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三、解答题
8. (2025·长沙中考)傍晚时分,在水面平静的池塘边,小湘尝试用激光笔从A点去照亮池塘对面树上的一个果子(B点),发现可以用两种不同的方式实现。请在图中画出这两种方式的光路图(保留作图痕迹)。
8. (2025·长沙中考)傍晚时分,在水面平静的池塘边,小湘尝试用激光笔从A点去照亮池塘对面树上的一个果子(B点),发现可以用两种不同的方式实现。请在图中画出这两种方式的光路图(保留作图痕迹)。
答案
【分析】
要完成从A点照亮B点的两种光路，需结合光的两种传播规律：光在同种均匀介质中沿直线传播，以及光的反射定律（可通过平面镜成像原理简化作图）。第一种方式是光沿直线传播，直接连接A、B两点；第二种方式利用水面的反射，根据平面镜成像时像与物关于镜面对称，先作出B点的像，再确定入射点，进而画出反射光路，以此得到两种不同的光路。
【解析】
1. 第一种光路：光沿直线传播，用直线连接A点和B点，在直线上标注箭头，方向从A指向B，即为第一条光路。
2. 第二种光路：利用光的反射作图，步骤如下：
（1）过B点作水面（水平线）的垂线，延长垂线至水面另一侧，使B到水面的距离等于B'到水面的距离，得到B点关于水面的对称点B'；
（2）连接A点和B'点，与水面交于点O（该点为反射的入射点）；
（3）连接A点与O点、O点与B点，在AO上标注箭头（方向从A指向O），在OB上标注箭头（方向从O指向B），即为第二条光路。
【答案】
【知识点】
光的直线传播；光的反射；平面镜成像
【点评】
本题结合实际场景考查光学基础作图，需掌握光的直线传播和反射的应用，利用平面镜成像简化反射光路的作图，是光学部分的常规基础题，能将知识点与实际问题结合。
【难度系数】
0.6
解析
【分析】
要完成从A点照亮B点的两种光路，需运用光的两种传播规律：一是光在同种均匀介质中沿直线传播，二是光的反射定律（可借助平面镜成像原理简化作图）。第一种方式是光沿直线传播，直接连接A、B两点；第二种方式利用水面的反射，根据平面镜成像时像与物关于镜面对称的特点，先确定B点的像，再找到入射点，画出反射光路，从而得到两种不同的光路。
【解析】
1. 第一种光路：光沿直线传播，用直线连接A点和B点，在直线上标注箭头，方向从A指向B，即为第一条光路。
2. 第二种光路：利用光的反射作图，步骤如下：
（1）过B点作水面（水平线）的垂线，延长垂线至水面另一侧，使B到水面的距离等于B'到水面的距离，得到B点关于水面的对称点B'；
（2）连接A点和B'点，与水面交于点O（该点为反射的入射点）；
（3）连接A点与O点、O点与B点，在AO上标注箭头（方向从A指向O），在OB上标注箭头（方向从O指向B），即为第二条光路。
【答案】
【知识点】
光的直线传播；光的反射；平面镜成像
【点评】
本题结合实际场景考查光学基础作图，需掌握光的直线传播和反射的应用，利用平面镜成像简化反射光路的作图，是光学部分的常规基础题，能将知识点与实际问题结合。
【难度系数】
0.6
要完成从A点照亮B点的两种光路，需运用光的两种传播规律：一是光在同种均匀介质中沿直线传播，二是光的反射定律（可借助平面镜成像原理简化作图）。第一种方式是光沿直线传播，直接连接A、B两点；第二种方式利用水面的反射，根据平面镜成像时像与物关于镜面对称的特点，先确定B点的像，再找到入射点，画出反射光路，从而得到两种不同的光路。
【解析】
1. 第一种光路：光沿直线传播，用直线连接A点和B点，在直线上标注箭头，方向从A指向B，即为第一条光路。
2. 第二种光路：利用光的反射作图，步骤如下：
（1）过B点作水面（水平线）的垂线，延长垂线至水面另一侧，使B到水面的距离等于B'到水面的距离，得到B点关于水面的对称点B'；
（2）连接A点和B'点，与水面交于点O（该点为反射的入射点）；
（3）连接A点与O点、O点与B点，在AO上标注箭头（方向从A指向O），在OB上标注箭头（方向从O指向B），即为第二条光路。
【答案】
【知识点】
光的直线传播；光的反射；平面镜成像
【点评】
本题结合实际场景考查光学基础作图，需掌握光的直线传播和反射的应用，利用平面镜成像简化反射光路的作图，是光学部分的常规基础题，能将知识点与实际问题结合。
