4.1光的反射(第2课时)(分层练习)-【上好课】2024-2025学年八年级物理上册同步精品课堂(沪科版(五四学制)2024)
2024-09-20
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内容正文:
4.1光的反射(第2课时)
目录
2
考点01 光的反射的概念及现象 2
考点02 用光的反射解释倒影 2
考点03 光的反射定律概念辨析 3
考点04 光路可逆性 3
考点05 光的反射定律有关角度问题 4
考点06 光的反射作图题 4
考点07 漫反射、镜面反射 5
考点08 漫反射、镜面反射的应用 光污染 5
考点09 光的反射动态问题(水面升降等) 7
考点10 光的反射实验题 9
12
16
考点01 光的反射的概念及现象
1.要使眼睛看到物体,则( )
A.这个物体必须是光源 B.这个物体一定在发光
C.肯定有光由物体进入人眼 D.物体肯定在反射太阳光
2.下列说法正确的是( )
A.光不能在真空中传播
B.光在介质中总是沿直线传播
C.我们之所以能看到物体,是因为眼睛射出的光照到物体上,引起视觉效果
D.我们之所以能看到物体,是因为有光射入眼中,引起视觉效果
3.下列现象中,属于光的反射现象的是( )
A.利用激光给隧道准直 B.看到不发光的物体
C.自然界的“日食”和“月食”现象 D.立竿见影
4.下列四幅图中,能正确反映人眼看到书本的光路图的是( )
A. B. C. D.
5.古诗“人面桃花相映红”中所描述的“相映红”属于光的 现象。
考点02 用光的反射解释倒影
6.《再别康桥》的诗句中蕴含了丰富的光学知识。“河畔的金柳,是夕阳中的新娘”,金柳的影子是光的 形成的;“波光里的艳影,在我的心头荡漾”,湖面波光粼粼是光的 形成的。
7.有些古诗词中蕴含着丰富的物理知识。“起舞弄清影”和“楼台倒影入池塘”中的影,前者是由光的 形成的,后者是由光的 形成的。
8.《水调歌头·明月几时有》围绕中秋明月展开想象和思考,把人世间的悲欢离合之情纳入对宇宙人生的哲理性追寻之中。其中词句蕴含着一些物理光学的知识,“明月几时有,把酒问青天”,明月在酒中的倒影是光的 形成的 像,“起舞弄清影,何似在人间”,影子是由 形成的,
考点03 光的反射定律概念辨析
9.光射到两种物质的界面上发生反射时,下列说法中正确的是( )
A.反射光线和入射光线居法线的一侧 B.光在反射时,有时反射角不等于入射角
C.反射光线跟入射光线和法线在同一平面内 D.反射光线跟入射光线和法线不在同一平面内
10.关于光的反射,下列说法正确的是( )
A.反射光线、入射光线一定不在同一条直线上 B.漫反射时,有的光可能不遵守光的反射定律
C.反射光与入射光的光速一定相等 D.入射角等于反射角
11.下面关于反射现象的描述,正确的是( )
A.反射角等于入射角 B.反射角是指反射光线与反射面的夹角
C.反射光线与入射光线并不在同一平面内 D.反射光线、入射光线没有重合的可能
考点04 光路可逆性
12.使入射光线沿着原来反射光线的方向射到平面镜上,反射光线将逆着原来 的方向反射出去,这说明光的反射现象中光路是 的。
13.当小明同学在平面镜中看到小聪同学时,小聪同学 (选填“能”或“不能”)在同一平面镜中看到小明同学,由此可知,在反射现象中光路是 的。
14.在探究一光的反射规律时,如图甲,若光线沿着FO入射,则反射光线将沿OE方向,这说明光路是 的,图乙中,把纸板NOF向后折,是为了探究反射光线,入射光线和法线是否在 。
考点05 光的反射定律有关角度问题
15.关于光的反射,下列说法正确的是( )
A.入射光靠近法线时,反射光也靠近法线
B.反射光线与入射光线不在同一平面内
C.当入射光与反射面的夹角为10°时,反射角也为10°
D.入射角增大5°时,反射光与入射光的夹角也增大5°
16.关于光的反射,下列说法正确的是( )
A.当光线垂直于平面镜入射时,入射角是90°
B.入射光线靠近法线时,反射光线也靠近法线
C.入射角增大5°时,反射光线与入射光线的夹角也增大5°
D.镜面反射遵守光的反射定律,漫反射不遵守光的反射定律
17.一束光斜射到平面镜上,若与法线的夹角为35°,则反射角为 度,光的传播方向被镜面改变了 度;如果入射光线逐渐远离法线,则反射光线逐渐 (选填“靠拢”或“远离”)法线。
18.一束光线与镜面的夹角成47°射到平面镜上,则反射光线与入射光线的夹角为 ;若光线垂直镜面入射,此时入射角大小为 ,反射光线相对于入射光线方向改变 。
19.如图所示,一束反射光线与平面镜成30°夹角,当入射光方向不变,将平面镜顺时针旋转15°,则旋转后的入射光线与镜面的夹角是 ,反射角是 ,反射光线与入射光线夹角增大了 。
20.如图,小红在池塘边观察水中月亮的视线与水面的夹角是30°,在光的反射现象中,入射角的度数是 ,光的传播方向改变的度数是 。
考点06 光的反射作图题
21.在图中,根据给出的入射光线AO画出反射光线OB,并标出反射角及其度数。
22.画出反射光线的入射光线AO。
23.为了学生的安全,很多校服都设计有反光条,制作反光条的反光材料表面覆盖了一层微棱镜(如图甲所示),这些微小结构可以将不同方向入射的光按原方向反射回去。微棱镜的结构可以简化为图乙,若一束光照射到微棱镜上,请你在图乙中画出光反射后的光路图。
24.一束光射到某平面镜上,使其沿水平方向传播,如图。请在图中画出所需平面镜的位置(要求保留必要的作图痕迹)
25.如图所示,小亮想利用一块平面镜使太阳光竖直射入井中,请画出平面镜并补全光路。(已知入射光线与水平面夹角为30°)
26.如图,太阳光透过窗户AB在房间光滑的地砖上反射后,将对面墙上的CD区域照亮,请利用光学作图作出阳光照射到地砖上的区域范围。(太阳光是平行光,保留必要作图痕迹)
考点07 漫反射、镜面反射
27.春节期间,有多部精彩电影上映,如《满江红》、《流浪地球二》、《熊出没·伴我“熊芯”》等。我们能在不同角度看到电影荧幕上的画面,这是光的 现象(选填“镜面反射”或“漫反射”),此现象 光的反射定律(选填“遵循”或“不遵循”)。
28.教室里不同座位上的同学都能看到黑板上的粉笔字,是由于光射向粉笔字时发生了 ;当黑板因为“反光”“晃”着有些同学的眼睛,这是光的 现象。(选填“镜面反射”或“漫反射”)
29.在较暗的房间如图所示,小明把一块小平面镜粘在白纸上,平放在课桌上,小明从侧面看 较亮(选填“白纸”或“平面镜”),其发生的是 (选填“漫反射”或“镜面反射”)。
考点08 漫反射、镜面反射的应用 光污染
30.用玻璃或磨光的大理石装饰的高楼外墙,会造成“光污染",原因是( )
A.光的镜面反射 B.光的漫反射
C.光的折射 D.光的直线传播
31.一些大厦的外部安装了平板玻璃作为幕墙,人们可以通过它看到自己的 (填“虚”或“实”)像。仔细观察后可知:近处的人所成的像与人大小相同,远处的树木所成的像大小与实物相比是 (填“相同”或“缩小”)的。我国已对玻璃幕墙的安装制定了限制性法规,因为玻璃幕墙会发生 (填“镜面”或“漫”)反射,造成光污染。
32.如图所示,小明和小美从不同的位置都能看到地面上的物理书。下列说法中正确的是( )
A.物理书是光源,它发出的光进入了人眼,所以小明和小美都能看到它
B.小明和小美都能看到物理书,是由于光在书表面发生了镜面反射
C.小明和小美都能看到物理书,说明光路是可逆的
D.小明和小美都能看到物理书,是由于光在书表面发生了漫反射
33.如图所示是小猫和小聪对话的漫画,下列说法中不正确的是( )
A.光在镜子表面发生的是镜面反射
B.光在猫身体表面发生的是漫反射
C.漫反射不遵循光的反射规律
D.小聪看到小猫,小猫也能看到小聪是光路可逆性原理
34.夜晚,当汽车发出的光照射到自行车尾灯上时,司机看到尾灯反射的光,就能及时避让。如图中有关自行车尾灯的光路图正确的是( )
