八年级物理上册讲义(人教版)4.2 光的反射(含解析)

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八年级物理上册讲义(人教版)4.2 光的反射(含解析)

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4.2《光的反射》
【知识点梳理】
1、定义:光从一种介质射向另一种介质表面时,一部分光被反射回原来介质的现象叫光的反射。
2、反射定律:三线同面,法线居中,两角相等,光路可逆.即:反射光线与入射光线、法线在同一平面上,反射光线和入射光线分居于法线的两侧,反射角等于入射角。光的反射过程中光路是可逆的。本身不发光物体把漫反射光进入我们的眼睛。
注意:描述光的反射规律时,一定要把反射放在前面,如:“反射角等于入射角”不能说成“入射角等于反射角”。
3、分类:
(1)镜面反射:
①定义:射到物面上的平行光反射后仍然平行。
②条件:反射面平整光滑。
③应用:迎着太阳看平静的水面,特别亮。黑板“反光”等,都是因为发生了镜面反射。
⑵漫反射:
①定义:把平行的入射光线向着四面八方反射,每条光线遵守光的反射定律。
①条件:反射面凹凸不平。
②应用:从各个不同的方向看到物体
【典型例题选讲】
1.关于镜面反射与漫反射,下列说法错误的是(  )
A.无论是镜面反射还是漫反射,一条入射光线只有一条对应的反射光线
B.漫反射中,有些光线不遵循光的反射定律
C.镜面反射的每一条光线都遵循光的反射定律
D.入射光线彼此平行,若发生漫反射,则反射光线会射向四面八方
【答案】B
【详解】A.由光的反射规律可知,无论是镜面反射还是漫反射,一条入射光线只有一条对应的反射光线,故A正确,不符合题意;
B.漫反射和镜面反射都遵循光的反射定律,因此漫反射中所有光线都遵守光的反射定律,故B错误,符合题意;
C.由光的反射规律可知,镜面反射的每一条光线都遵守光的反射定律,故C正确,不符合题意;
D.漫反射的光线是射向各个方向的,所以入射光线彼此平行时,若发生漫反射,反射光线会射向四面八方,故D正确,不符合题意。
故选B。
2.中国的诗词歌赋蕴含丰富的光学知识,下列说法正确的是(  )
A.“明月几时有?把酒问青天”,酒中明月倒影是光的折射
B.“人有悲欢离合,月有阴晴圆缺”,阴晴圆缺的月亮是自然光源
C.“起舞弄清影,何似在人间”,影子的形成是由于光沿直线传播
D.“日月如逝川,光阴石中火”,日食和月食原理都是是光的反射
【答案】C
【详解】A.酒中明月倒影,属于平面镜成像,是由光的反射形成的,故A错误;
B.月亮本身并不发光,不是光源,是因为反射了太阳光才被人看见的,故B错误
C.影子是由光的直线传播过程中,遇到不透明物体,阻挡了光的传播,在其后边形成的一个黑色的区域,故C正确;
D.日食和月食都是由光的直线传播形成的,日食是月球挡住了太阳光,月食是地球挡住了太阳光,故D错误。
故选C。
3.一点、三线、两角
(1)“一点”:投射到两种介质表面上的光线与表面的交点叫___;
(2)“三线”:入射到介质表面的光线叫____;经入射点做垂直于两种介质表面的辅助线叫___;经介质表面,反射回原来介质的光线叫___。
(3)“两角”:____与___的夹角叫入射角;____与___的夹角叫反射角。
【答案】 入射点 入射光线 法线 反射光线 入射光线 法线 反射光线 法线
【详解】由光的反射定律可知:有一点、三线、两角是非常重要的。
(1)[1]“一点”指的是投射到两种介质表面上的光线与表面的交点,改点叫入射点。
(2)[2][3][4]“三线”分别是:入射光线是入射到介质表面的光线;反射光线是经入射点做垂直于两种介质表面的辅助线,用虚线表示;反射光线是经介质表面,反射回原来介质的光线。
(3)[5][6][7][8]“两角”:入射角是入射光线与法线的夹角;反射角是反射光线与法线的夹角。
4.如图所示,一束光在空气和玻璃两种介质的界面上同时发生反射和折射(图中入射光线、反射光线和折射光线的方向均未标出),其中折射光线(用字母表示)是________,反射角等于________度。当入射角变小时,折射角将变________。
【答案】 OG 30 小
【详解】[1][2]由图可知,∠BOE=60°,所以
∠COE=90°-60°=30°
因为∠COF=30°,根据反射角等于入射角可得,CD为法线,AB为界面,再根据入射光线与反射光线分居法线两侧,可知EO为入射光线,OF为反射光线,OG为折射光线,所以反射角即是∠COF=30°。
[3]根据光的折射特点可知,折射角随着入射角的增大而增大,随着入射角的减小而减小,所以当入射角变小时,折射角也将变小。
5.光在空气和水的分界面处同时发生反射和折射的光路,如图所示,其中折射角为_____(选填“1”、“2”或“3”),分界面为_____(选填“①”“②”),分界面的_____方为水。
【答案】 2 ② 上
【详解】[1][2][3]由图可知,∠1等于∠3,因此①是法线,②是界面;因为反射光线、折射光线都与入射光线位于法线两侧,所以CO是入射光线,OA是反射光线,OB是折射光线;折射角是折射光线与界面的夹角,故2是折射角。又因为∠2大于∠3,即折射角大于入射角,所以分界面下方是空气,上方是水。
6.请画出反射光线OA的入射光线。
【答案】
【详解】首先过入射点垂直于镜面作出法线,然后根据反射角等于入射角,在法线的另一侧画出入射光线。如下所示
7.在探究“光的反射定律”实验时,进行如图所示的实验操作:
(1)实验前,应将白纸板 ___________放置于平面镜上;
(2)如图甲所示,若入射光线绕着O点沿逆时针方向转动30°,则反射光线与入射光线的夹角 ___________(选填“增大”或“减小”)的度数为 ___________;
(3)接着做如图乙所示操作,将纸板沿ON向后翻转任意角度,此时在纸板上不能看到反射光线,此时,反射光线与入射光线 ___________(选填“在”或“不在”)同一平面内;
(4)在图甲中,若将纸板(连同激光笔)绕CD向后倾斜,此时入射角 ___________,法线 ___________(均选填“改变”或“不变”);
(5)实验结束后,同组的小红和小刚都想从镜子中看到对方的眼睛,而不想让对方看到自己的眼睛,结果他俩谁都没有能做到,你认为没有能做到的原因是 ___________。
【答案】 垂直 增大 60° 在 改变 不变 反射时,光路是可逆的
【详解】(1)[1]要使入射光线和其反射光线的径迹同时在纸板上出现,则法线必须在纸板平面内与平面镜垂直,并且反射光线、入射光线和法线必须在同一平面内,因此纸板与平面镜的位置关系必垂直。
(2)[2][3]如图甲所示,若入射光线绕着O点沿逆时针方向转动30°,入射角增大30°,根据反射角等于入射角,反射角增大30°,则可以观察到反射光线与入射光线的夹角增大的度数为60°。
(3)[4]如图乙所示,将纸板右半部分绕ON向后翻转任意角度,发现纸板上均无反射光束呈现,反射光线没有随纸板转动,仍在原位置,此现象说明了反射光线、入射光线和法线在同一平面内。
(4)[5][6]在图甲中,若将纸板(连同激光笔)绕CD向后倾斜,而法线始终垂直于平面镜,则反射光线、入射光线、法线所在的平面也垂直于平面镜,且反射光线、入射光线分居法线两侧,所以反射光束在纸板前方;入射角变大了,则反射角也变大。
(5)[7]因为反射时,光路是可逆的,所以小明和小刚都能从镜子中看到对方的眼睛,而不想让对方看到自己的眼睛是做不到的。
【学科核心素养训练】
一、单选题
1.关于镜面反射与漫反射,下列说法错误的是(  )
A.无论是镜面反射还是漫反射,一条入射光线只有一条对应的反射光线
B.漫反射中,有些光线不遵循光的反射定律
C.镜面反射的每一条光线都遵循光的反射定律
D.入射光线彼此平行,若发生漫反射,则反射光线会射向四面八方
2.如图,固定在水面上方的光源S发出一束光经水面反射后在光屏上有一个光斑A,已知光束与水面的夹角为40°,S'是光源经水面反射所成的像。下列说法正确的是(  )
A.反射角的大小为40°
B.当水面降低时,光斑A将向左移动
C.当水面升高时,反射角将变大
D.光源位置不动,如果把此时的40°角减小为30°,光斑A将向右移动
