登录
1. [西安期中] 如图甲是一款新能源智能汽车，它的车窗采用“智能玻璃”，可实现调节温度和透明度，经测算车外光照度和玻璃的透明度乘积为定值，其图像如图乙所示。还具有单向透光功能，可以从车内看到车外景象，而车外看不见车内景象；另外该汽车还有抬头显示系统，简称HUD。利用平面镜成像原理(如图丙)，将显示器上的重要行车数据通过前挡风玻璃投射在正前方，驾驶员透过挡风玻璃往前方看的时候，能够在看到车外的景象的同时就可以看到车辆行驶信息，避免分散对前方道路的注意力。
(1)下列与汽车相关的说法中正确的是
A. 行车数据在挡风玻璃上所成的像是由光的折射形成的
B. 行车数据在挡风玻璃上所成的像是等大、正立的实像
C. 玻璃具有单向透光功能时，说明光路是不可逆的
D. 夜间行车为了让司机更清楚地看到路况，车内应不开灯
(2)炎热的夏天，“智能玻璃”的单向透光可以有效减少阳光穿透，可有效
(3)当车外光照度为400 lx时，智能玻璃的透明度会自动调节为
(4)汽车挡风玻璃是倾斜的，目的是使车内物体通过挡风玻璃所成的像位于
(5)已知某车辆HUD显示器水平放置在中控台上，驾驶员发现挡风玻璃所成的像过低，不便于观察，这时需要将显示器沿水平方向
(6)(装置改进) HUD有一个技术难题，即挡风玻璃所成的像易产生重影，影响使用效果。为了解决问题，厂方对前挡风玻璃进行了改造，应选用如图丁中
A. 厚度均匀
B. 上厚下薄
C. 上薄下厚
丁
(1)下列与汽车相关的说法中正确的是
D
。A. 行车数据在挡风玻璃上所成的像是由光的折射形成的
B. 行车数据在挡风玻璃上所成的像是等大、正立的实像
C. 玻璃具有单向透光功能时，说明光路是不可逆的
D. 夜间行车为了让司机更清楚地看到路况，车内应不开灯
(2)炎热的夏天，“智能玻璃”的单向透光可以有效减少阳光穿透，可有效
减缓
（选填“减缓”或“加快”）车内温度升高。(3)当车外光照度为400 lx时，智能玻璃的透明度会自动调节为
15
%。(4)汽车挡风玻璃是倾斜的，目的是使车内物体通过挡风玻璃所成的像位于
斜上方
（选填“斜上方”或“斜下方”或“正前方”）；车辆HUD显示器水平放置在中控台上，通过挡风玻璃成垂直于水平面的像，则挡风玻璃与水平面的夹角为45°
。(5)已知某车辆HUD显示器水平放置在中控台上，驾驶员发现挡风玻璃所成的像过低，不便于观察，这时需要将显示器沿水平方向
远离
（选填“远离”或“靠近”）挡风玻璃。(6)(装置改进) HUD有一个技术难题，即挡风玻璃所成的像易产生重影，影响使用效果。为了解决问题，厂方对前挡风玻璃进行了改造，应选用如图丁中
B
所示的玻璃。A. 厚度均匀
B. 上厚下薄
C. 上薄下厚
丁
答案
1.(1)D (2)减缓 (3)15 (4)斜上方；45° (5)远离 (6)B
【点拨】(1)挡风玻璃相当于平面镜，平面镜成的像是由光的反射形成的虚像，故AB不正确；单向玻璃透过的光也是具有可逆性的，只不过玻璃上镀了一层膜，导致亮的一面有强烈的反射光，所以只能单向透光，故C不正确；夜间车内开灯会在玻璃上发生平面镜成像，干扰司机查看车外路况，故D正确。(2)“智能玻璃”的单向透光可以有效减少阳光穿透，可有效减缓车内温度升高。(3)根据图乙可知，光照度与透光度成反比，当车外光照度为400 lx时，智能玻璃的透明度会自动调节为$\frac{100\ \mathrm{lx} × 60\%}{400\ \mathrm{lx}} = 15\%$。