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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。请在图中作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，需运用光的反射定律和折射规律：首先确定入射点O，先画出垂直于界面的法线；根据光的反射定律，反射角等于入射角，反射光线与入射光线分居法线两侧，据此在水中画出入射光线；再根据光从水斜射入空气时，折射角大于入射角，折射光线与入射光线分居法线两侧，在空气中画出折射光线，同时注意光线的箭头方向。
【解析】
1. 画法线：过入射点O作垂直于水面的虚线（法线）；
2. 画入射光线：根据反射定律，反射角等于入射角，反射光线与入射光线在法线两侧，在水中作与反射光线关于法线对称的光线，箭头指向O点，即为入射光线；
3. 画折射光线：根据折射规律，光从水斜射入空气时折射角大于入射角，折射光线与入射光线在法线两侧，在空气中作远离法线的光线，箭头背离O点，即为折射光线。
【答案】
【知识点】
光的反射定律、光的折射规律
【点评】
本题考查光学基础作图，核心是掌握反射角、入射角、折射角的关系，以及法线的画法，属于初中物理光学的基础题型，需注意光线的箭头方向和角度的对应关系。
【难度系数】
0.5
要完成该作图，需运用光的反射定律和折射规律：首先确定入射点O，先画出垂直于界面的法线；根据光的反射定律，反射角等于入射角，反射光线与入射光线分居法线两侧，据此在水中画出入射光线；再根据光从水斜射入空气时，折射角大于入射角，折射光线与入射光线分居法线两侧，在空气中画出折射光线，同时注意光线的箭头方向。
【解析】
1. 画法线：过入射点O作垂直于水面的虚线（法线）；
2. 画入射光线：根据反射定律，反射角等于入射角，反射光线与入射光线在法线两侧，在水中作与反射光线关于法线对称的光线，箭头指向O点，即为入射光线；
3. 画折射光线：根据折射规律，光从水斜射入空气时折射角大于入射角，折射光线与入射光线在法线两侧，在空气中作远离法线的光线，箭头背离O点，即为折射光线。
【答案】
【知识点】
光的反射定律、光的折射规律
【点评】
本题考查光学基础作图，核心是掌握反射角、入射角、折射角的关系，以及法线的画法，属于初中物理光学的基础题型，需注意光线的箭头方向和角度的对应关系。
【难度系数】
0.5
2如图所示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】
要解决这个问题，需明确：当水面从A升到B时，入射光线的位置不变，因此入射点会向右侧移动（新入射点为入射光线与水面B的交点）；法线始终垂直于水面，所以入射角大小不变。根据光的折射规律，当入射角不变时，折射角也不变，因此新的折射光线与原折射光线平行，据此可画出折射光线。
【解析】
1. 确定新入射点：保持入射光线和容器位置不变，水面升至B时，入射光线与水面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的法线；
3. 画折射光线：由于入射角与原入射角相等，折射角也与原折射角相等，因此新的折射光线与原折射光线平行，方向沿折射角对应的方向画出，得到正确的折射光线。
【答案】
【知识点】
光的折射规律、折射光线绘制
【点评】
本题结合水面升高的情境考查光的折射规律应用，核心是理解入射角不变时折射光线与原折射光线平行的特点，需准确把握入射点和法线的变化，属于中等难度的应用类题目。
【难度系数】
0.5
要解决这个问题，需明确：当水面从A升到B时，入射光线的位置不变，因此入射点会向右侧移动（新入射点为入射光线与水面B的交点）；法线始终垂直于水面，所以入射角大小不变。根据光的折射规律，当入射角不变时，折射角也不变，因此新的折射光线与原折射光线平行，据此可画出折射光线。
【解析】
1. 确定新入射点：保持入射光线和容器位置不变，水面升至B时，入射光线与水面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的法线；
3. 画折射光线：由于入射角与原入射角相等，折射角也与原折射角相等，因此新的折射光线与原折射光线平行，方向沿折射角对应的方向画出，得到正确的折射光线。
【答案】
【知识点】
光的折射规律、折射光线绘制
【点评】
本题结合水面升高的情境考查光的折射规律应用，核心是理解入射角不变时折射光线与原折射光线平行的特点，需准确把握入射点和法线的变化，属于中等难度的应用类题目。
【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】