3.2022年北京冬奥会期间,北京皮影艺术剧院紧扣冬奥题材,精彩呈现皮影戏《寻找雪姑娘》,如图所示。如图所示情境中,与皮影戏原理相同的是(  )
A. 剧院水中的“倒影” B. 对着镜子画脸谱
C. 激光束引导掘进机 D. 看见不发光的物体
4.下列实例中,主要应用了光的反射知识的是(  )
A.日晷 B.手影
C.激光准直 D.自行车的尾灯
5.一条光线射到平面镜上,如果入射光线的方向保持不变,转动平面镜的镜面,使入射角增大20°,则反射光线跟入射光线恰成直角,镜面转动前的入射角是(  )
A.20° B.25° C.45° D.65°
6.如图所示,一只烧杯中装有半杯水,放在水平木板AB上,一束光线竖直向下照在水面上。现在B端下方垫一个小木块C,使木板倾斜一个小的角度,则此时(  )
A.反射光线顺时针方向旋转
B.反射光线逆时针方向旋转
C.折射光线的方向不变
D.折射光线顺时针方向旋转
7.位于北京延庆的塔式太阳能热发电站,是由我国自主设计与建造的亚洲第一座兆瓦级规模的塔式太阳能热发电站。塔式热发电系统的一项关键技术如图所示,发电站安装有许多定日镜(即平面镜),每一个定日镜都由自动跟踪太阳光装置控制,以便准确的将太阳光反射后会聚到高塔顶部的接收器上。假设有一束太阳光最初沿图中的AO方向照射到定日镜M上,反射光沿OB方向射到接收器上,经过一段时间后,这束太阳光在纸面内沿着逆时针方向转过20°后照射到定日镜M上的O点,若想让其反射光仍沿OB方向射向接收器,则定日镜M将以O点为轴(  )
A.沿顺时针方向转过10°
B.沿顺时针方向转过20°
C.沿逆时针方向转过10°
D.沿逆时针方向转过20°
8.下列说法中正确的是(  )
A.光线垂直照射在平面镜上,入射角是0°
B.平面镜成虚像是因为没有光进入人眼
C.镜面反射现象遵守反射定律,漫反射现象不遵守反射定律
D.真空中的光速是宇宙间最大的速度,这个速度为3×108km/s
9.如图所示,甲、乙两条光线射至界面并被反射(图中法线未画出)。由图可知,甲、乙两条光线经界面反射后的反射角分别为(  )
A.90°,30° B.0°,60°
C.0°,30° D.90°,60°
10.关于生活中常见的和“影”字有关的物理现象,下列说法中正确的是(  )
A.放电影时,屏幕上的“影像”能被所有观众看到是利用了光的漫反射
B.岸边的人在水中所成的“倒影”是由于光沿直线传播形成的
C.“皮影戏”的影子是根据光的反射原理形成的
D.太阳光下的“树影”是由于光的反射形成的
11.如图所示,光在玻璃纤维中的传输情况是光线每次由内层玻璃芯射向外包层的分界面时,均要发生反射,而不发生折射,从而使光在不断的反射中沿内层玻璃心向远处传播。当增大入射光线AB的入射角时,下列说法错误的有(  )
A.光线CD的入射角将增大 B.点D将要向右侧移动
C.信息传输所需时间更少 D.∠BCD将减小
12.一束平行光分别照射到光滑和凹凸不平的物体表面,如图甲、乙所示,下列说法正确的是(  )
A.甲图光路为漫反射的光路图,乙图光路为镜面反射的光路图
B.乙图中的光线不遵循光的反射定律
C.甲图中观察到反射位置处较暗
D.可以从任意角度观察到乙图中的光线
13.下列现象中,由于光的反射形成的是(  )
A.月光下的人影 B.小孔成像
C.阳光下的水面,波光粼粼 D.立竿见影
二、多选题
14.如图所示的四个光路图,不正确的是(  )
A. 小孔成像 B. 坐井观天
C. 看到未点亮灯泡 D. 看到自行车的尾灯反射的光
15.关于光的反射,下列说法正确的是(  )
A.当入射光线与反射面的夹角为20°时,反射角也为20°
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,反射角也增大5°
D.法线是入射光线和反射光线夹角的角平分线
三、填空题
16.如图所示,桥通过平静的水面成像,半圆形桥孔与其像正好合在一起构成一个圆。如果圆的直径为6m,水深2m,则圆顶部到水面的距离为______m。由于下雨,造成水位上升,桥面上黄牛像的大小将______。(选填“变大”、“变小”或“不变”)我们能从不同的方向看到黄牛,是因为光在黄牛身上发生了______反射的缘故。
17.如图,晚上,小明在较暗的环境中用手电筒将光打在了垫有白纸的平面镜上,从侧面观察会发现______(选填“白纸”或“平面镜”)更暗。这是因为发生了光的______反射,大部分反射光没有进入人的眼睛。
18.如图所示,一束光与平面镜成30°角从O点射入,则反射角为___________;当光线AO绕O点顺时针转动30°角时,入射光线与反射光线的夹角为___________;接着平面镜绕O点逆时针转动60°角,反射光线一共转过___________角。
19.如图所示是一束光在空气和玻璃两种介质的界面上发生了反射现象和折射现象,则_____是入射光线,折射角为 _____度,界面的 _____(选填“上”、“下”、“左”、“右”)边是空气。
20.如图是一束光在空气和某种透明物质界面上发生反射和折射现象,图中OA、OB、OC表示光线,则入射光线是______,折射角的大小是______空气在界面______边。
21.如图,小华将一块平面镜固定在水平鼓面上,用固定位置的激光笔照射平面镜,墙壁上出现一个小光斑。
(1)小华从多个角度都能观察到墙上的小光斑,说明了光在墙壁上发生了______反射;
(2)当敲击鼓面使鼓发声时,可以看到墙上的光斑在跳动,这说明______;
(3)轻压图中平面镜右侧的鼓面,墙壁上光斑位置将______(选填“上移”或“下移”);
(4)实验时要让光斑跳动的幅度更大些,你的做法是______。
22.如图所示,小明在O点处放置一块平面镜,使与水平面成30°角的一束光线竖直射入井中。光线在镜面上发生反射时的反射角为___________;这束光线射入水中时,它的传播方向___________(填“改变”或“不改变”)。若镜子与水面距离1.5m,则镜子与它在水中像的距离是___________m。
23.“猴子捞月”这一成语故事中,猴子在水中看到的是月亮的 ___________(选填“虚像”或“实像”)。已知月亮距离地球3.8×108m,水深2m,则月亮的像到水面的距离是___________m。
24.小丽和小兰在明处照同一面镜子,小丽通过镜子看到小兰的眼睛,小兰___________(填“能”或“不能”)通过镜子看到小丽的眼睛,这种现象表明了光反射时光路是___________的。
25.清晨,小明在湖边看到自己的两个影子,一个是地面上的“影子”,另一个是在平静的湖水中的“倒影”,前者是由于光的_________形成的,后者是由于光的__________形成的,小明在行走时发现倒影和自己关于水面_________。
26.入射光线与镜面的夹角是20 ,则反射光线与入射光线的夹角是_______;若入射光线与镜面的夹角增大5 ,则反射光线与入射光线的夹角变为_______、反射角是______。
27.雨后天晴的夜晚,人在月光下行走,为了不踩到地上的积水,某同学背着月光走,应走___________(选填“亮”或“暗”)处,月光射到水面上时,在水面发生的是___________(填“镜面反射”或“漫反射”)。
28.教学楼 廊里挂着一块平 镜,某同学走近镜 时,他在镜中像的 _____(选填“变大”、“不变”“变小”);同学间可以通过镜 互相看对方,表明了反射时光路是 _____。上课时,有时有的同学看黑板会感觉“晃眼”,这是因为黑板这时发生了 _____(选填“镜 反射”或“漫反射”)。
四、作图题
29.请在图中画出从A点发出的光,经平面镜反射后经过B点的光路图。
30.在图中画出入射光线AO并标出入射角及度数。
31.如图所示,点S为光源,点S'为S通过平面镜所成的像,在光源发出的光线中,有一条经平面镜反射后经过点A,S、A、S'恰好位于一等腰直角三角形的三个顶点。
(1)试用作图法画出这条光线,并写出作图过程;
(2)试求这条光线的入射角和反射角。
32.(1)如图所示,CD是中间有小孔的硬纸板,请用光学作图法画出人眼在E位置通过小孔看到的范围________;
(2)根据图中给出的入射光线,画出对应的反射光线,并标出反射角及其大小________;
(3)要将一束太阳光AO反射到室内的B点,请在图中画出平面镜的位置图________;