A. B.
C. D.
35.如下图是晚上汽车在干燥的沥青路面和潮湿积水的沥青路面上行驶时大灯部分光路简图,在晚上开车时( )
A.潮湿的路面更容易发生光的漫反射
B.对面无车时,驾驶员看潮湿的路面更暗
C.干燥的路面发生光的镜面反射
D.照射到干燥路面上的光不遵循光的反射定律
36.雨后的夜晚,当你迎着月光行走在有积水的路上,为了避让水洼,应走 (选填“较暗”或“较亮”)的地面,这是因为 。
A.地面发生镜面反射
B.地面发生漫反射
C.水面发生漫反射
D.水面不发生反射
考点09 光的反射动态问题(水面升降等)
37.若要使图中的反射光线射中墙壁上的目标,在激光笔不动的情况下,可将平面镜( )
A.水平向左移动 B.水平向右移动
C.竖直向上移动 D.竖直向下移动
38.如图所示,一束光在平面镜上发生反射,反射光恰好照在光屏的A处,若要让反射光照在光屏的B处,则下列方法中( )
①只将光屏竖直向下移动一段距离
②只将平面镜绕入射点O顺时针转过一定角度(<90°)
③只将平面镜竖直向上移动一段距离
④只将平面镜水平向右移动一段距离
A.只有①可行 B.只有②可行 C.①和②都可行 D.③和④都可行
39.有一光电控制液面高度的仪器,它是通过光束在液面上的反射光线反射到光电屏上的光斑位置来判断液面高低的,如图所示光路中,一束光与液面的夹角为40°,则以下说法正确的是( )
A.液面发生的是漫反射
B.反射角的大小为40°
C.当液面升高时,光电屏上的光斑S将向左移动
D.当液面升高时,光电屏上的光斑S将向右移动
40.如图所示为水位测量仪的示意图。A点与光屏PQ在同一水平面上,从A点发出的一束与水平面成45°角,方向不变的激光。经水面反射后,在光屏上的B点处形成一个光斑,光斑位置随水位变化而发生变化。若光屏上光斑B向右移动了0.6m,说明水位 (选填“上升”或“下降”)了 m。
41.如图所示为水位测量仪的示意图,从A点发出的一束与水平面成45°角且方向不变的激光,经水面反射后,在光屏PQ上形成一个光斑B,光斑位置随水位变化而发生变化,下列说法正确的是( )
A.从A点发出的激光与水面的夹角即为入射角
B.若水位上升,入射角也会随之增大
C.若水位下降了1m,则光屏上光斑B会右移2m
D.若入射光线逆时针转动10°,反射光线也逆时针转10°
42.如图所示,两块平面镜相交成角,一束光线AO射到平面镜MP上,光线经两平面镜反射后与AO重合,但方向相反,则AO与平面镜MP的夹角是( )
A. B. C. D.
考点10 光的反射实验题
43.某同学在探究光的反射规律时,所使用实验的器材如图所示。
①该实验器材的名称是 ,实验中使用一块小尺寸的 (选填“玻璃板”或“平面镜”)作为反射面;
②实验中,转动激光笔不断改变入射光线的位置,但始终保持 不变;
③由(a)与(b)可知:在光的反射现象中, 。
44.在研究“光的反射”的活动中,某同学用同一束光分别投射到平静的水面、玻璃表面和光滑的金属表面,研究光在不同物体表面所发生的反射现象如图1(a)(b)(c)所示;接着又进一步研究光在同一物体表面反射光线、入射光线与法线间角度变化所发生的反射现象如图2(a)(b)(c)所示。观察上述实验现象,归纳得出初步结论。(图中AO为入射光线、OB为反射光线、ON为法线)
(1)由图1(a)与(b)与(c)可知: ;
(2)由图2(a)与(b)与(c)可知: 。
45.如图所示,在“探究光的反射定律”的实验中:
实验序号
入射光线
反射光线
入射角
反射角
1
EO
OF
20°
20°
2
CO
OD
40°
40°
3
AO
OB
50°
50°
(1)保持入射点不变是为了保证 的位置不变,便于从光具盘上直接读出反射角;
(2)观察图中对应的反射光线、入射光线和法线的位置,可初步归纳得出的结论是: ;
(3)分析实验序号1、2或3中入射角与反射角的大小,可初步归纳得出的结论是: 。
46.为了探究光的反射定律,某小组同学进行如图所示的实验:
(1)实验时,纸板与平面镜应互相 (选填“平行”或“垂直”);
(2)小红将一束光贴着纸板A沿着EO射到镜面上O点,纸板B上会显示出反射光束OF,接着将纸板B向后折,则纸板B上不能看到反射光线,此时反射光 (选填“存在”或“不存在”)。这一实验可以说明反射光线、入射光线和法线在 ;
(3)实验数据如下表所示,分析数据可得:反射角 入射角(选填“大于”、“小于”或“等于”);当入射角变小时,反射光线 法线(选填“靠近”或“远离”);
序号
入射角
反射角
1
30°
30°
2
45°
45°
3
60°
60°
(4)如果让光线沿着FO的方向射向镜面,会发现反射光线沿着 方向射出,这表明光路是 的。
47.在探究“光的反射定律”的实验中,为了确定反射光沿哪个方向射出,实验器材有:可折叠的光屏(如图甲所示,光屏的A、B两部分均可绕轴ON旋转)、平面镜、激光电筒和量角器。
(1)如图乙所示,将光屏垂直立放在水平放置的镜面上,让激光电筒发出的光沿光屏A入射到O点。光屏A是用来呈现 光线的,为了观察到反射光线,绕ON转动光屏B到图乙中的位置2,显示光路如图丙所示,说明反射光线与 在同一平面内。
(2)如图丁所示,保持光屏AB在同一平面,若将光屏倾斜,多次改变光屏与镜面夹角,让激光电筒发出的光仍沿光屏A入射到O点,此时光屏B上始终没有出现反射光线,说明反射光线与入射光线所在平面与镜面 。为了确定这个面,引入一条过入射点垂直于镜面的直线,叫做 。
(3)分析归纳得出:反射光线、入射光线与 在同一平面内,反射光线与入射光线分居法线 。
(4)为探究“反射角和入射角是否相等”,改变光束入射的角度,记录每次光的径迹。
取下纸板,测量ON两侧的入射角、反射角,记录在表中,得出的结论是 。
次数
入射角
反射角
1
70°
70°
2
45°
45°
3
30°
30°
一、单选题
1.用手电筒对着平面镜中的像照射,如图所示,观察到像比原来亮多了,原因是( )
A.光把像照亮了
B.光使镜子更明亮了,所成的像也就更亮了
C.光反射到物体上,物体变亮了,所以像也变亮了
D.光使整个空间变亮了,更便于观察像,所以觉得更亮了
2.两个互相垂直的平面镜组成了激光反射器,如图所示。如果入射光线方向不变,反射器绕O点向顺时针方向转过45°,那么经过反射器两次反射的光线将转过( )
A.90° B.45° C.22.5° D.0°
3.如图所示,两块平面镜相交成角,一束光线AO射到平面镜MP上,光线经两平面镜反射后与AO重合,但方向相反,则AO与平面镜MP的夹角是( )
