(全國通用)備戰(zhàn)2020中考物理 考點一遍過 考點08 光學作圖(含解析)
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1、 考點08 光學作圖 考點解讀 一、光學作圖的考查形式主要有以下五種: 1.光的反射 2.光的折射 3.平面鏡成像 4.透鏡的特殊光線 5.凸透鏡成像 二、光學作圖需注意以下幾點: 1.要借助工具(鉛筆和直尺),作圖要規(guī)范; 2.實際光線畫實線,不是實際光線(如法線、光線的反向延長線、平面鏡所成的像、像與物之間的連線)要畫虛線; 3.光線要標箭頭,同時注意箭頭的方向; 4.如光源、物點、像點有對應(yīng)符號、字母的要標上; 5.法線與鏡面或界面垂直,像與物之間的連線與鏡面垂直,垂直要畫垂足符號; 6.務(wù)必記住凸透鏡的三條特殊光線,利用特殊光線可以畫出凸透鏡成像光路圖。
2、 三、相關(guān)知識點: 光線:用一條帶箭頭的直線表示(箭頭代表傳播方向,直線代表光沿直線傳播)。 光的傳播:光在同種均勻介質(zhì)中沿直線傳播。 實像:是一個明亮的區(qū)域,因為實像是由實際光線匯聚而成的; 影子:是一個陰暗的區(qū)域,因為光線透不過去,在不透明物體后面形成的。 1.實像與虛像 區(qū)別:(1)能不能用光屏承接。實像能,虛像不能。 (2)是不是由實際光線匯聚而成。實像是,虛像不是。(虛像只能用肉眼看到,它是由實際光線的反向延長線交匯而成) (3)像的特點是不是一定是倒立的。實像是,虛像不是。 2.光的反射 反射現(xiàn)象中的術(shù)語: 一點:入射點O(是指光線射到反射面上的一點) 兩
3、角:入射角(指入射光線與法線之間的夾角) 反射角(指反射光線與法線之間的夾角) 三線:入射光線(指射到物體表面的光線) 反射光線(指被物體反射出的光線) 法線(指垂直于鏡面的虛線) 反射定律:三線同面,法線居中,兩角相等。 即:①反射光線、入射光線和法線在同一平面上;②反射光線、入射光線分居法線的兩側(cè);③反射角等于入射角。注意因果關(guān)系,入射決定了反射,應(yīng)把反射敘述在前面。 關(guān)于光的反射定律,應(yīng)掌握以下幾點: (1)一條反射光射只對應(yīng)一條入射光線 (2)入射光線垂直于反射面時,入射角為0°,反射角為0°,三線重合,但方向相反。 (3)在反射現(xiàn)象中,入射角的取值范圍:0°≤入射
4、角<90°,入射角只有在這個范圍內(nèi),才發(fā)生反射現(xiàn)象。 (4)反射角隨著入射角的增大而增大,減小而減小,但始終等于入射角。 (5)法線不僅過入射點與界面垂直,而且還是入射光線與反射光線之間夾角的平分線。 (6)在光的反射現(xiàn)象中,光路是可逆的 3.平面鏡成像 平面鏡成像特點:等大,等距,垂直,虛像,對稱。 即:①像與物大小相等;②像與物到鏡面的距離相等;③像與物的連線與鏡面垂直;④物體在平面鏡里所成的像是虛像(正立的、等大的);⑤像與物關(guān)于鏡面對稱 平面鏡成像原理:光的反射定律。 4.光的折射 光的折射:光從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)時,傳播方向一般發(fā)生變化的現(xiàn)象。 光的折射定律
5、:三線同面,法線居中,空氣中角大。 即:⑴折射光線、入射光線和法線在同一平面內(nèi);⑵折射光線、入射光線分居法線兩側(cè);⑶①光從空氣斜射入水或其他透明介質(zhì)中時,折射角小于入射角,折射光線向法線靠攏;②光從水或其他透明介質(zhì)斜射入空氣中時,折射角大于入射角,折射光線遠離法線。 斜射時,總是空氣中的角大,不論空氣中的角是入射角還是折射角。 當光垂直射到兩種介質(zhì)的分界面時,光的傳播方向不變,仍沿直線進行,此時折射角與入射角相等,都為0°。 在光的折射現(xiàn)象中,還應(yīng)注意以下幾點: (1)折射角隨著入射角的增大而增大,減小而減小,但不成正比關(guān)系; (2)在折射現(xiàn)象中,光路也是可逆的。若將光沿原折射光線
