理解反射光方向对视觉效果的影响，需注意所有光的反射都遵循反射定律。
【难度系数】
0.5
拓展创新
自行车尾灯的光学原理
自行车后面装着一个红色的尾灯，里面没有灯泡，它有什么用处呢？白天，它的红颜色会引起后面的汽车司机的注意。夜晚，你拿个手电筒照一下，它会“发光”。它的本领是不管入射光从哪个角度射来，它的反射光都能逆着原方向反射回去。自行车尾部安上它，后面的汽车灯光照在它上面，看上去特别耀眼，就
能引起后面司机的注意，避免汽车追尾。
现在拿两面镜子，使它们互成$90°$，这样组成一个偶镜，你做一次偶镜的游戏就能揭开自行车尾灯之谜了。把偶镜立在小柜子上，让镜子距地面的高度跟你眼睛的高度相同，拿一个手电筒，如图4.2-9那样让它靠着你的头。打开手电筒，让光线水平入射到偶镜上。看！偶镜上发出炫目的反射光。不管手电筒的光沿什么方向射向镜面，只要使光线保持水平，那么，反射光线就总是逆着原来的方向反射回来。
如果在这个偶镜上再加一面镜子，使三面镜子互相垂直；就像从箱子上切下一个角，得到了一个四面体，这就成了角反射器，它实际上是三对偶镜。从任何方向射向角反射器的光线都会被它沿原方向反射回来。自行车的尾灯，从表面上看去好像是蜂窝图案，它里面实际上是许许多多角反射器（如图4.2-10所示）。
思考：自行车尾灯的这种设计还可以用在哪里呢？
自行车尾灯的光学原理
自行车后面装着一个红色的尾灯，里面没有灯泡，它有什么用处呢？白天，它的红颜色会引起后面的汽车司机的注意。夜晚，你拿个手电筒照一下，它会“发光”。它的本领是不管入射光从哪个角度射来，它的反射光都能逆着原方向反射回去。自行车尾部安上它，后面的汽车灯光照在它上面，看上去特别耀眼，就
能引起后面司机的注意，避免汽车追尾。
现在拿两面镜子，使它们互成$90°$，这样组成一个偶镜，你做一次偶镜的游戏就能揭开自行车尾灯之谜了。把偶镜立在小柜子上，让镜子距地面的高度跟你眼睛的高度相同，拿一个手电筒，如图4.2-9那样让它靠着你的头。打开手电筒，让光线水平入射到偶镜上。看！偶镜上发出炫目的反射光。不管手电筒的光沿什么方向射向镜面，只要使光线保持水平，那么，反射光线就总是逆着原来的方向反射回来。
如果在这个偶镜上再加一面镜子，使三面镜子互相垂直；就像从箱子上切下一个角，得到了一个四面体，这就成了角反射器，它实际上是三对偶镜。从任何方向射向角反射器的光线都会被它沿原方向反射回来。自行车的尾灯，从表面上看去好像是蜂窝图案，它里面实际上是许许多多角反射器（如图4.2-10所示）。
思考：自行车尾灯的这种设计还可以用在哪里呢？
答案
开放性答案，合理即可。
解析
【分析】
本题基于自行车尾灯的角反射器原理展开，核心是理解“互成直角的镜面可使入射光线经反射后沿原方向返回”的特点，需结合该原理联想生活中需要光线反射回射的场景，属于开放性应用类问题，只要符合原理即可。
【解析】
自行车尾灯利用了角反射器（三面互相垂直的镜面）的光学特性：任意方向入射的光线，经多次垂直反射后会沿原方向反向返回。基于该原理，可应用在需要警示或测距等场景中。
【答案】
示例：公路上的反光警示标志、月球激光测距装置、夜间反光背心、交通路牌的反光部分等（合理即可）。
【知识点】
光的反射定律、角反射器原理
【点评】
本题为开放性拓展题，通过自行车尾灯的原理引导学生将光学知识与实际生活结合，考查学生对光的反射知识的应用能力，培养发散思维，难度适中。
【难度系数】
0.3
本题基于自行车尾灯的角反射器原理展开，核心是理解“互成直角的镜面可使入射光线经反射后沿原方向返回”的特点，需结合该原理联想生活中需要光线反射回射的场景，属于开放性应用类问题，只要符合原理即可。
【解析】
自行车尾灯利用了角反射器（三面互相垂直的镜面）的光学特性：任意方向入射的光线，经多次垂直反射后会沿原方向反向返回。基于该原理，可应用在需要警示或测距等场景中。
【答案】
示例：公路上的反光警示标志、月球激光测距装置、夜间反光背心、交通路牌的反光部分等（合理即可）。
【知识点】
光的反射定律、角反射器原理
【点评】
本题为开放性拓展题，通过自行车尾灯的原理引导学生将光学知识与实际生活结合，考查学生对光的反射知识的应用能力，培养发散思维，难度适中。
【难度系数】
0.3
