内容正文:
专题02 光学作图题题型的解题方法与技巧
内●容●导●航
第一部分 题型解码 高屋建瓴,掌握全局
题型概述 考向分类 技巧点拨
第二部分 考向破译 微观解剖,精细教学
典例引领 方法透视 变式演练
考向01 光的直线传播作图
考向02 光的反射(平面镜成像)作图
考向03 光的折射作图
考向04 透镜作图
第三部分 题型训练 整合应用,模拟实战
题●型●解●码
题型概述
光路图题是是中考常见的、基本的题型,虽然分值不高,但是重要的提分点。作图题要求学生使用规范的物理符号,准确的运用物理规律,展现分析物理问题的思维方法,根据具体的物理情景,运用光的直线传播、光的反射定律、光的折射规律、平面镜成像特点熟练作出光路,严谨细致是做好作图题的保证。
考向分类
考向01 光的直线传播作图
1. 考向02 光的反射(平面镜成像)作图
考向03 光的折射作图
考向04 透镜作图
技巧点拨
核心做题方法:可以遵循以下三个步骤:
第一步:审题定点(确定原理与关键点)
找主体:明确涉及哪些介质或光学元件。
定原理:判断属于哪类考向(反射、折射还是透镜?)。
找关键点:如入射点、物点、像点、焦点等。
第二步:作图连线(规范画光路)
画法线:首先在入射点作出法线(虚线)。
定方向:根据反射或折射规律,确定光线的传播方向。
画光路:用带箭头的实线画光线,注意光线的实际路径。
第三步:检查标注(查漏补缺)
虚实分明:光线、实物、实像用实线,法线、反向延长线、虚像是虚线。
箭头齐全:所有光线都要标箭头,且方向准确。
符号规范:直角符号、等距标记、字母标注是否齐全。
考●向●破●译
考向01 光的直线传播作图
典例引领
【典例01】(2026·临沂模拟卷) 如图所示,P为人眼的位置,请在图中用作图的方法,作出人眼所能看到的挡板右侧墙壁的范围.
【答案】
【解析】光在墙壁上反射进入眼睛,人眼位置P是反射光的会聚点,最边缘的两点A、B决定了反射光的范围,AP、BP是能通过孔的最边缘的两条光线,所以决定了墙壁上最上边和最下边的两个点C、D,这两点间的墙壁的范围是能看到的。
方法透视
考向解读
光的直线作图题通常考影子的形成、小孔成像以及视野范围三大类。掌握好光线是带箭头的直线、光是沿直线传播这两个核心,并注意实际光线、实像画实线,反向延长线、辅助线用虚线。利用好两点决定一条直线这条定理。
方法技能
一、影子的形成:
从光源发出光线,沿直线传播,照到不透明的物体上,光线被挡住的后方区域就是影子。
作图步骤:
1.从光源向物体的顶端(或边缘)画直线,延长直线交到地面。
2.连接成影:从交点(即影子的顶端)和物体的底端连接起来,这部分区域就是影子。
3.光线用带箭头的实线,影子可用虚线框出或涂黑表示。
二:小孔成像:
光沿直线传播,从物体的顶端和底端分别画一条通过小孔的光线,交于屏幕(或光屏)上。
作图步骤:
1.抓住“两点一线”:取物体的上端点和下端点作为代表点。
2.连接小孔:将这两个点分别与小孔相连,并延长至光屏位置。
3.确定像区:光线与光屏的交点就是像点的位置。两个像点之间的区域就是像的范围。
注意,是倒立的实像。
三:确定视野范围:
眼睛看作接收光线的点,连接眼睛与障碍物的边缘,光线射入眼睛的反向延长线之外就是可见区域。
作图步骤:
1.连接边界:将眼睛(观察点)分别与挡光物体的两个边缘连接起来,画直线。
2.延长定范围:将这两条线向眼睛的前方(观察侧)延长。
3.确定可见区:两条线之间的扇形区域就是视野范围。光线方向是从被观察物体指向眼睛。
核心知识总结
一个条件
光在同种均匀介质中沿直线传播
· 这是作图的理论依据。如果介质不均匀或不是同种,光就会弯曲
核心逻辑:同种、均匀介质
一个模型
· 光线:一条带箭头的直线表示光的传播路径和方向
核心逻辑:光线是理想模型,实际并不存在
三个核心
· 三个核心现象:
· 1.影子:光在传播过程中遇到不透明的物体,由于光是沿直线传播的,在不透光的物体后面,形成了黑暗的部分就是物体的影子。
· 日食、月食的的实质是影子现象:三球共线。
·
· 2.小孔成像:由物点和小孔中心确定光线,与光屏交点决定像点位置。像的形状只与物体本身有关,与小孔形状无关。
· 3.视野:由眼睛和障碍物边缘确定直线,决定可见范围。
核心逻辑:两点确定一条直线,本质上都是在根据已知点找共线的另一个点。
变式演练
【变式01】(2024·甘肃武威卷)如图所示是小强在纸杯上蒙上一层塑料膜做小孔成像实验的情景,请在图中作出烛焰(用AB表示)在塑料膜上成的像(用箭头A/B/表示)及光路图。
【答案】
【解析】A点发出的光经过小孔沿直线传播会在光屏上成像A′,B点发出的光经过小孔沿直线传播会在光屏上成像B′,连接A′B′即为烛焰在塑料膜上成的像,如上图所示。
【变式02】(2025·湖北卷)“井底之蛙”这个成语大家都很熟悉。如图所示,画出井底之蛙的视野的的光路图,说明青蛙“坐井观天,所见甚小”
【答案】
【解析】 根据光在同种均匀介质中是沿直线传播的原理,可以过井沿的边缘画出进入青蛙眼睛最边缘的两条光线,由此可见“坐井观天,所见甚小”。
考向02 光的反射(平面镜成像)作图
典例引领
【典例01】(2025·山东日照卷)如图甲所示,牙科医生用一个带杆的小圆镜给病人检查。图乙中的C点为牙齿B在镜中成像的位置,请画出医生在A点通过平面镜看到这颗牙齿的光路图。
【答案】
【解析】根据平面镜成像的特点可知,牙齿B通过平面镜成的像(C点)与牙齿B点关于平面镜对称,人通过平面镜看到虚像时,像在反射光线的反向延长线上。故先做C关于平面镜的对称点B,再连接CA交平面镜为O点,即入射点,连接BO即得入射光线,作图如上。
方法透视
考向解读