(4)如图所示是一种称为“角反射器”的光学装置, 有一束激光沿a、b 方向入射到平面镜S1上。试在图中作出经平面镜S1、S2反射后的光路(保留必要的作图痕迹)________。
33.(1)如图所示,图中反射光线跟镜面的夹角是60°,请你画出入射光线并标出入射角的大小;(要求保留作图痕迹)
(2)如图所示,S'为发光点S在平面镜MN中所成的像,请在图中画出发光点S的位置,并画出一条由S点发出经平面镜反射后通过P点的光线(要求保留作图痕迹)。
34.(1)如图所示,MP、NP是两块成60°的平面镜,入射光线AO与平面镜MP成30°入射,请画出入射光线AO经两平面镜反射后的反射光线______;
(2)如图所示,一束光线与水平方向成60°角,请你放置一块平面镜使它的传播方向变为水平向右,画出平面镜的位置,并标出平面镜与水平面夹角的度数_______。
35.如图所示,太阳光线AO射到平面镜(图中没有画出)上,想让太阳光竖直照射到井底,请在图中作出平面镜。
五、实验题
36.用如图甲所示的装置来探究光的反射定律,实验数据如表:
次数 1 2 3 4
∠i 30° 40° 50° 60°
∠r 30° 40° 50° 60°
(1)分析表格中的实验数据可知:反射角______(选填“大于”“等于”或“小于”)入射角。入射角增大时,反射角______(选填“增大”或“减小”);
(2)纸板ENF是用两块纸板连接起来的。如图乙,把纸板NOF向后折,光沿EO入射,在纸板NOF上______(选填“能”或“不能”)看到反射光线。这说明在反射现象中,反射光线、入射光线和法线都在______;
(3)在图甲中,当光沿FO的方向射向O点时,光会沿着______方向射出,说明在反射现象中光路是______的;
(4)本实验中,测量多组数据的目的是______(选填A或B)。
A.使实验结论更具普遍性
B.求平均值,减小误差
37.在探究“光的反射规律”的实验中,为了确定反射光线和入射光线的位置关系,实验器材有:可旋转的光屏(如图甲所示,光屏的A、B两部分均可绕轴ON旋转)、平面镜和激光电筒。如图乙所示,将光屏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。
(1)实验中,光屏B用来呈现_____光线,为观察到完整的光路,光屏B需旋转到图乙中的位置____(填序号);
(2)旋转光屏A到位置1时,也同时需要旋转光屏B到位置3才能观察到完整光路,通过以上操作过程可知,要观察完整的光路,光屏A、B两部分旋转后要处于____;
(3)记录多次实验光路,进一步研究发现反射光线和入射光线关于转轴ON对称,这条过入射点并___于镜面的直线ON叫做___,根据这条线便可以确定反射光线和入射光线的位置关系。
38.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。光屏的作用是___________,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___________光线在同一平面内;
(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两侧;
(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°
39.课堂上老师用一套科学器材如图所示进行“研究光的反射定律”的实验演示,得出了正确的结论。
(1)当入射角为______时,反射光线和入射光线重合;
(2)小明让一束光贴着纸板射到O点如图所示,要使入射光线和其反射光线的径迹同时在纸板上出现,纸板与平面镜的位置关系是______(选填“一定垂直”“一定不垂直”或“可以垂直也可以不垂直”);
(3)实验中老师让一束光贴着纸板沿某一个角度射到O点,经平面镜的反射,沿另一个方向射出,改变光束的入射方向,再观测几组入射角和反射角,该步骤的目的是为了比较______,改变入射角度进行三次实验的目的是______ 。
实验次数 入射角i 反射角
1 15° 75°
2 30° 60°
3 45° 45°
(4)课后,某同学利用同一套实验器材,选择入射角分别为15°、30°、45°的三条光线进行实验,结果得到了不同的数据记录在表格中。经检查三次实验中各角度的测量值都是准确的,但总结的规律却与反射定律相违背。你认为其中的原因应该是______。
40.如图是小宇“探究光的反射与折射规律”的实验装置。通过多次实验得到如表数据:
入射角 0° 15° 30° 45° 60°
反射角 0° 15° 30° 45° 60°
折射角 0° 11° 22° 22° 40°
(1)多次实验表明:在光的反射过程中,反射角_______入射角(选填“大于“小于”或“等于”);
(2)当光从空气斜射入水中时,折射角_______入射角(选“大于”“小于”或“等于”),入射角增大,折射角________(选填 “增大”“减小”或“不变”);当光从空气垂直射入水中时,折射角等于______;
(3)小宇让一束光沿着图中 BO 方向入射向水面时,当入射光线以 22°的入射角从水中射入空气时,折射角等于________°;这表明:光的折射现象中,光路是_______的;
(4)小宇接着又完成了光从空气斜射进玻璃和从玻璃斜射入空气的实验,他这样进行多次实验的目的是为了_______(选填序号)。
A.减小误差; B.寻找普遍规律
41.在“探究光的反射定律”时,小明进行如图所示的实验。
(1)为了看清楚硬纸板上显示的光路,硬纸板表面应是______(填“粗糙”或“光滑”)的。坐在不同位置的同学都能看到入射光线和反射光线,是因为光在硬纸板上发生了______(填“漫反射”或“镜面反射”);
(2)让一束光EO贴着左侧纸板射到平面镜上,在右侧纸板上会看到反射光线OF。将右侧纸板沿ON向后折,在右侧纸板上______(填“能”或“不能”)看到反射光线,此时反射光线是______(填“存在”或“不存在”)的。该现象表明:_______;
(3)在图中,如果入射光线沿FO的路径射向平面镜,则反射光线______(填“会”或“不会”)与OE重合,说明了______;
(4)本实验要改变入射角进行多次实验,目的是为了______(填“减小误差”或“寻找普遍规律”)。
42.小明同学在探究光的折射规律时,意外发现:当光沿某方向从半圆玻璃砖射向空气时,折射光消失而反射光却变得更亮,老师告诉他这是光的全反射现象。课后,小明查到光从玻璃射向空气时的一些数据如表
入射角i 0° 10° 20° 30° 40° 41.2° 41.8° 42°
折射角r 0° 15.2° 30.9° 48.6° 74.6° 81° 90° /
反射能量 5% 7% 26% 43% 77% 84% 100% 100%
(1)分析以上数据可知光从玻璃射向空气时,折射角随入射角的变化关系是 ______;光从玻璃斜射向空气时,反射能量随着入射角的增大而 ______;当光从空气斜射向玻璃时,入射角为81°时,折射角为 ______;
(2)分析表中数据可知,光从玻璃斜射向空气时,当入射角≥______时,反射能量达到100%,就发生了全反射现象;
(3)由表格数据可知:图中图线______(选填“a”或“b”)反映了上述实验中的两角关系;
(4)根据光路可逆,请猜想:若光从空气斜射向玻璃,______(选填“能”或“不能”)发生全反射,理由是______。
43.如图所示探究光的反射规律时,在水平放置的平面镜上方竖直放一光屏,光屏由可以绕ON折转的E、F两块白板组成,如图甲所示:
(1)为了完成实验,需要的测量工具是 _____。
(2)实验中采用可折转的光屏,此光屏在实验中的作用是:
①显示光的传播路径;②_____。
(3)图甲中,E、F在同一平面上,让光线沿纸板E上的AO射向镜面,则在纸板F上得到沿OB的反射光线,在纸板前的不同位置都能看到光线,是因为光在纸板上发生了 _____,在实验过程中,若将纸板倾斜(即纸板与平面镜不垂直),如图乙所示,让光线仍贴着纸板沿AO方向射向镜面,此时反射光线与入射光线 _____(选填“在”或“不在”)同一平面内。纸板F上 _____(选填“能”或“不能”)看到反射光线。