【难度系数】
0.6
9. “探究光的反射定律”实验装置如图甲所示,平面镜放在水平桌面上,标有刻度(图中未画出)的白色纸板ABCD,右半部分能绕垂直于CD的ON轴向后折转,在纸板上安装一支可在纸板平面内自由移动的激光笔。
(1) 实验前，应将纸板放置于平面镜上；实验时，在纸板上画出一条直线EO，使入射光线紧贴EO入射到平面镜的O点，移动激光笔，使入射光线绕入射点O沿逆时针方向转动，可观察到反射光线沿时针方向转动。
(2) 移动激光笔，使入射角为$45°$，测得反射角也为$45°$，由此就得出“光反射时，反射角等于入射角”的结论。你认为有何不妥之处？。
(3) 如图乙所示，将纸板右半部分绕ON向后折转任意角度，发现纸板上均无反射光线呈现。此现象说明了。
(4) 若将纸板(连同激光笔)绕CD向后倾斜，入射光线仍能呈现在纸板上，且仍从E入射到平面镜的O点(图丙)，此时与图甲情形对比，发生改变的有(填字母，多选)。
A. 法线位置
B. 反射光线方向
C. 入射角度数
D. 反射角与入射角的关系
(5) 有一种液面微变监视器，基本原理如图丁所示，光束发射器始终以一定角度向被监视的液面发射一束细光束，光束经液面反射后被光电转换接收器接收，若光电转换接收器接收到的光点从$S_1$移到$S_2$，说明液面(填“上升”或“下降”)了。光点移动距离的大小与接收平面到液面之间的距离(填“有”或“没有”)关系。
10. 小文在参观科技馆的时候发现了一个3D全息投影展示台(图甲)。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。请帮小文设计利用平板电脑(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，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区图形应设计成图丙中的。
(2) 在组装四个反射面时，反射面A与屏幕的夹角应为$°$，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成像的位置太高，这时他应调整平板电脑上四个图像(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。
(1) 实验前，应将纸板放置于平面镜上；实验时，在纸板上画出一条直线EO，使入射光线紧贴EO入射到平面镜的O点，移动激光笔，使入射光线绕入射点O沿逆时针方向转动，可观察到反射光线沿时针方向转动。
(2) 移动激光笔，使入射角为$45°$，测得反射角也为$45°$，由此就得出“光反射时，反射角等于入射角”的结论。你认为有何不妥之处？。
(3) 如图乙所示，将纸板右半部分绕ON向后折转任意角度，发现纸板上均无反射光线呈现。此现象说明了。
(4) 若将纸板(连同激光笔)绕CD向后倾斜，入射光线仍能呈现在纸板上，且仍从E入射到平面镜的O点(图丙)，此时与图甲情形对比，发生改变的有(填字母，多选)。
A. 法线位置
B. 反射光线方向
C. 入射角度数
D. 反射角与入射角的关系
(5) 有一种液面微变监视器，基本原理如图丁所示，光束发射器始终以一定角度向被监视的液面发射一束细光束，光束经液面反射后被光电转换接收器接收，若光电转换接收器接收到的光点从$S_1$移到$S_2$，说明液面(填“上升”或“下降”)了。光点移动距离的大小与接收平面到液面之间的距离(填“有”或“没有”)关系。
10. 小文在参观科技馆的时候发现了一个3D全息投影展示台(图甲)。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。请帮小文设计利用平板电脑(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，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区图形应设计成图丙中的。
(2) 在组装四个反射面时，反射面A与屏幕的夹角应为$°$，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成像的位置太高，这时他应调整平板电脑上四个图像(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。
