第43页 - 通城学典课时作业本八年级物理苏科版江苏专用

C

OE

EI

53°

向下

＜

显示光路

折射

大于

NC

上方

【分析】
我们解题的核心是利用光的折射规律：光从空气斜射入水中时，折射光线向法线偏折，折射角小于入射角，且水面始终保持水平，法线始终垂直于水面（即竖直方向），我们逐个分析每个操作的光路变化：
1. 先明确初始光路：入射光线MO从空气斜射向水面O点，折射光线斜向下射向左侧容器壁，形成光斑B。
2. 分析选项A：水面高度不变，激光笔向左平移，入射点O同步向左移动，入射角、折射角均不变，折射光线与原折射光线平行向左偏移，最终射到左侧壁的光斑会向上移动，不符合要求。
3. 分析选项B：入射角度不变，水面下降，入射光线MO与新水面的交点（新入射点）会向右移动，折射光线与原折射光线平行向右偏移，最终射到左侧壁的光斑会向上移动，不符合要求。
4. 分析选项C：将容器右侧垫高，水的流动性会让水面依然保持水平，入射光线的入射角、折射角都不变，但长方体容器整体倾斜后，左侧容器壁不再竖直，折射光线射到左壁的落点会比原B点位置更靠下，光斑向下移动，符合要求。
5. 分析选项D：水面高度和入射点不变，增大入射角，折射角也同步增大，折射光线远离竖直法线，向水面方向偏折，最终射到左侧壁的光斑会向上移动，不符合要求。
综上只有C选项符合题意。
【解析】
根据光的折射规律逐一推导各选项的光斑移动情况：
选项A：保持水面高度不变，激光笔左移，入射点同步左移，入射角、折射角均不变，折射光线平行左移，光斑向上移动，A错误。
选项B：保持入射角度不变，水面下降，入射点向右偏移，折射光线平行右移，光斑向上移动，B错误。
选项C：容器右侧垫高后，水面仍保持水平，入射角、折射角不变，容器整体倾斜，左侧壁位置改变，折射光线在左壁的落点向下移动，光斑下移，C正确。
选项D：入射点不变，增大入射角，折射角同步增大，折射光线远离法线，光斑向上移动，D错误。
【答案】C
【知识点】光的折射规律，动态光路分析
【点评】本题结合水槽场景考查光的折射的动态变化判断，易错点是容易误以为垫高容器后水面会倾斜，实际上水面始终保持水平，解题时抓住法线始终垂直于水面这个核心条件，逐一推导光路偏移方向即可快速判断光斑位置变化。
【难度系数】0.4

【分析】
我们分两步梳理解题思路：第一步，判断光从空气进入玻璃后的折射光线，入射光线CO从空气斜射向平直界面AOB的O点，根据光的折射规律，光从空气斜射入玻璃时折射角小于入射角，折射光线会向法线偏折，对比OD和OE，更靠近法线的就是符合规律的玻璃内光线。第二步，判断光从圆弧形界面射出的光线，半圆形玻璃砖的圆弧界面AMB的圆心是O点，玻璃内的光线射向圆弧界面时，入射点的法线就是从O指向该点的半径方向，光线沿半径方向入射时，入射光线与法线重合，此时光的传播方向不会发生偏折，由此即可选出正确的出射光线。
【解析】
1. 确定玻璃内的光线：入射光线CO从空气斜射入玻璃，界面AOB的法线为过O点垂直于AOB的竖直虚线，光从空气进入玻璃时折射角小于入射角，折射光线向法线偏折，OE比OD更靠近法线，因此玻璃中的光线为OE。
2. 确定射出圆弧界面的光线：圆弧形界面AMB的圆心为O，玻璃内的光线OE沿半径方向射向圆弧界面的入射点，该点的法线恰好为圆弧的半径方向，因此入射光线与法线重合，入射角为0，光从玻璃射入空气时传播方向不发生偏折，因此射出圆弧形界面AMB的光线为EI。
【答案】
OE；EI
【知识点】
光的折射规律；圆弧界面法线判定
【点评】
本题考查光的折射的特殊场景应用，易错点一是混淆空气进入玻璃的折射偏折方向，误选OD；易错点二是忽略圆弧界面的法线为半径，误以为出射光线会发生偏折，解题时要注意区分平直界面和圆弧界面的折射特点，抓住沿法线入射时光路不偏折的规律。
【难度系数】
0.6