(4)为了探究小孔成的像与物体相比正倒、左右的关系,小明准备制作几个发光字来进行实验,其中最适合的是 _____(填序号)。
A. B. C. D.
44.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°
45.在“探究光的反射规律”实验中,实验装置如图所示,把一个可绕ON折转的白色硬纸板竖直放置在水平的平面镜M上,使一束光紧贴硬纸板射向镜面的O点,在硬纸板上便可描出入射光线和反射光线。
(1)当光束___________射向镜面时,反射光线与入射光线重合;当入射光线从与反射光线重合的位置逆时针偏转一定角度时,反射光___________(选填“不”“顺时针”或“逆时针”)偏转;
(2)为了探究反射角与入射角的大小关系,小明让光束与ON成30°角射向O点,测得反射光线与ON的夹角为___________,记录数据,他下一步操作应是___________;
(3)在图中,若将纸板(连同入射光线)绕CM向后倾斜,此时反射光线___________;
A.仍在纸板上呈现
B.被纸板挡住
C.在纸板前方
(4)使一束光紧贴着白色硬纸板的AO面射向镜面的O点,以ON为轴线,将硬纸板的OB面绕ON缓慢地向后折转,在白色硬纸板上___________(选填“能”或“不能”)观察到反射光线,此时反射光线的位置___________(选填“发生”或“不发生”)变化;此现象说明:___________。
46.在“探究光反射的规律”时,小李进行了如图甲所示的实验。
(1)平面镜平放在水平桌面上,一块标有刻度的白色______(选填“粗糙”或“光滑”)硬纸板与平面镜保持______,如图甲所示。
(2)实验过程中,当入射光与平面镜______时,反射光与入射光重合,此特殊的位置即为______(选填“入射光线”“反射光线”或“法线”)的位置。
(3)实验时,将一束光贴着纸板P沿EO射到镜面上O点,纸板Q上会显示出反射光束OF。接着将纸板Q绕ON向前或向后翻折,则纸板Q上______(选填“能”或“不能”)显示出反射光束,由此______(选填“能”或“不能”)说明反射光线、入射光线与法线在同一平面内,在纸板Q绕ON向后翻折的过程中,反射光线的位置 ______(选填“改变”或“不变”)。
(4)若保持平面镜位置不变,将纸板向后倾斜一个角度(如图乙),入射光线仍能呈现在纸板上,且沿EO方向入射到平面镜的O点,此时______(选填“能”或“不能”)在纸板上看到反射光线,此时反射光线、入射光线和法线______(选填“在”或“不在”)同一平面内。
(5)使一束光紧贴硬纸板射向镜面上的O点,如图甲,在硬纸板上描出入射光线EO和反射光线OF,并测出反射角和入射角,改变入射角大小做三次实验后将测得的数据记录在表格中中,该操作探究的问题是 ______。(填序号)
次数 入射角 反射角
1 20° 20°
2 40° 40°
3 60° 60°
A.光能否发生反射
B.光线是否沿直线传播
C.光是否只能在镜面上反射
D.光反射时反射光线的位置遵循什么规律
(6)实验结束后,同组的小明和小刚都想从镜子中看到对方的眼睛,而不想让对方看到自己的眼睛,结果他俩谁都没有做到,你认为没有做到的原因是______。
47.在探究“光的反射定律”实验时,进行如图所示的实验操作:
(1)如图甲他先将平面镜平放在水平桌面上,再把白色硬纸板放在平面镜上且与镜面保持________,白色的硬纸板的作用是 _________。(写出一种即可)
(2)在图甲中,若将纸板(连同激光笔)绕CD向后倾斜,此时以下:①入射光线②入射角③反射光线④反射角⑤法线,没有发生变化的有 ________。(选填字母)
A.①② B.③④ C.⑤ D.①②③④⑤
(3)接着做如图乙所示操作,将纸板沿ON向后折,此时在纸板上不能看到反射光线,反射光线______(选填“存在”或“消失”)。
(4)为了进一步确定此时反射光线的位置,小李将纸板沿PQ剪开,将纸的上半部分向后折,如图丙所示,发现在纸板右侧的 ________(选填“上半部分”或“下半部分”)会看到反射光线。此实验说明:__________。
48.如图甲所示是小明同学探究“光的反射规律”的实验装置.平面镜M平放在水平桌面上,白色硬纸板垂直立在平销面上.
(1)小明让一束光贴着纸板沿A0方向射向镜面,反射光沿OB方向射出,测出反射角和入射角大小.改变光的入射角度,多次重复上述实验步骤.
①上述实验探究得到的规律是_____.
②白色硬纸板在实验中的作用是_____(写出一条即可).
(2)如果入射光线垂直射向镜面,则反射角是_____.如果让光逆着反射光线的方向射到镜面上,那么它被反射后就会逆着原来的入射光的方向射出.这说明在光的反射现象中,光路是_____.
(3)实验过程中若将纸板倾斜,如图乙所示,让光仍贴纸板沿AO方向射向镜面,此时反射光_____(选填“在”或“不在”)纸板这一平面内:通过平面镜观察镜中硬纸板上的反射情况与图丙中相符的是_____(选填序号).