答案
【解析】
(1) 实验前，为了保证法线与纸板垂直，应将纸板竖直（垂直）放置于平面镜上；当入射光线绕O点沿逆时针方向转动时，入射角增大，根据光的反射定律，反射角也增大，反射光线会远离法线，沿顺时针方向转动。
(2) 仅通过一次入射角为45°的实验就得出反射角等于入射角的结论，实验次数太少，结论具有偶然性，不具备普遍规律。
(3) 将纸板右半部分绕ON向后折转任意角度后，纸板上无法呈现反射光线，说明反射光线、入射光线和法线三者在同一平面内。
(4) 法线始终垂直于平面镜，平面镜位置不变，因此法线位置不变，A错误；纸板连同激光笔绕CD向后倾斜，入射光线方向改变，入射角大小改变，根据反射角等于入射角，反射光线方向也会随之改变，而反射角与入射角的大小关系始终满足相等的规律，不会改变，因此发生改变的是B、C。
(5) 入射光线角度固定，当液面上升时，入射点会向左移动，反射光线平行于原反射光线向左平移，接收器上的光点会从S₁移向S₂；根据几何关系推导可知，光点移动距离的大小与接收平面到液面之间的距离成正比。
【答案】
(1) 竖直（垂直）；顺
(2) 实验次数太少，结论具有偶然性，不具有普遍性
(3) 反射光线、入射光线和法线在同一平面内
(4) BC
(5) 上升；成正比
【知识点】
光的反射定律
探究光的反射定律实验
镜面反射的应用
【点评】
本题全面考查了探究光的反射定律的实验操作、现象分析与规律应用，覆盖了实验细节、易错结论辨析和拓展的液面监测场景，既检验学生对基础实验的掌握程度，也要求学生能结合几何逻辑推导实际应用问题，综合性较强。
【难度系数】
0.6
(1) 实验前，为了保证法线与纸板垂直，应将纸板竖直（垂直）放置于平面镜上；当入射光线绕O点沿逆时针方向转动时，入射角增大，根据光的反射定律，反射角也增大，反射光线会远离法线，沿顺时针方向转动。
(2) 仅通过一次入射角为45°的实验就得出反射角等于入射角的结论，实验次数太少，结论具有偶然性，不具备普遍规律。
(3) 将纸板右半部分绕ON向后折转任意角度后，纸板上无法呈现反射光线，说明反射光线、入射光线和法线三者在同一平面内。
(4) 法线始终垂直于平面镜，平面镜位置不变，因此法线位置不变，A错误；纸板连同激光笔绕CD向后倾斜，入射光线方向改变，入射角大小改变，根据反射角等于入射角，反射光线方向也会随之改变，而反射角与入射角的大小关系始终满足相等的规律，不会改变，因此发生改变的是B、C。
(5) 入射光线角度固定，当液面上升时，入射点会向左移动，反射光线平行于原反射光线向左平移，接收器上的光点会从S₁移向S₂；根据几何关系推导可知，光点移动距离的大小与接收平面到液面之间的距离成正比。
【答案】
(1) 竖直（垂直）；顺
(2) 实验次数太少，结论具有偶然性，不具有普遍性
(3) 反射光线、入射光线和法线在同一平面内
(4) BC
(5) 上升；成正比
【知识点】
光的反射定律
探究光的反射定律实验
镜面反射的应用
【点评】
本题全面考查了探究光的反射定律的实验操作、现象分析与规律应用，覆盖了实验细节、易错结论辨析和拓展的液面监测场景，既检验学生对基础实验的掌握程度，也要求学生能结合几何逻辑推导实际应用问题，综合性较强。
【难度系数】
0.6
解析
【分析】
本题考查光的反射定律的实验探究及应用，解题思路如下：
1. 第(1)问：实验前纸板需垂直平面镜，确保法线与纸板共面，便于观察反射光线；根据光的反射定律，反射角等于入射角，入射光线绕O逆时针转动时，入射角增大，反射光线会远离法线，沿顺时针方向转动。
2. 第(2)问：仅一次实验得出结论，实验次数过少，结果具有偶然性，无法得到普遍规律，需多次实验验证。
3. 第(3)问：折转纸板后无法看到反射光线，说明反射光线、入射光线和法线三者必须在同一平面内，否则无法同时呈现。
4. 第(4)问：法线始终垂直平面镜，故法线位置不变；纸板倾斜后入射方向改变，入射角大小变化，反射光线方向随之改变，但反射角等于入射角的关系不变，因此选BC。
5. 第(5)问：液面作为反射面，液面上升时入射点左移，反射光线平行左移，光点从S₁移到S₂说明液面上升；几何推导可知光点移动距离与接收平面到液面距离成正比。
【解析】
