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1.（古代科技）元代天文学家郭守敬改进和创新了“圭表”（如图甲所示），图乙是其示意图。他在“表”上方加一根架空的横梁，在“圭”面上放置一个可移动的景符（有小孔的铜片）。他利用改进后的“圭表”，精确推算出了二十四节气和一回归年天数。请根据以上资料在图乙中画出横梁通过景符的小孔在“圭”面上所成的影像，并标明两条光线的传播方向。
答案
1.
解析
【分析】要解决这个问题，需利用光的直线传播原理。首先明确光线的传播方向：太阳光线从上方照射横梁，沿直线传播，经过景符的小孔后，投射到圭面上，因此光线的方向是从横梁（上方）指向圭面（下方）；横梁通过景符小孔在圭面上形成的影像，是两条光线经过小孔后在圭面交点处的投影，需画出这两条直线传播的光线及对应的影像。
【解析】根据光在同种均匀介质中沿直线传播的规律，光线从横梁处（上方）出发，沿直线穿过景符的小孔，最终到达圭面，因此两条光线的传播方向为从横梁指向圭面；横梁的影像即为这两条光线在圭面交点附近形成的投影，按此要求绘制即可。
【答案】
【知识点】光的直线传播、古代科技应用
【点评】本题结合古代科技成就（圭表）考查光的直线传播的应用，体现了物理知识在古代科技中的实际运用，难度适中。
【难度系数】0.5
【解析】根据光在同种均匀介质中沿直线传播的规律，光线从横梁处（上方）出发，沿直线穿过景符的小孔，最终到达圭面，因此两条光线的传播方向为从横梁指向圭面；横梁的影像即为这两条光线在圭面交点附近形成的投影，按此要求绘制即可。
【答案】
【知识点】光的直线传播、古代科技应用
【点评】本题结合古代科技成就（圭表）考查光的直线传播的应用，体现了物理知识在古代科技中的实际运用，难度适中。
【难度系数】0.5
2.世界最早、距今约4 000年的山西陶寺镇古观象台，由13根直立的夯土柱组成，呈半圆形，如图是其结构示意图。古人观象测日，日出霞光从第2个狭缝穿越而过，确定为冬至日；从第12个狭缝穿过则为夏至日。请你分别画出冬至日和夏至日光的大致传播方向。
观测点 ○
A B' C
B D
观测点 ○
A B' C
B D
答案
2.
解析
【分析】
要确定冬至日和夏至日的光线方向，需依据题目信息：冬至日日出从第2个狭缝穿过，夏至日从第12个狭缝穿过。由于光沿直线传播，光线是从狭缝指向观测点，因此只需分别连接观测点与第2个狭缝、观测点与第12个狭缝，标注箭头指向观测点即可得到对应光线方向。
【解析】
1. 定位第2个狭缝和第12个狭缝的位置；
2. 用直线分别连接观测点与第2个狭缝、观测点与第12个狭缝；
3. 在两条直线上标注箭头，箭头方向指向观测点，即为冬至日和夏至日的大致光线传播方向。
【答案】
【知识点】
光的直线传播
【点评】
本题结合古观象台的实际场景，考查光的直线传播的应用，体现了物理知识在古代天文观测中的实际运用，题目设计贴近生活与历史场景。
【难度系数】
0.5
要确定冬至日和夏至日的光线方向，需依据题目信息：冬至日日出从第2个狭缝穿过，夏至日从第12个狭缝穿过。由于光沿直线传播，光线是从狭缝指向观测点，因此只需分别连接观测点与第2个狭缝、观测点与第12个狭缝，标注箭头指向观测点即可得到对应光线方向。
【解析】
1. 定位第2个狭缝和第12个狭缝的位置；
2. 用直线分别连接观测点与第2个狭缝、观测点与第12个狭缝；
3. 在两条直线上标注箭头，箭头方向指向观测点，即为冬至日和夏至日的大致光线传播方向。
【答案】
【知识点】
光的直线传播
【点评】
本题结合古观象台的实际场景，考查光的直线传播的应用，体现了物理知识在古代天文观测中的实际运用，题目设计贴近生活与历史场景。
【难度系数】
0.5
3. 操场上竖直地插着两根竹竿AB、CD，在太阳光照射下AB的影子AB'如图所示，请在图中作出CD的影子CD'。
答案
3.