参考答案:
1.B
【详解】A.由光的反射规律可知,无论是镜面反射还是漫反射,一条入射光线只有一条对应的反射光线,故A正确,不符合题意;
B.漫反射和镜面反射都遵循光的反射定律,因此漫反射中所有光线都遵守光的反射定律,故B错误,符合题意;
C.由光的反射规律可知,镜面反射的每一条光线都遵守光的反射定律,故C正确,不符合题意;
D.漫反射的光线是射向各个方向的,所以入射光线彼此平行时,若发生漫反射,反射光线会射向四面八方,故D正确,不符合题意。
故选B。
2.D
【详解】A.入射角为入射光线与法线间的夹角,此时入射角大小为
反射角等于入射角,故反射角等于50°,故A错误;
B.当水面降低时,入射光线与水面的交点向右下方移动,法线向右移动,入射角大小不变,则反射角大小不变,反射光线也会向右移动,光斑A将向右移动,故B错误;
C.当水面升高时,入射光线与水面夹角不变,则入射角不变,由于反射角等于入射角,反射角也不变,故C错误;
D.光源位置不动,如果把此时的40°角减小为30°,入射角增大,入射光线与水面的交点向右移动,法线向右移动,因为入射角增大,反射角也增大,故光斑A将向右移动,故D正确。
故选D。
3.C
【详解】A.皮影戏利用了光线在同种均匀介质中沿着直线传播,当光线照射到不透明物体时,就会被挡住,从而形成一片相对较暗的区域,这也就是影子;剧院水中的“倒影”,利用了光的反射,故A不符合题意;
B.对着镜子画脸谱,利用了平面镜成像,故B不符合题意;
C.激光束引导掘进机,利用了光的直线传播,故C符合题意;
D.看见不发光的物体,利用了光的反射,故D不符合题意。
故选C。
4.D
【详解】A.日晷是利用影子长短的变化来计时的,利用了光的直线传播原理,故A不符合题意;
B.手影是由于光的直线传播在手背光一侧形成的阴影,故B不符合题意;
C.激光准直利用了光沿直线传播的原理,故C不符合题意;
D.自行车的尾灯是由互相垂直的平面镜组成,能将其后面车灯射来的光经过自行车尾灯的反射,会把光沿原光路平行反射回去,使后面司机能看到自行车,故D符合题意。
故选D。
5.B
【详解】由于反射角等于入射角,当反射光线跟入射光线恰成直角时,入射角和反射角都是45°,现在的入射角比原来的大了20°,故原来的入射角是25°,故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
6.C
【详解】一只烧杯中装有半杯水,放在水平木板AB上,一束光线竖直向下照在水面上,入射角为0度,反射角也为0度,光线在水面处不折射,进入水中后仍沿竖直方向传播;在B端下方垫一个小木块C,使木板倾斜一个小的角度,水面仍沿水平方向,所以入射光线仍与水面垂直,入射角不变,故反射光线和折射光线的方向都不变。故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
7.C
【详解】太阳光在纸面内沿逆时针方向转过20°,反射光线的方向不变,则反射光线和入射光线的夹角增大了20°,由光的反射规律即可推断出,法线在纸面内转过的角度即为定日镜M转过的角度,为逆时针方向转过10°。故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
8.A
【详解】A.光线垂直照射在平面镜上,入射光线与法线之间的夹角为0°,即入射角是0°,故A正确;
B.平面镜成虚像是实际光线的反向延长线会聚形成的,人能看到虚像,是因为平面镜反射的光进入人的眼睛中,故B错误;
C.镜面反射现象和漫反射现象都遵守反射定律,故C错误;
D.光在真空中传播的速度为3×108m/s,这个速度是目前宇宙间最大的速度,故D错误。
故选A。
9.C
【详解】入射角是入射光线与法线的夹角,反射角是反射光线与法线的夹角;从甲图中可以看出入射光线与反射光线重合,并且都与界面垂直,因此此时的法线、入射光线以及反射光线重合,即三线合一,故此时的入射角等于反射角等于0°;从图乙可知,入射光线与界面的夹角等于60°,因此入射角等于
90°-60°=30°
由反射定律可得,反射角等于入射角,即反射角也为30°,故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
10.A
【详解】A.放电影时,屏幕上的“影像”能被所有观众看到,利用了光的漫反射,说法正确,故A正确;
B.岸边的人在水中所成的“倒影”是平面镜成像,属于光的反射,故B错误;
C.“皮影戏”的影子是光的直线传播原理形成的,故C错误;
D.太阳光下的“树影”是光的直线传播形成的,故D错误。
故选A。
11.D
【详解】AD.在光的反射现象中,反射角等于入射角,当入射角增大时,反射角也随着增大。由图示知,上下两个外包层的反向面是平行的,所以任何一个入射角增大,其它入射角也随着增大,同时反向角也增大。即光线CD的入射角增大,BC的入射角增大,CD的反射角增大,∠BCD将增大,故A正确,不符合题意,D错误,符合题意;
BC.由于光线BC的反射角增大,则在上面外包层上的入射点向图示中的C点的右侧移动,同理D点也向右侧移动,玻璃纤维的长度一定时,反射次数会变少,传递信息的时间变少,故BC正确,不符合题意。
故选D。
12.D
【详解】A.平行光线入射到平而光滑反射面上,反射光线还是平行射出,这种反射是镜面反射;平行光线入射到粗糙的反射面上,反射光线射向四面八方,这种反射是漫反射。甲图光路为镜面反射的光路图,乙图光路为漫反射的光路图,故A错误;
B.无论镜面反射还是漫反射,每一条光线都遵循光的反射定律,故B错误;
C.甲图发生镜面反射,反射光线射向某一方向,光线集中,故观察到反射位置处较亮,故C错误;
D.乙图反生漫反射,因反射光线射向四面八方,故可以从任意角度观察到乙图中的光线,故D正确。
故选D。
13.C
【详解】AD.影子的形成说明光是沿直线传播的,由于光的直线传播,被物体挡住后,物体后面就会呈现出阴影区域,就是影子,故AD不符合题意;
B.用一个带有小孔的板遮挡在墙体与物之间,墙体上就会形成物的倒立实像,把这样的一种现象叫小孔成像,这种现象说明了光沿直线传播的性质,故B不符合题意;
C.微风拂过湖面时,湖面会出现起伏的波纹,太阳光经过凹凸不平的湖面的反射,会出现波光粼粼的现象,故C符合题意。
故选C。
14.BC
【详解】A.蜡烛发出的光线,直线传播经小孔,射到光屏上,成倒立的实像,故A正确,不符合题意;
B.井外的物体的光线射向井内物体的眼睛中,井内物体坐在井中观到了天,光线应是由井外射向井内,故B错误,符合题意;
C.点亮的灯泡发出的光射向未点亮的灯泡,未点亮的灯泡将光反射到人眼,于是看到了未点亮的灯泡,图示中,是看到点亮灯泡的光线图,故C错误,符合题意;
D.图示中,平行光射向尾灯时,在相互垂直的反射面上发生两次反射,据光的反射定律:反射角等于入射角,最终反射光线又平行地反射出来,故D正确,不符合题意。
故选BC。
15.BCD
【详解】A.当入射光线与反射面的夹角为20°时,则入射角为
90°-20°=70°
由光的反射定律可知,反射角等于入射角,所以反射角也为70°,故A错误;
B.入射光线靠近法线时,入射角减小,由于反射角等于入射角,所以反射角也减小,反射光线靠近法线,故B正确;
C.由光的反射定律可知,反射角等于入射角,所以入射角增大5°时,反射角也增大5°,故C正确;
