14. 新素材 科学前沿 航天员舱外作业时,宽厚的航天服限制了他的视野,为了看清胸前的操作面板,可以通过手腕处的小镜子(如图甲)进行观察.乙图中A点代表航天员的眼睛,B点代表胸前某一按钮,C点是小镜子的位置,请你根据反射光路图在C点准确画出镜面并标出镜面与竖直面的夹角.(保留作图痕迹)

14. 如图所示 解析:法线在由入射光线和反射光线组成的角的平分线上;因为法线是垂直于镜面的,所以用虚线作出法线后,过入射点作法线的垂线,镜面就在这条垂线上,镜面要朝向入射光线和反射光线的一侧.因为反射光线与竖直面的夹角为 50°,入射光线与竖直面的夹角为 70°,所以反射角与入射角之和为 60°,则反射角等于入射角等于 30°,所以反射光线与镜面的夹角为 60°,则镜面与竖直面的夹角为 10°.

【分析】
本题需利用光的反射定律作图，核心是明确法线为入射光线与反射光线的角平分线，且法线与镜面垂直。解题步骤：①确定入射光线（CB）和反射光线（CA）；②计算两光线的夹角，作出角平分线即法线；③过C点作法线的垂线得到镜面；④通过角度关系确定镜面与竖直面的夹角。
【解析】
1. 确定光线：入射光线是指向镜面的CB，反射光线是离开镜面的CA。
2. 作法线：CA与竖直面夹角50°，CB与竖直面夹角70°，则入射光线与反射光线的夹角为50°+70°=120°，根据反射定律，法线平分该夹角，因此法线与CA、CB的夹角均为120°÷2=60°。
3. 作镜面：法线与镜面垂直，过C点作法线的垂线，即为镜面，镜面朝向入射、反射光线一侧。
4. 计算夹角：法线与竖直面的夹角为60°-50°=10°，由于镜面与法线垂直，故镜面与竖直面的夹角为10°。
【答案】
如图所示
【知识点】
光的反射定律、平面镜作图
【点评】
本题结合实际场景考查光的反射定律的应用，关键是掌握法线的确定方法，再利用法线与镜面的垂直关系确定镜面位置，需准确分析角度间的关系，属于基础作图题。
【难度系数】
0.4

15. 兴趣小组用如图所示的装置探究光的反射定律.

(1) 为了显示光路,下列做法不可行的是.
A. 用喷壶向玻璃缸中喷水雾
B. 使光束贴着纸板射向平面镜
C. 抽尽玻璃缸中空气在黑暗中进行
(2) 图中红光激光笔发出的光相当于线,当绿光激光笔向镜面靠近时,反射角(填“变大”“变小”或“不变”).
(3) 实验中小明三次改变入射角的大小,测得数据如表所示,他根据表中数据得出的结论和其他同学的结论并不一致,请你分析小明测量实验数据过程中出现的问题可能是.

(4) 从 A 侧往 B 侧看,当我们观察到现象时,证明反射光线、入射光线和法线在同一平面内.

15. (1)C (2)法 变大 (3)把反射光线与镜面的夹角当成了反射角 (4)绿光与红光重合(或只有一条光线) 解析:(1)A.用喷壶向玻璃缸中喷水雾,可以显示光路,故 A 可行;B.使光束贴着纸板射向平面镜,可以显示光路,故 B 可行;C.抽尽玻璃缸中空气,没有能反射光的物质,故不可行,故选 C.(2)法线过入射点与镜面垂直,由图可知,红光激光笔发出的光相当于法线.当绿光激光笔向镜面靠近时,入射角变大,反射角等于入射角,故反射角变大.(3)根据光的反射定律,反射角等于入射角,反射角是反射光线与法线的夹角,入射角是入射光线与法线的夹角,当入射角分别为 20°、30、50°时,反射光线与法线的夹角,即反射角也应分别是 20°、30°、50°,而 70°、60°、40°正好是反射光线与镜面的夹角,所以是把反射光线与镜面的夹角当成了反射角.(4)从 A 侧往 B 侧看,当绿光与红光重合时,说明反射光线、入射光线和法线在同一平面内.

【分析】本题围绕光的反射定律的探究实验展开，需结合光路显示方法、法线定义、反射角与入射角的关系、实验误差分析及三线共面的验证方法逐一分析各小问：(1)问判断显示光路的可行做法，需明确能让光发生漫反射的介质可显示光路；(2)问需掌握法线的定义及反射角随入射角的变化规律；(3)问要理解反射角的正确定义，分析数据偏差的原因；(4)问需明确验证三线共面的实验现象。
【解析】(1)A选项，喷水雾后，水雾中的小水滴可使光发生漫反射，能清晰显示光路，可行；B选项，光束贴着纸板射向平面镜时，纸板的漫反射可显示光路，可行；C选项，抽尽玻璃缸中空气，没有能反射光的介质，无法显示光路，不可行，故选C。(2)法线是过入射点且垂直于镜面的直线，由图可知红光激光笔发出的光相当于法线；当绿光激光笔向镜面靠近时，入射光线与法线的夹角（入射角）变大，根据光的反射定律，反射角等于入射角，因此反射角变大。(3)根据光的反射定律，反射角是反射光线与法线的夹角，入射角是入射光线与法线的夹角。若入射角为20°，反射角应也为20°，但小明测得的反射角为70°，这是把反射光线与镜面的夹角当成了反射角（90°-20°=70°），同理其他数据也符合该偏差原因。(4)验证反射光线、入射光线和法线在同一平面内时，从A侧往B侧看，若观察到绿光与红光重合（或只有一条光线），说明反射光线与入射光线在同一平面，即三者共面。
【答案】(1)C (2)法；变大 (3)把反射光线与镜面的夹角当成了反射角 (4)绿光与红光重合(或只有一条光线)
【知识点】光的反射定律、实验探究、反射角的定义
【点评】本题是光的反射定律的典型实验题，全面考查了实验操作细节、核心概念理解、误差分析及实验结论验证，需学生熟练掌握光的反射定律的基础内容，同时关注实验中的易错点，如反射角的定义易混淆。
【难度系数】0.6