解析
【分析】
本题是太阳光下的影子作图，属于平行投影问题。平行投影的光线互相平行，已知AB的影子AB'，需先确定光线方向，再利用平行光线的性质作出CD的影子。具体思路：连接竹竿AB的顶端B与影子顶端B'，得到光线方向；过CD的顶端D作该光线的平行线，与地面交于D'，CD'即为CD的影子。
【解析】
1. 确定光线方向：连接点B（竹竿AB的顶端）和点B'（AB影子的顶端），得到太阳光的光线方向。
2. 作CD的影子：过点D（竹竿CD的顶端）作BB'的平行线，与水平地面相交于点D'，则线段CD'就是CD在太阳光照射下的影子。
【答案】
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【知识点】
平行投影、影子作图
【点评】
本题考查平行投影的基本性质，核心是利用光线平行的特点作图，属于基础作图题，难度适中，主要检验对平行投影概念的理解和作图能力。
【难度系数】
0.5
本题是太阳光下的影子作图，属于平行投影问题。平行投影的光线互相平行，已知AB的影子AB'，需先确定光线方向，再利用平行光线的性质作出CD的影子。具体思路：连接竹竿AB的顶端B与影子顶端B'，得到光线方向；过CD的顶端D作该光线的平行线，与地面交于D'，CD'即为CD的影子。
【解析】
1. 确定光线方向：连接点B（竹竿AB的顶端）和点B'（AB影子的顶端），得到太阳光的光线方向。
2. 作CD的影子：过点D（竹竿CD的顶端）作BB'的平行线，与水平地面相交于点D'，则线段CD'就是CD在太阳光照射下的影子。
【答案】
【知识点】
平行投影、影子作图
【点评】
本题考查平行投影的基本性质，核心是利用光线平行的特点作图，属于基础作图题，难度适中，主要检验对平行投影概念的理解和作图能力。
【难度系数】
0.5
4.[武汉期中]如图,体育运动会开始和结束时,太阳分别在A点和B点,为给裁判所在位置CD之间遮阳,则需要在虚线位置水平架设遮阳伞,请根据光学知识,用实线MN在图中表示出遮阳伞的安放位置(保留作图痕迹)。
答案
4.
解析
【分析】
本题考查光的直线传播的实际应用，解题思路是：太阳光线沿直线传播，要在CD之间的虚线处架设遮阳伞，需找到从A点出发能到达C点的光线、从B点出发能到达D点的光线，两条光线与水平虚线的交点间的线段即为遮阳伞的安放位置，以此确定MN的位置。
【解析】
根据光的直线传播原理，分别连接A点与C点、B点与D点，两条连线与水平虚线的交点分别为M、N，线段MN就是遮阳伞的安放位置，作图时保留连线AC、BD的痕迹即可。
【答案】
【知识点】
光的直线传播
【点评】
本题结合体育场景考查光的直线传播的应用，需要理解光线沿直线传播的特点，通过确定对应光线的交点来确定遮阳伞位置，难度适中。
【难度系数】
0.5
本题考查光的直线传播的实际应用，解题思路是：太阳光线沿直线传播，要在CD之间的虚线处架设遮阳伞，需找到从A点出发能到达C点的光线、从B点出发能到达D点的光线，两条光线与水平虚线的交点间的线段即为遮阳伞的安放位置，以此确定MN的位置。
【解析】
根据光的直线传播原理，分别连接A点与C点、B点与D点，两条连线与水平虚线的交点分别为M、N，线段MN就是遮阳伞的安放位置，作图时保留连线AC、BD的痕迹即可。
【答案】
【知识点】
光的直线传播
【点评】
本题结合体育场景考查光的直线传播的应用，需要理解光线沿直线传播的特点，通过确定对应光线的交点来确定遮阳伞位置，难度适中。
【难度系数】
0.5
5. 如图所示，已知两块平面镜间的夹角是$45°$，当入射光线沿水平方向射向其中一块平面镜时，请画出这条光线在两平面镜间的反射光线。
答案
5.