D.由光的反射定律可知,反射角等于入射角,所以法线是入射光线和反射光线夹角的角平分线,故D正确。
故选BCD。
16. 3 不变 漫
【详解】[1]由图可知,半圆形桥孔与其像正好合在一起构成一个圆,水面是圆的直径,圆直径为6m,圆顶部到水面的距离为圆的半径,则圆顶部到水面的距离为3m。
[2]由平面镜成像的特点可知:平面镜成的像与物体是等大的,所以下雨后,造成水位上升,但黄牛大小不变,故桥面上黄牛像的大小将不变。
[3]我们能从不同的角度看到黄牛,由于太阳光射到黄牛上发生了漫反射。
17. 平面镜 镜面
【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,大部分反射光没有进入人的眼睛,从侧面观察到的平面镜是暗的;而白纸发生漫反射,进入眼睛的光线较多,所以在侧面看到的白纸更亮。
18. 60° 60° 150°
【详解】[1]入射光线与镜面的夹角为30度时,入射角为60度,光的反射现象中,反射角等于入射角,所以反射角为60度。
[2]图示中,光线AO沿O点顺时针转动30度角时,入射光线与镜面的夹角变成60度,则入射角为30度。反射角也为30度,所以入射光线与反射光线的夹角为60度。
[3]平面镜绕O点逆时针转动60度,入射光线的方向保持不变,则法线也跟着逆时针转动60度,入射角改变了60度,反射角也改变了60度,所以反射光线改变了120度,所以反射光线一共转过的度数
120°+30°=150°
19. GO 60 左
【详解】[1]由题图可知,∠AOG=60°,所以有
∠GOF=90°-60°=30°
而∠EOF=30°,根据反射角等于入射角,所以BF为法线,AD为界面,折射光线和入射光线分别位于法线两侧,则OC一定为折射光线,GO为入射光线,OE为反射光线。
[2]由图可知,折射角为
∠COB=90°-30°=60°
[3]由于当光线从其它介质斜射入空气时,折射角大于入射角。所以这束光线是由玻璃进入空气。即分界面的左侧是空气。
20. CO 48° 左
【详解】[1]如下图所示:
图中∠1=∠2=30°,因光发生反射时反射角等于入射角,所以可知在EF的右侧发生了光的反射,则EF为界面,MN为法线,EF左侧的OA为折射光线。
[2]因为折射光线和入射光线分别位于法线两侧,则CO为入射光线,OB为反射光线;入射角∠1=30°,折射角
∠3=90°-42°=48°
[3]比较可知折射角大于入射角,所以光线从其它透明介质斜射入空气,即空气在界面的左边。
21. 漫 一切正在发声的物体都在振动 下移 加大敲击力度
【详解】(1)[1]在多个角度都观察到墙上的光斑,这说明反射光线射向四面八方,即发生了漫反射。
(2)[2]鼓面发声时,鼓面振动带动镜子也振动,所以小光斑的位置会上下移动,这说明声音是由于物体的振动产生的。
(3)[3]轻压图中平面镜右侧的鼓面,平面镜顺时针转动,此时的入射角会变大,反射角变大,则反射光线会远离法线,所以反射光线会向下移动,即墙壁上光斑位置下移。
(4)[4]实验时要让光斑跳动的幅度更大些,可以加大击敲的力度,使鼓更响。
22. 60° 不改变 3
【详解】[1]由于反射光线竖直射入井中,则过入射点O竖直向下做出反射光线OB;然后作∠AOB的角平分线ON即为法线;法线与镜面垂直,据此画出平面镜MM '位置如图所示:
由图知:反射光线和入射光线的夹角
∠AOB=30°+90°=120°
则反射角
[2]反射光线竖直射入井中,与水面垂直,当光从空气垂直入射到水面时,其传播方向不变,此时折射角和入射角都为0°。
[3]平面镜成像时,像和物体到镜面的距离相等,镜子通过水面成像,当镜子到水面的距离为1.5m时,镜子的像到水面的距离也是1.5m,则镜子与镜子的像之间的距离为3m。
23. 虚 3.8×108
【详解】[1]水中月亮是由光的反射形成的,它是由反射光线的延长线的交点形成的,所以成的是虚像。
[2]因为月球距地球3.8×108m,由根据平面镜成像特点可知,水中月亮距水面距离等于月球距地球的距离,即s=3.8×108m。
24. 能 可逆
【详解】[1][2]小丽和小兰在明处照同一面镜子,小丽通过镜子看到小兰的眼睛,这是平面镜成像,平面镜成像的原理是光的反射;因为在光的反射中,光路是可逆的,那么小兰也一定能通过镜子看到小丽的眼睛。
25. 直线传播 反射 对称
【详解】[1]光在同种均匀介质中沿直线传播,地面上的“影子”是由于光的直线传播形成的。
[2][3]平静的湖水相当于平面镜,所以水中的“倒影”由于湖面发生光的反射造成的。根据平面镜成像的特点可知:倒影和自己关于水面对称。
26. 140° 130° 65°
【详解】[1]由于入射角是入射光线与法线的夹角,所以入射角是入射光线与镜面的夹角的余角,又因为入射光线与镜面的夹角是20 ,所以入射角为
90°-20°=70°
由光的反射定律可知,反射角等于入射角,所以反射角也等于70°,又因为反射光线与入射光线的夹角为反射角与入射角之和,所以反射光线与入射光线的夹角为
70°+70°=140°
[2][3]若入射光线与镜面的夹角增大5 ,则入射角减小5 ,变为65 ,由于反射角等于入射角,所以反射角也变为65°,则反射光线与入射光线的夹角变为
65°+65°=130°
27. 亮 镜面反射
【详解】[1][2]背着月光走时,地面发暗处有水,因为背着月光走,虽然水面发生的仍然是镜面反射,但是此时的反射光没有射入人的眼睛,而地面对光发生漫反射,反射光线射向不同的方向,故有光线射入人的眼睛,则此时地面较亮,所以地上暗处部分是水,人应走亮处。
28. 不变 可逆的 镜面反射
【详解】[1]某同学在平面镜中成虚像,虚像大小和该同学大小相等,当该同学走进平面镜时,该同学本身大小不变,所以该同学的像大小不变。
[2]同学间可以通过镜子互相看到对方,表明两个同学反射的光线经过平面镜反射后进入了对方的眼睛,即光在反射时光路是可逆的。
[3]上课时,有时有的同学看黑板会感觉“晃眼”,这是因为平行射到黑板的光线,经黑板反射后平行射入了同学的眼睛,即黑板发生了镜面反射。
29.
【详解】由于反射光线必过像点,故先做A点的关于平面镜的对称点A′,连接A′B两点交平面镜与O点,OB即为反射光线,并标上箭头,并连接OA,即为入射光线,并标上箭头,如下图所示:
30.
【详解】如图,根据光的反射定律,过O点作平面镜的垂线,即为法线,在法线左侧作一个角等于反射角,并作出反射光线。由于法线与反射面垂直,则反射光线与平面镜所成的角与反射角互为余角,所以反射角为
根据光的反射定律,反射角等于入射角,所以当反射角为30°时,入射角也为30°,如图所示
31.(1);(2)45°,45°
【详解】(1)平面镜成的像和物体到镜面距离相等,关于镜面对称;如图所示,连接SS',作SS'的垂直平分线P1P2,即为平面镜所在位置;连接AS'交平面镜于点O,即为所求光线的入射点;连接SO ,OA为反射光线,SO为入射光线,如图所示:
(2)在上图的基础上连接AS,如下图:
由题可知,S、A、S'恰好位于一等腰直角三角形的三个顶点,则SAS'是等腰直角三角形,是直角,P1P2是SS'的垂直平分线,所以O为SAS'斜边的中点,则SO为斜边的垂直平分线,所以SO是的角平分线,所以,OB为法线,与平行,故可得入射角为,又因为SO为斜边的垂直平分线,则反射角与入射角互余,所以反射角也为。
32.