(4)根据平面镜的成像特点，若汽车挡风玻璃竖直安装，则车内物体的像成在司机的前方，会妨碍司机看清前面的道路，所以要倾斜安装，让车内物体的像成在斜上方，车辆HUD显示器水平放置在中控台上，通过挡风玻璃成垂直于水平面的像，此时像和物体垂直，挡风玻璃与水平面的夹角为45°。(5)驾驶员发现挡风玻璃所成的像过低，是因为像离挡风玻璃太近，不便于观察，根据像距等于物距，此时应该增大物距，将显示器沿水平方向远离挡风玻璃。(6)为了避免成像产生重影，挡风玻璃应该越薄越好，驾驶室内的物体主要位于下部，所以选择下薄上厚的玻璃板，故B正确，AC错误。故选B。
【点拨】(1)挡风玻璃相当于平面镜，平面镜成的像是由光的反射形成的虚像，故AB不正确；单向玻璃透过的光也是具有可逆性的，只不过玻璃上镀了一层膜，导致亮的一面有强烈的反射光，所以只能单向透光，故C不正确；夜间车内开灯会在玻璃上发生平面镜成像，干扰司机查看车外路况，故D正确。(2)“智能玻璃”的单向透光可以有效减少阳光穿透，可有效减缓车内温度升高。(3)根据图乙可知，光照度与透光度成反比，当车外光照度为400 lx时，智能玻璃的透明度会自动调节为$\frac{100\ \mathrm{lx} × 60\%}{400\ \mathrm{lx}} = 15\%$。(4)根据平面镜的成像特点，若汽车挡风玻璃竖直安装，则车内物体的像成在司机的前方，会妨碍司机看清前面的道路，所以要倾斜安装，让车内物体的像成在斜上方，车辆HUD显示器水平放置在中控台上，通过挡风玻璃成垂直于水平面的像，此时像和物体垂直，挡风玻璃与水平面的夹角为45°。(5)驾驶员发现挡风玻璃所成的像过低，是因为像离挡风玻璃太近，不便于观察，根据像距等于物距，此时应该增大物距，将显示器沿水平方向远离挡风玻璃。(6)为了避免成像产生重影，挡风玻璃应该越薄越好，驾驶室内的物体主要位于下部，所以选择下薄上厚的玻璃板，故B正确，AC错误。故选B。
解析
【分析】
本题围绕新能源智能汽车的“智能玻璃”和HUD抬头显示系统，考查光学相关知识的实际应用。解题时需逐一分析每个小问对应的光学原理：
1. 第(1)问：需结合平面镜成像原理、光的可逆性等知识，逐一判断选项的正误；
2. 第(2)问：根据单向透光功能对阳光穿透的影响，判断车内温度变化的趋势；
3. 第(3)问：利用“车外光照度和玻璃透明度乘积为定值”的条件，结合图像隐含的定值计算透明度；
4. 第(4)问：依据平面镜成像的对称性，分析挡风玻璃倾斜安装的作用及成像角度；
5. 第(5)问：根据平面镜成像“像距等于物距”的特点，调整显示器位置改善像的高度；
6. 第(6)问：结合重影产生的原因，选择合适的玻璃结构解决问题。
【解析】
(1) 逐一分析选项：
A. 挡风玻璃相当于平面镜，行车数据的像是光的反射形成的，不是折射，错误；
B. 平面镜成的是等大、正立的虚像，不是实像，错误；
C. 光路是可逆的，单向透光的原因是玻璃镀膜使亮面反射光更强，并非光路不可逆，错误；
D. 夜间车内开灯会在挡风玻璃上形成虚像，干扰司机观察车外路况，故车内应不开灯，正确。故选D。
(2) “智能玻璃”的单向透光功能可减少阳光穿透，降低进入车内的热量，因此能减缓车内温度升高。
(3) 由题意，车外光照度与透明度的乘积为定值，结合图像得定值为$100\ \mathrm{lx}×60\%=60\ \mathrm{lx·\%}$；当光照度为$400\ \mathrm{lx}$时，透明度为$\frac{60\ \mathrm{lx·\%}}{400\ \mathrm{lx}}×100\%=15\%$。