(1) 实验前，为使法线与纸板垂直（保证能在纸板上呈现反射光线），应将纸板竖直（垂直）放置于平面镜上；根据光的反射定律，反射角等于入射角，入射光线绕O点逆时针转动时，入射角增大，反射角也增大，反射光线远离法线，沿顺时针方向转动。
(2) 仅通过一次入射角为45°的实验得出“反射角等于入射角”的结论，实验次数过少，结论具有偶然性，不具备普遍性，应多次改变入射角进行实验，总结普遍规律。
(3) 将纸板右半部分绕ON向后折转任意角度后，左右两部分纸板不在同一平面，无法呈现反射光线，说明反射光线、入射光线和法线三者在同一平面内。
(4) 法线始终垂直于平面镜，平面镜位置不变，故法线位置不变，A错误；纸板连同激光笔绕CD向后倾斜，入射光线方向改变，入射角大小变化，根据反射角等于入射角，反射光线方向随之改变，而反射角与入射角的大小关系始终相等，不会改变，因此发生改变的是B、C。
(5) 光束经液面反射，液面相当于平面镜，当液面上升时，入射点向左移动，反射光线平行于原反射光线向左平移，光电转换接收器的光点从S₁移到S₂，说明液面上升；通过几何关系推导可知，光点移动距离的大小与接收平面到液面之间的距离成正比。
【答案】
(1) 竖直（垂直）；顺
(2) 实验次数太少，结论具有偶然性，不具有普遍性
(3) 反射光线、入射光线和法线在同一平面内
(4) BC
(5) 上升；成正比
【知识点】
光的反射定律、探究光的反射定律实验、镜面反射的应用
【点评】
本题全面考查光的反射定律相关的实验操作、现象分析、结论辨析及实际应用，既检验学生对基础实验细节的掌握，也要求学生结合几何逻辑解决拓展问题，综合性较强，是光学实验的典型考查题型。
【难度系数】
0.6
本题考查光的反射定律的实验探究及应用，解题思路如下：
1. 第(1)问：实验前纸板需垂直平面镜，确保法线与纸板共面，便于观察反射光线；根据光的反射定律，反射角等于入射角，入射光线绕O逆时针转动时，入射角增大，反射光线会远离法线，沿顺时针方向转动。
2. 第(2)问：仅一次实验得出结论，实验次数过少，结果具有偶然性，无法得到普遍规律，需多次实验验证。
3. 第(3)问：折转纸板后无法看到反射光线，说明反射光线、入射光线和法线三者必须在同一平面内，否则无法同时呈现。
4. 第(4)问：法线始终垂直平面镜，故法线位置不变；纸板倾斜后入射方向改变，入射角大小变化，反射光线方向随之改变，但反射角等于入射角的关系不变，因此选BC。
5. 第(5)问：液面作为反射面，液面上升时入射点左移，反射光线平行左移，光点从S₁移到S₂说明液面上升；几何推导可知光点移动距离与接收平面到液面距离成正比。
【解析】
(1) 实验前，为使法线与纸板垂直（保证能在纸板上呈现反射光线），应将纸板竖直（垂直）放置于平面镜上；根据光的反射定律，反射角等于入射角，入射光线绕O点逆时针转动时，入射角增大，反射角也增大，反射光线远离法线，沿顺时针方向转动。
(2) 仅通过一次入射角为45°的实验得出“反射角等于入射角”的结论，实验次数过少，结论具有偶然性，不具备普遍性，应多次改变入射角进行实验，总结普遍规律。
(3) 将纸板右半部分绕ON向后折转任意角度后，左右两部分纸板不在同一平面，无法呈现反射光线，说明反射光线、入射光线和法线三者在同一平面内。
(4) 法线始终垂直于平面镜，平面镜位置不变，故法线位置不变，A错误；纸板连同激光笔绕CD向后倾斜，入射光线方向改变，入射角大小变化，根据反射角等于入射角，反射光线方向随之改变，而反射角与入射角的大小关系始终相等，不会改变，因此发生改变的是B、C。
(5) 光束经液面反射，液面相当于平面镜，当液面上升时，入射点向左移动，反射光线平行于原反射光线向左平移，光电转换接收器的光点从S₁移到S₂，说明液面上升；通过几何关系推导可知，光点移动距离的大小与接收平面到液面之间的距离成正比。
【答案】
(1) 竖直（垂直）；顺
(2) 实验次数太少，结论具有偶然性，不具有普遍性
(3) 反射光线、入射光线和法线在同一平面内
(4) BC
(5) 上升；成正比
【知识点】
光的反射定律、探究光的反射定律实验、镜面反射的应用
【点评】
本题全面考查光的反射定律相关的实验操作、现象分析、结论辨析及实际应用，既检验学生对基础实验细节的掌握，也要求学生结合几何逻辑解决拓展问题，综合性较强，是光学实验的典型考查题型。
【难度系数】
0.6