【详解】(1)[1]据光的直线传播现象,分别连接小孔的最上端、最下端和E点,这两条连线即是可通过小孔射向眼睛的入射光线,两条入射光线之间的范围便是人眼在E位置能看到的范围。作图如下:
(2)[2]由图示知,入射光线与镜面的夹角为45度,过入射点作镜面的垂线,此垂线即为法线,那么法线与入射光线的夹角即入射角为45度,据反射角等于入射角,可确定反射光线的位置,而反射角等于45度。作图如下:
(3)[3]过O点作∠AOB的角平分线,此平分线即法线,因为反射角等于入射角。过O点作法线的垂线,垂线所在位置即平面镜的位置,作图如下:
(4)[4]过光线ab的入射点作法线即S1镜面的垂线,因两块平面镜垂直,则此法线与S2的镜面平行,据反射角等于入射角,确定第一次的反射光线,此光线沿直线向前传播,射向S2,再次发生反射,同理作出反射光线,此反射光线与入射光线ab平行。作图如下:
33.(1) ;(2)
【详解】(1)由图示知,反射光线与镜面的夹角为60度,则反射角为30度。先过入射点作镜面的垂线,即法线。据反射角等于入射角,作出反射光线,入射角为30度,作图如下:
(2)由平面镜的成像特点:像与物的连线与镜面垂直,过S′作镜面的垂线,据像和物到镜面的距离相等,确定发光点S的位置。连接S′P,入射点与P点的连线即为S点发出的光线经平面镜后过P点的反射光线,连接S与入射点即为入射光线,作图如下:
34.
【详解】(1)[1]由题意知,入射光线AO与平面镜MP成30°入射,则入射角为60°,据光的反射定律知,反射角也为60°。先过入射点O作出平面镜MP的垂线,即法线,再作出此时的反射光线OB。反射光线沿直线传播遇到平面镜NP,会再次反射。此时OB与镜面MP的夹角为30°,两个平面镜MP、NP的夹角为60°,则此时光线OB与平面镜NP的夹角为90°,此时入射角和反射角都为0°,即此时的入射光线的反射光线重合。所以作图如下:
(2)[2]由图示知,入射光线与水平方向成60°,且反射光线沿水平向右射出,则反射光线与入射光线成120°,那么反射角等于入射角为60°。据此作出反射光线与入射光线的夹角的平分线,即法线。再过入射点作出平分线的垂线,即为平面镜的位置,此时平面镜与反射光线的夹角为30°,即平面镜与水平面的夹角的度数为30°。所以作图如下:
35.
【详解】过入射点作竖直向下的反射光线,因为入射光线和反射光线的夹角为入射角与反射角之和,而反射角等于入射角,所以作入射光线和反射光线夹角的平分线即为法线;再作出法线的垂线即为平面镜的位置,如图所示:
36. 等于 增大 不能 同一个平面内 OE 可逆 A
【详解】(1)[1][2]由表格数据可知,在光的反射现象中,反射角随着入射角的改变而改变,反射角等于入射角;入射角增大时,反射角也随之增大。
(2)[3][4]光沿EO入射,在纸板上能看到入射光线和反射光线;把纸板NOF后折,如图乙,此时呈现反射光线的F板和呈现入射光线的E板不在同一平面内,所以在纸板NOF上不能看到反射光线,说明反射光线、入射光线和法线在同一个平面内。
(3)[5][6]在图甲中,当光沿FO的方向射向点O时,光会沿着OE方向射出,即光线可以沿原路返回,说明在光的反射现象中光路是可逆的。
(4)[7]因一次实验具有很大的偶然性,为了得到反射角与入射角大小关系的普遍规律,应当改变入射角的大小进行多次实验,故A符合题意,B不符合题意。
故选A。
37. 入射 2 同一平面 垂直 法线
【详解】(1)[1][2]由题可知,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。由光的反射定律可知,反射光线与入射光线在同一平面内,因此为观察到完整的光路,需将光屏B旋转到图乙中的位置2,使光屏A和光屏B在同一平面内。
(2)[3]由图乙可知,旋转光屏A到位置1,旋转光屏B到位置3时,光屏A和光屏B在同一平面内,此时才能观察到完整光路,说明要观察完整的光路,光屏A、B两部分旋转后要处于同一平面。
(3)[4][5]研究发现反射光线和入射光线关于转轴ON对称,因此转轴ON即为法线所在位置,法线与镜面垂直,因此过入射点并垂直于镜面作直线即为法线。
38. 显示光路 入射 垂直 法线 法线 见解析
【详解】(1)[1]由题可知,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,此时两个光屏在同一平面内,可以看到反射光线,说明反射光线与入射光线在同一平面内。
(2)[3][4]若将光屏倾斜,多次改变光屏与镜面夹角,让光线仍贴着纸板沿AO方向射向镜面,此时反射光线与入射光线仍在同一平面内,但不能在纸板上看到反射光线,说明反射光线与入射光线所在平面与镜面垂直;为了确定这个面,用一条过入射点垂直于镜面的直线作为法线。
(3)[5]由实验现象可知,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法线两侧。
(4)[6]由表中数据可知,光的反射现象中,反射角等于入射角。
39. 0° 一定垂直 反射角和入射角的大小关系 使结论更具普遍性 测量的是反射光线和镜面的夹角
【详解】(1)[1]反射光线与入射光线重合时,说明入射光线是垂直于镜面入射,此时的反射光线、入射光线、法线重合,则入射角为0°。
(2)[2]要使入射光线和其反射光线的径迹同时在纸板上出现,则法线必须与平面镜垂直,并且反射光线、入射光线和法线必须在同一平面内,纸板与平面镜的位置关系必垂直。
(3)[3]反复测入射角与反射角的大小,并比较,所以是研究反射角与入射角的关系。
[4]为避免实验的偶然性,使实验结论具有普遍性,可以改变入射光线的方向,再观测几组入射角和反射角。
(4)[5]反射角等于入射角,反射角是反射线与法线的夹角,入射角是入射线与法线的夹角,当入射角分别为15°、30°、45°时,反射线与法线的夹角,即反射角也应分别是15°、30°、45°,不是75°、60°、45°,而75°,60°,45°正好是反射光线与镜面的夹角。
40. 等于 小于 增大 0 ° 30 ° 可逆 B
【详解】(1)[1]由表中数据知道,在光的反射过程中,反射角始终等于入射角。
(2)[2][3]由表中数据知道,当光从空气斜射入水中时,折射角小于入射角,随着入射角的增大,折射角也在增大。
[4] 由表中数据知道,当光从空气垂直射入水中时,入射角等于0°,折射角也等于0°。
(3)[5][6]因为在光的折射现象中,光路是可逆的,所以,由实验数据知道,当入射光线以22°的入射角从水中射入空气时,折射角等于30°。
(4)[7]多次改变入射角的大小,是为了探究反射角与入射角、折射角与入射角的大小关系,避免偶然性,使实验结论更具普遍性,故B符合题意。
故选B。
41. 粗糙 漫反射 不能 存在 反射光线、入射光线、法线在同一平面内 会 光在反射中,光路是可逆的 寻找普遍规律
【详解】(1)[1][2]为了看清楚纸板上的光路,纸板材质应是较粗糙,这样光线射在纸板上会发生了漫反射,反射光线射向各个方向,无论从哪个角度看,都能看得清楚,这样就可以让坐在不同位置的同学都能看到入射光线和反射光线,更有利于记录光线的位置。
(2)[3]在光的反射现象中,入射光线、反射光线、法线在同一平面内,让一束光贴着左侧纸板射到平面镜上,在右侧纸板上会看到反射光线,将右侧纸板沿向后折,此时右侧纸板与法线、入射光线不在同一平面内,所以在白纸板上不能看到反射光线。
