内容正文:
专题训练 光学作图
一、光的反射作图
1.在图中,根据给出的反射光线OB画出入射光线AO,并标出入射角的大小。
2.如图所示,根据入射光线画出法线、反射光线,并标出反射角的度数。____
3.我国墨子巡天望远镜正式启用,它是北半球巡天能力最强的光学时域望远镜,如图甲所示。一束星光入射到望远镜,经主镜反射后到达成像装置,如图乙所示,OB是反射光线,请画出其入射光线AO。(保留作图痕迹)
4.航天员舱外作业时,宽厚的航天服限制了他的视野,为了看清胸前的操作面板,可以通过手腕处的小镜子(如图甲)进行观察。乙图中A点代表航天员的眼睛,B点代表胸前某一按钮,C点是小镜子的位置,请你根据反射光路图在C点准确画出镜面并标出镜面与竖直面的夹角。(保留作图痕迹)
二、平面镜成像作图
5.(1)点光源S通过墙上的小洞射出两条细光束,请在图中确定室内光源S的位置。
(2)请画出人眼从A处看平面镜中烛焰上S点的像的完整光路图。
6.如图甲是小刚在家对着镜子做健身操时的情景。请在图乙中画出小刚看到镜中自己膝盖上A点的光路图。
7.如图所示,在练功房里,小红同学利用平面镜来帮助矫正舞蹈姿势;画出她的脚上B点的光线经平面镜后进入人眼A点的光路图。
8.某种网络热门舞蹈受到了广大青少年的欢迎,如图为小明跳舞的场景,请在图中画出小明看到镜中自己膝盖上A点的光路图。
9.成都博物馆4楼的成都历史文化陈列馆中有一个特别的“茶馆”展台,参观者站在一个竖直放置于水平台面的木质茶楼实物前,可以看到熙熙攘攘的“人群”在阁楼中穿行,如图甲所示。仔细观察这些动态的“人群”,原来是水平台面下方水平放置的电子屏幕播放的视频,通过观众和茶楼之间一块透明板(能起到平面镜的作用)所成的像,如图乙所示,AB表示电子屏幕,CD表示其所成的像,请在乙图中画出透明板所在位置。
10.图中A'B'是物体AB在平面镜中所成的像,请根据平面镜成像特点作出物体AB。(保留作图痕迹)
11.请在图中画出物体AB在平面镜中所成的像AB。
12.有一工作间,人在B处要想看到外间A处的花盆,需要在某处安装一块平面镜。请把平面镜C画到合适的位置,并完成由B看到A的光路(只需在图中画出一条光的完整路径)。
三、光的折射作图
13.在防溺水教育活动中,老师告诉学生,池塘里水的实际深度比看起来要深,不能贸然下水游泳。如图是解释这一现象的情景,A为水底的物体,A'是岸边儿童看到的A的像。请作出过O点的入射光线,并标出入射角i。
14.小明将两个大小相同的红、蓝环粘在一起形成“8”字。手拿红环将蓝环竖直放入水中,使蓝环刚好浸没,从水面上方C点可以观察到红环的“倒影”和蓝环的像并不完全重合,如图甲所示。请在乙图中作出:
(1)红环最上端A点在水中的像A'点;
(2)B'点为蓝环最下端B点的像,请完成从C点看到B点的光路。
15.光线射向半球形玻璃砖,请画出完整的反射和折射光路图。
16.按照要求完成作图。
(1)如图甲所示,一束激光从空气中射到半圆形玻璃砖上(O为圆心),发生了反射和折射。请在图甲中画出折射光线进出半圆形玻璃砖的大致方向。
17.如图所示的为水位测量仪的原理图,A点与光屏PQ在同一水平面上,从A点发出的激光,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。
(1)完成A点发出的光经过水面反射照射到B点的光路图。
(2)A点在水中所成的像是由于光的反射形成的________(填“虚”或“实”)像。
(3)若光斑B向右移动,说明水位________。
四、凸透镜成像作图
18.如图,请完成光线通过凸透镜的光路图。
19.如图,OA是光源S发出的一条经平面镜反射后的反射光线,反射光线OA经过了凸透镜焦点F.请作出OA的入射光线和经凸透镜折射后的折射光线。
20.如图所示,有一条经过平面镜反射过点P的反射光线且平行于主光轴入射到凹透镜上,S'为像点,请确定点光源S的位置,并补全光路图。
21.(1)根据光线通过透镜前后的方向,请在甲图虚线框中画出适当的透镜;
(2)在乙图中已知通过透镜后的折射光线,请画出它们的入射光线。
22.如图所示,请画出由S点发出的光经过凸透镜后的折射光线,并确定发光点S的像点S′。
23.光通过透镜会发生折射,请将图中的入射光线或折射光线补画完整。
24.如图所示,Sʹ是光源S在平面镜中的像。光线a是光源S发出的光线经平面镜反射后,平行于凸透镜主光轴射向凸透镜的光线。请画出:
(1)光源S的位置;