根据光的反射定律作图常见的有这几种:已知入(反)射光线,画出反(入)射光线; 已知入射光线及反射光线画平面镜;两平面镜成特殊角度的光路图。根据平面镜成像的特点作图:由物(像)确定像(物)、及平面镜的位置,完成光路。
方法技能
· 一、已知入射光线画反射光线,或已知反射光线画入射光线
· 思路:先找法线,再画等角。
· 作图步骤:
· 1. 作:过入射点,画垂直于镜面的虚线,这就是法线
· 2. 找:量出入射角(或反射角)的大小
· 3. 画:以法线为一边,根据反射角等于入射角,画出另一条光线
· 4. 标:在光线上标上箭头,别忘了标上表示直角的符号
· 二、已知入射、反射光线,画镜面位置
· 思路:先找法线,再画镜面。
· 作图步骤:
· 1. 把两条光线延长相交,得到入射点 O
· 2. 画角平分线(这就是法线)
· 3. 过 O 画法线的垂线 → 就是镜面
· 4. 镜面画斜线,背面画短斜线
· 三、平面镜成像作图
· 思路:先作对称点,再连光线
· 作图步骤:
· 1. 从物体每个关键点向镜面作垂线(虚线)
· 2. 延长垂线,取等距,得到像点
· 3. 用虚线连接像点,画出完整虚像
· 4. 画入射光线:物点 → 入射点
· 5. 画反射光线:入射点 → 眼睛
· 四、人眼通过平面镜看到物体
· 思路:人眼通过平面镜看到物体的像,是因为物体发出的光经平面镜反射后进入了人眼,且人眼总觉得光是从像直接发出的。
· 作图步骤:
· 1. 作出物体关于镜面对称的虚像
· 2. 连接像点 → 人眼,交镜面于一点(入射点)
· 3. 连接物点 → 入射点(入射光线)
· 4. 连接入射点 → 人眼(反射光线)
· 5. 像、法线、反向延长线都用虚线
· 法线虚线垂直镜,反射角等于入射角,物像对称镜为中,虚像虚线反向交。
核心知识总结
光的反射定律
三线共面:反射光线、入射光线和法线都在同一平面内。
两线分居:反射光线和入射光线分居法线两侧。
两角相等:反射角等于入射角。注意,是反射角等于入射角,因果关系不能颠倒。
核心逻辑:三线共面,法线居中,两角相等
平面镜成像特点
等大:像和物大小相等。
等距:像和物到镜面的距离相等。
垂直:像和物的连线与镜面垂直。
虚像:是反射光线反向延长线的交点,不是实际光线会聚而成的。
核心逻辑:物像对称,镜为中垂线。
三个物理模型
法线:过入射点且垂直于镜面的直线。它是辅助线,必须画虚线。
光线:带箭头的直线,表示光的传播路径。箭头方向不能标反。
虚像:必须用虚线画,因为它不是实际光线会聚而成的。
核心逻辑:入射、反射光线带箭头,用实线;法线、反向延长线、虚像,用虚线。
变式演练
【变式01】(2025·江苏常州卷)眼睛看向平面镜看到像点,请在图中画出物点S以及该现象对应的光路图。
【答案】
【解析】平面镜成像时,像与物关于平面镜对称,过S′点向平面镜作垂线,并延长至等长,得到发光点S,连接S′和眼睛A与平面镜相交于一点O,为反射后能进入人眼光线的入射点,连接SO、OA分别为入射光线和反射光线,如上图所示。
【变式02】(2025·四川成都卷)按要求完成作图;
(1)图甲是医生通过平面镜观察患者口腔的情景。图乙示意图中,EF为平面镜,B点为医生眼睛所在位置,A'表示医生通过平面镜看到患处A的像点,O点为入射点,OB为反射光线。请在图乙中完成作图∶①根据平面镜成像特点画出A的位置;②画出入射光线AO。(保留作图痕迹)
【答案】
【解析】平面镜成像物与像关于镜面对称,根据像的位置作出像关于平面镜的对称点即为物体的位置,连接物体与入射点之间的光线为入射光线
考向03 光的折射作图
典例引领
【典例01】(2025·黑龙江绥化卷) 如图,小宇看到水中有一条鱼,A、B两点中有一点是鱼的实际位置,另一点是像的位置,请在图中画出他看到鱼的光路图(保留作图痕迹)。
【答案】
【解析】鱼的实际位置在B点(光从水中斜射入空气,折射角大于入射角,人看到的是鱼的虚像,虚像A在实际位置B上方)。连接眼睛与A点,与水面交点为入射点O;连接B与O为入射光线,O与眼睛连线为折射光线,标注箭头(入射光线箭头指向O,折射光线箭头指向眼睛),如上图所示。
方法透视
考向解读
光的折射作图题相比反射定律,核心区别在于光在两种介质中传播时方向会发生偏折,而且光路是可逆的。光从空气到水/玻璃、从水/玻璃到空气 ,空气中的角(光线与法线的夹角)总是更大,空气中的光线总是偏离法线(角大)。常见画图有:筷子弯折、看水中鱼、光通过玻璃砖等折射现象。
方法技能
方法技能
一、已知入射(折射)光线,画折射(入射)光线
思路:比较两种介质的疏密 → 判断光线如何偏折 → 画出靠近或远离法线的光线。
作图步骤:先过入射点作法线(虚线),再根据介质判断角度大小。
斜射时:若是从空气斜射入水(或玻璃)中,折射角小于入射角,折射光线靠近法线。
若是从水(或玻璃)斜射入空气中,折射角大于入射角,折射光线远离法线。
垂直射入时:如果光线垂直入射(入射角为0°),传播方向不变。
二、眼睛看物体(如池底变浅、筷子折断)
这类题要求画出人眼看到物体虚像的光路图,比如“看水中的鱼”问题。
思路:物体发出的光经水面折射后,折射光线进入人眼,人眼逆着折射光线看回去,视线与光线的交点就是虚像。
作图步骤:
1. 定像点:确定物体(如鱼)的虚像位置。由于光的折射,我们看到的像通常比实际物体要浅(视深变浅)。例如,看到的鱼的实际位置在像的下方。
2. 连线定线:将人眼与像点连接起来(用虚线),这条虚线与水面(界面)的交点就是入射点(也即折射点)。
3. 画实际光线:连接实物点与入射点(用实线),这是入射光线;再连接入射点与人眼(用实线),这是折射光线。注意,在空气中(人眼一侧)的光线是远离法线的。
