1 新趋势 学科融合 成语“凿壁偷光”，是指西汉匡衡凿穿墙壁引邻家之烛光读书一事（如图甲所示），其原理可简化成如图乙所示的模型：S为邻家烛焰，ABCD是匡衡在厚墙壁上凿穿的方形孔洞，请作出邻家蜡烛S在匡衡家照亮的范围（用阴影线表示），完成相应光路图。

1. 光路图：

【分析】
本题利用光的直线传播原理解决实际问题，“凿壁偷光”的本质是光在同种均匀介质中沿直线传播。要确定烛焰S在匡衡家的照亮范围，需从光源S出发，沿直线经过方形孔洞的两个边缘点A、D，将光线延长至匡衡家一侧，两条延长线之间的区域即为照亮范围。
【解析】
根据光的直线传播规律，从光源S发出的光线只能沿直线传播，因此能进入匡衡家的光线是经过孔洞边界的光线：
1. 连接S与孔洞上边缘A点，将该直线向匡衡家一侧延长；
2. 连接S与孔洞下边缘D点，将该直线向匡衡家一侧延长；
3. 两条延长线在匡衡家围成的区域就是烛焰S照亮的范围，用阴影线表示该区域。
【答案】

【知识点】
光的直线传播
【点评】
本题结合传统文化成语“凿壁偷光”考查物理知识，体现了学科融合的新趋势，解题核心是利用光沿直线传播的规律确定照亮区域，难度适中。
【难度系数】
0.6

2 [2025南阳南召一模]如图甲是我国墨子巡天望远镜，它是北半球巡天能力最强的光学时域望远镜。一束星光入射到望远镜，经主镜反射后到达成像装置，如图乙所示。其中OB是反射光线，请在图乙中画出其入射光线AO，并标出入射角的度数。

2. 光路图：，入射角标注为30°。

【分析】要画出入射光线AO，需依据光的反射定律：反射角等于入射角，法线是过反射点且垂直于镜面的直线。首先确定反射光线OB与镜面的夹角为60°，由此算出反射角为90°-60°=30°，则入射角也为30°；过O点作垂直于镜面的法线，在法线另一侧画出入射光线AO，使AO与法线的夹角为30°，箭头指向O点，最后标注入射角的度数30°。
【解析】根据光的反射定律，解题步骤如下：①过O点作垂直于镜面的虚线（法线）；②计算反射角：反射光线OB与镜面夹角为60°，故反射角=90°-60°=30°；③因反射角等于入射角，所以入射角为30°，在法线另一侧画出入射光线AO，使AO与法线夹角为30°，箭头指向O点；④标注入射角的度数为30°。
【答案】光路图（入射光线AO与法线夹角为30°，箭头指向O点，入射角标注30°）
【知识点】光的反射定律、入射角与反射角
【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入射光线的位置，需掌握法线的画法，难度适中。
【难度系数】0.6

3 [2025成都温江校级模拟]甲图是我国的敦煌塔式光热电站。它由12 000余面“定日镜”围绕吸热塔组成，每面镜子能追踪太阳并把阳光反射到塔顶的吸热器上。乙图是某个时刻太阳光经某定日镜反射后，照射到吸热器的光路图，请画出该定日镜并标出反射角的大小。

3. 光路图：，反射角标注为36°。

【分析】要画出定日镜，需依据光的反射定律：反射角等于入射角，法线是入射光线与反射光线夹角的角平分线，平面镜与法线垂直。先确定入射光线和反射光线，再通过角平分线确定法线，进而确定平面镜位置，最后标注反射角。
【解析】1. 明确入射光线和反射光线：入射光线与水平虚线夹角为64°，反射光线与水平虚线夹角为36°；2. 作入射光线和反射光线的角平分线，即为法线；3. 过入射点作垂直于法线的直线，该直线就是定日镜的位置；4. 标注反射角，反射角为反射光线与法线的夹角，大小为36°。
【答案】光路图：，反射角标注为36°。
【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，进而确定平面镜位置，属于光学基础作图题，难度适中。
【难度系数】0.6

4 [2025南阳镇平模拟]如图所示是点光源A发出的光经平面镜反射后的两条反射光线,请在图中画出A的像点B、平面镜的位置并完成光路。

4. 光路图：

【分析】要完成该光路作图，需利用平面镜成像的核心规律：反射光线的反向延长线交于像点，像与物关于镜面对称。第一步，将两条反射光线反向延长，交点即为点光源A的像点B；第二步，连接A和B，作线段AB的垂直平分线，该垂直平分线就是平面镜的位置；第三步，连接A与平面镜上的入射点，得到入射光线，完成光路。
【解析】1. 确定像点：根据光的反射定律，反射光线的反向延长线一定经过对应的像点，因此把图中两条反射光线分别向平面镜另一侧反向延长，两条延长线的交点就是点光源A的像点B。2. 确定平面镜位置：连接点光源A和像点B，作线段AB的垂直平分线，这条垂直平分线就是平面镜所在的位置，平面镜需画成带短斜线的反射面形式。3. 完成光路：分别连接点光源A与两条反射光线在平面镜上的入射点，得到对应的入射光线，这样就完整画出了光路。
【答案】
【知识点】平面镜成像、光的反射
【点评】本题考查平面镜成像的作图，需掌握“反射光线反向延长线过像点”“像与物关于镜面对称”的作图要点，属于光学基础作图题，注重对规律的应用。
【难度系数】0.6

