9. ★★如图所示，将手电筒发出的发散光束竖直向下照射到空烧杯底部时，可观察到烧杯底部的一个圆形光斑（用虚线表示）。在其他条件不变的前提下，若再向烧杯中注水到一定高度时，烧杯底部光斑形状是（）


A
B
C D

9.A 【点拨】当光从空气斜射入水中时，会发生折射，折射角小于入射角，折射光线向中心靠拢，故选A。

【分析】
要解决这道题，需运用光的折射规律分析：当光从空气斜射入水中时，折射光线会向法线（垂直于水面的直线）偏折，即折射角小于入射角。原来手电筒的发散光束竖直向下照射空烧杯时，底部形成虚线所示的圆形光斑；向烧杯注水后，光线从空气进入水中发生折射，原本发散的光线经折射后会向中心靠拢，因此最终烧杯底部的光斑会比原来的虚线圆形更小，且形状仍为圆形，据此判断选项。
【解析】
向烧杯注水后，手电筒发出的光从空气斜射入水中，根据光的折射规律，折射光线向法线偏折（折射角小于入射角）。原本发散的光束经折射后向中心区域靠拢，形成的光斑比空烧杯时的虚线圆形光斑更小，且形状保持圆形，符合该特征的是选项A。
【答案】
A
【知识点】
光的折射规律
【点评】
本题结合光学现象考查光的折射规律的应用，核心是理解光从空气斜射入水中时折射光线的偏折方向，需将规律与实际场景结合分析，难度适中。
【难度系数】
0.5

10. 诗句“大漠孤烟直，长河落日圆”给我们展现了一幅美丽的画卷。其实诗人观察到的落日并非太阳的实际位置，而是太阳光经过不均匀的大气层发生了所成的像，太阳实际在图中（填“甲”或“乙”）的位置，若大气层消失则白天的时间会（填“变长”“变短”或“不变”）。

10. 折射；乙；变短 【点拨】日落时，太阳的实际位置在地平线下面，但太阳光经过不均匀的大气层时发生了折射，通过折射我们看见了太阳的虚像(即观察到的落日)，此时，太阳的实际位置在图中的乙位置；若大气层消失，太阳光将沿直线传播，由于地球是圆形的，所以只有太阳升到某一位置时才能观察到；而正因为地球表面上有大气层，阳光射入大气层时会发生折射现象，能够提前观察到日出；所以如果地球表面不存在大气层，那么观察到的日出时刻与实际存在大气层时的情况相比将延后，同理日落时间将提前，那么这一天的白天的时间与原来的白天时间相比将会短一些。

【分析】
要解决这道题，需结合光的传播规律分析：首先，大气层是不均匀的，光在不均匀介质中会发生折射，诗人看到的落日是太阳的虚像，并非实际位置；其次，大气层的存在会让我们提前看到日出、延后日落，若大气层消失，光沿直线传播，白天时长会变化。解题时，先明确折射现象的成因，再判断太阳实际位置，最后分析大气层消失对白天时长的影响。
【解析】
1. 太阳落山时，实际太阳位于地平线以下，由于大气层上疏下密，分布不均匀，太阳光穿过大气层时会发生折射，折射光线向地平线方向偏折，人眼逆着折射光线看去，会看到位置偏高的太阳虚像，因此诗人观察到的落日是光的折射形成的像，太阳实际在图中的乙位置。
2. 若大气层消失，太阳光将沿直线传播，此时只有太阳升到地平线以上才能被观测到：原本因大气层折射提前看到的日出会延后，原本因折射延后的日落会提前，因此白天的时间会变短。
【答案】
折射；乙；变短
【知识点】
光的折射现象；光的直线传播
【点评】
本题结合古诗词考查光学知识的实际应用，联系生活中大气层对光传播的影响，需要理解折射规律的具体应用，属于光学部分的基础应用题，难度适中。
【难度系数】
0.5

11. 在动物中，猩猩的智商颇高，会使用工具捕猎。为了捉到一条鱼，猩猩用矛拼命地刺向水里，却没有成功。请在图中画出猩猩眼睛在B处看到河底鱼的光路图，其中A、C分别是鱼和鱼的像所在位置。

11.【解】如图所示

【分析】要画出猩猩在B处看到水中鱼的光路，需明确：水中鱼的实际位置是A，人看到的鱼的虚像位置是C。光的传播路径是：鱼（A）反射的光从水中斜射入空气，发生折射后进入猩猩的眼睛（B）。解题步骤：1. 连接B和C，与水面的交点即为光的折射点；2. 连接A与折射点，这是入射光线（光从A射向折射点）；3. 连接折射点与B，这是折射光线，且折射光线需远离法线（法线垂直水面），符合光从水到空气的折射规律。
【解析】根据光的折射规律：当光从水等光密介质斜射入空气等光疏介质时，折射角大于入射角，人眼逆着折射光线的方向看去，会看到比实际物体位置偏高的虚像（即C）。因此，绘制光路的具体过程：①确定入射点：连接B和C，与水面交于点O，O为光的折射点；②画入射光线：用带箭头的线段连接A和O，箭头指向O，表示光从A射向水面的O点；③画折射光线：用带箭头的线段连接O和B，箭头指向B，表示光从O点折射后进入猩猩的眼睛B；过O点作垂直于水面的法线，可观察到折射光线OB远离法线，符合折射规律。
【答案】光路图如题目中给出的第二幅图所示（即连接A到水面某点，再到B，对应正确的折射光路）
【知识点】光的折射、虚像
【点评】本题结合生活实例考查光的折射规律的应用，核心是理解人看到水中物体是虚像，以及光路的方向和折射特点，属于基础光学应用题。
【难度系数】0.5