A. B. C. D.
4.卡文迪许扭秤是用来测定万有引力恒量的重要仪器,为了观察悬挂的石英丝发生的微小扭转形变,卡文迪许采用了光放大的原理,如图所示,图中悬挂在石英丝下端的T形架的竖直杆上装一块小平面镜M,M可将由光源S射来的光线反射到弧形的刻度尺上(圆弧的圆心即在M处),已知尺子距离M为2m,若反射光斑在尺子上移动2π cm,则平面镜M转过的角度是( )。
A.0. 9° B.1. 8° C.2. 7° D.3. 6°
5.如图所示,平面镜M与N的夹角为θ,一条平行于平面ON的光线经过两个平面镜的多次反射后,能够沿着原来的光路回,则两平面镜之间的夹角θ不可能是( )
A.4o B.3o C.2o D.1o
二、填空题
6.如图所示,装有水的长方体水槽水平放置,固定在左壁上的激光笔发出的一束光射到水面上的O点,如图所示,反射光在水槽右壁上S点形成一个亮斑(图中未画出),若水面上升1cm,反射光在水槽右壁上S'点形成一个亮斑,则S'点和S点之间的距离是 cm。
7.如图所示的是观察微小形变的装置,平面镜M放置在水平桌面上,光源S发出一束激光射到镜面上,经反射后在光屏上形成光斑P,人眼能从各方向看到光斑,是因为光斑在光屏上发生了 ;若要使光斑向左移动,下列方法可行的是 (填字母)
A. 保持入射点不变,将入射光线逆时针转动(<90°)
B. 将光屏向上移动
C. 将镜子顺时针转动(<90°)
D. 将平面镜向上移动
三、作图题
8.为了学生的安全,很多校服都设计有反光条,制作反光条的反光材料表面覆盖了一层微棱镜(如图甲所示),这些微小结构可以将不同方向入射的光按原方向反射回去。微棱镜的结构可以简化为图乙,若一束光照射到微棱镜上,请你在图乙中画出光反射后的光路图。
9.下阳是小聪和小猫的漫画,请在图中画出平面镜的位置,并完成小聪看到小猫的光路图。
四、实验题
10.探究光的反射规律,器材有:激光笔、平面镜、标有刻度的白色硬纸板(可沿中缝折叠)、白板;
(1)如图甲所示,将一束光照射到平面镜上,它的反射光在光屏上形成一个光斑,保持光在平面镜上的入射点不变,减小入射光与平面镜的夹角,则光屏上的光斑向 (选填“上”或“下”)移动;
(2)利用图乙所示的装置进行探究;
①平面镜水平放置,标有刻度的白色硬纸板竖直地立在平面镜上,使一束光紧贴纸板A,射向镜面上的O点,将纸板B绕接缝ON向前或向后翻折,当纸板B和纸板A在 时,纸板B上能呈现反射光束;
②改变入射光的方向,读出入射角和反射角的大小,将测得的数据记录在表格中,由此可知:反射角与入射角大小 ;
实验序号
入射角
反射角
①
30°
30°
②
45°
45°
③
60°
60°
③用另一束光逆着反射光的方向射到镜面,观察到反射后的光会逆着原来入射光的方向射出,这表明: ;
(3)利用如图丙所示的装置进行探究。让一束光斜射到平面镜上,在入射点O放置白板并调整位置,发现白板只在某一位置能同时呈现入射光和反射光,测得此时白板与镜面成角,说明白板与镜面的位置关系是: ,实验表明: ;
(4)自行车尾灯是由许多角反射器组成的反光装置,角反射器是由互相垂直的反光面组成的。当汽车的灯光照在尾灯上时,司机看到尾灯特别亮,原因是: 。
11.如图所示为“探究光的反射定律”的实验装置。
(1)小强在用该实验装置进行实验时,除了要用到铁架台、可折转光屏和量角器外,还要用到 和 。
(2)小强用到的实验器材中,可折转光屏可以非常方便地绕轴线ON向前或向后折转。这个实验中,小强选用可折转光屏的目的是为了探究反射光线是否在 所决定的平面内。
(3)小强通过实验测得的数据如表一。
实验次数
入射角/°
反射角/°
表
1
30.0
29.8
一
2
50.0
50.0
3
70.0
70.3
分析表中的数据,可以得出的实验结论是:光反射时, 。
(4)通过实验,小刚测得的数据如表二。
实验次数
入射角/°
反射角/°
表
1
30.0
28.8
二
2
50.0
49.0
3
70.0
69.2
据此,他得出了“反射角小于入射角”的结论。进行交流时,发现他的结论与其他组的结论不同,小刚又反复进行了多次测量,确定自己从读数到分析论证得出结论都没有问题。导致小刚得出“反射角小于入射角”的原因可能是 :。
一、填空题
1.阅读短文,回答问题。
华夏之光——圭表
我国古代的天文观测一直居于世界领先地位,天文学家们发明了许多先进的天文观测仪器,其中圭表就是典型的代表。圭表(如图甲所示)包括圭和表两部分,正南北方向平放的尺,叫作圭,直立在平地上的标竿或石柱,叫作表,圭和表相互垂直。依据圭表正午时表影长度的变化,就能推算出二十四节气,依据表影长短的周期性变化,就能确定一回归年的天数。元代天文学家郭守敬采取理论与实践相结合的科学方法,对圭表进行了一系列改进与创新。他将表的高度增加,并且在表顶加一根架空的横梁。又利用小孔成像的原理,发明了景符,景符可以在圭面上形成太阳和横梁的清晰像(如图乙所示),这样就可以精确的测量表的影长了。以圭表为代表的我国古代的科技成果,像一颗颗璀璨的明珠,闪耀着智慧的光芒,激励着我们攀登新的科技高峰。
(1)圭表的工作原理是光的 (选填“直线传播”、“反射”或“折射”)。人们可从不同的方位看到圭表中的表,是由于光在表的表面上发生了 (选填“镜面”或“漫”)反射;
(2)景符在圭面上形成太阳清晰的像,该像是 (选填“圆形”或“方形”)的。
2.阅读材料,回答问题。
角反射器
角反射器是利用光的反射原理制成的,它一般由三个相互垂直的平面镜组成,如图1所示。角反射器具有非常优良的回光特性。对于在空间中一定范围内的入射光线(无论入射方向如何),经其三个相互垂直的平面镜反射后,出射光线总是与入射光线平行。
自行车的尾灯就是利用了角反射器。它通常由红色塑料压制而成,外表面为平面,内表面由无数微小的角反射器构成一个微棱镜阵列,如图2所示。当后面的车辆发出的灯光照射到自行车尾灯上时,尾灯可以将入射光沿原来的方向反射回去,使后面车辆的司机看到前面的目标,保证夜间行车安全。利用角反射器原理制作的无源光学标志灯定向性好、回光强、不耗电,已经在各种生活设施中得到了广泛的应用。
在激光测距中,角反射器可以用作被测目标的反射器,它不仅能有效地把光反射回来,更可以减少瞄准调整的困难。我国的“嫦娥”一号探月卫星上,就安装了多个角反射器阵列。从地球上发射到“嫦娥”一号探月卫星上的各个方向的激光都能够射到角反射器上,并被反射回地球。这些角反射器阵列,达到了极高的测量精度,为卫星的精密定轨做出了巨大的贡献。
请根据上述材料,回答下列问题:
(1)角反射器是利用光的 原理制成的;
(2)如图(3)所示,M和N是两块相互垂直的平面镜,根据光的反射定律,画出入射光线AO经过镜面反射后的出射光线 ;
(3)举例说明角反射器还可以有哪些应用: (举一例即可)。
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4.1光的反射(第2课时)
目录
2
考点01 光的反射的概念及现象 2
考点02 用光的反射解释倒影 3
考点03 光的反射定律概念辨析 4
考点04 光路可逆性 5
考点05 光的反射定律有关角度问题 5
考点06 光的反射作图题 8
考点07 漫反射、镜面反射 12
考点08 漫反射、镜面反射的应用 光污染 12
考点09 光的反射动态问题(水面升降等) 15
考点10 光的反射实验题 19
23
31
考点01 光的反射的概念及现象
1.要使眼睛看到物体,则( )
A.这个物体必须是光源 B.这个物体一定在发光
C.肯定有光由物体进入人眼 D.物体肯定在反射太阳光
【答案】C
【详解】若要使眼睛看见一个物体,一定是物体发出的光或者反射的光进入眼里,这个物体不一定是光源,不一定在发光。故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
2.下列说法正确的是( )
A.光不能在真空中传播
B.光在介质中总是沿直线传播
C.我们之所以能看到物体,是因为眼睛射出的光照到物体上,引起视觉效果
D.我们之所以能看到物体,是因为有光射入眼中,引起视觉效果
【答案】D
【详解】A.光的传播不需要介质,光可以在真空中传播,故A错误;
B.光在同种均匀介质中总是沿直线传播的,故B错误;
CD.我们之所以看到物体,是因为物体反射的光射入眼中,引起视觉效果,故C错误,D正确。
故选D。
3.下列现象中,属于光的反射现象的是( )
A.利用激光给隧道准直 B.看到不发光的物体
C.自然界的“日食”和“月食”现象 D.立竿见影
【答案】B
【详解】A.利用激光给隧道准直,利用的是光的直线传播,故A不符合题意;
B.看到不发光的物体,是因为光在物体表面上发生了反射,物体反射的光线进入我们的眼睛的缘故,利用的是光的反射,故B符合题意;
C.自然界的“日食”和“月食”现象,利用的是光的直线传播,故C不符合题意;
D.立竿见影,利用的是光的直线传播,故D不符合题意。
故选B。
4.下列四幅图中,能正确反映人眼看到书本的光路图的是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【详解】书本本身并不能发光,所以书本不是光源,人眼看到书本是因为太阳光在书本的表面发生了反射,反射光线进入人的眼睛,故ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