技巧:空气中角大。无论是从空气到水,还是从水到空气。空气中的角(光线与法线的夹角)更大。
核心知识总结
光的折射规律
三线共面:折射光线、入射光线和法线都在同一平面内。
两线分居:折射光线和入射光线分居法线两侧。
两角不等(核心):光从一种介质斜射入另一种介质时,折射角不等于入射角。空气中光线总是偏离法线,即空气中的角(无论是入射角还是折射角)总是更大。
核心逻辑:空气中的角(光线与法线的夹角)更大。
偏折方向与垂直不变
偏折方向判断:
空气→其他介质(如水、玻璃):折射光线靠近法线,折射角 < 入射角。
其他介质→空气:折射光线远离法线,折射角 > 入射角。
垂直入射:当光线垂直入射时(入射角=折射角 = 0°),传播方向不变。
光路可逆
· 在折射现象中,光路是可逆的。
· 如果已知折射光线画入射光线,思路完全反向,但依然遵循“空气角大”的规律。
变式演练
【变式01】(2025·四川巴中卷)甲图为小猫叉鱼的情景,可简化为图乙所示,其中S为鱼的实际位置,为鱼像的位置,A点为小猫眼睛的位置,请在乙图中画出小猫看到鱼的光路图。
【答案】
【解析】小猫能看到水中的鱼,是由鱼反射的光线经水面折射后进入小猫的眼中,鱼的像是逆着折射光线看到的,所以连接,与水面的交点即为入射点O;连接S和O即为入射光线,OA为折射光线,为折射光线的反向延长线,为虚线。如上图所示。
【变式02】(2025·黑龙江大庆卷)通过鱼缸右侧上方的平面镜可观察到鱼缸中的小鱼,补充画出人眼P通过平面镜看到水中小鱼S的光路图(保留作图痕迹)。
【答案】
【解析】根据光的反射定律可知,反射角等于入射角,过入射点作法线与平面镜垂直,根据反射角等于入射角确定入射光线,标上反射现象中入射光线的箭头,入射光线与水面的交点为折射的入射点,过入射点作法线与水面垂直,反射现象中的入射光线为折射现象中的折射光线,根据光的折射规律可知,光从水射向空气,折射角大于入射角,因此折射现象中的入射光线向法线靠拢,标上折射现象中入射光线的箭头,如上图所示。
考向04 透镜作图作图
典例引领
【典例01】(2025·山东潍坊卷)如图所示,凸透镜的主光轴与水面重合,从光源S发出的一条光线经水面反射后射向凸透镜,经凸透镜折射后与主光轴平行。
(1)画出S在水中所成的像S';
(2)将该条光线的光路补充完整;
(3)标出凸透镜左侧的焦点F。
【答案】
【解析】平静的水面是一个平面镜,平面镜所成的像与物体大小相等、到平面镜的距离相等,像与物的连线与平面镜垂直。作图方法是:从S向水面作垂线,然后延长至S',使S'和S到平面镜的距离相等,S'就是S的像。过凸透镜焦点的光线经凸透镜折射后平行主光轴,连接S'和折射光线的起点,作出折射光线的入射光线,同时也是入射光线的反射光线,该光线与主光轴的交点就是焦点F,同时也是入射点,连接S和F,就是入射光线。如上图所示。
方法透视
考向解读
透镜作图题主要分为两大类:凸透镜和凹透镜。根据透镜的三条特殊光线,利用透镜成像的特点,补充完成透镜光路、完成凸透镜成像。解题的核心是牢记透镜对光线的作用特点,并掌握三条特殊光线的画法。
方法技能
方法技能
一、根据入射光线画折射光线
思路:直接套用“三条特殊光线”的规则。先判断是哪种透镜,再看入射光线与主光轴、焦点、光心的关系,然后画出对应的出射光线。
二、根据折射光线画入射光线
思路:利用光路可逆。例如,如果给了从凸透镜射出的平行光,那入射光线必定是指向焦点的。
三、补充透镜类型
思路:观察给出的光线是会聚了还是发散了。
如果光线比原来更靠拢主光轴,说明透镜有会聚作用,填凸透镜。
如果光线比原来更远离主光轴,说明透镜有发散作用,填凹透镜。
注意:比较时,要将折射光线与没有透镜时的原光路进行对比。
四、画物体通过透镜所成的像(作图法求像)
思路:只需利用物体上的两个特殊点(通常取箭头的顶端)画两条特殊光线,找到交点即可。
1. 从物点(箭头)画一条平行于主光轴的光线,按透镜规则画出折射光线。
2. 从同一物点画一条通过光心的光线(方向不变)。
3. 两条折射光线的交点(或折射光线与反向延长线的交点)就是像点。
4. 如果是实像用实线画,虚像则要用虚线画,且像的朝向也要准确画出。
光线经透镜后画图时,一般从透镜正中间开始画折射线,也可以在入射点处开始画。
核心知识总结
三个基本概念
1.主光轴:透镜两个球面球心的连线。画图时通常用点划线表示。
2.光心 (O):透镜的中心点。经过光心的光线传播方向不变。
3.焦点 (F):
凸透镜:平行于主光轴的光会聚的点,是实焦点(在透镜两侧各有一个)。
凹透镜:平行于主光轴的光发散后,反向延长线相交的点,是虚焦点(在透镜两侧各有一个)。
透镜对光的作用
是选择透镜和画光路的根本依据:
凸透镜:对光线有会聚作用。即折射光线比原入射光线的方向更靠近主光轴。
凹透镜:对光线有发散作用。即折射光线比原入射光线的方向更远离主光轴。
三条特殊光线
一、凸透镜(会聚):
1. 平行于主光轴的光线,折射后通过另一侧的焦点。
2. 通过焦点的光线,折射后平行于主光轴。
3. 通过光心的光线,传播方向不变。
二、凹透镜(发散):
1. 平行于主光轴的光线,折射后反向延长线通过同侧焦点(画虚线延长)。2. 指向另一侧焦点的光线,折射后平行于主光轴。
3. 通过光心的光线,传播方向不变。
核心逻辑:透镜的“三条特殊光线”的光路图是解决问题的关键
变式演练
【变式01】(2025·山东泰安卷) 我国西汉时期的《淮南万毕术》记载:“削冰令圆,举以向日,以艾承其影,则火生。”这是利用冰透镜对日聚焦取火的最早记载。如图所示,假设O为冰透镜的光心,F为冰透镜的焦点,请完成光路图。
【答案】