5 [2025洛阳偃师校级模拟]如图，点光源S静置于水平面上，在其右侧有一个不透明的物体，正上方有个足够大的平面镜水平放置，请画出不透明物体右侧能被S照亮的范围，用阴影表示出来（保留作图痕迹）。

5. 光路图：，阴影区域为不透明物体右侧被照亮的范围。

【分析】要确定不透明物体右侧被点光源S照亮的范围，需利用平面镜成像的原理：平面镜反射的光线可等效为从像点发出的光线。解题思路为：①先作出点光源S关于上方平面镜的对称点S'（即S的虚像）；②找到两条关键边界光线：一条是S发出、刚好擦过不透明物体右上角的光线，经平面镜反射后到达水平面的点；另一条是S'发出、刚好擦过不透明物体右上角的光线，到达水平面的点；③这两个点之间的区域就是不透明物体右侧被照亮的范围。
【解析】1. 根据平面镜成像特点，过S作上方平面镜的垂线，延长至平面镜另一侧，使像点S'到平面镜的距离等于S到平面镜的距离，得到S的像S'；2. 连接S与不透明物体的右上角，延长交平面镜于一点，再连接S'与该交点并延长，交下方水平面于点A；3. 连接S'与不透明物体的右上角，延长交下方水平面于点B；4. 标记A、B之间的区域为阴影，即为所求的被照亮范围，保留作图痕迹（辅助线、交点等）。
【答案】，阴影区域为不透明物体右侧被照亮的范围。
【知识点】平面镜成像、光的反射
【点评】本题考查平面镜成像在光路作图中的应用，核心是利用像点确定反射光线的边界，需掌握成像作图的基本方法，属于光学作图的典型基础题，能锻炼学生的光路分析与作图能力。
【难度系数】0.5

6 如图所示，ABCD为玻璃器件，其中BCD为半球体，O为球心，光线a与AD夹角为45°射向玻璃器件，画出光线a进入ABCD并从AB射出的折射光线的大致路径。(保留作图痕迹)

6. 光路图：

【分析】
本题考查光的折射规律的应用，解题思路：①光线从空气斜射入玻璃的AD面时，先确定AD面的法线（球面的法线为过入射点指向球心O的半径方向），已知光线a与AD夹角为45°，可得入射角为45°；根据光的折射规律，光从空气斜射入玻璃时折射角小于入射角，据此画出玻璃内的折射光线。②该折射光线传播到AB面时，确定AB面的法线（AB面的垂线），光线从玻璃斜射入空气时折射角大于入射角，据此画出从AB面射出的折射光线，作图时需保留法线的痕迹。
【解析】
1. 作AD面的法线：过光线a在AD面的入射点，作指向球心O的虚线（球面法线为半径方向），光线a与AD夹角为45°，故入射角为45°；根据光的折射规律，光从空气斜射入玻璃，折射角小于入射角，在玻璃内部画出向法线偏折的折射光线。
2. 作AB面的法线：过玻璃内折射光线与AB面的交点，作AB面的垂线作为法线；光线从玻璃斜射入空气，折射角大于入射角，画出从AB面射出的远离法线偏折的折射光线，保留两条法线的作图痕迹。
【答案】

【知识点】
光的折射定律、球面光学
【点评】
本题结合半球形玻璃器件，考查光的折射规律的实际应用，关键是明确球面的法线为半径方向，需正确分析两次折射的角度关系，作图时要保留法线痕迹，难度适中。
【难度系数】
0.5

7 [2025湖北三模]如图，小文给同学们表演趣味小实验，她将一块厚玻璃砖竖立在桌面上，让小明站在玻璃砖右侧进行观察。小文将一枚硬币缓慢移至玻璃砖左侧某一位置时，小明惊奇地发现，硬币“进入”了玻璃砖内。请画出从A点出发的一条光线，经过玻璃砖进入眼睛的完整光路。

7. 光路图：

【分析】要画出从A点出发经过玻璃砖进入眼睛的完整光路，需依据光的折射规律：光从空气斜射入玻璃时，折射角小于入射角；光从玻璃斜射入空气时，折射角大于入射角。思考步骤：1. 确定光线从A点出发，先入射到玻璃砖左表面；2. 画出左表面的法线，根据空气到玻璃的折射规律画进入玻璃的折射光线；3. 该光线到达玻璃砖右表面，画出右表面的法线，根据玻璃到空气的折射规律画射出玻璃进入眼睛的光线；4. 眼睛看到的虚像A'是折射光线反向延长线的交点，需保证折射光线的反向延长线过A'，以此确认光路正确。
【解析】作图步骤：① 从A点向玻璃砖左表面选取一个入射点O₁，连接A与O₁，得到入射光线；② 过O₁作垂直于玻璃砖左表面的法线，根据光从空气斜射入玻璃，折射角小于入射角，在玻璃砖内部画出折射光线，交玻璃砖右表面于O₂；③ 过O₂作垂直于玻璃砖右表面的法线，根据光从玻璃斜射入空气，折射角大于入射角，在玻璃砖右侧画出折射光线，使其进入眼睛；④ 验证：眼睛看到的虚像A'是折射光线的反向延长线的交点，因此从O₂到眼睛的折射光线的反向延长线需经过A'，完成光路。
【答案】
【知识点】光的折射规律、光路作图
【点评】本题结合趣味实验考查光的折射规律的应用，重点是掌握空气与玻璃界面的折射特点，正确绘制两次折射的光路，理解虚像形成的原理，是光学作图的典型基础题。
【难度系数】0.5