【分析】
我们可以分三步梳理本题的解题思路：
1. 第一问：首先明确入射角的定义是入射光线与法线的夹角，已知入射光线和界面夹角为37°，界面与法线互相垂直，先算出入射角大小，再根据光的反射定律中反射角等于入射角的规律，直接得到反射角的数值。
2. 第二问：入射点O保持不变，激光笔竖直靠近界面时，入射光线和界面的夹角会减小，对应的入射角就会增大，反射角也同步增大，反射光线会远离法线向界面方向偏转，由此就能判断刻度尺上光点的移动方向。
3. 第三问：光从空气斜射入水中时折射角小于入射角，结合O点到刻度尺的水平距离固定的几何条件，对比反射光线、折射光线的几何关系，即可判断两个光点到界面的距离大小关系。
【解析】
(1) 已知入射光线与界面的夹角为37°，法线与界面垂直，因此入射角为：$i=90°-37°=53°$。根据光的反射定律，反射角等于入射角，因此反射角为$53°$。
(2) 保持入射点O不变，激光笔竖直靠近界面，入射光线与界面的夹角变小，入射角增大，反射角也随之增大，反射光线远离法线、向水平界面方向偏折，因此刻度尺上的反射光点会向下移动。
(3) 光从空气斜射入水中时，折射角$r$小于入射角$i$。设O点到刻度尺的水平距离为$OD$，由几何关系可得：对反射光线，$\tan i=\frac{OD}{s_{BD}}$，即$s_{BD}=\frac{OD}{\tan i}$；对折射光线，$\tan r=\frac{OD}{s_{CD}}$，即$s_{CD}=\frac{OD}{\tan r}$。由于$r＜i$，可得$\tan r＜\tan i$，因此$\frac{OD}{\tan r}＞\frac{OD}{\tan i}$，即$s_{BD}＜s_{CD}$。
【答案】
(1) $53°$ (2) 向下 (3) ＜
【知识点】
光的反射定律；光的折射规律
【点评】
本题结合实际场景综合考查光的反射、折射规律的应用，需要结合几何推导分析光点移动和距离大小关系，易错点是第三问的几何关系推导，容易混淆折射光线的偏折方向导致判断错误，整体属于光学基础的综合应用题。
【难度系数】
0.6

【分析】
这是光穿过平行玻璃砖的折射作图题，解题时首先要回忆光的折射规律：光从空气斜射入其他介质时折射角小于入射角，光从其他介质斜射入空气时折射角大于入射角。第一步先找到入射光线和玻璃砖上表面的交点，过该点作垂直于上表面的虚线作为法线，画出玻璃内的折射光线，使其向法线偏折；接着找到玻璃内光线与玻璃砖下表面的交点，过该点作垂直于下表面的第二条法线，此时光从玻璃斜射入空气，折射光线要远离法线，且由于玻璃砖上下表面平行，两次折射的法线也平行，最终出射光线会和初始入射光线保持平行，全程注意法线用虚线，光线标注正确的传播箭头。
【解析】
1. 确定第一次折射的入射点：找到入射光线与玻璃砖上表面的接触点。
2. 作第一次法线：过该入射点作垂直于玻璃砖上表面的虚线，作为第一条法线。
3. 绘制玻璃内的折射光线：根据光从空气斜射入玻璃时折射角小于入射角，在玻璃砖内部画出向法线偏折的折射光线，箭头指向玻璃砖内部。
4. 确定第二次折射的入射点：玻璃内的折射光线传播到玻璃砖下表面，与下表面的交点即为第二次折射的入射点。
5. 作第二次法线：过该点作垂直于玻璃砖下表面的虚线，作为第二条法线。
6. 绘制出射光线：根据光从玻璃斜射入空气时折射角大于入射角，在玻璃砖下方画出远离法线的出射光线，出射光线与初始入射光线平行，箭头指向玻璃砖外侧的空气区域。
【答案】

【知识点】
光的折射规律，折射光路作图
【点评】
本题是初中光学的基础作图题，核心考察平行玻璃砖的两次折射特点，易错点是容易漏画法线、箭头方向标反，或是忽略出射光线与入射光线平行的特点，作图时要注意法线必须用虚线，光线要带箭头，严格符合两次折射的折射角大小规律。
【难度系数】
0.7

【分析】
要完成光通过玻璃三棱镜的光路图，我们可以分两步梳理折射过程：首先光从空气斜射入玻璃三棱镜的左侧面，此时折射角小于入射角，折射光线会向靠近法线的方向偏折；接着光从玻璃三棱镜的右侧面斜射入空气，此时折射角大于入射角，折射光线会向远离法线的方向偏折，最终整体的出射光线会向三棱镜的底边方向偏折。作图时先确定两个界面的法线，再分别按照两次折射的规律画出对应光线即可。
【解析】
1. 找到入射光线与三棱镜左侧面的交点，即第一个入射点，过该点作垂直于三棱镜左侧界面的虚线，得到第一条法线；
2. 根据光从空气斜射入玻璃中时折射角小于入射角的规律，在三棱镜内部画出折射光线，该光线向第一条法线偏折；
3. 找到三棱镜内部的光线与三棱镜右侧面的交点，即出射点，过该点作垂直于三棱镜右侧界面的虚线，得到第二条法线；
4. 根据光从玻璃斜射入空气中时折射角大于入射角的规律，画出从三棱镜射出到空气中的出射光线，该光线远离第二条法线，最终整体光路向三棱镜底边偏折。
【答案】