【解析】平行于主光轴的光线经凸透镜折射后通过焦点,已知两条入射光线平行于主光轴,它们经过凸透镜后的折射光线一定经过凸透镜右侧的焦点,根据入射点和焦点两点确定一条直线画出对应的折射光线,如上图所示。
【变式02】(2025·四川广元卷)如图所示的透镜,请作出光线AC的折射光线和光线OB的入射光线。
【答案】
【解析】平行于主光轴的光线经凹透镜折射后,其折射光线的反向延长线过焦点,过光心的光线经凹透镜折射后传播方向不改变,如上图所示。
题●型●训●练
1.(2025·山东青岛卷)下列光学作图正确的是( )
A.光的反射
B.平面镜成像
C.凸透镜对光线的作用
D.凹透镜对光线的作用
【答案】C
【解析】A.图中反射光线的方向错误,故A错误;
B.平面镜成像现象中,像与物体关于镜面对称,故B错误;
C.平行于主光轴的光经凸透镜折射后将过焦点,由于光路可逆,图中过凸透镜焦点的光经凸透镜折射后将会平行于主光轴传播出去,故C正确;
D.凹透镜对光有发散作用,平行于主光轴的光经凹透镜折射后,折射光的延长线过焦点,而不是折射光直接过焦点,故D错误。
故选C。
2.(2025·天津卷)如图所示,一只白鹭正在七里海湿地觅食,平静的水面映出它的身姿。图中能正确表示人看到白鹭倒影的光路是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】AB.白鹭反射的光斜射到水面上发生反射,反射光线进入眼睛,反射光线的反向延长线会聚成像,故A符合题意,B不符合题意;
CD.人看到白鹭倒影是光的反射现象,不是光的折射现象,图中是光的折射光路图,故CD不符合题意。
故选A。
3.(2025·江苏扬州卷)如图,铅笔斜插在水中,看见水中的铅笔向上弯折,解释这一现象的光路是( )
A. B.C. D.
【答案】D
【解析】筷子反射的光从水中斜射入空气时,在水与空气的交界面上发生折射,进入空气中的折射光线向水面偏折,位置降低,而我们认为光是沿直线传播的,我们看到的筷子位置在折射光线的反向延长线上,像的位置比实际位置偏高,看起来筷子向上弯折。由光的折射规律可知,在空气中的光线与法线夹角大于在水中的光线与法线的夹角。故ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
4.(2025·山东日照卷) 某同学在碗中放一枚硬币,慢慢蹲下,当低至某一观察位置时,就看不到硬币了,如图甲所示。然后慢慢往碗中倒水,在同一观察位置就又能看到碗中的硬币了,如图乙所示。这是光的______现象,后来看到的是硬币的______(选填“实”或“虚”)像。
【答案】 ①. 折射 ②. 虚
【解析】[1][2]加水后,硬币反射的光从水中斜射入空气时发生折射,折射角大于入射角,折射光线偏离法线,折射光进入了眼睛,人逆着折射光线的方向看到硬币的像,眼睛看到的实际上是升高了的硬币的虚像,如图所示:
5.(2025·四川乐山卷)如图甲所示,塔式太阳能电站是把许多平面镜按照一定的规律排列起来,把太阳光反射后汇聚到同一位置。请根据图乙中的光路,画出平面镜的位置并标出入射角(平面镜用“”表示,入射角用“i”表示)。
【答案】
【解析】由光反射定律知,反射角等于入射角,所以先作出反射光线与入射光线的夹角的平分线,即为法线,然后再过入射点作这个角平分线的垂线即为平面镜的位置,入射角i是入射光线与法线的夹角
6.(2025·四川宜宾卷)一束阳光斜射入房中,小明在A点用平面镜把该光竖直反射向房顶,请在图中画出平面镜的位置和反射光线。
【答案】如图所示
【解析】反射光线竖直射向房顶,即确定入射光线与反射光线,可以画出法线,平面镜在A点与法线垂直,如上图所示。
7.(2025·青海卷)在图中,根据入射光线AO画出反射光线OB,并标出反射角的度数。
【答案】
【解析】由图可知,入射角是50°,根据光的反射定律,反射角等于入射角为50°,在法线右侧画出反射光线OB,标出反射角大小,如上图所示。
8.(2025·江苏南通卷)按题目要求作图。
如图甲,物体AB放在平面镜前,请作出物体AB在平面镜中所成的像。
【答案】
【解析】先作出端点A、B关于平面镜的对称点A′、B′,用虚线连接A′、B′即为物体AB的像,如上图所示。
9.(2025·四川自贡卷)图甲为车内后视镜,请在图乙中画出司机的眼睛C通过后视镜MN看见后排座椅上A点的光路图。
【答案】
【解析】平面镜成的像与物关于平面镜对称。过A点关于平面镜的对称点即为后排座椅上A点的像,连接与平面镜交于点O即为反射点,连接AO作出入射光线,连接OC作出反射光线
10.(2025·安徽卷)如图所示,为平面镜,为光源。请作出发出的光经平面镜反射后通过点的光路图(保留作图痕迹)。
【答案】
【解析】先通过平面镜作出发光点S的对称点S′(即为像点),连接S′A与平面镜相交于点O,则OA为反射光线,连接SO,则SO为入射光线
11.(2025·江苏常州卷)眼睛看向平面镜看到像点,请在图中画出物点S以及该现象对应的光路图。
【答案】
【解析】平面镜成像时,像与物关于平面镜对称,过S′点向平面镜作垂线,并延长至等长,得到发光点S,连接S′和眼睛A与平面镜相交于一点O,为反射后能进入人眼光线的入射点,连接SO、OA分别为入射光线和反射光线,如上图所示。
12.(2025·四川凉山卷)如图所示,一条光线从空气斜射向水面时发生了反射与折射,OA为反射光线。请在图中画出:(1)入射光线;(2)折射光线的大致位置。
【答案】
【解析】过O点做垂直于水面的法线,根据光的反射定律,反射光线与入射光线分居法线的两侧,且在同种介质中,反射角等于入射角,作出入射光线;
(2)根据光的折射规律,入射光线与折射光线分居法线的两侧,且在不同介质中,水中的折射角小于空气中的入射角,做出折射光线的大致位置