(2)反射光线a对应的入射光线;
(3)光线a经凸透镜折射后的折射光线。
专题训练 光学作图
一、光的反射作图
1. 在图中,根据给出的反射光线OB画出入射光线AO,并标出入射角的大小。
【答案】见解析
【解析】由图知,反射角为60°,根据光的反射定律,可得入射角也为60°,在法线左侧画出入射光线,标出入射角60°,如图所示:
。
2. 如图所示,根据入射光线画出法线、反射光线,并标出反射角的度数。____
【答案】见图
【解析】入射光线与平面镜的夹角为30°,所以入射角为90°-30°=60°
故反射角也为60°;过入射点垂直于平面镜作出法线,再根据反射角等于入射角在法线的左侧画出反射光线,如图。
3. 我国墨子巡天望远镜正式启用,它是北半球巡天能力最强的光学时域望远镜,如图甲所示。一束星光入射到望远镜,经主镜反射后到达成像装置,如图乙所示,OB是反射光线,请画出其入射光线AO。(保留作图痕迹)
【答案】见下图。
【解析】画出法线,反射角为90°-60°=30°,反射角等于入射角,所以入射角是30°,根据反射角等于入射角在法线的左侧画出入射光线,如图所示:
4. 航天员舱外作业时,宽厚的航天服限制了他的视野,为了看清胸前的操作面板,可以通过手腕处的小镜子(如图甲)进行观察。乙图中A点代表航天员的眼睛,B点代表胸前某一按钮,C点是小镜子的位置,请你根据反射光路图在C点准确画出镜面并标出镜面与竖直面的夹角。(保留作图痕迹)
【答案】右图。
【解析】如图所示,根据光的反射规律:反射光线、入射光线分居法线两侧,反射角等于入射角,可以得出:法线在由入射光线和反射光线组成的角平分线上;因为法线是垂直于镜面的,所以用虚线做出法线后,过入射点做法线的垂线,镜面就在这条垂线上,镜面要朝向入射光线和反射光线的一侧。
因为反射光线与竖直面的夹角为50°,入射光线与竖直面的夹角为70°,所以反射角与入射角之和为60°,则反射角等于入射角等于30°,所以可以得出反射光线与镜面的夹角为60°,则镜面与竖直面的夹角为60°-50°=10°,则光路图如下图所示:
二、平面镜成像作图
5. (1)点光源S通过墙上的小洞射出两条细光束,请在图中确定室内光源S的位置。
(2)请画出人眼从A处看平面镜中烛焰上S点的像的完整光路图。
【答案】(1)如图所示:
(2)如图所示:
6. 如图甲是小刚在家对着镜子做健身操时的情景。请在图乙中画出小刚看到镜中自己膝盖上A点的光路图。
【答案】如图所示
【解析】根据平面镜成像的特点在平面镜的另一侧作出膝盖上点A关于平面镜的对称点A',即为其在平面镜中的像点;连接像点与眼睛B点与镜面相交于一点O,即为入射点,连接AO、OB,则AO是入射光线,OB为反射光线,如图所示。
7. 如图所示,在练功房里,小红同学利用平面镜来帮助矫正舞蹈姿势;画出她的脚上B点的光线经平面镜后进入人眼A点的光路图。
【答案】如图所示。
8. 某种网络热门舞蹈受到了广大青少年的欢迎,如图为小明跳舞的场景,请在图中画出小明看到镜中自己膝盖上A点的光路图。
【答案】如图所示。
9. 成都博物馆4楼的成都历史文化陈列馆中有一个特别的“茶馆”展台,参观者站在一个竖直放置于水平台面的木质茶楼实物前,可以看到熙熙攘攘的“人群”在阁楼中穿行,如图甲所示。仔细观察这些动态的“人群”,原来是水平台面下方水平放置的电子屏幕播放的视频,通过观众和茶楼之间一块透明板(能起到平面镜的作用)所成的像,如图乙所示,AB表示电子屏幕,CD表示其所成的像,请在乙图中画出透明板所在位置。
【答案】如图所示
10. 图中A'B'是物体AB在平面镜中所成的像,请根据平面镜成像特点作出物体AB。(保留作图痕迹)
【答案】见解析
【解析】先根据像与物关于平面镜对称,作出平面镜中的像点A′、B′关于镜面的对称点A、B,连结A、B即为物体AB,如下图:
。
11. 请在图中画出物体AB在平面镜中所成的像AB。
【答案】见解析
【解析】先作出端点AB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,图所示:
。
12. 有一工作间,人在B处要想看到外间A处的花盆,需要在某处安装一块平面镜。请把平面镜C画到合适的位置,并完成由B看到A的光路(只需在图中画出一条光的完整路径)。
【答案】见解析
【解析】利用平面镜成像,像与物关于平面镜对称的规律作花盆A的像,用直线连接B和花盆A的像与工作间的边界相交,交点为入射点,则平面镜即应该在入射点的位置,入射点到B点的光线为反射光线,花盆A到入射点的光线为入射光线,如图所示:
。
三、光的折射作图
13. 在防溺水教育活动中,老师告诉学生,池塘里水的实际深度比看起来要深,不能贸然下水游泳。如图是解释这一现象的情景,A为水底的物体,A'是岸边儿童看到的A的像。请作出过O点的入射光线,并标出入射角i。
【答案】如图所示:
14. 小明将两个大小相同的红、蓝环粘在一起形成“8”字。手拿红环将蓝环竖直放入水中,使蓝环刚好浸没,从水面上方C点可以观察到红环的“倒影”和蓝环的像并不完全重合,如图甲所示。请在乙图中作出:
(1)红环最上端A点在水中的像A'点;
(2)B'点为蓝环最下端B点的像,请完成从C点看到B点的光路。
【答案】如图所示
15. 光线射向半球形玻璃砖,请画出完整的反射和折射光路图。
【答案】如图所示。
16. 按照要求完成作图。
(1)如图甲所示,一束激光从空气中射到半圆形玻璃砖上(O为圆心),发生了反射和折射。请在图甲中画出折射光线进出半圆形玻璃砖的大致方向。
【答案】如图甲所示。
17. 如图所示的为水位测量仪的原理图,A点与光屏PQ在同一水平面上,从A点发出的激光,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。
(1)完成A点发出的光经过水面反射照射到B点的光路图。
(2)A点在水中所成的像是由于光的反射形成的________(填“虚”或“实”)像。
(3)若光斑B向右移动,说明水位________。
【答案】(1)如图所示。 (2)虚 (3)下降
四、凸透镜成像作图
18. 如图,请完成光线通过凸透镜的光路图。
【答案】如图。
【解析】光线经过凸透镜光心传播方向不改变,光线经过凸透镜二倍焦距时,透过凸透镜后折射光线过另一方二倍焦距处。
19. 如图,OA是光源S发出的一条经平面镜反射后的反射光线,反射光线OA经过了凸透镜焦点F.请作出OA的入射光线和经凸透镜折射后的折射光线。
【答案】见解析
【解析】过反射点垂直于镜面作出法线,根据反射光线与入射光线分居法线两侧,反射角等于入射角,在法线左侧作出入射光线,对于凸透镜,过焦点的光线经凸透镜折射后,其折射光线平行于主光轴;如下图所示:
。
20. 如图所示,有一条经过平面镜反射过点P的反射光线且平行于主光轴入射到凹透镜上,S'为像点,请确定点光源S的位置,并补全光路图。
【答案】见解析
【解析】根据平面镜成像的规律:像与物关于镜面对称,作出像点S'关于平面镜的对称点即为点光源S,反射光线与平面镜的交点O即为入射点,连接SO即为入射光线;对于凹透镜,平行于主光轴的光线通过凹透镜折射后光线反向延长通过虚焦点;补全光路图如图所示:
。
21. (1)根据光线通过透镜前后的方向,请在甲图虚线框中画出适当的透镜;
(2)在乙图中已知通过透镜后的折射光线,请画出它们的入射光线。
【答案】见下图。
【解析】此题属于透镜作图题。根据透镜成像规律和透镜三条主要光线,即可解答。甲图,属于光线发散,应该是凹透镜;折射光线平行射出,入射光线的延长线一定是过凹透镜焦点。乙图,凸透镜的折射光线平行主轴,入射光线一定是从焦点发出的。
22. 如图所示,请画出由S点发出的光经过凸透镜后的折射光线,并确定发光点S的像点S′。
【答案】见下图。
【解析】蜡烛位于凸透镜焦点之内,故成像为正立、放大的虚像,作图时一定要把关键线段画出来。
23. 光通过透镜会发生折射,请将图中的入射光线或折射光线补画完整。
【答案】见右图。
【解析】图中透镜是凸透镜,凸透镜有三条特殊光线:过焦点的光线经凸透镜折射后平行于主光轴;穿过光心的光线传播方向不变;与主光轴平行的光线折射后穿过凸透镜的焦点,光路如图所示。
24. 如图所示,Sʹ是光源S在平面镜中的像。光线a是光源S发出的光线经平面镜反射后,平行于凸透镜主光轴射向凸透镜的光线。请画出:
(1)光源S的位置;
(2)反射光线a对应的入射光线;
(3)光线a经凸透镜折射后的折射光线。
【答案】见右图。
【解析】(1)根据平面镜成像特点,首先做像Sʹ关于镜面的对称点S,即为光源S的位置,标出虚线和直角;
(2)反射光线a与镜面的交点为入射点,连接光源S和入射点,标出箭头,即为反射光线a对应的入射光线;
(3)光线a是平行于凸透镜主光轴的光线,经凸透镜折射后的折射光线过焦点。如图所示:
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