解析
【分析】
要画出光线在两平面镜间的反射光线，需依据光的反射定律：反射光线、入射光线和法线在同一平面内，反射光线与入射光线分居法线两侧，反射角等于入射角。首先找到入射光线与斜平面镜的交点（入射点），过入射点作斜平面镜的法线（垂直于镜面的虚线），再结合两块平面镜夹角为45°、入射光线水平的条件，利用反射角等于入射角确定反射光线的方向。
【解析】
1. 确定入射点：入射光线与斜平面镜的交点为入射点；
2. 作法线：过入射点作斜平面镜的垂线（法线，用虚线表示）；
3. 画反射光线：根据光的反射定律，入射光线水平，斜平面镜与水平方向成45°，因此入射角为45°，反射角也为45°，由此画出竖直向下的反射光线，该光线即为两平面镜间的反射光线。
【答案】
【知识点】
光的反射定律，平面镜作图
【点评】
本题是光的反射定律的基础作图题，核心是掌握法线的作法和反射角与入射角的关系，注重基础应用，难度适中。
【难度系数】
0.6
要画出光线在两平面镜间的反射光线，需依据光的反射定律：反射光线、入射光线和法线在同一平面内，反射光线与入射光线分居法线两侧，反射角等于入射角。首先找到入射光线与斜平面镜的交点（入射点），过入射点作斜平面镜的法线（垂直于镜面的虚线），再结合两块平面镜夹角为45°、入射光线水平的条件，利用反射角等于入射角确定反射光线的方向。
【解析】
1. 确定入射点：入射光线与斜平面镜的交点为入射点；
2. 作法线：过入射点作斜平面镜的垂线（法线，用虚线表示）；
3. 画反射光线：根据光的反射定律，入射光线水平，斜平面镜与水平方向成45°，因此入射角为45°，反射角也为45°，由此画出竖直向下的反射光线，该光线即为两平面镜间的反射光线。
【答案】
【知识点】
光的反射定律，平面镜作图
【点评】
本题是光的反射定律的基础作图题，核心是掌握法线的作法和反射角与入射角的关系，注重基础应用，难度适中。
【难度系数】
0.6
6. 一束星光入射到墨子巡天望远镜，经主镜反射后到达成像装置，如图所示。其中OB是反射光线，请在图中画出其入射光线AO，并标出入射角的度数。
答案
6.
解析
【分析】要画出入射光线AO，需依据光的反射定律：反射光线、入射光线和法线在同一平面内，反射光线与入射光线分居法线两侧，反射角等于入射角。解题步骤为：1. 过反射点O作垂直于镜面的法线；2. 计算反射角，再根据反射角等于入射角确定入射光线的位置；3. 画出入射光线并标注入射角度数。
【解析】1. 作法线：过O点作垂直于平面镜的虚线（法线）；2. 计算反射角：已知反射光线OB与镜面夹角为60°，则反射角=90°-60°=30°；3. 画入射光线：根据反射角等于入射角，在法线左侧（与反射光线OB分居法线两侧）作入射光线AO，使AO与法线的夹角为30°，箭头指向O点；4. 标注：在入射光线AO与法线之间标注入射角的度数30°。
【答案】
【知识点】光的反射定律、作光的反射光路图
【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入射光线，属于光学基础作图题，需掌握法线的画法及反射定律的内容，难度适中。
【难度系数】0.7
【解析】1. 作法线：过O点作垂直于平面镜的虚线（法线）；2. 计算反射角：已知反射光线OB与镜面夹角为60°，则反射角=90°-60°=30°；3. 画入射光线：根据反射角等于入射角，在法线左侧（与反射光线OB分居法线两侧）作入射光线AO，使AO与法线的夹角为30°，箭头指向O点；4. 标注：在入射光线AO与法线之间标注入射角的度数30°。
【答案】
【知识点】光的反射定律、作光的反射光路图
【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入射光线，属于光学基础作图题，需掌握法线的画法及反射定律的内容，难度适中。
【难度系数】0.7
7.如图所示是光源S发出的两条入射光线经平面镜反射后的两条反射光线,请你作出光源S的位置。(保留作图痕迹)
答案
7.
解析
【分析】要确定光源S的位置，可利用平面镜成像原理或光的反射定律：方法一，将两条反射光线反向延长，其交点为光源S的像点S'，再根据像与物关于平面镜对称，即可确定S；方法二，分别过两个反射点作平面镜的法线，依据反射角等于入射角作出对应入射光线，两条入射光线的交点即为S。
【解析】作图步骤：1. 把图中两条反射光线向平面镜另一侧反向延长，两线交于像点S'；2. 过S'作平面镜的垂线，在垂线上镜面上方取点S，使S到平面镜的距离等于S'到平面镜的距离，S就是光源位置；或分别过两个反射点作垂直于平面镜的法线，根据反射角等于入射角，在法线另一侧画出两条入射光线，两入射光线的交点为S。
【答案】
【知识点】光的反射定律、平面镜成像作图
【点评】本题考查利用光学规律作光源位置，属于光学基础作图题，需掌握反射光线与像点的关联。
【难度系数】0.6
【解析】作图步骤：1. 把图中两条反射光线向平面镜另一侧反向延长，两线交于像点S'；2. 过S'作平面镜的垂线，在垂线上镜面上方取点S，使S到平面镜的距离等于S'到平面镜的距离，S就是光源位置；或分别过两个反射点作垂直于平面镜的法线，根据反射角等于入射角，在法线另一侧画出两条入射光线，两入射光线的交点为S。
【答案】
【知识点】光的反射定律、平面镜成像作图
【点评】本题考查利用光学规律作光源位置，属于光学基础作图题，需掌握反射光线与像点的关联。
【难度系数】0.6
8.[安徽三模] 王叔叔在理发店理发后想看看后脑勺的头发长短情况，他向服务员要来一面小镜子，如图他背朝墙上的大镜子手握小镜子（未画出）略微仰头，当小镜子处于额头斜上方时他看到了自己的后脑勺。假设一条光线从后脑勺的A点射向大镜子上的M点，反射到小镜子上的N点又反射到人眼。请画出M到N之间的光线、小镜子上的法线以及小镜子的镜面（注意角度）。
答案
8.