13(2025·四川德阳卷)如图所示一束光从空气斜射向透明玻璃,发生了折射和反射现象,请作出折射光线的大致位置和反射光线。
【答案】
【解析】首先过入射点垂直于界面做出法线,然后根据反射角等于入射角,在法线左侧的空气中作出反射光线;再根据光从空气斜射入透明玻璃中,折射角小于入射角,在法线左侧的玻璃中作出折射光线。
14.(2025·福建卷)在下图中,画出入射光线的反射光线和折射光线的大致位置。
【答案】
【解析】根据光的反射定律可知,在反射现象中反射角等于入射角,故先根据反射角等于入射角画出反射光线的大致位置;根据光的折射规律可知,当光从玻璃斜射向空气中时,光的传播方向发生偏折,折射角大于入射角,故再根据折射角大于入射角画出折射光线的大致位置
15.(2025·江苏镇江卷)请按题目要求作图。
光从空气射向水中,入射光线与入射点O如图丙所示,请画出反射光线和折射光线。
【答案】
【解析】光从空气射向水中,在水面处一部分光发生反射一部分光发生折射,根据光的反射定律,反射角等于入射角画出反射光线,再由光从空气射向水中,折射角小于入射角画出折射光线,如上图所示。
16.(2025·广东广州卷)如图a,顾客站在倾斜放置的平面镜前观察自己的像;
(1)用AB表示站在平面镜前的顾客,在图b中画出其在镜中的像 ;
(2)顾客在镜子里看不到自己鞋子的像,她应 (选填“远离”“靠近”)平面镜移动,才能看到自己鞋子的像,顾客移动过程中,鞋子像的大小 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
【答案】(1) (2)靠近 不变
【解析】(1)根据平面镜成像特点,像与物体关于平面镜对称,故过A作平面镜的对称点A/,过B作平面镜的对称点B/,由于成的是虚像,故用虚像连接A/B/、,即为AB的像,如下图所示:
(2)[1]顾客在镜子里看不到自己鞋子的像,此时她应靠近平面镜移动,才能看到自己鞋子的像,因为人靠近平面镜时,由下图可知,A点的像A′会向右上方移动,而人的眼睛向左运动(靠近平面镜)时可以使A点发出的光经镜面反射后进入人眼。
17.(2025·广东省卷)请在图中画出平行于主光轴的两条入射光线经过透镜后的光线。
【答案】
【解析】
平行于主光轴的入射光线经凸透镜折射后通过焦点,如上图所示。
18.(2025·湖北卷)如图甲为校园摄影展中小芳的作品,太阳在湖中的倒影“镶嵌”在湖边的路灯中。为解释通过路灯的空隙看到太阳的像,请在图乙中画一条太阳光经水面反射到人眼的光路。(保留作图痕迹)
【答案】
【解析】太阳在湖中的倒影“镶嵌”在湖边的路灯中的A点,即太阳光经湖面反射后经过A点进入人眼。连接A点和人眼并反向延长至水面的交点为入射点O, 过入射点O作法线,根据反射角等于入射角作出对应的入射光线。如上图所示。
19.(2025·广西卷)我们应该警惕“光污染”。请在图中画出太阳光线A、B照射到玻璃幕墙后的反射光线。
【答案】
【解析】光的反射定律:反射光线、入射光线和法线在同一平面内;反射光线和入射光线分居法线两侧;反射角等于入射角。对于光线A,图中已标注法线(虚线),根据反射角等于入射角,在法线另一侧画出反射光线;对于光线B,用相同的方法,在法线另一侧按照反射角等于入射角画出反射光线,如上图所示:
20.(2025·长沙卷)傍晚时分,在水面平静的池塘边,小湘尝试用激光笔从A点去照亮池塘对面树上的一个果子(B点),发现可以用两种不同的方式实现。请在图中画出这两种方式的光路图(保留作图痕迹)。
【答案】
【解析】用激光笔从A点去照亮池塘对面树上的一个果子(B点),利用光的直线传播原理,连接AB两点,还可以利用光的反射原理,通过水面作出点B的对称点B′,连接AB′交水面于点O,连接AO、OB,AO为入射光线,OB为反射光线,如上图所示。
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专题02 光学作图题题型的解题方法与技巧
内●容●导●航
第一部分 题型解码 高屋建瓴,掌握全局
题型概述 考向分类 技巧点拨
第二部分 考向破译 微观解剖,精细教学
典例引领 方法透视 变式演练
考向01 光的直线传播作图
考向02 光的反射(平面镜成像)作图
考向03 光的折射作图
考向04 透镜作图
第三部分 题型训练 整合应用,模拟实战
题●型●解●码
题型概述
光路图题是是中考常见的、基本的题型,虽然分值不高,但是重要的提分点。作图题要求学生使用规范的物理符号,准确的运用物理规律,展现分析物理问题的思维方法,根据具体的物理情景,运用光的直线传播、光的反射定律、光的折射规律、平面镜成像特点熟练作出光路,严谨细致是做好作图题的保证。
考向分类
考向01 光的直线传播作图
1. 考向02 光的反射(平面镜成像)作图
考向03 光的折射作图
考向04 透镜作图
技巧点拨
核心做题方法:可以遵循以下三个步骤:
第一步:审题定点(确定原理与关键点)
找主体:明确涉及哪些介质或光学元件。
定原理:判断属于哪类考向(反射、折射还是透镜?)。
找关键点:如入射点、物点、像点、焦点等。
第二步:作图连线(规范画光路)
画法线:首先在入射点作出法线(虚线)。
定方向:根据反射或折射规律,确定光线的传播方向。
画光路:用带箭头的实线画光线,注意光线的实际路径。
第三步:检查标注(查漏补缺)
虚实分明:光线、实物、实像用实线,法线、反向延长线、虚像是虚线。
箭头齐全:所有光线都要标箭头,且方向准确。
符号规范:直角符号、等距标记、字母标注是否齐全。
考●向●破●译
考向01 光的直线传播作图
典例引领
【典例01】(2026·临沂模拟卷) 如图所示,P为人眼的位置,请在图中用作图的方法,作出人眼所能看到的挡板右侧墙壁的范围.