(4) 挡风玻璃倾斜安装时，根据平面镜成像特点，车内物体的像会成在斜上方，避免干扰司机看前方；显示器水平放置，像垂直于水平面，由像与物关于镜面对称可知，挡风玻璃与水平面的夹角为$45°$。
(5) 平面镜成像中像距等于物距，像过低是因为物距小导致像距小，像的位置低；增大物距，将显示器远离挡风玻璃，像距变大，像的位置升高，便于观察。
(6) 重影是玻璃两个表面分别成像导致的，为使两个像重合，应选择上厚下薄的玻璃，故选B。
【答案】
(1)D (2)减缓 (3)15 (4)斜上方；45° (5)远离 (6)B
【知识点】
平面镜成像特点、光的反射、物理图像的应用
【点评】
本题以新能源智能汽车的实际功能为载体，将光学知识与生活应用紧密结合，既考查了平面镜成像、光的反射等核心知识点，又要求学生能运用物理规律解决实际问题，体现了物理学科的实用性。
【难度系数】
0.6
本题围绕新能源智能汽车的“智能玻璃”和HUD抬头显示系统，考查光学相关知识的实际应用。解题时需逐一分析每个小问对应的光学原理：
1. 第(1)问：需结合平面镜成像原理、光的可逆性等知识，逐一判断选项的正误；
2. 第(2)问：根据单向透光功能对阳光穿透的影响，判断车内温度变化的趋势；
3. 第(3)问：利用“车外光照度和玻璃透明度乘积为定值”的条件，结合图像隐含的定值计算透明度；
4. 第(4)问：依据平面镜成像的对称性，分析挡风玻璃倾斜安装的作用及成像角度；
5. 第(5)问：根据平面镜成像“像距等于物距”的特点，调整显示器位置改善像的高度；
6. 第(6)问：结合重影产生的原因，选择合适的玻璃结构解决问题。
【解析】
(1) 逐一分析选项：
A. 挡风玻璃相当于平面镜，行车数据的像是光的反射形成的，不是折射，错误；
B. 平面镜成的是等大、正立的虚像，不是实像，错误；
C. 光路是可逆的，单向透光的原因是玻璃镀膜使亮面反射光更强，并非光路不可逆，错误；
D. 夜间车内开灯会在挡风玻璃上形成虚像，干扰司机观察车外路况，故车内应不开灯，正确。故选D。
(2) “智能玻璃”的单向透光功能可减少阳光穿透，降低进入车内的热量，因此能减缓车内温度升高。
(3) 由题意，车外光照度与透明度的乘积为定值，结合图像得定值为$100\ \mathrm{lx}×60\%=60\ \mathrm{lx·\%}$；当光照度为$400\ \mathrm{lx}$时，透明度为$\frac{60\ \mathrm{lx·\%}}{400\ \mathrm{lx}}×100\%=15\%$。
(4) 挡风玻璃倾斜安装时，根据平面镜成像特点，车内物体的像会成在斜上方，避免干扰司机看前方；显示器水平放置，像垂直于水平面，由像与物关于镜面对称可知，挡风玻璃与水平面的夹角为$45°$。
(5) 平面镜成像中像距等于物距，像过低是因为物距小导致像距小，像的位置低；增大物距，将显示器远离挡风玻璃，像距变大，像的位置升高，便于观察。
(6) 重影是玻璃两个表面分别成像导致的，为使两个像重合，应选择上厚下薄的玻璃，故选B。
【答案】
(1)D (2)减缓 (3)15 (4)斜上方；45° (5)远离 (6)B
【知识点】
平面镜成像特点、光的反射、物理图像的应用
【点评】
本题以新能源智能汽车的实际功能为载体，将光学知识与生活应用紧密结合，既考查了平面镜成像、光的反射等核心知识点，又要求学生能运用物理规律解决实际问题，体现了物理学科的实用性。
【难度系数】
0.6
