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8.[日照中考] 物理兴趣小组的同学在实验室找到一棱镜，其横截面为直角三角形ABC，如图所示，其中BC面镀银。一条光线从AB面上的O点射入棱镜，经过BC面一次反射后，从AC面的P点射出。请在图中画出该光线射入棱镜之后的光路图。
答案
8.如图所示
解析
【分析】
要画出光线在棱镜内的光路，需利用平面镜成像的原理（BC面镀银相当于平面镜）。思路是：光线从AB面的O点进入棱镜后，会射向BC面发生反射，再从AC面的P点射出。根据平面镜成像时，反射光线的反向延长线过物点的像，作O点关于BC面的对称点（像点），连接像点与P，与BC的交点即为BC面上的反射点，再依次连接O到反射点、反射点到P，即可得到完整光路。
【解析】
作图步骤如下：
1. 作O点关于BC面的对称点O'（利用平面镜成像的对称性，反射光线的路径可转化为从像点出发的直线）；
2. 连接O'和P，线段O'P与BC面的交点记为Q，Q即为光线在BC面的反射点；
3. 连接OQ，该线段为光线从O点进入棱镜后射向BC面的入射光线；
4. 连接QP，该线段为光线经BC面反射后射向AC面P点的出射光线，补全入射光线（题目已给出），完成光路图。
【答案】
如图所示
【知识点】
光的反射定律、平面镜成像、光的折射
【点评】
本题结合直角三角形棱镜的反射与折射作图，核心是利用平面镜成像的对称性确定反射点，考查学生对光的反射、折射规律的应用能力，属于中等难度的光学作图题。
【难度系数】
0.5
要画出光线在棱镜内的光路，需利用平面镜成像的原理（BC面镀银相当于平面镜）。思路是：光线从AB面的O点进入棱镜后，会射向BC面发生反射，再从AC面的P点射出。根据平面镜成像时，反射光线的反向延长线过物点的像，作O点关于BC面的对称点（像点），连接像点与P，与BC的交点即为BC面上的反射点，再依次连接O到反射点、反射点到P，即可得到完整光路。
【解析】
作图步骤如下：
1. 作O点关于BC面的对称点O'（利用平面镜成像的对称性，反射光线的路径可转化为从像点出发的直线）；
2. 连接O'和P，线段O'P与BC面的交点记为Q，Q即为光线在BC面的反射点；
3. 连接OQ，该线段为光线从O点进入棱镜后射向BC面的入射光线；
4. 连接QP，该线段为光线经BC面反射后射向AC面P点的出射光线，补全入射光线（题目已给出），完成光路图。
【答案】
如图所示
【知识点】
光的反射定律、平面镜成像、光的折射
【点评】
本题结合直角三角形棱镜的反射与折射作图，核心是利用平面镜成像的对称性确定反射点，考查学生对光的反射、折射规律的应用能力，属于中等难度的光学作图题。
【难度系数】
0.5
9. ★★ 小明让一束强度不变的激光从某玻璃斜射向空气(如图甲、乙所示),不断调整入射角,通过实验得到如下表格:
入射角$α/°$ 0 10 20 30 40 41.8 50
折射角$β/°$ 0 15.2 48.6 81 90
反射能量/% 5 7 26 43 84 100 100
(1)光的折射现象一般都会伴随着反射现象的发生,当入射角增大时,折射角
(2)(图像分析)当入射角$α≥41.8°$时,折射光线消失,反射光线会变得更亮,即发生光的全反射现象。图丙中的图线
入射角$α/°$ 0 10 20 30 40 41.8 50
折射角$β/°$ 0 15.2 48.6 81 90
反射能量/% 5 7 26 43 84 100 100
(1)光的折射现象一般都会伴随着反射现象的发生,当入射角增大时,折射角
增大
(填“增大”“减小”或“不变”),折射光线的能量减小
(填“增大”“减小”或“不变”)。(2)(图像分析)当入射角$α≥41.8°$时,折射光线消失,反射光线会变得更亮,即发生光的全反射现象。图丙中的图线
$a$