方法透视
考向解读
光的直线作图题通常考影子的形成、小孔成像以及视野范围三大类。掌握好光线是带箭头的直线、光是沿直线传播这两个核心,并注意实际光线、实像画实线,反向延长线、辅助线用虚线。利用好两点决定一条直线这条定理。
方法技能
一、影子的形成:
从光源发出光线,沿直线传播,照到不透明的物体上,光线被挡住的后方区域就是影子。
作图步骤:
1.从光源向物体的顶端(或边缘)画直线,延长直线交到地面。
2.连接成影:从交点(即影子的顶端)和物体的底端连接起来,这部分区域就是影子。
3.光线用带箭头的实线,影子可用虚线框出或涂黑表示。
二:小孔成像:
光沿直线传播,从物体的顶端和底端分别画一条通过小孔的光线,交于屏幕(或光屏)上。
作图步骤:
1.抓住“两点一线”:取物体的上端点和下端点作为代表点。
2.连接小孔:将这两个点分别与小孔相连,并延长至光屏位置。
3.确定像区:光线与光屏的交点就是像点的位置。两个像点之间的区域就是像的范围。
注意,是倒立的实像。
三:确定视野范围:
眼睛看作接收光线的点,连接眼睛与障碍物的边缘,光线射入眼睛的反向延长线之外就是可见区域。
作图步骤:
1.连接边界:将眼睛(观察点)分别与挡光物体的两个边缘连接起来,画直线。
2.延长定范围:将这两条线向眼睛的前方(观察侧)延长。
3.确定可见区:两条线之间的扇形区域就是视野范围。光线方向是从被观察物体指向眼睛。
核心知识总结
一个条件
光在同种均匀介质中沿直线传播
· 这是作图的理论依据。如果介质不均匀或不是同种,光就会弯曲
核心逻辑:同种、均匀介质
一个模型
· 光线:一条带箭头的直线表示光的传播路径和方向
核心逻辑:光线是理想模型,实际并不存在
三个核心
· 三个核心现象:
· 1.影子:光在传播过程中遇到不透明的物体,由于光是沿直线传播的,在不透光的物体后面,形成了黑暗的部分就是物体的影子。
· 日食、月食的的实质是影子现象:三球共线。
·
· 2.小孔成像:由物点和小孔中心确定光线,与光屏交点决定像点位置。像的形状只与物体本身有关,与小孔形状无关。
· 3.视野:由眼睛和障碍物边缘确定直线,决定可见范围。
核心逻辑:两点确定一条直线,本质上都是在根据已知点找共线的另一个点。
变式演练
【变式01】(2024·甘肃武威卷)如图所示是小强在纸杯上蒙上一层塑料膜做小孔成像实验的情景,请在图中作出烛焰(用AB表示)在塑料膜上成的像(用箭头A/B/表示)及光路图。
【变式02】(2025·湖北卷)“井底之蛙”这个成语大家都很熟悉。如图所示,画出井底之蛙的视野的的光路图,说明青蛙“坐井观天,所见甚小”
考向02 光的反射(平面镜成像)作图
典例引领
【典例01】(2025·山东日照卷)如图甲所示,牙科医生用一个带杆的小圆镜给病人检查。图乙中的C点为牙齿B在镜中成像的位置,请画出医生在A点通过平面镜看到这颗牙齿的光路图。
方法透视
考向解读
根据光的反射定律作图常见的有这几种:已知入(反)射光线,画出反(入)射光线; 已知入射光线及反射光线画平面镜;两平面镜成特殊角度的光路图。根据平面镜成像的特点作图:由物(像)确定像(物)、及平面镜的位置,完成光路。
方法技能
方法技能
· 一、已知入射光线画反射光线,或已知反射光线画入射光线
· 思路:先找法线,再画等角。
· 作图步骤:
· 1. 作:过入射点,画垂直于镜面的虚线,这就是法线
· 2. 找:量出入射角(或反射角)的大小
· 3. 画:以法线为一边,根据反射角等于入射角,画出另一条光线
· 4. 标:在光线上标上箭头,别忘了标上表示直角的符号
· 二、已知入射、反射光线,画镜面位置
· 思路:先找法线,再画镜面。
· 作图步骤:
· 1. 把两条光线延长相交,得到入射点 O
· 2. 画角平分线(这就是法线)
· 3. 过 O 画法线的垂线 → 就是镜面
· 4. 镜面画斜线,背面画短斜线
· 三、平面镜成像作图
· 思路:先作对称点,再连光线
· 作图步骤:
· 1. 从物体每个关键点向镜面作垂线(虚线)
· 2. 延长垂线,取等距,得到像点
· 3. 用虚线连接像点,画出完整虚像
· 4. 画入射光线:物点 → 入射点
· 5. 画反射光线:入射点 → 眼睛
· 四、人眼通过平面镜看到物体
· 思路:人眼通过平面镜看到物体的像,是因为物体发出的光经平面镜反射后进入了人眼,且人眼总觉得光是从像直接发出的。
· 作图步骤:
· 1. 作出物体关于镜面对称的虚像
· 2. 连接像点 → 人眼,交镜面于一点(入射点)
· 3. 连接物点 → 入射点(入射光线)
· 4. 连接入射点 → 人眼(反射光线)
· 5. 像、法线、反向延长线都用虚线
· 法线虚线垂直镜,反射角等于入射角,物像对称镜为中,虚像虚线反向交。
核心知识总结
光的反射定律
三线共面:反射光线、入射光线和法线都在同一平面内。
两线分居:反射光线和入射光线分居法线两侧。
两角相等:反射角等于入射角。注意,是反射角等于入射角,因果关系不能颠倒。
核心逻辑:三线共面,法线居中,两角相等
平面镜成像特点
等大:像和物大小相等。
等距:像和物到镜面的距离相等。
垂直:像和物的连线与镜面垂直。
虚像:是反射光线反向延长线的交点,不是实际光线会聚而成的。
核心逻辑:物像对称,镜为中垂线。
三个物理模型
法线:过入射点且垂直于镜面的直线。它是辅助线,必须画虚线。
光线:带箭头的直线,表示光的传播路径。箭头方向不能标反。
虚像:必须用虚线画,因为它不是实际光线会聚而成的。
核心逻辑:入射、反射光线带箭头,用实线;法线、反向延长线、虚像,用虚线。
变式演练
【变式01】(2025·江苏常州卷)眼睛看向平面镜看到像点,请在图中画出物点S以及该现象对应的光路图。