5.古诗“人面桃花相映红”中所描述的“相映红”属于光的 现象。
【答案】反射
【详解】人面桃花相映红意思是美丽的脸庞和桃花互相衬托,显得分外红润,是桃花的红光反射到人的脸上,属于光的反射现象。
考点02 用光的反射解释倒影
6.《再别康桥》的诗句中蕴含了丰富的光学知识。“河畔的金柳,是夕阳中的新娘”,金柳的影子是光的 形成的;“波光里的艳影,在我的心头荡漾”,湖面波光粼粼是光的 形成的。
【答案】 直线传播 反射
【详解】[1]金柳的影子是光的直线传播现象,是光线被挡住留下的黑影。
[2]湖面波光粼粼是光经过水面反射形成的。
7.有些古诗词中蕴含着丰富的物理知识。“起舞弄清影”和“楼台倒影入池塘”中的影,前者是由光的 形成的,后者是由光的 形成的。
【答案】 直线传播 反射
【详解】[1]清影指的是舞者的影子,是光的直线传播形成的。
[2]倒影入池塘,是指楼台在水中的倒影,光的反射现象。
8.《水调歌头·明月几时有》围绕中秋明月展开想象和思考,把人世间的悲欢离合之情纳入对宇宙人生的哲理性追寻之中。其中词句蕴含着一些物理光学的知识,“明月几时有,把酒问青天”,明月在酒中的倒影是光的 形成的 像,“起舞弄清影,何似在人间”,影子是由 形成的,
【答案】 反射 虚 光的直线传播
【详解】[1][2]“明月几时有,把酒问青天”,酒水的水面就相当于平面镜,明月在酒中的倒影,是由于光的反射形成的虚像。
[3]“起舞弄清影,何似在人间”,由于光的直线传播,在人的身后形成影子。
考点03 光的反射定律概念辨析
9.光射到两种物质的界面上发生反射时,下列说法中正确的是( )
A.反射光线和入射光线居法线的一侧
B.光在反射时,有时反射角不等于入射角
C.反射光线跟入射光线和法线在同一平面内
D.反射光线跟入射光线和法线不在同一平面内
【答案】C
【详解】A.反射光线和入射光线分居法线的两侧,故A错误;
B.光在反射时,反射角等于入射角,故B错误;
CD.光发生反射时,三线共面,即反射光线跟入射光线和法线在同一平面内,故C正确,D错误。
故选C。
10.关于光的反射,下列说法正确的是( )
A.反射光线、入射光线一定不在同一条直线上
B.漫反射时,有的光可能不遵守光的反射定律
C.反射光与入射光的光速一定相等
D.入射角等于反射角
【答案】C
【详解】A.当入射光线与镜面垂直时,反射光线也垂直于镜面,此时反射光线、入射光线在一条直线上,所以,反射光线、入射光线可能在一条直线上,故A错误;
B.漫反射属于光的反射,所以漫反射的每条光线都遵循光的反射定律,故B错误;
C.反射光和入射光都是在同一种介质中,所以反射光与入射光的光速一定相等,故C正确;
D.在光的反射现象中,先有入射光线才有反射光线,没有入射光线不会有反射光线,入射光线决定了反射光线的有无,反射角由入射角决定,所以,应该是反射角等于入射角,不可以说入射角等于反射角,故D错误。
故选C。
11.下面关于反射现象的描述,正确的是( )
A.反射角等于入射角
B.反射角是指反射光线与反射面的夹角
C.反射光线与入射光线并不在同一平面内
D.反射光线、入射光线没有重合的可能
【答案】A
【详解】AC.根据光的反射定律,发生反射时,反射光线、入射光线与法线在同一平面内,反射光线、入射光线分居法线两侧,反射角等于入射角,故A正确,C错误;
B.反射角是指反射光线与法线的夹角,故B错误;
D.当光垂直入射时,反射光线沿原路返回,反射光线、入射光线和法线三线合一,反射光线、入射光线重合,故D错误。
故选A。
考点04 光路可逆性
12.使入射光线沿着原来反射光线的方向射到平面镜上,反射光线将逆着原来 的方向反射出去,这说明光的反射现象中光路是 的。
【答案】 入射光线 可逆
【详解】[1][2]在光的反射现象中,使入射光线沿着原来反射光线的方向射到平面镜上,反射光线将逆着原来入射光线的方向反射出去,原来的入射光线、反射光线对调,这说明光路是可逆的。
13.当小明同学在平面镜中看到小聪同学时,小聪同学 (选填“能”或“不能”)在同一平面镜中看到小明同学,由此可知,在反射现象中光路是 的。
【答案】 能 可逆
【详解】[1][2]在光的反射现象中,光路是可逆的,故当小明同学在平面镜中看到小聪同学时,小聪同学能在同一平面镜中看到小明同学。
14.在探究一光的反射规律时,如图甲,若光线沿着FO入射,则反射光线将沿OE方向,这说明光路是 的,图乙中,把纸板NOF向后折,是为了探究反射光线,入射光线和法线是否在 。
【答案】 可逆 同一平面
【详解】[1]由于光线沿着EO入射,则反射光线将沿OF方向射出,若光线沿着FO入射,则反射光线将沿OE方向射出,所以光路是可逆的。
[2]把纸板NOF向后折,观察反射光线是否跟随纸板移动,所以是为了探究反射光线,入射光线和法线是否在同一平面内。
考点05 光的反射定律有关角度问题
15.关于光的反射,下列说法正确的是( )
A.入射光靠近法线时,反射光也靠近法线
B.反射光线与入射光线不在同一平面内
C.当入射光与反射面的夹角为10°时,反射角也为10°
D.入射角增大5°时,反射光与入射光的夹角也增大5°
【答案】A
【详解】A.入射光靠近法线时,入射角减小,则反射角也减小,所以,反射光也靠近法线,故A正确;
B.反射光线与入射光线、法线在同一平面内,故B错误;
C.当入射光与反射面的夹角为10°时,入射角为
90°-10°=80°
反射角也为80°,故C错误;
D.入射角增大5°时,则反射角也增大5°,反射光与入射光的夹角增大10°,故D错误。
故选A。
16.关于光的反射,下列说法正确的是( )
A.当光线垂直于平面镜入射时,入射角是90°
B.入射光线靠近法线时,反射光线也靠近法线
C.入射角增大5°时,反射光线与入射光线的夹角也增大5°
D.镜面反射遵守光的反射定律,漫反射不遵守光的反射定律
【答案】B
【详解】A.当光线垂直于平面镜入射时,入射角是0°,故A错误;
B.光的反射现象中,反射角等于入射角,入射光线靠近法线时,反射光线也靠近法线,故B正确;
C.入射角增大5°时,反射角也增大5°,反射光线与入射光线的夹角增大10°,故C错误;
D.镜面反射遵守光的反射定律,漫反射也遵守光的反射定律,故D错误。
故选B。
17.一束光斜射到平面镜上,若与法线的夹角为35°,则反射角为 度,光的传播方向被镜面改变了 度;如果入射光线逐渐远离法线,则反射光线逐渐 (选填“靠拢”或“远离”)法线。
【答案】 35 110 远离
【详解】[1]由题意知,入射光线与法线的夹角即入射角等于35度,而反射角等于入射角,所以反射角等于35度。
[2]入射光线与法线的夹角为35度,则入射光线与镜面的夹角为
90°-35°=55°
那么反射光线与镜面的夹角也为55°,所以光的传播方向被镜面改变的度数为
55°+55°=110°
[3]入射光线逐渐远离法线时,入射角增大,则反射角也增大,那么反射光线逐渐远离法线。
18.一束光线与镜面的夹角成47°射到平面镜上,则反射光线与入射光线的夹角为 ;若光线垂直镜面入射,此时入射角大小为 ,反射光线相对于入射光线方向改变 。
【答案】 86° 0° 94°
【详解】[1]一束光线与镜面的夹角成47°射到平面镜上,则入射角为
90°-47°=43°
根据光的反射定律,反射角等于入射角,所以反射光线与入射光线的夹角为
43°+43°=86°
[2]若光线垂直镜面入射,此时入射光线与法线重合,入射角大小为0°。
[3]反射光线与入射光线的夹角为86°,反射光线相对于入射光线方向改变
180°-86°=94°
19.如图所示,一束反射光线与平面镜成30°夹角,当入射光方向不变,将平面镜顺时针旋转15°,则旋转后的入射光线与镜面的夹角是 ,反射角是 ,反射光线与入射光线夹角增大了 。
【答案】 15° 75° 30°
【详解】[1][2][3]一束反射光线与平面镜成30°夹角,根据对称性,则入射光线与镜面的夹角也为30°,将平面镜顺时针旋转15°,则旋转后的入射光线与镜面的夹角是
则新入射角为
根据反射定律:反射角与入射角相等,则反射角是75°,新的入射光线和反射光线的夹角是
原反射角和反射角相等,为
则原入射光线和反射光线的夹角为
所以反射光线与入射光线夹角增大了
20.如图,小红在池塘边观察水中月亮的视线与水面的夹角是30°,在光的反射现象中,入射角的度数是 ,光的传播方向改变的度数是 。
【答案】 60° 60°
【详解】[1]已知小红在池塘边观察水中月亮的视线与水面的夹角是30°,由光的反射定律知道,天上月亮与水面的夹角也是30°,则入射角为
90°-30°=60°
[2]由图知道,反射光线进入人的眼镜,人逆着反射光线看去,看到了月亮的虚像,所以,光的传播方向改变的度数是60°。
考点06 光的反射作图题
21.在图中,根据给出的入射光线AO画出反射光线OB,并标出反射角及其度数。
【答案】
【详解】由图知,法线已画出,入射角为60°,则反射角也为60°;根据反射角等于入射角,在法线的另一侧画出反射光线,并标出反射角的大小,如图所示:
22.画出反射光线的入射光线AO。
【答案】
【详解】图中,反射角为
90°-60°=30°
在光的反射现象中,反射光线和入射光线在法线两侧,反射角等于入射角,则入射角也为30°,据此做出入射光线,故作图如下:
23.为了学生的安全,很多校服都设计有反光条,制作反光条的反光材料表面覆盖了一层微棱镜(如图甲所示),这些微小结构可以将不同方向入射的光按原方向反射回去。微棱镜的结构可以简化为图乙,若一束光照射到微棱镜上,请你在图乙中画出光反射后的光路图。
【答案】
【详解】过反射点作垂直于反射面的法线,根据反射角等于入射角画出反射光线;然后过二次反射点作法线,仍然根据反射角等于入射角画出反射光线的方向,注意二次反射光线与原来的入射光线平行。如图所示:
24.一束光射到某平面镜上,使其沿水平方向传播,如图。请在图中画出所需平面镜的位置(要求保留必要的作图痕迹)
【答案】
【详解】由光的反射定律可知,反射角和入射角的大小相等,所以先作出入射光线和反射光线的夹角的平分线,即法线;然后再过入射点作这个角平分线(法线)的垂线,即平面镜的位置,如下图:
25.如图所示,小亮想利用一块平面镜使太阳光竖直射入井中,请画出平面镜并补全光路。(已知入射光线与水平面夹角为30°)
【答案】
【详解】由于反射光线竖直射入井内,过入射点O竖直向下做出反射光线OB;然后作∠AOB的角平分线即为法线(ON),由图知:反射光线和入射光线的夹角
∠AOB=30°+90°=120°则反射角为
如图所示:
26.如图,太阳光透过窗户AB在房间光滑的地砖上反射后,将对面墙上的CD区域照亮,请利用光学作图作出阳光照射到地砖上的区域范围。(太阳光是平行光,保留必要作图痕迹)
【答案】
【详解】根据光的反射定律可知,过A点的光线经过地砖反射后到达D点,过B点的光线经过地砖反射后到达C点,因此分别作C、D两点关于地砖成的像、两点,最后连接、,在地砖上形成的就是区域范围,如图所示:
考点07 漫反射、镜面反射
27.春节期间,有多部精彩电影上映,如《满江红》、《流浪地球二》、《熊出没·伴我“熊芯”》等。我们能在不同角度看到电影荧幕上的画面,这是光的 现象(选填“镜面反射”或“漫反射”),此现象 光的反射定律(选填“遵循”或“不遵循”)。
【答案】 漫反射 遵循
【详解】[1][2]光照到粗糙反射面时发生的反射为漫反射,电影院的银幕为粗糙反射面,光在银幕上发生漫反射,电影院里所有观众都可以看到银幕上的画面,漫反射与镜面反射一样遵循光的反射定律。
28.教室里不同座位上的同学都能看到黑板上的粉笔字,是由于光射向粉笔字时发生了 ;当黑板因为“反光”“晃”着有些同学的眼睛,这是光的 现象。(选填“镜面反射”或“漫反射”)
【答案】 漫反射 镜面反射
【详解】[1][2] 坐在不同位置的同学能看到黑板上的字,是因为光在粗糙的黑板表面上发生了漫反射,反射光线射向各个方向的缘故;当黑板表面太光滑,光射到这里发生了镜面反射,反射光线朝着同一方向射出,位于反射光线方向的同学则看不清黑板上的字,即会“晃”一些同学的眼睛,这就是黑板反光问题。
29.在较暗的房间如图所示,小明把一块小平面镜粘在白纸上,平放在课桌上,小明从侧面看 较亮(选填“白纸”或“平面镜”),其发生的是 (选填“漫反射”或“镜面反射”)。
【答案】 白纸 漫反射
【详解】[1][2]当用手电筒的光垂直照射白纸和平面镜时,在平面镜上会发生镜面反射,反射光线垂直平面镜射出,从侧面观察到的平面镜是暗的;而白纸发生漫反射,所以在侧面看到的白纸更亮。
考点08 漫反射、镜面反射的应用 光污染
30.用玻璃或磨光的大理石装饰的高楼外墙,会造成“光污染",原因是( )
A.光的镜面反射 B.光的漫反射
C.光的折射 D.光的直线传播
【答案】A
【详解】用玻璃或磨光的大理石装饰的高楼外墙非常光滑,光射到其表面发生镜面反射,反射光线向同一个方向传播,会造成光污染。
故选A。
31.一些大厦的外部安装了平板玻璃作为幕墙,人们可以通过它看到自己的 (填“虚”或“实”)像。仔细观察后可知:近处的人所成的像与人大小相同,远处的树木所成的像大小与实物相比是 (填“相同”或“缩小”)的。我国已对玻璃幕墙的安装制定了限制性法规,因为玻璃幕墙会发生 (填“镜面”或“漫”)反射,造成光污染。
【答案】 虚 相同 镜面
【详解】[1]因为平面镜成正立、等大的虚像,所以人们可以通过大厦的外部安装的平板玻璃幕墙看到自己的虚像。
[2]由于平面镜成的像与物大小相同,故远处的树木所成的像大小与实物相比是相同的。
[3]高楼大厦的玻璃幕墙造成的光污染是因为玻璃幕墙会发生镜面反射造成的。
32.如图所示,小明和小美从不同的位置都能看到地面上的物理书。下列说法中正确的是( )
A.物理书是光源,它发出的光进入了人眼,所以小明和小美都能看到它
B.小明和小美都能看到物理书,是由于光在书表面发生了镜面反射
C.小明和小美都能看到物理书,说明光路是可逆的
D.小明和小美都能看到物理书,是由于光在书表面发生了漫反射
【答案】D
【详解】A.物理教材本身不会发光,故不是光源,不会发出光线,故A错误;
BD.教材的表面凹凸不平,光照在上面发生漫反射,反射光线是向着四面八方的,所以小明和小红从不同的位置都能看到教材,都是由于光在教材表面发生了漫反射,故B错误,D正确;
C.小明和小美都能看到物理书,是物理书反射了太阳光,不能说明光路是可逆的,故C错误。
故选D。
33.如图所示是小猫和小聪对话的漫画,下列说法中不正确的是( )
A.光在镜子表面发生的是镜面反射
B.光在猫身体表面发生的是漫反射
C.漫反射不遵循光的反射规律
D.小聪看到小猫,小猫也能看到小聪是光路可逆性原理
【答案】C
【详解】ABC.反射分镜面反射和漫反射,镜面反射是平行入射的光线经反射面以后还能平行反射,镜面反射的反射面平而光滑的;漫反射是平行入射的光线经反射面以后不能平行反射,而是射向四面八方,漫反射的反射面是凹凸不平的,漫反射的每一条光线遵守反射定律。由题图可知,光在镜子表面发生的是镜面反射,光在猫身体表面(凹凸不平)发生的是漫反射,漫反射仍遵循光的反射规律,故C错误,符合题意,AB正确,不符合题意;
D.在反射现象中,光路可逆的,小聪看到小猫,小猫也能看到小聪是光路可逆性原理,故D正确,不符合题意。
故选C。
34.夜晚,当汽车发出的光照射到自行车尾灯上时,司机看到尾灯反射的光,就能及时避让。如图中有关自行车尾灯的光路图正确的是( )
A. B. C.D.
【答案】A
【详解】由图可知,汽车尾灯的反射面是相互垂直的两个反射面,当光照到车尾灯上时,经过两个反射面反射,根据光的反射定律可知,入射光线和最终的反射光线相互平行。
故选A。
35.如下图是晚上汽车在干燥的沥青路面和潮湿积水的沥青路面上行驶时大灯部分光路简图,在晚上开车时( )
A.潮湿的路面更容易发生光的漫反射
B.对面无车时,驾驶员看潮湿的路面更暗
C.干燥的路面发生光的镜面反射
D.照射到干燥路面上的光不遵循光的反射定律
【答案】B
【详解】A.由图中光路图可知,在潮湿的路面上,反射光线平行射出,说明发生的是镜面反射,故A不符合题意;
B.在潮湿的路面上,反射光线平行射出,说明发生的是镜面反射,只有很少的光线进入驾驶员的眼睛,所以对面无车时,驾驶员看潮湿的路面更暗,故B符合题意;
C.由图中光路图可知,在干燥的路面,反射光线从各个方向射出,发生的是漫反射,故C不符合题意;
D.镜面反射和漫反射均遵循光的反射定律,故D不符合题意。
故选B。
36.雨后的夜晚,当你迎着月光行走在有积水的路上,为了避让水洼,应走 (选填“较暗”或“较亮”)的地面,这是因为 。
A.地面发生镜面反射
B.地面发生漫反射
C.水面发生漫反射
D.水面不发生反射
【答案】 较暗 B
【详解】[1][2]迎着月光走,月光经积水水面发生镜面反射,进入人的眼睛反射光线多,人感觉积水面亮;而地面发生漫反射,有很少的光线进入人的眼睛,人感觉地面黑,所以为了避让水洼,应走“较暗”的地面,故选B。
考点09 光的反射动态问题(水面升降等)
37.若要使图中的反射光线射中墙壁上的目标,在激光笔不动的情况下,可将平面镜( )
A.水平向左移动 B.水平向右移动
C.竖直向上移动 D.竖直向下移动
【答案】C
【详解】A.将平面镜水平向左移动一段距离,入射光线不变,则反射光线也不会改变,不能射中目标,故A不符合题意;
B.将平面镜水平向右移动一段距离,入射光线不变,则反射光线也不会改变,所以反射光线不能射中墙上的目标,故B不符合题意;
CD.将平面镜竖直向上移动一段距离,则入射光线方向不变,入射点向右移动,则反射光线也向右移动,光斑会向上移动,能射中目标;同理,将平面镜竖直向下移动,反射光线不能射中目标,故C符合题意、D不符合题意。
故选C。
38.如图所示,一束光在平面镜上发生反射,反射光恰好照在光屏的A处,若要让反射光照在光屏的B处,则下列方法中( )
①只将光屏竖直向下移动一段距离
②只将平面镜绕入射点O顺时针转过一定角度(<90°)
③只将平面镜竖直向上移动一段距离
④只将平面镜水平向右移动一段距离
A.只有①可行 B.只有②可行 C.①和②都可行 D.③和④都可行
【答案】B
【详解】①只将光屏竖直向下移动一段距离,则入射光线不变,则反射光线也不会改变,但光斑会向左移动,故①不符合题意;
②只将平面镜绕入射点O顺时针转过一定角度(<90°),入射角变大,根据反射角等于入射角可知,反射角也随之变大,反射光线可能经过B点,故②符合题意;
③只将平面镜竖直向上移动一段距离,则入射光线不变,则反射光线也不会改变,但光斑会向左移动,故③不符合题意;
④只将平面镜水平向右移动一段距离,则入射角不变,并且入射点相对应A点的位置不变,因此反射光线的位置不变,故④不符合题意;
故选B.