(填“$a$”或“$b$”)反映了上述实验中的两角关系。答案
9.(1)增大;减小 (2)a 【点拨】(1)由表格数据可知,入射角增大时,折射角也随着增大,且反射光线的能量增大,因为入射光光强不变,所以折射光线的能量减小。(2)图线a中折射角随着入射角的增大而增大,折射角总大于入射角,且当入射角为41.8°时,折射角为90°,所以图线a反映了实验中折射角与入射角的关系。
解析
【分析】
要解决这道题，需结合表格实验数据，分析光的折射规律、能量变化及全反射时的两角关系：
1. 第(1)问：观察表格中入射角与折射角的对应数值，判断折射角随入射角的变化；再根据反射能量的变化，结合入射光强度不变，推导折射光线能量的变化。
2. 第(2)问：明确光从玻璃斜射入空气时折射角大于入射角，且全反射临界角对应的折射角为90°，据此匹配符合的图线。
【解析】
(1) 由表格数据可知：入射角α从0°增大到50°时，对应的折射角β从0°增大到81°，因此入射角增大时，折射角增大；同时，反射能量随入射角增大从5%增至100%，由于入射光强度不变，折射光线能量=入射光能量-反射光能量，故折射光线能量减小。
(2) 光从玻璃斜射向空气时，折射角大于入射角；实验中入射角为41.8°时折射角为90°（全反射临界角）。图线a中折射角随入射角增大而增大，且折射角始终大于入射角，符合实验数据；图线b不符合，因此选图线a。
【答案】
(1)增大；减小 (2)a
【知识点】
光的折射规律、全反射现象
【点评】
本题结合实验数据考查光的折射规律和全反射特点，需学生具备数据分析能力，理解折射角与入射角的关系及能量变化逻辑，属于中等难度的基础应用题目。
【难度系数】
0.5
要解决这道题，需结合表格实验数据，分析光的折射规律、能量变化及全反射时的两角关系：
1. 第(1)问：观察表格中入射角与折射角的对应数值，判断折射角随入射角的变化；再根据反射能量的变化，结合入射光强度不变，推导折射光线能量的变化。
2. 第(2)问：明确光从玻璃斜射入空气时折射角大于入射角，且全反射临界角对应的折射角为90°，据此匹配符合的图线。
【解析】
(1) 由表格数据可知：入射角α从0°增大到50°时，对应的折射角β从0°增大到81°，因此入射角增大时，折射角增大；同时，反射能量随入射角增大从5%增至100%，由于入射光强度不变，折射光线能量=入射光能量-反射光能量，故折射光线能量减小。
(2) 光从玻璃斜射向空气时，折射角大于入射角；实验中入射角为41.8°时折射角为90°（全反射临界角）。图线a中折射角随入射角增大而增大，且折射角始终大于入射角，符合实验数据；图线b不符合，因此选图线a。
【答案】
(1)增大；减小 (2)a
【知识点】
光的折射规律、全反射现象
【点评】
本题结合实验数据考查光的折射规律和全反射特点，需学生具备数据分析能力，理解折射角与入射角的关系及能量变化逻辑，属于中等难度的基础应用题目。
【难度系数】
0.5
10. ★★（科学探究）如图甲是“探究平面镜成像特点”的情景:透明玻璃板放在一块带刻度的木板上,玻璃板与木板垂直;两支相同的蜡烛A、B竖立于玻璃板两侧,A蜡烛为成像物体。
(1)在实验过程中,如果把玻璃板沿CD水平向右移动,可以观察到像相对于蜡烛A
(2)如图乙所示,两个平面镜$L_1$和$L_2$平行竖直放置,两镜相距$s$,物体A在两镜之间,A在$L_1$中的一个像是$A_1$,A在$L_2$中的一个像是$A_2$,已知$A_1$、$A_2$相距$s_1$,当物体A在两镜之间移动时,A在两镜里成的像$A_1$、$A_2$的距离$s_1$的变化情况是
(3)另一位同学直接用平面镜来确定像的位置,如图丙所示,平面镜竖直放置在铺有白纸的水平桌面上,将5节同样的小电池直立在白纸上,保持电池①的位置不变,移动其他电池,使电池③遮挡住电池①的像和电池②,电池⑤遮挡住电池①的像和电池④,在白纸上记录下电池的位置如图丁所示,请在图丁中作出电池①像的位置并用“·”表示。