【变式02】(2025·四川成都卷)按要求完成作图;
(1)图甲是医生通过平面镜观察患者口腔的情景。图乙示意图中,EF为平面镜,B点为医生眼睛所在位置,A'表示医生通过平面镜看到患处A的像点,O点为入射点,OB为反射光线。请在图乙中完成作图∶①根据平面镜成像特点画出A的位置;②画出入射光线AO。(保留作图痕迹)
考向03 光的折射作图
典例引领
【典例01】(2025·黑龙江绥化卷) 如图,小宇看到水中有一条鱼,A、B两点中有一点是鱼的实际位置,另一点是像的位置,请在图中画出他看到鱼的光路图(保留作图痕迹)。
方法透视
考向解读
光的折射作图题相比反射定律,核心区别在于光在两种介质中传播时方向会发生偏折,而且光路是可逆的。光从空气到水/玻璃、从水/玻璃到空气 ,空气中的角(光线与法线的夹角)总是更大,空气中的光线总是偏离法线(角大)。常见画图有:筷子弯折、看水中鱼、光通过玻璃砖等折射现象。
方法技能
方法技能
一、已知入射(折射)光线,画折射(入射)光线
思路:比较两种介质的疏密 → 判断光线如何偏折 → 画出靠近或远离法线的光线。
作图步骤:先过入射点作法线(虚线),再根据介质判断角度大小。
斜射时:若是从空气斜射入水(或玻璃)中,折射角小于入射角,折射光线靠近法线。
若是从水(或玻璃)斜射入空气中,折射角大于入射角,折射光线远离法线。
垂直射入时:如果光线垂直入射(入射角为0°),传播方向不变。
二、眼睛看物体(如池底变浅、筷子折断)
这类题要求画出人眼看到物体虚像的光路图,比如“看水中的鱼”问题。
思路:物体发出的光经水面折射后,折射光线进入人眼,人眼逆着折射光线看回去,视线与光线的交点就是虚像。
作图步骤:
1. 定像点:确定物体(如鱼)的虚像位置。由于光的折射,我们看到的像通常比实际物体要浅(视深变浅)。例如,看到的鱼的实际位置在像的下方。
2. 连线定线:将人眼与像点连接起来(用虚线),这条虚线与水面(界面)的交点就是入射点(也即折射点)。
3. 画实际光线:连接实物点与入射点(用实线),这是入射光线;再连接入射点与人眼(用实线),这是折射光线。注意,在空气中(人眼一侧)的光线是远离法线的。
技巧:空气中角大。无论是从空气到水,还是从水到空气。空气中的角(光线与法线的夹角)更大。
核心知识总结
光的折射规律
三线共面:折射光线、入射光线和法线都在同一平面内。
两线分居:折射光线和入射光线分居法线两侧。
两角不等(核心):光从一种介质斜射入另一种介质时,折射角不等于入射角。空气中光线总是偏离法线,即空气中的角(无论是入射角还是折射角)总是更大。
核心逻辑:空气中的角(光线与法线的夹角)更大。
偏折方向与垂直不变
偏折方向判断:
空气→其他介质(如水、玻璃):折射光线靠近法线,折射角 < 入射角。
其他介质→空气:折射光线远离法线,折射角 > 入射角。
垂直入射:当光线垂直入射时(入射角=折射角 = 0°),传播方向不变。
光路可逆
· 在折射现象中,光路是可逆的。
· 如果已知折射光线画入射光线,思路完全反向,但依然遵循“空气角大”的规律。
变式演练
【变式01】(2025·四川巴中卷)甲图为小猫叉鱼的情景,可简化为图乙所示,其中S为鱼的实际位置,为鱼像的位置,A点为小猫眼睛的位置,请在乙图中画出小猫看到鱼的光路图。
【变式02】(2025·黑龙江大庆卷)通过鱼缸右侧上方的平面镜可观察到鱼缸中的小鱼,补充画出人眼P通过平面镜看到水中小鱼S的光路图(保留作图痕迹)。
考向04 透镜作图作图
典例引领
【典例01】(2025·山东潍坊卷)如图所示,凸透镜的主光轴与水面重合,从光源S发出的一条光线经水面反射后射向凸透镜,经凸透镜折射后与主光轴平行。
(1)画出S在水中所成的像S';
(2)将该条光线的光路补充完整;
(3)标出凸透镜左侧的焦点F。
方法透视
考向解读
透镜作图题主要分为两大类:凸透镜和凹透镜。根据透镜的三条特殊光线,利用透镜成像的特点,补充完成透镜光路、完成凸透镜成像。解题的核心是牢记透镜对光线的作用特点,并掌握三条特殊光线的画法。
方法技能
方法技能
一、根据入射光线画折射光线
思路:直接套用“三条特殊光线”的规则。先判断是哪种透镜,再看入射光线与主光轴、焦点、光心的关系,然后画出对应的出射光线。
二、根据折射光线画入射光线
思路:利用光路可逆。例如,如果给了从凸透镜射出的平行光,那入射光线必定是指向焦点的。
三、补充透镜类型
思路:观察给出的光线是会聚了还是发散了。
如果光线比原来更靠拢主光轴,说明透镜有会聚作用,填凸透镜。
如果光线比原来更远离主光轴,说明透镜有发散作用,填凹透镜。
注意:比较时,要将折射光线与没有透镜时的原光路进行对比。
四、画物体通过透镜所成的像(作图法求像)
思路:只需利用物体上的两个特殊点(通常取箭头的顶端)画两条特殊光线,找到交点即可。
1. 从物点(箭头)画一条平行于主光轴的光线,按透镜规则画出折射光线。
2. 从同一物点画一条通过光心的光线(方向不变)。
3. 两条折射光线的交点(或折射光线与反向延长线的交点)就是像点。
4. 如果是实像用实线画,虚像则要用虚线画,且像的朝向也要准确画出。
光线经透镜后画图时,一般从透镜正中间开始画折射线,也可以在入射点处开始画。
核心知识总结
三个基本概念
1.主光轴:透镜两个球面球心的连线。画图时通常用点划线表示。
2.光心 (O):透镜的中心点。经过光心的光线传播方向不变。
3.焦点 (F):
凸透镜:平行于主光轴的光会聚的点,是实焦点(在透镜两侧各有一个)。
凹透镜:平行于主光轴的光发散后,反向延长线相交的点,是虚焦点(在透镜两侧各有一个)。
透镜对光的作用
是选择透镜和画光路的根本依据:
凸透镜:对光线有会聚作用。即折射光线比原入射光线的方向更靠近主光轴。