39.有一光电控制液面高度的仪器,它是通过光束在液面上的反射光线反射到光电屏上的光斑位置来判断液面高低的,如图所示光路中,一束光与液面的夹角为40°,则以下说法正确的是( )
A.液面发生的是漫反射
B.反射角的大小为40°
C.当液面升高时,光电屏上的光斑S将向左移动
D.当液面升高时,光电屏上的光斑S将向右移动
【答案】C
【详解】A.反射分镜面反射和漫反射两种,液面发生的是镜面反射,故A错误;
B.因为入射光线与界面夹角为40°,所以入射角等于
90°﹣40°=50°
又因为光反射时,反射角等于入射角,那么反射角也是50°,故B错误;
CD.当液面升高时,入射点左移,入射角不变,反射光线与原来的反射光线平行,所以光屏上的光斑S向左移动,故C正确,D错误。
故选C。
40.如图所示为水位测量仪的示意图。A点与光屏PQ在同一水平面上,从A点发出的一束与水平面成45°角,方向不变的激光。经水面反射后,在光屏上的B点处形成一个光斑,光斑位置随水位变化而发生变化。若光屏上光斑B向右移动了0.6m,说明水位 (选填“上升”或“下降”)了 m。
【答案】 下降 0.3
【详解】[1][2]如图所示,以最初的水面MN为镜面,画出A点的对称点A′,再画出反射光线指向B点,若光斑B向右移动了0.6m,移动到E点,则
BE=OF=0.6m
因为从A点发出的一束与水平面成45°角,所以
则说明水位下降了0.3m。
41.如图所示为水位测量仪的示意图,从A点发出的一束与水平面成45°角且方向不变的激光,经水面反射后,在光屏PQ上形成一个光斑B,光斑位置随水位变化而发生变化,下列说法正确的是( )
A.从A点发出的激光与水面的夹角即为入射角
B.若水位上升,入射角也会随之增大
C.若水位下降了1m,则光屏上光斑B会右移2m
D.若入射光线逆时针转动10°,反射光线也逆时针转10°
【答案】C
【详解】A.入射角是入射光线与法线之间的夹角,故A错误;
B.当水面升高时,入射光与水面的夹角不变,则入射光线与法线的夹角不变,入射角不变,故B错误;
C.若水位下降了1m,画出光路如图所示
图中
从A点发出的一束与水平面成45°角,则
则
光屏上光斑B会右移2m,故C正确;
D.若将入射光线逆时针旋转10°,则入射角增加10°,根据反射角等于入射角,反射角也增加10°,则反射光线顺时针转10°,故D错误。
故选C
42.如图所示,两块平面镜相交成角,一束光线AO射到平面镜MP上,光线经两平面镜反射后与AO重合,但方向相反,则AO与平面镜MP的夹角是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【详解】根据题意可知,反射光线应与镜面PN垂直,如图所示:
。
由图知,两块平面镜相交成60°角,则
∠POB=90°-60°=30°
根据光的反射定律可知,AO与平面镜MP的夹角
=∠POB=30°
故ACD不符合题意,B符合题意。
故选B。
考点10 光的反射实验题
43.某同学在探究光的反射规律时,所使用实验的器材如图所示。
①该实验器材的名称是 ,实验中使用一块小尺寸的 (选填“玻璃板”或“平面镜”)作为反射面;
②实验中,转动激光笔不断改变入射光线的位置,但始终保持 不变;
③由(a)与(b)可知:在光的反射现象中, 。
【答案】 量角器 平面镜 入射点 光路是可逆的
【详解】①[1]实验时需要用量角器测量入射角与反射角,则需要的测量工具为量角器。
[2]因为平面镜的反射效果比玻璃板好,所以探究光的反射定律,应将平面镜水平地放置在水平面上。
②[3]随着入射光位置的不断改变,反射光的位置也在不断改变,但是他们始终位于ON两侧,这说明入射光线入射点不变。
③[4]由(a)与(b)可知:当光逆着原来的反射光线入射时,反射光线也逆着原来的入射光线反射出去,即将一束光贴着纸板F沿BO射到O点,光将沿图中的OA方向射出,这说明在反射现象中,光路是可逆的。
44.在研究“光的反射”的活动中,某同学用同一束光分别投射到平静的水面、玻璃表面和光滑的金属表面,研究光在不同物体表面所发生的反射现象如图1(a)(b)(c)所示;接着又进一步研究光在同一物体表面反射光线、入射光线与法线间角度变化所发生的反射现象如图2(a)(b)(c)所示。观察上述实验现象,归纳得出初步结论。(图中AO为入射光线、OB为反射光线、ON为法线)
(1)由图1(a)与(b)与(c)可知: ;
(2)由图2(a)与(b)与(c)可知: 。
【答案】 见解析 见解析
【详解】(1)[1]由图1可知,一束光线入射到水面、玻璃、金属等这些光滑的物体表面时,都能发生光的反射现象,可以得到同一束光投射到不同物体表面,发生反射现象。
(2)[2]由图2可知,光在同一物体表面发生反射时,入射角增大,反射角也增大,反射角和入射角大小相等,可以得到光在同一物体表面发生反射时,反射角随入射角的增大而增大,且始终等于入射角。
45.如图所示,在“探究光的反射定律”的实验中:
实验序号
入射光线
反射光线
入射角
反射角
1
EO
OF
20°
20°
2
CO
OD
40°
40°
3
AO
OB
50°
50°
(1)保持入射点不变是为了保证 的位置不变,便于从光具盘上直接读出反射角;
(2)观察图中对应的反射光线、入射光线和法线的位置,可初步归纳得出的结论是: ;
(3)分析实验序号1、2或3中入射角与反射角的大小,可初步归纳得出的结论是: 。
【答案】(1)法线
(2)光的反射现象中,反射光线、入射光线分居法线两侧
(3)光的反射现象中,反射角等于入射角
【详解】(1)在实验中,保持入射点的位置不变,则法线的位置不变,便于从光具盘上直接读出反射角。
(2)根据题意可知,当入射光为AO时,反射光为OB;当入射光为CO时,反射光为OD;当入射光为EO时,反射光为OF,由图示可知,反射光线与入射光线始终分居在法线两侧。
(3)比较实验序号1、2或3中入射角与反射角的大小,会发现反射角与入射角大小相等,即在光的反射现象中,反射角等于入射角。
46.为了探究光的反射定律,某小组同学进行如图所示的实验:
(1)实验时,纸板与平面镜应互相 (选填“平行”或“垂直”);
(2)小红将一束光贴着纸板A沿着EO射到镜面上O点,纸板B上会显示出反射光束OF,接着将纸板B向后折,则纸板B上不能看到反射光线,此时反射光 (选填“存在”或“不存在”)。这一实验可以说明反射光线、入射光线和法线在 ;
(3)实验数据如下表所示,分析数据可得:反射角 入射角(选填“大于”、“小于”或“等于”);当入射角变小时,反射光线 法线(选填“靠近”或“远离”);
序号
入射角
反射角
1
30°
30°
2
45°
45°
3
60°
60°
(4)如果让光线沿着FO的方向射向镜面,会发现反射光线沿着 方向射出,这表明光路是 的。
【答案】 垂直 存在 同一平面内 等于 靠近 OE 可逆
【详解】(1)[1]要使入射光线和反射光线的轨迹同时出现在纸板上,则法线应与平面镜相垂直,并且要让入射光线、法线和反射光线在同一平面内,故纸板应与平面镜垂直。
(2)[2][3]将纸板B向后折,则纸板B上不能看到反射光线,说明入射光线、法线和反射光线在同一平面内。纸板上看不到反射光线,是因为纸板B与A不在同一平面,但反射光线仍然存在。
(3)[4]由表中数据可知,反射角的大小与入射角的大小相等。
[5]反射角指的是反射光线与法线之间的夹角,当入射角变小时,反射角也变小,即反射光线与法线间的夹角减小,所以反射光线会靠近法线。
(4)[6][7]让光线沿着FO的方向射向镜面,发现光线会沿着原来入射的方向即OE方向射出,说明光路可逆。
47.在探究“光的反射定律”的实验中,为了确定反射光沿哪个方向射出,实验器材有:可折叠的光屏(如图甲所示,光屏的A、B两部分均可绕轴ON旋转)、平面镜、激光电筒和量角器。