(1)在实验过程中,如果把玻璃板沿CD水平向右移动,可以观察到像相对于蜡烛A
不
(填“向右”“向左”或“不”)移动;如果将玻璃板绕EF轴顺时针转动,可以观察到像 顺时针转动
(填“顺时针转动”“逆时针转动”或“不动”)。若玻璃板以5 cm/s的速度匀速远离蜡烛A,2 s后蜡烛B应远离原来的位置 20
cm才能与A的像完全重合。(2)如图乙所示,两个平面镜$L_1$和$L_2$平行竖直放置,两镜相距$s$,物体A在两镜之间,A在$L_1$中的一个像是$A_1$,A在$L_2$中的一个像是$A_2$,已知$A_1$、$A_2$相距$s_1$,当物体A在两镜之间移动时,A在两镜里成的像$A_1$、$A_2$的距离$s_1$的变化情况是
不变
(填“变大”“不变”或“变小”)。(3)另一位同学直接用平面镜来确定像的位置,如图丙所示,平面镜竖直放置在铺有白纸的水平桌面上,将5节同样的小电池直立在白纸上,保持电池①的位置不变,移动其他电池,使电池③遮挡住电池①的像和电池②,电池⑤遮挡住电池①的像和电池④,在白纸上记录下电池的位置如图丁所示,请在图丁中作出电池①像的位置并用“·”表示。
答案
10.(1)不;顺时针转动;20 (2)不变 (3)如图所示
【点拨】(1)玻璃板沿CD水平向右移动时,蜡烛A的物距不变,像距也不变,像和物体关于玻璃板对称,像还在原来位置,所以像相对于蜡烛A不动。如果将玻璃板绕EF轴顺时针转动,由于平面镜所成的像与物体关于镜面对称,所以可以观察到蜡烛A的像也顺时针转动。由题意知,当玻璃板移动2 s后,蜡烛A远离玻璃板所移动的距离s=vt=5 cm/s×2 s=10 cm。由于像到镜面的距离始终等于物到镜面的距离,当玻璃板远离A时,A到镜面的距离增加10 cm,像到镜面的距离也增加10 cm,因此像相对于原位置远离了10 cm(玻璃板移动的距离)+10 cm(像到镜面的距离),故B蜡烛需远离原来位置20 cm才能与像重合。(2)由题意知,连接AA₁交L₁于O₁点,连接AA₂交L₂于O₂点,如图所示。根据平面镜成像中,像和物到平面镜的距离相等,可得A₁O₁=AO₁,A₂O₂=AO₂,则A₁A=2AO₁,A₂A=2AO₂,所以 s₁ = A₁A₂ = 2AO₁ + 2AO₂ = 2(AO₁+AO₂)=2s,所以无论A点在两个平面镜的哪个位置,A₁、A₂两个像点之间的距离s₁是不变的。
解析
【分析】
本题考查平面镜成像特点的应用，需结合像与物关于镜面对称、光的直线传播等知识分析：
(1) 玻璃板水平移动时，蜡烛A的物距不变，根据平面镜成像“像距等于物距”，像距也不变，故像相对于A不移动；玻璃板绕轴转动时，像始终与物关于镜面对称，因此像随镜面顺时针转动；玻璃板远离A的距离由速度公式计算，像距也同步增加，故B需远离的距离为玻璃板移动距离的2倍。
(2) 平行平面镜成像时，两像的距离等于2倍的两镜间距，与物体位置无关，因此距离不变。
(3) 利用光的直线传播，遮挡电池的连线交点即为像的位置，两条连线分别是②-③和④-⑤，交点为像的位置。
【解析】
(1) ① 玻璃板沿CD水平向右移动，蜡烛A到玻璃板的距离（物距）不变，由平面镜成像特点：像与物到平面镜的距离相等，可知像到玻璃板的距离（像距）也不变，因此像相对于蜡烛A不移动；
② 平面镜成像中，像与物关于镜面对称，当玻璃板绕EF轴顺时针转动时，蜡烛A的像也顺时针转动；
③ 玻璃板移动的距离：$ s = vt = 5\ \mathrm{cm/s} × 2\ \mathrm{s} = 10\ \mathrm{cm} $，A到玻璃板的距离增加10cm，像到玻璃板的距离也增加10cm，因此像相对于A远离的总距离为$ 10\ \mathrm{cm} + 10\ \mathrm{cm} = 20\ \mathrm{cm} $，故蜡烛B应远离原来的位置20cm才能与A的像完全重合。