[4][5]由于入射光线一直存在,所以此时反射光线是存在的,只是没有呈现在右侧纸板上,该现象表明:反射光线、入射光线、法线在同一平面内。
(3)[6][7]根据反射角等于入射角,当光线沿方向射入时,反射光线会沿原来射出,即反射光线与重合,说明光在反射中,光路是可逆的。
(4)[8]在“探究反射角与入射角的关系”时,改变入射角,多次测量,是为了获得普遍的规律,避免偶然性。
42. 折射角随入射角的增大而增大 增大 41.2° 41.8° a 不能 根据光路可逆,当光从空气斜射向玻璃时,折射角小于入射角,因此折射光线不能消失
【详解】(1)[1][2]分析表中数据可知,光从玻璃斜射向空气时,入射角增大后折射角及反射能量都增大。
[3]由表中数据可知,光从玻璃斜射向空气时,入射角为41.2°时,折射角为81°。因为在光的折射现象中光路是可逆的,所以,当光从空气斜射向玻璃时,若入射角为81°,则此时折射角为41.2°。
(2)[4]根据表中数据可得,光从玻璃斜射向空气时,当入射角≥41.8°时,反射能量达到100%,就发生了全反射现象。
(3)[5]光从玻璃斜射向空气时,折射角随着入射角的增大而增大,且折射角总大于入射角。图线b中,当入射角等于45°时,折射角也等于45°;图线a中的折射角始终大于入射角,且入射角接近45°时,折射角达到90°(即发生全反射),符合题意,因此图线a反映了折射角与入射角的关系。
(4)[6][7]根据光路可逆,当光从空气斜射向玻璃时,折射角小于入射角,因此折射光线不能消失,则不能发生全反射现象。
43. 量角器 验证入射光线、法线、反射光线是否在同一平面内 漫反射 在 不能 A
【详解】(1)[1]为了完成实验,需要的测量工具是量角器。
(2)[2]将光屏向后折,无法观察到反射光线,可验证入射光线、法线、反射光线是否在同一平面内。
(3)[3]在纸板前的不同位置都能看到光线,是因为光在纸板上发生了漫反射。
[4][5]在实验过程中,若将纸板倾斜(即纸板与平面镜不垂直),如图乙所示,让光线仍贴着纸板沿AO方向射向镜面,此时反射光线与入射光线在同一平面内。因纸板与平面镜不垂直,故纸板F上不能看到反射光线。
(4)[6]为了探究小孔成的像与物体相比正倒、左右的关系,可选择上下、左右都不对称的发光字,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
44. 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。
45. 垂直 顺时针 30° 改变入射角的度数,再多做几次实验 C 不能 不发生 反射光线、入射光线、法线在同一平面内
【详解】(1)[1]当光束垂直射向镜面时,入射角为0°,反射角也为0°,光线原路返回,即反射光线与入射光线重合。
[2]当入射光线从与反射光线重合的位置逆时针偏转一定角度时,反射光线会与入射光线分居在法线两侧,所以反射光线顺时针偏转。
(2)[3]让光束与ON成30°角射向O点,即入射角为30°,根据反射角等于入射角可得,反射光线与ON的夹角为30°。
[4]为了让实验具有普遍性,应该通过多组数据来分析得出结论,所以记录数据后,他的下一步操作应是:改变入射角的度数,再多做几次实验。
(3)[5]若将纸板(连同入射光线)绕CM向后倾斜,而法线始终垂直于平面镜,则反射光线、入射光线、法线所在的平面也垂直于平面镜,所以可知反射光线在纸板前方。
故选C。
(4)[6][7][8]使一束光紧贴着白色硬纸板的AO面射向镜面的O点,以ON为轴线,将硬纸板的OB面绕ON缓慢地向后折转,在白纸硬纸板上不能观察到反射光线,但此时反射光线的位置并不发生变化,仍有原来的位置;此现象说明:反射光线、入射光线、法线在同一平面内。
46. 粗糙 垂直 垂直 法线 不能 能 不变 不能 在 D 光在反射时,光路是可逆的
【详解】(1)[1][2]为了看清楚纸板上的光路,纸板材质应较粗糙些,光线射在上面发生了漫反射,反射光线射向各个方向,无论从哪个角度看,都能看得清楚;如果纸板没有与平面镜垂直放置,由于法线与镜面垂直,且反射光线、入射光线、法线在同一平面内,因此,当光贴着纸板沿AO入射时,不能在纸板上看到反射光。所以硬纸板放在平面镜上时,要保持与镜面垂直。
(2)[3][4]实验过程中,当入射线垂直于镜面入射时,入射角等于0,反射角也为零,故反射光线与入射光线重合;法线也与平面镜垂直,故此特殊的位置为法线的位置。
(3)[5][6][7]为了使光的传播路径能呈现在硬纸板上,应让纸板垂直放置在平面镜上,在实验过程中,若将纸板Q绕ON向后翻折,让光线仍贴着纸板沿EO方向射向镜面,此时纸板P和纸板Q不在同一平面上,所以在纸板Q上就无法呈现出反射光线了;在同一个平面内,可以显示出反射光线,不在同一平面内,就无法显示出反射光线,由此说明反射光线、入射光线与法线在同一平面内;在纸板Q绕ON向后翻折的过程中,入射光线和反射面位置不变,则反射光线的传播方向不变。
(4)[8][9]将纸板向后倾斜一个角度,沿EO方向入射到平面镜的O点时,反射光线与纸板不在同一平面内,但是反射光线、法线、入射光线三线在同一平面内,所以不能在纸板上看到反射光线。
(5)[10]在此题中,已知入射光线AO和反射光线OB,测入射角与反射角的大小,并比较,改变光的入射角度,即若将AO向ON靠近,入射角减小,反射角等于入射角,所以OB也靠近法线,若将AO向ON远离,入射角增大,反射角等于入射角,所以OB也远离法线,因此该实验探究的问题是光反射时反射光线的位置遵循什么规律,故应选D。
(6)[11]因为反射时,光路是可逆的,所以小明和小刚都能从镜子中看到对方的眼睛,而不想让对方看到自己的眼睛是做不到的。
47. 垂直 显示光的传播路径 C 存在 下半部分 反射光线、入射光线、法线在同一平面内
【详解】(1)[1][2]为让反射光和入射光清晰的显示在白色硬纸板上,白色硬纸板要与镜面垂直放置;白色硬纸板的作用是显示光的传播路径。
(2)[3]将纸板(连同激光笔)绕CD向后倾斜,入射光线发生变化,相应的反射光线、入射角、反射角都发生变化,入射点和镜面都没有变,法线不改变,故选C。
(3)[4]将纸板沿ON向后折,此时两纸板不在同一平面内,由反射定律可知此时纸板上不能看到反射光线,但反射光线是存在的。
(4)[5]将上半部分后折,下半部分还在同一平面内,所以下半部分能够显示出反射光线。
[6]通过此实验说明反射光线、入射光线和法线在同一平面内。
48. 反射现象中,反射角等于入射角 显示光的传播路径 0° 可逆的 不在 ③
【详解】(1)①已知入射光线AO和反射光线OB,多次改变光的入射角度,测反射角与入射角的大小,并比较得出反射角与入射角的大小关系,因此该实验探究了反射定律中的反射角等于入射角;②白色硬纸板在实验中的作用显示光的传播路径;
(2) 如果入射光线垂直射向镜面,入射角是0则反射角是0,在光的反射现象中,光路是可逆的;
(3)根据光的反射定律可知,在反射现象中,反射光线、入射光线分居法线两侧;反射光线、入射光线和法线在同一平面内,因此若将纸板倾斜,如图丙所示,让光线仍贴着纸板沿AO方向射向镜面,此时反射光线与入射光线仍在同一平面内,但不能在纸板上看到反射光线,若此时通过平面镜观察纸板,因为物像关于镜面对称,则看到的图象应为丙图中的③.

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