(1)如图乙所示,将光屏垂直立放在水平放置的镜面上,让激光电筒发出的光沿光屏A入射到O点。光屏A是用来呈现 光线的,为了观察到反射光线,绕ON转动光屏B到图乙中的位置2,显示光路如图丙所示,说明反射光线与 在同一平面内。
(2)如图丁所示,保持光屏AB在同一平面,若将光屏倾斜,多次改变光屏与镜面夹角,让激光电筒发出的光仍沿光屏A入射到O点,此时光屏B上始终没有出现反射光线,说明反射光线与入射光线所在平面与镜面 。为了确定这个面,引入一条过入射点垂直于镜面的直线,叫做 。
(3)分析归纳得出:反射光线、入射光线与 在同一平面内,反射光线与入射光线分居法线 。
(4)为探究“反射角和入射角是否相等”,改变光束入射的角度,记录每次光的径迹。
取下纸板,测量ON两侧的入射角、反射角,记录在表中,得出的结论是 。
次数
入射角
反射角
1
70°
70°
2
45°
45°
3
30°
30°
【答案】 入射 入射光线 垂直 法线 法线 两侧 反射角等于入射角
【详解】(1)[1]由题知,让激光电筒发出的光沿光屏A入射到O点,因此光屏A是用来呈现入射光线的。
[2]为了观察到反射光线,绕ON转动光屏B到图乙中的位置2,显示光路如图丙所示,此时两个屏在同一平面上,且在两个屏上分别观察到入射光线与反射光线,说明反射光线与入射光线在同一平面内。
(2)[3](1)中当两个在同一平面上的光屏与镜面垂直时,能够在两个光屏上观察到入射光线与反射光线。而此时两个在同一平面上的光屏与镜不垂直,观察不到反射光线。说明入射光线、反射光线所在的平面是与镜面垂直的。
[4]这条为了研究所画的线,叫做法线。
(3)[5][6]实验表明,反射光线、入射光线与法线在同一平面内。反射光线与入射光线分居在法线两侧。
(4)[7]分析表中数据,可以发现:每次实验,反射角总是与入射角相等的。
一、单选题
1.用手电筒对着平面镜中的像照射,如图所示,观察到像比原来亮多了,原因是( )
A.光把像照亮了
B.光使镜子更明亮了,所成的像也就更亮了
C.光反射到物体上,物体变亮了,所以像也变亮了
D.光使整个空间变亮了,更便于观察像,所以觉得更亮了
【答案】C
【详解】因为当手电筒对着像照射时,反射光线刚好射到物体上,而物体反射出去的光线增多,因此物体变亮,像随之也变亮。
故选 C。
【点睛】平面镜成像的实质是物体发出(或反射)的光线经平面镜反射后,反射光线的反向延长线相交而成的虚像。根据平面镜成像的原理确定经过镜面的反射光线的方向,再根据物体反射光线的多少进行分析物体的明暗。
2.两个互相垂直的平面镜组成了激光反射器,如图所示。如果入射光线方向不变,反射器绕O点向顺时针方向转过45°,那么经过反射器两次反射的光线将转过( )
A.90° B.45° C.22.5° D.0°
【答案】D
【详解】因为两个镜面互相垂直,再次反射的法线互相垂直,第一次的反射角与第二次的入射角之和为直角,即第一次的入射角与第二次的入射角之和为直角,所以第一次的入射角与第二次的反射角为直角,所以第一次的入射光线与第二次的反射光线平行。反射器绕O点顺进针方向转过45°,入射光线的方向不变,则反射光线的方向也不变,所以两次反射的光线将转过0°,故ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
3.如图所示,两块平面镜相交成角,一束光线AO射到平面镜MP上,光线经两平面镜反射后与AO重合,但方向相反,则AO与平面镜MP的夹角是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【详解】根据题意可知,反射光线应与镜面PN垂直,如图所示:
。
由图知,两块平面镜相交成60°角,则
∠POB=90°-60°=30°
根据光的反射定律可知,AO与平面镜MP的夹角
=∠POB=30°
故ACD不符合题意,B符合题意。
故选B。
4.卡文迪许扭秤是用来测定万有引力恒量的重要仪器,为了观察悬挂的石英丝发生的微小扭转形变,卡文迪许采用了光放大的原理,如图所示,图中悬挂在石英丝下端的T形架的竖直杆上装一块小平面镜M,M可将由光源S射来的光线反射到弧形的刻度尺上(圆弧的圆心即在M处),已知尺子距离M为2m,若反射光斑在尺子上移动2π cm,则平面镜M转过的角度是( )。
A.0. 9° B.1. 8° C.2. 7° D.3. 6°
【答案】A
【详解】由题意得,光斑移动的距离与周长的比等于光线转动角度与圆周角的比,即
解得
根据光的反射定律,入射光线不变时,反射光线旋转的角度是镜面转动角度的二倍,所以镜面转动的角度为
故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
5.如图所示,平面镜M与N的夹角为θ,一条平行于平面ON的光线经过两个平面镜的多次反射后,能够沿着原来的光路回,则两平面镜之间的夹角θ不可能是( )
A.4o B.3o C.2o D.1o
【答案】A
【详解】由光的反射规律可知,反射角等于入射角,画出光的反射光路图,如图所示:
根据数学知识可知,光线平行于平面ON,入射光线与镜面OM的夹角为θ,由图可知,光线第一次反射的入射角为90°-θ,则∠OCD=θ,入射光线和反射光线的夹角为180°-2θ,由数学知识可知∠NDC=2θ,则第二次入射时的入射角为90°-2θ。同理,第三次的入射角为90°-3θ,第n次的入射角为90°-nθ。要想沿原来光路返回,则光线某次反射的入射角为零,所以有
90°-nθ=0
解得
由于n为自然数,所以90°是θ的整数倍,故A错误,符合题意, BCD正确,不符合题意。
故选A。
二、填空题
6.如图所示,装有水的长方体水槽水平放置,固定在左壁上的激光笔发出的一束光射到水面上的O点,如图所示,反射光在水槽右壁上S点形成一个亮斑(图中未画出),若水面上升1cm,反射光在水槽右壁上S'点形成一个亮斑,则S'点和S点之间的距离是 cm。
【答案】2
【详解】往水槽内注水,水面上升1cm,此时入射点O提升1cm,并向左移动1cm,反射光线相对于入射点O也提升1cm,并向左移动1cm,故右壁S'点向上移动了2cm, S'点和S点之间的距离是2cm。
7.如图所示的是观察微小形变的装置,平面镜M放置在水平桌面上,光源S发出一束激光射到镜面上,经反射后在光屏上形成光斑P,人眼能从各方向看到光斑,是因为光斑在光屏上发生了 ;若要使光斑向左移动,下列方法可行的是 (填字母)
A. 保持入射点不变,将入射光线逆时针转动(<90°)
B. 将光屏向上移动
C. 将镜子顺时针转动(<90°)
D. 将平面镜向上移动
【答案】 漫反射 D
【详解】[1]我们能从不同方向看到光斑是因为光斑在光屏上发生了漫反射。
[2]A.保持入射点不变,将入射光线逆时针转动,入射角增大,根据光的反射定律可知,光斑P右移,故A不符合题意;
B.入射点不变,入射光线方向不变,将光屏向上移动,距离变远,光斑P右移,故B不符合题意;
C.将镜子顺时针转动,入射点不变,入射角增大,根据光的反射定律可知,光斑P右移,故C不符合题意;
D.将平面镜向上移动,入射光线方向不变,则入射点左移,根据光的反射定律可知,光斑P也会左移,故D符合题意;
故选D。
三、作图题
8.为了学生的安全,很多校服都设计有反光条,制作反光条的反光材料表面覆盖了一层微棱镜(如图甲所示),这些微小结构可以将不同方向入射的光按原方向反射回去。微棱镜的结构可以简化为图乙,若一束光照射到微棱镜上,请你在图乙中画出光反射后的光路图。
【答案】
【详解】过反射点作垂直于反射面的法线,根据反射角等于入射角画出反射光线;然后过二次反射点作法线,仍然根据反射角等于入射角画出反射光线的方向,注意二次反射光线与原来的入射光线平行。如图所示:
9.下阳是小聪和小猫的漫画,请在图中画出平面镜的位置,并完成小聪看到小猫的光路图。
【答案】