【知识点】
光的折射规律；三棱镜光路
【点评】
本题是光学基础作图题，核心是掌握光穿过三棱镜时的两次折射规律，需要注意法线始终与对应界面垂直，两次折射的偏折方向不能搞反，最终出射光线向三棱镜底边偏折是这类作图的典型特征，牢记该特征可以快速校验作图是否正确。
【难度系数】
0.7

【分析】
我们可以分三步梳理这道题的作图思路：
1. 首先观察初始入射光线：光线是垂直射向水面的，根据光的折射规律，当光从一种介质垂直入射到另一种介质时，传播方向不会发生偏折，所以这束光进入水中后会继续沿原来的竖直方向直线传播，直到照射到水槽里斜放的平面镜上。
2. 光线到达平面镜表面后，会发生光的反射，此时需要先在入射点画出垂直于平面镜的法线，再依据“反射角等于入射角”的规则，画出对应的反射光线。
3. 这条在水中的反射光线继续传播，会再次到达水和空气的分界面也就是水面，此时光线是从水中斜射入空气中，根据折射规律，光从光密介质水斜射入光疏介质空气时，折射角大于入射角，折射光线会远离法线，最终射出水面，完成整个光路。
【解析】
作图步骤如下：
① 光垂直入射水面，传播方向不变，沿竖直方向在水中直线传播，指向斜置的平面镜；
② 在光线与平面镜的交点处，作垂直于平面镜的虚线作为法线，根据反射角等于入射角，作出水中的反射光线；
③ 当反射光线到达水面的出射点时，过该点作垂直于水面的法线，由于光从水斜射入空气，折射角大于入射角，画出远离法线的折射光线，最终射入空气。
【答案】

【知识点】
光的垂直入射折射特点；光的反射定律；光的折射规律
【点评】
本题是光学综合作图题，依次考查了光的垂直入射传播特性、平面镜反射、光从水斜射入空气的折射三个核心光学规律，需要学生按顺序分步处理每一段光路，注意区分不同场景下的光学规律，避免混淆折射角和入射角的大小关系，是基础光学作图的典型题型。
【难度系数】
0.6

【分析】
我们逐问梳理解题思路：
1. 第一问：激光的传播路径本身难以直接观察，紧贴白纸时，白纸的漫反射可以让光的轨迹清晰显现，因此作用是显示光路。
2. 第二问：光线从玻璃斜射入空气，传播方向发生偏折，属于光的折射现象；根据折射规律，光从玻璃斜射入空气时折射角大于入射角，这里θ是玻璃内的入射角，因此折射角大于θ；结合光路可逆原理，若从空气侧AB之间向M点入射，折射进入玻璃后的折射角会小于原入射角θ，因此出射点会落在NC区间。
3. 第三问：玻璃砖向上平移后，入射点沿玻璃砖上表面向左移动，出射光线和原入射光线CA平行但整体向上偏移，因此和白纸左边缘的交点D会在A点的上方。
【解析】
(1) 激光束紧贴白纸时，光在白纸上发生漫反射，能够清晰呈现出光的传播路径，因此目的是显示光路。
(2) 激光从玻璃砖内部射向空气，传播方向发生偏折，这是光的折射现象；此时光线从玻璃斜射入空气，折射光线远离法线，因此折射角大于玻璃内的入射角θ；根据光路可逆性，若激光从AB之间射向M点（空气斜射入玻璃），折射角小于入射角，最终从玻璃砖下表面射出的位置会落在NC之间。
(3) 玻璃砖向上平移d/2后，激光在玻璃砖上表面的入射点向左偏移，由于光的折射规律，最终的出射光线与原CA方向平行且整体向上侧偏移，因此出射光束与白纸边缘的交点D在A点的上方。
【答案】
(1) 显示光路 (2) 折射大于 NC (3) 上方

【知识点】
光的折射现象，光的折射规律，光路可逆性
【点评】
本题以玻璃砖折射的小实验为载体，既考察了光的折射基础概念，也结合光路可逆、动态平移的场景做了延伸推导，整体贴合初中光学的考察要求，需要学生准确掌握折射规律的同时具备一定的动态分析能力。
【难度系数】
0.7