(2) 设物体A到$ L_1 $的距离为$ d_1 $，到$ L_2 $的距离为$ d_2 $，两镜间距$ s = d_1 + d_2 $；根据平面镜成像特点，A在$ L_1 $的像$ A_1 $到$ L_1 $的距离为$ d_1 $，A在$ L_2 $的像$ A_2 $到$ L_2 $的距离为$ d_2 $，因此$ A_1 $与$ A_2 $的距离$ s_1 = 2d_1 + 2d_2 = 2(d_1 + d_2) = 2s $，与A的位置无关，故$ s_1 $不变。
(3) 根据光的直线传播，电池③遮挡住电池①的像和电池②，说明电池①的像在②和③的连线上；电池⑤遮挡住电池①的像和电池④，说明电池①的像在④和⑤的连线上；两条连线的交点即为电池①像的位置，作图如图所示。
【答案】
(1) 不；顺时针转动；20
(2) 不变
(3) 如图所示
【知识点】
平面镜成像特点，光的直线传播
【点评】
本题是平面镜成像特点的综合探究题，涵盖了成像的对称性、像距物距关系、平行平面镜成像规律及像的确定方法，注重实验原理的应用，考查学生的分析与作图能力，属于中等难度题目。
【难度系数】
0.5
本题考查平面镜成像特点的应用，需结合像与物关于镜面对称、光的直线传播等知识分析：
(1) 玻璃板水平移动时，蜡烛A的物距不变，根据平面镜成像“像距等于物距”，像距也不变，故像相对于A不移动；玻璃板绕轴转动时，像始终与物关于镜面对称，因此像随镜面顺时针转动；玻璃板远离A的距离由速度公式计算，像距也同步增加，故B需远离的距离为玻璃板移动距离的2倍。
(2) 平行平面镜成像时，两像的距离等于2倍的两镜间距，与物体位置无关，因此距离不变。
(3) 利用光的直线传播，遮挡电池的连线交点即为像的位置，两条连线分别是②-③和④-⑤，交点为像的位置。
【解析】
(1) ① 玻璃板沿CD水平向右移动，蜡烛A到玻璃板的距离（物距）不变，由平面镜成像特点：像与物到平面镜的距离相等，可知像到玻璃板的距离（像距）也不变，因此像相对于蜡烛A不移动；
② 平面镜成像中，像与物关于镜面对称，当玻璃板绕EF轴顺时针转动时，蜡烛A的像也顺时针转动；
③ 玻璃板移动的距离：$ s = vt = 5\ \mathrm{cm/s} × 2\ \mathrm{s} = 10\ \mathrm{cm} $，A到玻璃板的距离增加10cm，像到玻璃板的距离也增加10cm，因此像相对于A远离的总距离为$ 10\ \mathrm{cm} + 10\ \mathrm{cm} = 20\ \mathrm{cm} $，故蜡烛B应远离原来的位置20cm才能与A的像完全重合。
(2) 设物体A到$ L_1 $的距离为$ d_1 $，到$ L_2 $的距离为$ d_2 $，两镜间距$ s = d_1 + d_2 $；根据平面镜成像特点，A在$ L_1 $的像$ A_1 $到$ L_1 $的距离为$ d_1 $，A在$ L_2 $的像$ A_2 $到$ L_2 $的距离为$ d_2 $，因此$ A_1 $与$ A_2 $的距离$ s_1 = 2d_1 + 2d_2 = 2(d_1 + d_2) = 2s $，与A的位置无关，故$ s_1 $不变。
(3) 根据光的直线传播，电池③遮挡住电池①的像和电池②，说明电池①的像在②和③的连线上；电池⑤遮挡住电池①的像和电池④，说明电池①的像在④和⑤的连线上；两条连线的交点即为电池①像的位置，作图如图所示。
【答案】
(1) 不；顺时针转动；20
(2) 不变
(3) 如图所示
【知识点】
平面镜成像特点，光的直线传播
【点评】
本题是平面镜成像特点的综合探究题，涵盖了成像的对称性、像距物距关系、平行平面镜成像规律及像的确定方法，注重实验原理的应用，考查学生的分析与作图能力，属于中等难度题目。
【难度系数】
0.5