【详解】小聪能看到小猫,是小猫身上的光线射向平面镜时,其反射光线进入小聪的眼睛。那么从小猫身上射出的光线为入射光线AO,O为入射点,射向小聪的光线为反射光线OB。而在光的反射现象中,反射角等于入射角,可作反射光线与入射光线的夹角∠AOB的角平分线,即为法线ON,过O点作ON的垂线,此垂线所在的位置即为平面镜所在的位置。作图如下:
四、实验题
10.探究光的反射规律,器材有:激光笔、平面镜、标有刻度的白色硬纸板(可沿中缝折叠)、白板;
(1)如图甲所示,将一束光照射到平面镜上,它的反射光在光屏上形成一个光斑,保持光在平面镜上的入射点不变,减小入射光与平面镜的夹角,则光屏上的光斑向 (选填“上”或“下”)移动;
(2)利用图乙所示的装置进行探究;
①平面镜水平放置,标有刻度的白色硬纸板竖直地立在平面镜上,使一束光紧贴纸板A,射向镜面上的O点,将纸板B绕接缝ON向前或向后翻折,当纸板B和纸板A在 时,纸板B上能呈现反射光束;
②改变入射光的方向,读出入射角和反射角的大小,将测得的数据记录在表格中,由此可知:反射角与入射角大小 ;
实验序号
入射角
反射角
①
30°
30°
②
45°
45°
③
60°
60°
③用另一束光逆着反射光的方向射到镜面,观察到反射后的光会逆着原来入射光的方向射出,这表明: ;
(3)利用如图丙所示的装置进行探究。让一束光斜射到平面镜上,在入射点O放置白板并调整位置,发现白板只在某一位置能同时呈现入射光和反射光,测得此时白板与镜面成角,说明白板与镜面的位置关系是: ,实验表明: ;
(4)自行车尾灯是由许多角反射器组成的反光装置,角反射器是由互相垂直的反光面组成的。当汽车的灯光照在尾灯上时,司机看到尾灯特别亮,原因是: 。
【答案】 下 同一平面 相等 反射光路是可逆的 垂直 光的反射定律中,入射光线、反射光线、法线三线在同一个平面内 见解析
【详解】(1)[1]保持光在平面镜上的入射点不变,减小入射光与平面镜的夹角,入射光线偏离法线,反射光线也偏离法线,故光斑向下移动。
(2)①[2]将纸板B绕接缝ON向前或向后翻折,发现当纸板B和纸板A在同一平面内时,B板上才能够呈现出反射光线,说明光的反射定律中,入射光线和反射光线、法线三条光线在同一平面内。
②[3]分析表格中的数据发现,反射角等于入射角。
③[4]用另一束光逆着反射光的方向射到镜面,观察到反射后的光会逆着原来入射光的方向射出,沿着原来的路径返回,故说明光路是可逆的。
(3)[5][6]白板与镜面成角,说明白板与镜面的位置关系是垂直;若白板与平面镜不垂直,则法线不在该白板上,入射光线、反射光线、法线也不会在这个平面镜内,故看不到反射光线、入射光线,说明光的反射定律中,入射光线、反射光线、法线三线在同一个平面内。
(4)[7]由于角反射器是由互相垂直的反光面组成的,当汽车的灯光照在尾灯上时,经过两次反射后,光线将平行于入射光线,反射进入司机眼中,司机看到尾灯特别亮。
11.1.如图所示为“探究光的反射定律”的实验装置。
(1)小强在用该实验装置进行实验时,除了要用到铁架台、可折转光屏和量角器外,还要用到 和 。
(2)小强用到的实验器材中,可折转光屏可以非常方便地绕轴线ON向前或向后折转。这个实验中,小强选用可折转光屏的目的是为了探究反射光线是否在 所决定的平面内。
(3)小强通过实验测得的数据如表一。
实验次数
入射角/°
反射角/°
表
1
30.0
29.8
一
2
50.0
50.0
3
70.0
70.3
分析表中的数据,可以得出的实验结论是:光反射时, 。
(4)通过实验,小刚测得的数据如表二。
实验次数
入射角/°
反射角/°
表
1
30.0
28.8
二
2
50.0
49.0
3
70.0
69.2
据此,他得出了“反射角小于入射角”的结论。进行交流时,发现他的结论与其他组的结论不同,小刚又反复进行了多次测量,确定自己从读数到分析论证得出结论都没有问题。导致小刚得出“反射角小于入射角”的原因可能是 :。
【答案】 光源(激光灯) 平面镜 入射光线和法线 反射角等于入射角 可折转光屏的轴线与镜面不垂直,且偏离入射光线一侧
【分析】考查探究光的反射定律实验
【详解】(1)[1][2]实验器材中必须有光源和平面镜。
(2)[3]选用可折转光屏的目的是为了探究反射光线、入射光线和法线三者是否在同一平面内。
(3)[4]表中数据可看出反射角等于入射角。
(4)[5]表中数据可看出反射角比入射角小了1°左右,是因为可折转光屏的轴线与镜面不垂直,且偏离入射光线一侧。
【点睛】反射光线与入射光线与法线在同一平面上;反射光线和入射光线分居在法线的两侧;反射角等于入射角 。可归纳为:三线共面,两线分居,两角相等。
一、填空题
1.阅读短文,回答问题。
华夏之光——圭表
我国古代的天文观测一直居于世界领先地位,天文学家们发明了许多先进的天文观测仪器,其中圭表就是典型的代表。圭表(如图甲所示)包括圭和表两部分,正南北方向平放的尺,叫作圭,直立在平地上的标竿或石柱,叫作表,圭和表相互垂直。依据圭表正午时表影长度的变化,就能推算出二十四节气,依据表影长短的周期性变化,就能确定一回归年的天数。元代天文学家郭守敬采取理论与实践相结合的科学方法,对圭表进行了一系列改进与创新。他将表的高度增加,并且在表顶加一根架空的横梁。又利用小孔成像的原理,发明了景符,景符可以在圭面上形成太阳和横梁的清晰像(如图乙所示),这样就可以精确的测量表的影长了。以圭表为代表的我国古代的科技成果,像一颗颗璀璨的明珠,闪耀着智慧的光芒,激励着我们攀登新的科技高峰。
(1)圭表的工作原理是光的 (选填“直线传播”、“反射”或“折射”)。人们可从不同的方位看到圭表中的表,是由于光在表的表面上发生了 (选填“镜面”或“漫”)反射;
(2)景符在圭面上形成太阳清晰的像,该像是 (选填“圆形”或“方形”)的。
【答案】 直线传播 漫 圆形
【详解】(1)[1][2]圭表中利用了影子的长度变化,由题意可知,圭表的工作原理是光的直线传播;人们可从不同的方位看到圭表中的表,是由于光在表的表面上发生了漫反射。
(2)[3]图中是小孔成像现象,形成的是太阳清晰的像,因此像的形状由太阳的形状决定,是圆形的。
2.阅读材料,回答问题。
角反射器
角反射器是利用光的反射原理制成的,它一般由三个相互垂直的平面镜组成,如图1所示。角反射器具有非常优良的回光特性。对于在空间中一定范围内的入射光线(无论入射方向如何),经其三个相互垂直的平面镜反射后,出射光线总是与入射光线平行。
自行车的尾灯就是利用了角反射器。它通常由红色塑料压制而成,外表面为平面,内表面由无数微小的角反射器构成一个微棱镜阵列,如图2所示。当后面的车辆发出的灯光照射到自行车尾灯上时,尾灯可以将入射光沿原来的方向反射回去,使后面车辆的司机看到前面的目标,保证夜间行车安全。利用角反射器原理制作的无源光学标志灯定向性好、回光强、不耗电,已经在各种生活设施中得到了广泛的应用。
在激光测距中,角反射器可以用作被测目标的反射器,它不仅能有效地把光反射回来,更可以减少瞄准调整的困难。我国的“嫦娥”一号探月卫星上,就安装了多个角反射器阵列。从地球上发射到“嫦娥”一号探月卫星上的各个方向的激光都能够射到角反射器上,并被反射回地球。这些角反射器阵列,达到了极高的测量精度,为卫星的精密定轨做出了巨大的贡献。
请根据上述材料,回答下列问题:
(1)角反射器是利用光的 原理制成的;
(2)如图(3)所示,M和N是两块相互垂直的平面镜,根据光的反射定律,画出入射光线AO经过镜面反射后的出射光线 ;
(3)举例说明角反射器还可以有哪些应用: (举一例即可)。
【答案】 反射 自行车的尾灯
【详解】(1)[1]根据文中的内容可知,角反射器是利用光的反射原理制成的。
(2)[2]根据反射光线、入射光线分居法线两侧,反射角等于入射角,作出两次反射如下图
(3)[3]根据文中的内容可知,自行车的尾灯就是利用了角反射器;在激光测距中,角反射器可以用作被测目标的反射器,它不仅能有效地把光反射回来,更可以减少瞄准调整的困难。
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