凹透镜:对光线有发散作用。即折射光线比原入射光线的方向更远离主光轴。
三条特殊光线
一、凸透镜(会聚):
1. 平行于主光轴的光线,折射后通过另一侧的焦点。
2. 通过焦点的光线,折射后平行于主光轴。
3. 通过光心的光线,传播方向不变。
二、凹透镜(发散):
1. 平行于主光轴的光线,折射后反向延长线通过同侧焦点(画虚线延长)。2. 指向另一侧焦点的光线,折射后平行于主光轴。
3. 通过光心的光线,传播方向不变。
核心逻辑:透镜的“三条特殊光线”的光路图是解决问题的关键
变式演练
【变式01】(2025·山东泰安卷) 我国西汉时期的《淮南万毕术》记载:“削冰令圆,举以向日,以艾承其影,则火生。”这是利用冰透镜对日聚焦取火的最早记载。如图所示,假设O为冰透镜的光心,F为冰透镜的焦点,请完成光路图。
【变式02】(2025·四川广元卷)如图所示的透镜,请作出光线AC的折射光线和光线OB的入射光线。
题●型●训●练
1.(2025·山东青岛卷)下列光学作图正确的是( )
A.光的反射
B.平面镜成像
C.凸透镜对光线的作用
D.凹透镜对光线的作用
2.(2025·天津卷)如图所示,一只白鹭正在七里海湿地觅食,平静的水面映出它的身姿。图中能正确表示人看到白鹭倒影的光路是( )
A. B.
C. D.
3.(2025·江苏扬州卷)如图,铅笔斜插在水中,看见水中的铅笔向上弯折,解释这一现象的光路是( )
A. B.C. D.
4.(2025·山东日照卷) 某同学在碗中放一枚硬币,慢慢蹲下,当低至某一观察位置时,就看不到硬币了,如图甲所示。然后慢慢往碗中倒水,在同一观察位置就又能看到碗中的硬币了,如图乙所示。这是光的______现象,后来看到的是硬币的______(选填“实”或“虚”)像。
5.(2025·四川乐山卷)如图甲所示,塔式太阳能电站是把许多平面镜按照一定的规律排列起来,把太阳光反射后汇聚到同一位置。请根据图乙中的光路,画出平面镜的位置并标出入射角(平面镜用“”表示,入射角用“i”表示)。
6.(2025·四川宜宾卷)一束阳光斜射入房中,小明在A点用平面镜把该光竖直反射向房顶,请在图中画出平面镜的位置和反射光线。
7.(2025·青海卷)在图中,根据入射光线AO画出反射光线OB,并标出反射角的度数。
8.(2025·江苏南通卷)按题目要求作图。
如图甲,物体AB放在平面镜前,请作出物体AB在平面镜中所成的像。
9.(2025·四川自贡卷)图甲为车内后视镜,请在图乙中画出司机的眼睛C通过后视镜MN看见后排座椅上A点的光路图。
10.(2025·安徽卷)如图所示,为平面镜,为光源。请作出发出的光经平面镜反射后通过点的光路图(保留作图痕迹)。
11.(2025·江苏常州卷)眼睛看向平面镜看到像点,请在图中画出物点S以及该现象对应的光路图。
12.(2025·四川凉山卷)如图所示,一条光线从空气斜射向水面时发生了反射与折射,OA为反射光线。请在图中画出:(1)入射光线;(2)折射光线的大致位置。
13(2025·四川德阳卷)如图所示一束光从空气斜射向透明玻璃,发生了折射和反射现象,请作出折射光线的大致位置和反射光线。
14.(2025·福建卷)在下图中,画出入射光线的反射光线和折射光线的大致位置。
15.(2025·江苏镇江卷)请按题目要求作图。
光从空气射向水中,入射光线与入射点O如图丙所示,请画出反射光线和折射光线。
16.(2025·广东广州卷)如图a,顾客站在倾斜放置的平面镜前观察自己的像;
(1)用AB表示站在平面镜前的顾客,在图b中画出其在镜中的像 ;
(2)顾客在镜子里看不到自己鞋子的像,她应 (选填“远离”“靠近”)平面镜移动,才能看到自己鞋子的像,顾客移动过程中,鞋子像的大小 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
17.(2025·广东省卷)请在图中画出平行于主光轴的两条入射光线经过透镜后的光线。
18.(2025·湖北卷)如图甲为校园摄影展中小芳的作品,太阳在湖中的倒影“镶嵌”在湖边的路灯中。为解释通过路灯的空隙看到太阳的像,请在图乙中画一条太阳光经水面反射到人眼的光路。(保留作图痕迹)
19.(2025·广西卷)我们应该警惕“光污染”。请在图中画出太阳光线A、B照射到玻璃幕墙后的反射光线。
20.(2025·长沙卷)傍晚时分,在水面平静的池塘边,小湘尝试用激光笔从A点去照亮池塘对面树上的一个果子(B点),发现可以用两种不同的方式实现。请在图中画出这两种方式的光路图(保留作图痕迹)。
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专题02光学作图题题型的解题方法与技巧
考●向●破●译
>考向01
光的直线传播作图、
【典例01】
【变式01】
小孔
【变式02】
~考向02光的反射(平面镜成像)
作图
A列
A
【典例01】
【变式01】【变式02】E
77777777元
S'●
考向03
光的折谢作图
力眼睛
【典例01】
水面
【变式01】
【变式02】
B
>考向04透镜作图作图、
【典例01】
【变式01】
【变式02】
题●型●训●练
1.C;2.A;3.D:4.①.折射
②.虚
太阳光
吸热器
N
⊙
5
50°
50°
1/2
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上好每一堂课
A
M
8
9
10
11
A
空气
12
13
空气一;
玻璃
水
S'
平面镜
法线
A
15
空气
;16.(1)
(2)靠近
不变
B
7777
玻璃
空气
7
18.
路灯
水面
玻璃幕墙
19
20.
0
田
2/2