6、的方向入射,其折射光線將沿原入射光線的方向射出。 (3)在敘述折射規(guī)律時,注意因果關(guān)系,入射決定了折射,應(yīng)把折射敘述在前面。 5.透鏡成像的規(guī)律 凸透鏡也叫會聚透鏡,如老花鏡;凹透鏡也叫發(fā)散透鏡,如近視鏡。 透鏡所涉及的幾個光學名詞: 焦點(F):平行于主光軸的光線經(jīng)凸透鏡折射后會聚在主光軸上一點(經(jīng)凹透鏡折射后要發(fā)散,折射光線的反向延長線相交在主軸上一點),這一點叫透鏡的焦點。 焦距:焦點到光心的距離,叫焦距,用f表示。 物距:物體到透鏡光心的距離,用u表示。 像距:光屏上的像到透鏡的距離,用v表示。 凸透鏡的三條特殊光線: (1)平行于主光軸的光線,經(jīng)凸透鏡折射后,折射
7、光線過對側(cè)焦點; (2)過焦點的光線,經(jīng)凸透鏡折射后,平行于主光軸射出; (3)過光心的光線,傳播方向不改變。 凹透鏡的三條特殊光線: (1)平行于主光軸的光線,經(jīng)凹透鏡折射后,折射光線的反向延長線過同側(cè)焦點; (2)延長線過焦點的入射光線,經(jīng)凹透鏡折射后,折射光線平行于主光軸射出; (3)過光心的光線,傳播方向不改變。 凸透鏡成像規(guī)律: 凸 透 鏡 的 成 像 規(guī) 律 物距(u)與焦距(f)的關(guān)系 成像性質(zhì) 像距(v)與焦距(f)的關(guān)系 應(yīng)用 u>2f 倒立、縮小的實像 2f>v>f 照相機 u=2f 倒立、等大的實像 v=2f f<
8、u<2f
倒立、放大的實像
v>2f
投影機
u=f
不成像
u 9、線AO,并標出入射角及其大小。
【參考答案】
【詳細解析】因為反射光線與鏡面的夾角為60°,所以反射角為30°,可得入射角也為30°,在法線右側(cè)畫出入射光線AO,角度為30°,如圖所示:
變式擴展
1.(2019·貴州中考模擬)下圖是表示某一段光導纖維,一束激光從一端射入光導纖維,試在圖中畫出激光在光導纖維中傳播時的情形。
【答案】
【解析】激光在光導纖維中傳播時的情形,遵循光的反射定律,滿足反射角等于入射角,光路圖如下:
2.(2019·山東中考模擬)潛水艇下潛后,艇內(nèi)的人員可以用潛望鏡來觀察水面上的情況。我們利用兩塊平面鏡就可以制作一個潛望鏡。如果一束光水平射 10、入潛望鏡鏡口,它將經(jīng)過怎樣的路徑射出?畫出光路圖來。
【答案】
【解析】過入射點畫出法線,根據(jù)反射角等于入射角畫出反射光線,再過二次入射點畫出法線,根據(jù)反射角等于入射角畫出反射光線,如圖所示:
考向二 平面鏡成像
典例引領(lǐng)
(2019·福建初二期中)根據(jù)平面鏡成像的特點,在圖中畫出物體AB在平面鏡MN中所成的像A'B'。
【參考答案】
【詳細解析】分別作出物體AB的端點A. B關(guān)于平面鏡的對稱點A′、B′,用虛線連接A′、B′即為AB在平面鏡中的像。如圖所示:
變式擴展
1.(2019·高郵市朝陽中學初二期中)如圖所示,、是平面鏡前一點光源發(fā)出的光經(jīng)平面鏡反射 11、后的兩條反射光線,請在圖中標出光源和像點的位置,并完成光路圖。
【答案】
【解析】先將兩條反射光線反向延長交于一點,該點即像點S',再作出S'關(guān)于平面鏡的對稱點,該點即光源S的位置,連接S與兩個入射點畫出兩條入射光線,如圖所示:
2.(2019·山東中考模擬)平靜水面的上方有一只小鳥,水中有條小魚,水面一側(cè)C點的人眼恰好看到它們在水中的像重合。A'點代表小鳥的像,以小魚眼睛B點代表小魚的實際位置。請在圖中畫出小鳥在水面上方的實際位置A(用實心點·表示)以及人眼看到小魚的光路圖。
【答案】
【解析】小鳥以水面成像,A′點代表小鳥的像,由平面鏡成像特點知,小鳥的像A'與小鳥關(guān) 12、于水面對稱,由此作出小鳥的實際位置;水中魚反射的光由水進入空氣折射后進入人眼,人眼逆著折射光線看到魚的像,看到水中的魚與飛在天空中的小鳥在水中的像重合,即A'為B的像點,故連接A'C,與水面的交點O,連接BO為入射光線,OC為折射光線,如圖所示:
考向三 光的折射
典例引領(lǐng)
(2019·江西初二期中)如圖甲所示,在南美原始森林的河流里有一種射水魚,它在水中看到水面上方的樹枝上停留的昆蟲等獵物后,便向獵物射水,使獵物落到水面上再進行捕殺,假設(shè)噴射出的水在空中呈拋物線形狀.關(guān)于這個情景,請你在圖乙中作出光路圖表示:獵物反射的光線是如何進入魚的眼睛的。
【參考答案】
【詳細解析】在 13、水面上取一點O,過O點垂直水面作出法線,連接PO為入射光線,OE為折射光線,注意折射角小于入射角,如圖所示:
變式擴展
1.(2019·廈門市蓮花中學初二期中)如圖是一條從玻璃斜射入空氣的光線,請在圖中畫出它的反射光線和大致的折射光線。
【答案】
【解析】先過入射點垂直于界面作出法線,然后根據(jù)反射角等于入射角作出對應(yīng)的反射光線;光從玻璃中斜射入空氣,所以折射角大于入射角,由此可以作出對應(yīng)的折射光線。光路如圖所示:
2.(2019·廟前鎮(zhèn)中學初二期末)如圖所示,白光經(jīng)三棱鏡后,光屏上自上而下出現(xiàn)了七色光帶,請你做出白光通過三棱鏡的光路圖,并在光屏上標出紅光和紫光的位置。
14、
【答案】
【解析】不同顏色的光的折射本領(lǐng)不同,所以經(jīng)三棱鏡后的偏折程度不同,紅光的折射程度小,紫光的折射程度大,如圖:
考向四 透鏡成像
典例引領(lǐng)
(2019·遼陽市第九中學初二月考)凸透鏡和凹透鏡的右焦點重合,平行于主光軸的光線射入凸透鏡上,畫出光線經(jīng)過兩個透鏡的光路圖。
【參考答案】
【詳細解析】平行于主光軸的光線經(jīng)凸透鏡折射后將過焦點;延長線過另一側(cè)焦點的光線經(jīng)凹透鏡折射后將平行于主光軸;如圖:
變式擴展
1.(2019·遼陽市第九中學初二月考)在水中豎直放置一塊平面鏡,水面放置凸透鏡,且凸透鏡的主光軸剛好與水面相平,F(xiàn)為凸透鏡的焦點,S為水中的一個點光源 15、,請畫出從S點發(fā)出的光,經(jīng)過平面鏡反射后射向焦點F又穿過凸透鏡的光路圖。
【答案】
【解析】通過平面鏡做光源的對稱點,然后作出由發(fā)出經(jīng)平面鏡反射后經(jīng)過焦點F的光線;經(jīng)過凸透鏡焦點的光線過凸透鏡后平行射出。如圖:
2.(2019·山東中考模擬)如圖所示,ab是光源S射向平面鏡后的一條反射光線,并射向凹透鏡的焦點F。S′是光源S在平面鏡中的像。請畫出:ab的入射光線和ab經(jīng)凹透鏡的折射光線。
【答案】
【解析】畫出像S′的對稱點S,可得光源S的位置,連接Sa,可得ab的入射光線;ab的延長線過凹透鏡的焦點,折射光線平行于凹透鏡的主光軸射出,如圖所示:
練習精選
考點闖 16、關(guān)
1.(2019·福建初二期中)如圖所示,筆在水中發(fā)生了“折斷”,在圖所示四幅光路圖中,能正確說明產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因是