要画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：第一步，光垂直入射到直角边时，入射光线与法线重合，传播方向不变；第二步，光从玻璃斜面斜射入空气时，根据光的折射规律，光从光密介质斜射入光疏介质时折射角大于入射角，折射光线远离法线，据此确定折射光线的大致方向。
【解析】
1. 光从空气垂直射入三棱镜的直角边，因入射角为0，折射光线沿直线传播，方向不改变；
2. 光到达三棱镜的斜面（玻璃与空气的分界面）时，过入射点作垂直于斜面的法线（虚线）；
3. 根据光的折射规律：光从玻璃（光密介质）斜射入空气（光疏介质）时，折射角大于入射角，在法线另一侧的空气中画出折射光线，折射光线远离法线，大致向三棱镜底边偏折，得到折射光线的大致方向。
【答案】
【知识点】
光的折射规律、光的折射作图
【点评】
本题考查光的折射规律在三棱镜中的应用，核心是掌握垂直入射和斜射时的折射特点，属于光学基础作图题，难度适中。
【难度系数】
0.5
要画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：第一步，光垂直入射到直角边时，入射光线与法线重合，传播方向不变；第二步，光从玻璃斜面斜射入空气时，根据光的折射规律，光从光密介质斜射入光疏介质时折射角大于入射角，折射光线远离法线，据此确定折射光线的大致方向。
【解析】
1. 光从空气垂直射入三棱镜的直角边，因入射角为0，折射光线沿直线传播，方向不改变；
2. 光到达三棱镜的斜面（玻璃与空气的分界面）时，过入射点作垂直于斜面的法线（虚线）；
3. 根据光的折射规律：光从玻璃（光密介质）斜射入空气（光疏介质）时，折射角大于入射角，在法线另一侧的空气中画出折射光线，折射光线远离法线，大致向三棱镜底边偏折，得到折射光线的大致方向。
【答案】
【知识点】
光的折射规律、光的折射作图
【点评】
本题考查光的折射规律在三棱镜中的应用，核心是掌握垂直入射和斜射时的折射特点，属于光学基础作图题，难度适中。
【难度系数】
0.5
4 [2024 河南]如图所示，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，请大致作出入射光线BO的折射光线，并标出对应的折射角r。
甲
乙
容器壁 空气
水 眼睛
S· S'·
甲
乙
容器壁 空气
水 眼睛
S· S'·
答案
解析
【分析】要解决这个问题，需利用光的折射规律：当光从水斜射入空气时，折射角随入射角的增大而增大。先判断入射光线BO的入射角大小，BO比AO更靠近法线，因此BO的入射角小于AO的入射角，对应的折射角也更小，据此画出折射光线并标出折射角。
【解析】根据光的折射规律，光从水斜射入空气时，折射光线向远离法线方向偏折，且入射角越大，折射角越大。入射光线BO的入射角小于AO的入射角，所以BO的折射角小于OA'的折射角。过O点，在法线另一侧画出折射光线OB'，使OB'与法线的夹角（即折射角r）小于OA'与法线的夹角，完成作图并标出折射角r。
【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，核心是理解折射角与入射角的关系，属于基础作图题，难度适中。
【难度系数】0.6
【解析】根据光的折射规律，光从水斜射入空气时，折射光线向远离法线方向偏折，且入射角越大，折射角越大。入射光线BO的入射角小于AO的入射角，所以BO的折射角小于OA'的折射角。过O点，在法线另一侧画出折射光线OB'，使OB'与法线的夹角（即折射角r）小于OA'与法线的夹角，完成作图并标出折射角r。
【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，核心是理解折射角与入射角的关系，属于基础作图题，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。作出该光线经底面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】
要完成该光路图，需分三步思考：1. 光线到达底面N点时，底面AB镀银，属于光的反射，先确定法线PN，根据反射角等于入射角画出反射光线；2. 反射光线在玻璃内部传播，到达球面的某点，球面的法线是该点与球心O的连线；3. 光线从玻璃射向空气，根据光的折射定律，画出折射光线，完成整个光路。
【解析】
1. 过N点的法线PN已给出，光线在N点入射到镀银底面，根据光的反射定律，反射角等于入射角，画出反射光线，方向指向球面；