12. 新考法+新定义 如图甲所示,小明在探究光折射现象时,将一束入射角为$50°$的光线斜射入杯中,在杯底形成光斑,然后逐渐往杯中加水,观察杯底光斑的位置变化。他对实验中光偏折程度的差异产生了兴趣。为了定量反映这种差异,他将“折射角与入射角的比值”定义为“偏折比”。根据所学知识和生活经验,小明对影响“偏折比”大小的因素提出如下猜想:

猜想1:与液体深度有关;
猜想2:与液体种类有关;
猜想3:与入射光的颜色有关。
(1)图甲实验中,测得折射角为$35°$,则此时的“偏折比”为。加水过程中,杯底光斑将向(填“左”或“右”)移动。
(2)你认为猜想1(填“正确”或“不正确”),理由是。
(3)为了探究猜想2,小明只将图甲中的水换成油,当油的深度小于水的深度(如图乙所示),杯底光斑位置恰与图甲实验时光斑位置重合。对比可知:在相同条件下,油对光的“偏折比”比水对光的“偏折比”(填“大”或“小”)。
(4)为了探究猜想3,小明用图甲装置先后入射红、蓝色激光,杯底光斑位置如图丙所示,则光的“偏折比”大。
(5)将一束激光穿过如图丁所示的玻璃砖,若光在玻璃砖上表面折射时的“偏折比”为0.8,则光在下表面折射时的“偏折比”为。

12. (1)0.7；右 (2)不正确；水面上升或下降时，入射角和折射角都不变 (3)小 (4)红 (5)1.25
【点拨】(1)图甲实验中，测得折射角为35°，已知入射角为50°，则偏折比=35°/50°=0.7；当杯内逐渐加水时，光的折射程度不变，但入射点逐渐抬高且向右移动，由光的折射规律作出的折射光线照射在杯底的光斑会逐渐向右移动。
(2)由于水面上升或下降时，入射角和折射角都不变，则折射角与入射角的比值即偏折比也不变，由此说明偏折比与液体深度无关，故猜想1不正确。
(3)将图甲中的水换成油，当油的深度小于水的深度，杯底光斑位置恰与图甲实验时光斑位置重合，如图1(为便于比较，在同一幅图中进行对比)，在油中折射光线更靠近法线，即油中的折射角小于水中的折射角，由于入射角相同，且偏折比是折射角与入射角的比值，所以在相同条件下，油对光的“偏折比”比水对光的“偏折比”小。
(4)光线的入射角和入射点不变，红、蓝色激光的折射光线如图2，红色激光的折射角大于蓝色激光的折射角，由于入射角相同，则根据“偏折比”的定义可知，红光的“偏折比”大。
(5)将一束激光穿过如图丁所示的玻璃砖，若光在玻璃砖上表面折射时入射角为r，折射角为i，如图3，此时“偏折比”为0.8，即i/r=0.8。当光在下表面折射时如图3所示，则此时入射角为r'，折射角为i'，根据几何知识可知，r'=i，i'=r，所以，光在下表面折射时的“偏折比”为i'/r'=r/i=1/(i/r)=1/0.8=1.25。

【分析】
首先明确“偏折比”的定义为折射角与入射角的比值，解题时需结合光的折射规律，围绕偏折比的定义逐一分析各猜想和问题：①计算偏折比时直接用折射角除以入射角，加水时入射点右移，折射光线同步移动；②判断猜想1是否正确，需分析液体深度变化时入射角和折射角是否改变；③对比不同液体的光斑位置，结合偏折比定义判断大小；④根据红、蓝光的光斑位置，结合偏折比定义判断；⑤利用光路可逆和几何关系，推导玻璃砖下表面的偏折比。
【解析】
(1) 根据“偏折比”定义，偏折比=折射角/入射角=35°/50°=0.7；加水过程中，入射点逐渐向右移动，折射光线也随之右移，故杯底光斑向右移动。
(2) 当液体深度变化时，入射角和折射角均不变，因此偏折比不变，说明偏折比与液体深度无关，故猜想1不正确。
(3) 相同入射角下，油的深度更小但光斑重合，说明油中折射角更小，偏折比=折射角/入射角，因此油对光的“偏折比”比水小。
(4) 相同入射角下，红光的光斑更靠右，说明红光的折射角更大，因此红光的“偏折比”大。
(5) 玻璃砖上表面偏折比为i/r=0.8，根据光路可逆，下表面折射时入射角为i、折射角为r，故偏折比=r/i=1/0.8=1.25。
【答案】
(1)0.7；右 (2)不正确；水面上升或下降时，入射角和折射角都不变 (3)小 (4)红 (5)1.25
【知识点】
光的折射规律；偏折比的定义；不同介质的折射特性
【点评】
本题为新定义题型，通过“偏折比”的定义考查光的折射规律的应用，要求学生理解定义并结合光路可逆、几何关系等知识分析问题，注重知识的迁移应用。
【难度系数】
0.6