解析
【分析】
要完成该作图，需依据光的反射定律：反射光线、入射光线和法线在同一平面内，反射光线与入射光线分居法线两侧，反射角等于入射角。步骤如下：1. 确定M到N的光线：连接M点与N点，画出从M指向N的光线；2. 确定小镜子处的法线：在N点，入射光线为M→N，反射光线为N指向人手方向，作这两条光线夹角的角平分线，即为法线；3. 确定小镜子的镜面：过N点作垂直于法线的直线，该直线即为小镜子的镜面，保证镜面与法线垂直。
【解析】
1. 连接M点和N点，画出箭头方向从M指向N的光线，完成M到N之间的光线；2. 在N点，找到入射光线（M到N）和反射光线（N指向人手），作这两条光线夹角的角平分线，即为小镜子处的法线；3. 过N点作垂直于法线的直线，该直线就是小镜子的镜面，符合光的反射定律的角度要求。
【答案】
【知识点】
光的反射定律、平面镜作图
【点评】
本题结合生活场景考查光的反射定律的应用，需准确运用反射定律确定法线和镜面，作图时要注意光线箭头方向、法线与镜面的垂直关系，是对光学作图能力的基础考查。
【难度系数】
0.6
要完成该作图，需依据光的反射定律：反射光线、入射光线和法线在同一平面内，反射光线与入射光线分居法线两侧，反射角等于入射角。步骤如下：1. 确定M到N的光线：连接M点与N点，画出从M指向N的光线；2. 确定小镜子处的法线：在N点，入射光线为M→N，反射光线为N指向人手方向，作这两条光线夹角的角平分线，即为法线；3. 确定小镜子的镜面：过N点作垂直于法线的直线，该直线即为小镜子的镜面，保证镜面与法线垂直。
【解析】
1. 连接M点和N点，画出箭头方向从M指向N的光线，完成M到N之间的光线；2. 在N点，找到入射光线（M到N）和反射光线（N指向人手），作这两条光线夹角的角平分线，即为小镜子处的法线；3. 过N点作垂直于法线的直线，该直线就是小镜子的镜面，符合光的反射定律的角度要求。
【答案】
【知识点】
光的反射定律、平面镜作图
【点评】
本题结合生活场景考查光的反射定律的应用，需准确运用反射定律确定法线和镜面，作图时要注意光线箭头方向、法线与镜面的垂直关系，是对光学作图能力的基础考查。
【难度系数】
0.6
9. 观察图甲，尝试用光学图解释平面镜成像的特点，请在图乙中画出树在水中所成的像。（图中MN表示水面，AB表示岸边的一棵树，保留作图痕迹）
答案
9.
解析
【分析】水面MN相当于平面镜，根据平面镜成像“像与物体关于镜面对称”的特点，要画出树AB在水中的像，只需分别作出A、B两点关于水面MN的对称点，再连接两个对称点即可，作图时需保留辅助线和垂直符号，像用虚线表示。
【解析】1. 过点A作MN的垂线，垂足为O，在MN下方的垂线上截取OA' = OA，得到A的像点A'；2. 过点B作MN的垂线，垂足为P，在MN下方的垂线上截取PB' = PB，得到B的像点B'；3. 用虚线连接A'和B'，A'B'即为树AB在水中的像，保留两条垂线及垂直符号的作图痕迹。
【答案】
【知识点】平面镜成像、对称作图
【点评】本题考查平面镜成像特点的应用，核心是利用“像与物关于镜面对称”的性质作图，属于光学基础作图题，需注意作图规范（辅助线、像的虚实线）。
【难度系数】0.6
【解析】1. 过点A作MN的垂线，垂足为O，在MN下方的垂线上截取OA' = OA，得到A的像点A'；2. 过点B作MN的垂线，垂足为P，在MN下方的垂线上截取PB' = PB，得到B的像点B'；3. 用虚线连接A'和B'，A'B'即为树AB在水中的像，保留两条垂线及垂直符号的作图痕迹。
【答案】
【知识点】平面镜成像、对称作图
【点评】本题考查平面镜成像特点的应用，核心是利用“像与物关于镜面对称”的性质作图，属于光学基础作图题，需注意作图规范（辅助线、像的虚实线）。
【难度系数】0.6