2. 反射光线与球面交于某点，过该交点作球面的法线（即该点与球心O的连线，球面法线为半径方向）；
3. 光线从玻璃（光密介质）射向空气（光疏介质），根据光的折射定律，折射角大于入射角，画出折射光线，即从弧形一侧射出的光线，不考虑二次反射，完成光路。
【答案】
【知识点】
光的反射定律、光的折射定律
【点评】
本题考查光的反射和折射的作图，需熟练掌握法线的确定方法、反射定律和折射定律的应用，是光学作图的典型题型。
【难度系数】
0.5
要完成该光路图，需分三步思考：1. 光线到达底面N点时，底面AB镀银，属于光的反射，先确定法线PN，根据反射角等于入射角画出反射光线；2. 反射光线在玻璃内部传播，到达球面的某点，球面的法线是该点与球心O的连线；3. 光线从玻璃射向空气，根据光的折射定律，画出折射光线，完成整个光路。
【解析】
1. 过N点的法线PN已给出，光线在N点入射到镀银底面，根据光的反射定律，反射角等于入射角，画出反射光线，方向指向球面；
2. 反射光线与球面交于某点，过该交点作球面的法线（即该点与球心O的连线，球面法线为半径方向）；
3. 光线从玻璃（光密介质）射向空气（光疏介质），根据光的折射定律，折射角大于入射角，画出折射光线，即从弧形一侧射出的光线，不考虑二次反射，完成光路。
【答案】
【知识点】
光的反射定律、光的折射定律
【点评】
本题考查光的反射和折射的作图，需熟练掌握法线的确定方法、反射定律和折射定律的应用，是光学作图的典型题型。
【难度系数】
0.5
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图，需依据光的折射规律：当光从水斜射入空气时，折射角大于入射角，人眼看到的虚像$S'$是折射光线反向延长线的交点。解题思路：首先连接虚像$S'$和眼睛，该连线与水和空气的界面（容器壁）的交点为光线的入射点；接着连接斑马鱼的实际位置$S$与入射点，得到入射光线；最后标注光线方向，入射光线从$S$指向入射点，折射光线从入射点指向眼睛，完成光路图绘制。
【解析】光从水中斑马鱼$S$发出，斜射入空气时发生折射，折射光线远离法线，人眼逆着折射光线看去，会形成虚像$S'$。绘制光路图的步骤：1. 连接$S'$与眼睛，与容器壁（水和空气的分界面）交于入射点$O$；2. 连接$S$与$O$，得到入射光线，箭头方向从$S$指向$O$；3. 连接$O$与眼睛，得到折射光线，箭头方向从$O$指向眼睛，完成光路图。
【答案】
【知识点】光的折射、虚像
【点评】本题结合实际场景考查光的折射规律的应用，核心是理解水中物体虚像的形成原因，属于光学基础题型，需掌握折射时光线方向和虚像的特点。
【难度系数】0.5
【解析】光从水中斑马鱼$S$发出，斜射入空气时发生折射，折射光线远离法线，人眼逆着折射光线看去，会形成虚像$S'$。绘制光路图的步骤：1. 连接$S'$与眼睛，与容器壁（水和空气的分界面）交于入射点$O$；2. 连接$S$与$O$，得到入射光线，箭头方向从$S$指向$O$；3. 连接$O$与眼睛，得到折射光线，箭头方向从$O$指向眼睛，完成光路图。
【答案】
【知识点】光的折射、虚像
【点评】本题结合实际场景考查光的折射规律的应用，核心是理解水中物体虚像的形成原因，属于光学基础题型，需掌握折射时光线方向和虚像的特点。
【难度系数】0.5
7 [2024辽宁]如图所示，O为凸透镜的光心，F为凸透镜的焦点，请作出：
（1）入射光线a经凸透镜折射后的折射光线。
（2）折射光线b对应的入射光线。
（1）入射光线a经凸透镜折射后的折射光线。
（2）折射光线b对应的入射光线。
答案
解析
【分析】
本题考查凸透镜的光路作图，需利用凸透镜的两条特殊光线规律：①平行于主光轴的入射光线，经凸透镜折射后会通过另一侧的焦点；②折射后平行于主光轴的光线，对应的入射光线是从凸透镜的一侧焦点发出的。解题时，先判断每条光线的类型，再根据对应规律画出折射光线或入射光线。
【解析】
（1）入射光线a平行于凸透镜的主光轴，根据规律①，其经凸透镜折射后会指向右侧的焦点F，因此连接光线a与凸透镜的入射点和右侧焦点F，画出带箭头的折射光线，方向指向右侧。
（2）折射光线b平行于主光轴，根据规律②，其对应的入射光线应从左侧的焦点F发出，因此连接左侧焦点F和光线b与凸透镜的入射点，画出带箭头的入射光线，方向指向凸透镜。
【答案】
【知识点】
凸透镜光路、光的折射
【点评】
本题是光学基础作图题，考查对凸透镜特殊光线规律的应用，属于初中物理光学的核心基础内容，难度较低，需熟练掌握特殊光线的折射规律。
【难度系数】
0.7
本题考查凸透镜的光路作图，需利用凸透镜的两条特殊光线规律：①平行于主光轴的入射光线，经凸透镜折射后会通过另一侧的焦点；②折射后平行于主光轴的光线，对应的入射光线是从凸透镜的一侧焦点发出的。解题时，先判断每条光线的类型，再根据对应规律画出折射光线或入射光线。