16. 核心素养 科学思维 如图所示，两块等大的平面镜A、B直立在地面上，A、B高为1.05 m，相距0.2 m.有一束激光与竖直方向成$45°$角射到平面镜B的上边缘，经多次反射后射到地面.从第一次照射到平面镜B的上边缘开始计数，激光束射到地面时共经历的反射的次数为 ()

A.4
B.5
C.6
D.7

16. C 解析:如图,∠DCF 等于反射角等于入射角,在Rt△DCF 中,DF=CF=0.2 m,所以每反射一次,光线下移 0.2 m,发生反射的次数$n=\frac{1.05\ \mathrm{m}}{0.2\ \mathrm{m}}=5.25$,所以包括在 C 点的反射,一共发生 6 次反射.故选 C.

【分析】
要解决本题，需结合光的反射定律和几何关系分析：激光以45°角入射到平面镜B的上边缘，根据反射定律，入射角等于反射角，结合45°的几何特征，可得出每次反射后，光线在竖直方向下降的距离等于两平面镜A、B的间距（0.2m）；计算反射次数时，需包含初始在B上边缘的第一次反射。
【解析】
根据光的反射定律，入射角等于反射角，本题中入射光线与竖直方向成45°，因此每次反射后，光线竖直方向移动的距离等于两平面镜的间距，即0.2m。
已知平面镜A、B的高度为1.05m，计算竖直方向可完成的完整下移次数：$\frac{1.05\ \mathrm{m}}{0.2\ \mathrm{m}} = 5.25$，说明光线在竖直方向可完成5次完整的下移过程。
从B的上边缘（第一次反射）开始计数，总反射次数为初始的1次加上后续的5次，共$1+5=6$次。
【答案】C
【知识点】光的反射定律
【点评】本题结合几何知识考查光的反射定律的应用，核心是利用45°角的几何关系确定每次反射时光线竖直方向的移动距离，需注意初始反射点的计数，避免漏算，属于中等难度的光学应用题。
【难度系数】0.5

17. 如图所示,一束光沿 AO 射向水面,方向保持不变,打开水阀 K,水流出,光点在光屏上移动,当光点移动了 20 cm 时,容器中的水位下降了
()


A.20 cm
B.10 cm
C.$10\sqrt{2}\ \mathrm{cm}$
D.$5\sqrt{2}\ \mathrm{cm}$

17. B 解析:如图甲,入射光线 AO 射到水面,水面将光线反射到 Q 点,入射角为 45°.当水面下降时,入射光线 AO 保持不变,如图乙,入射角没变,反射角也没变仍为 45°. 根据几何关系,$QQ'// OP$,$OQ// O'Q'$,所以$OP=QQ'=20\ \mathrm{cm}$,因为入射角为 45°,所以△OO'P 是等腰直角三角形,所以$O'M=\frac{1}{2}OP=10\ \mathrm{cm}$,所以当光斑在 EF 上向右移动 20 cm 时,水面将下降 10 cm,故 ACD 不符合题,B 符合题意.故选 B.

【分析】
要解决该问题，需结合光的反射定律和几何关系分析：首先确定入射光线的入射角，根据反射定律明确反射光线的方向特点；当水位下降时，入射光线不变，反射光线平行移动，光屏上光点的移动距离与水位下降高度存在几何关联，通过等腰直角三角形的性质即可推导求解。
【解析】
1. 确定入射角：入射光线AO与水面夹角为45°，因此入射角为 $ 90° - 45° = 45° $，根据光的反射定律，反射角等于入射角，故反射角也为45°。
2. 分析反射光线的移动规律：当水位下降时，入射光线AO保持不变，新的入射点为O'，由于入射角不变，反射光线的方向不变，因此新的反射光线与原反射光线平行，光屏上光点移动的距离 $ QQ' = OP = 20\ \mathrm{cm} $。
3. 计算水位下降高度：过新入射点O'作原水面的垂线，垂足为M，O'M即为水位下降的高度。因为入射角为45°，△OO'P是等腰直角三角形，等腰直角三角形斜边上的高等于斜边的一半，所以 $ O'M = \frac{1}{2}OP = \frac{1}{2} × 20\ \mathrm{cm} = 10\ \mathrm{cm} $，即水位下降了10 cm。
【答案】
B
【知识点】
光的反射定律、几何光学
【点评】
本题将光的反射定律与几何知识结合，核心是理解水位下降时反射光线平行移动的特点，通过等腰直角三角形的性质建立几何关系求解，考查学生对光学规律的应用能力和几何分析能力。
【难度系数】
0.5