A. B. C. D.
2.(2019·山東初三期中)請完成光路圖。
3.(2019·廣東初二期末)(1)如圖所示,入射光線與鏡面成30°,請按照要求作答:①畫反射光線;②標出反射角。
(2)請完成下面的光路圖。
4.(2019·民勤縣第六中學初三期中)如圖所示,一束光線從空氣斜射到水面時發(fā)生反射和折射,OB為反射光線,請作出入射光線AO和大致的折射光線OC。
5.(2019·福建省永春第一中學初二期末)一條光線射入相互垂直的平面鏡,如圖所 17、示,請畫出這條光線經(jīng)過二次反射后的反射光線,并標出反射角。
6.(2019·甘肅初二期末)如圖,光斜射到空氣和玻璃的分界面時,發(fā)生了反射和折射。在圖中標出折射角α并用箭頭標出入射光線、折射光線的傳播方向。
7.(2019·山東中考模擬)如圖所示,人眼在A點觀察到水中的點光源S所成的像處于B點位置,請畫出人眼觀察到像的光路圖。
8.(2019·山東中考模擬)如圖所示,觀察者的眼睛在A處能看到發(fā)光點S在玻璃板中的像S'。請作出發(fā)光點S的位置,并完成光路圖。(保留作圖痕跡)
9.(2019·江門市第二中學中考模擬)請作出圖中光線經(jīng)三棱鏡折射的大致光路圖。
10.(201 18、9·黑龍江中考模擬)如圖所示,畫出小源的腳上A點的光線經(jīng)過平面鏡后進入小源眼B點的光路圖。
體驗中考
11.(2019·甘肅蘭州)如圖所示為某同學利用標有角度的圓盤、激光器和半圓形玻璃磚“探究光的折射規(guī)律”的實驗示意圖,其中AO為激光器發(fā)出的從空氣射向半圓形玻璃磚的一束入射光線,請畫出反射光線和玻璃磚中折射光線的大致方向。
12.(2019·江蘇南通)如圖,一束光從水中斜射入空氣,請作出它的反射光線和大致的折射光線。
13.(2019·四川南充)如圖,在舞蹈室的墻面上裝有一塊平面鏡,王老師用一激光筆從S點照射鏡面,在地面上P點看到一光斑,請用平面鏡成像特點完成光路圖。
19、
14.(2019·江蘇連云港)如圖所示,小明在房間的A點通過平面鏡看到了坐在客廳沙發(fā)上B點的爸爸,請畫出此現(xiàn)象的光路圖。
15.(2019·江蘇蘇州)圖中,一條光線從空氣射入水中,請標出它的入射角α并大致畫出折射光線。
16.(2019·山東濟寧)如圖所示,一束光水平射入潛望鏡鏡口后,通過潛望鏡進入小明的眼睛。請畫出光的傳播路徑。
17.(2019·廣西桂林)請在圖中完成光路圖。
18.(2019·貴州黔東南州)如圖所示,凸透鏡主光軸與水面重合,即:上半部分在空氣中,下半部分在水中,請作出通過凸透鏡的入射光線,以及折射入水后的光線(方向大致符合物理規(guī)律即可)。
20、
19.(2019·內(nèi)蒙古通遼)如圖所示,一束光線經(jīng)凹透鏡折射后,射向與凹透鏡主光軸平行的平面鏡上,請畫出:(1)射向凹透鏡的入射光線;(2)經(jīng)平面鏡的反射光線。
20.(2019·四川眉山)如圖所示,ab是光源S發(fā)出經(jīng)平面鏡反射后射向凸透鏡焦點F的一條光線,S′是光源S在平面鏡中的像。請畫出:
(1)光源S的位置;(2)光線ab經(jīng)凸透鏡后折射光線的大致位置。
答案精析
1.C【解析】人看到筆在水中發(fā)生了“折斷”是由于來自水中筆的光線由水中進入空氣時,在水面上發(fā)生折射,折射角大于入射角,折射光線進入人眼,人眼逆著折射光線的方向看去,就會覺得筆被“折斷”了,故ABD不符合題意, 21、C符合題意。
2.
【解析】對著凹透鏡異側(cè)虛焦點入射的光線,經(jīng)凹透鏡后平行于主光軸射出,平行于主光軸的光線再經(jīng)凸透鏡后會聚于凸透鏡的焦點;再經(jīng)平面鏡反射后,過凸透鏡焦點的光線,經(jīng)凸透鏡折射后平行于主光軸射出,再經(jīng)凹透鏡折射,其折射光線的反向延長線過虛焦點,如圖所示:
3.
【解析】(1)過入射點做垂直于鏡面的虛線即為法線,已知入射光線與鏡面的夾角為30°,則入射角等于90°–30°=60°,根據(jù)反射角等于入射角,在法線的右側(cè)即可做出反射光線,如下圖所示:
(2)根據(jù)凸透鏡三條特殊光線可得:平行于主光軸的光線經(jīng)凸透鏡折射后過焦點,過光心的光線傳播方向不變,如下圖:
22、
4.