【解析】
（1）入射光线a平行于凸透镜的主光轴，根据规律①，其经凸透镜折射后会指向右侧的焦点F，因此连接光线a与凸透镜的入射点和右侧焦点F，画出带箭头的折射光线，方向指向右侧。
（2）折射光线b平行于主光轴，根据规律②，其对应的入射光线应从左侧的焦点F发出，因此连接左侧焦点F和光线b与凸透镜的入射点，画出带箭头的入射光线，方向指向凸透镜。
【答案】
【知识点】
凸透镜光路、光的折射
【点评】
本题是光学基础作图题，考查对凸透镜特殊光线规律的应用，属于初中物理光学的核心基础内容，难度较低，需熟练掌握特殊光线的折射规律。
【难度系数】
0.7
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凹透镜的虚焦点；②过光心的光线传播方向不变；③指向凹透镜另一侧虚焦点的光线经凹透镜折射后，折射光线平行于主光轴。解题时先判断每条入射光线的类型，再对应规律画出折射光线。
【解析】
1. 平行于主光轴的入射光线：根据规律，其折射光线的反向延长线需经过左侧虚焦点F，因此从该光线与凹透镜的入射点，连接左侧F点并延长，得到向右上方的折射光线；
2. 过光心O的入射光线：根据规律，过光心的光线传播方向不变，直接沿原方向（从左下到右上）延长即可；
3. 指向右侧虚焦点F的入射光线：根据规律，该光线经凹透镜折射后平行于主光轴，因此从该光线与凹透镜的入射点，画出平行于主光轴向右的折射光线。
【答案】
【知识点】
凹透镜光路作图、透镜特殊光线
【点评】
本题考查凹透镜的特殊光线作图，是光学基础作图题，需熟练掌握凹透镜的折射规律，属于学生需掌握的常规题型。
【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凹透镜的虚焦点；②过光心的光线传播方向不变；③指向凹透镜另一侧虚焦点的光线经凹透镜折射后，折射光线平行于主光轴。解题时先判断每条入射光线的类型，再对应规律画出折射光线。
【解析】
1. 平行于主光轴的入射光线：根据规律，其折射光线的反向延长线需经过左侧虚焦点F，因此从该光线与凹透镜的入射点，连接左侧F点并延长，得到向右上方的折射光线；
2. 过光心O的入射光线：根据规律，过光心的光线传播方向不变，直接沿原方向（从左下到右上）延长即可；
3. 指向右侧虚焦点F的入射光线：根据规律，该光线经凹透镜折射后平行于主光轴，因此从该光线与凹透镜的入射点，画出平行于主光轴向右的折射光线。
【答案】
【知识点】
凹透镜光路作图、透镜特殊光线
【点评】
本题考查凹透镜的特殊光线作图，是光学基础作图题，需熟练掌握凹透镜的折射规律，属于学生需掌握的常规题型。
【难度系数】
0.5
9 如图所示，F是凸透镜的焦点，请作出光线a、b对应的折射光线和入射光线。
答案
解析
【分析】要完成凸透镜的光路作图，需牢记凸透镜的三条特殊光线规律：①过光心的光线，经凸透镜后传播方向不变；②平行于主光轴的光线，经凸透镜折射后过焦点；③从焦点发出的光线，经凸透镜折射后平行于主光轴。对于光线a，它经过凸透镜的光心O，符合规律①，因此其折射光线方向与入射光线一致；对于光线b，它是指向凸透镜的折射光线，其延长线经过右侧焦点F，根据规律②的可逆性，对应的入射光线应平行于主光轴，从左侧水平射向凸透镜。
【解析】1. 光线a的折射光线：光线a入射到凸透镜的光心O，根据“过光心的光线传播方向不变”，沿光线a的方向，从O点向右画出带箭头的直线，即为折射光线。2. 光线b的入射光线：光线b是折射光线，指向右侧焦点F，根据“平行于主光轴的光线经凸透镜折射后过焦点”，作一条平行于主光轴的水平光线，从左侧水平向右射向凸透镜，与凸透镜交于一点，即为光线b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，是光学作图的基础题，需熟练掌握三条特殊光线的规律，注意光路可逆性的运用。
【难度系数】0.3
【解析】1. 光线a的折射光线：光线a入射到凸透镜的光心O，根据“过光心的光线传播方向不变”，沿光线a的方向，从O点向右画出带箭头的直线，即为折射光线。2. 光线b的入射光线：光线b是折射光线，指向右侧焦点F，根据“平行于主光轴的光线经凸透镜折射后过焦点”，作一条平行于主光轴的水平光线，从左侧水平向右射向凸透镜，与凸透镜交于一点，即为光线b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，是光学作图的基础题，需熟练掌握三条特殊光线的规律，注意光路可逆性的运用。
【难度系数】0.3