【解析】過O點作垂直水面的法線,在法線的右側(cè)作出入射角等于反射角得入射光線,在水面下,入射光線的異側(cè)作出折射角小于入射角得折射光線,作圖如下。
5.
【解析】在水平的平面鏡上畫出法線,入射角為30°,根據(jù)反射角等于入射角得到反射角也為30°,在法線的另一側(cè)作出反射光線,如圖所示:
6.
【解析】據(jù)圖知道,入射點為O,先過入射點O畫出法線,折射光線和入射光線分居于法線兩側(cè),則AO為入射光線、OC為折射光線,OB為反射光線,反射角為α,如圖所示:
7.
【解析】連接AB交水面于點O,過O點垂直水面作出法線,連接SO畫出入射光線,連接OA畫出折射光線,即為人眼觀察到 23、像的光路圖。如圖所示:
。
8.
【解析】根據(jù)平面鏡成像特點,可先通過平面鏡作出像S'對稱的發(fā)光點S,連接S′A交平面鏡于點O,O即為入射點,連接SO為入射光線,OA為反射光線。
9.
【解析】首先,在三棱鏡的左側(cè)面作出法線,由光的折射規(guī)律知道,光從空氣斜射入玻璃中時,折射角小于入射角,據(jù)此作出在玻璃中的折射光線;然后,在三棱鏡的右側(cè)面作出法線,光從玻璃斜射入空氣中時,折射角大于入射角,據(jù)此作出離開三棱鏡的折射光線,故光路如下圖所示:
10.
【解析】作點A關(guān)于平面鏡的對稱點A′,連接A′B與鏡面相交于O,點O即為入射點,再連接點A和入射點O即可。注意AO和OB為實線,并 24、標注箭頭表示光的傳播方向。如圖:
11.
【解析】由圖可知,入射角是45°,則反射角等于45°,折射角是小于45°,在玻璃磚上面法線右側(cè)的空氣中作出反射光線,在玻璃中法線的右側(cè)作出折射光線;如圖所示:
12.
【解析】先過入射點作出法線,根據(jù)反射光線、入射光線分居法線兩側(cè),反射角等于入射角,在法線左側(cè)的水中作出反射光線;根據(jù)光的折射定律,光從水中斜射入空氣時,折射角大于入射角,折射光線與入射光線在兩種介質(zhì)中,在法線左側(cè)的空氣中作出折射光線,如圖所示:
13.
【解析】根據(jù)像與物體關(guān)于平面鏡對稱先作出S的像點S',連接S'P,與平面鏡的交點即為入射點,再連接S與入射點連線 25、為入射光線,P與入射點連線為反射光線,如圖所示:
14.
【解析】小明的眼睛在A點,爸爸在B點,小明在A點通過平面鏡看到了B點的爸爸,作B點關(guān)于鏡面的對稱點B′,即為像點,連接像點和A點與鏡面相交于一點O,即為入射點,連接BO、OA,則BO是入射光線,OA為反射光線,如下圖所示:
15.
【解析】首先過入射點畫出法線,然后根據(jù)折射光線與入射光線和法線在同一平面內(nèi),且光從空氣斜射入水中時,折射角小于入射角做出折射光線,入射角是入射光線與法線的夾角,光路如圖所示:
16.
【解析】根據(jù)反射定律,過反射點作豎直向下的反射光線,再過二次反射點作垂直于入射光線的反射光線。如圖所示 26、:
17.
【解析】延長線過另一側(cè)焦點的光線經(jīng)凹透鏡折射后將平行于主光軸,如圖所示:
18.
【解析】平行于主光軸的入射光線經(jīng)過凸透鏡折射后,折射光線過焦點,由此可以畫出這條折射光線對應(yīng)的入射光線。過入射點垂直于水面作出法線,根據(jù)折射角小于入射角,在水中法線的另一側(cè)作出折射光線,如圖所示:
19.
【解析】平行于主光軸的光線經(jīng)凹透鏡折射后,其折射光線的反向延長線過焦點,據(jù)此畫出入射光線;過平面鏡的入射點垂直于鏡面作出法線,然后根據(jù)反射角等于入射角,在法線右側(cè)作出反射光線,如下圖:
20.
【解析】(1)畫出像S′的對稱點S,可得光源S的位置,連接Sa,可得ab的入射光線;
(2)ab的延長線過凸透鏡的焦點,不屬于凸透鏡的三條特殊光線,由于凸透鏡對光線具有會聚作用,折射光線向凸透鏡的主光軸靠攏,如圖:
24
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