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空气
C
D
B
D
【分析】
要解决这个问题,需结合光的折射规律分析:我们看到鱼,是鱼反射的光进入人眼,光的传播路径是从鱼所在的介质(水)斜射入空气;根据光的折射规律,光从水斜射入空气时,折射角大于入射角,人眼逆着折射光线看去,会认为光沿直线传播,因此看到的鱼的虚像位置比实际位置更浅。
【解析】
当从鱼缸上方看鱼时,鱼反射的光从水中斜射入空气中,发生折射现象。根据光的折射规律:光从水斜射入空气时,折射光线远离法线,折射角大于入射角。人眼逆着折射光线的方向看去,会形成鱼的虚像,这个虚像的位置比鱼的实际位置要浅。
【答案】
浅 水 空气
【知识点】
光的折射现象,光的折射规律
【点评】
本题考查光的折射在生活中的基础应用,属于光学部分的基础知识点,难度较低,需牢记光从水斜射入空气时的折射特点。
【难度系数】
0.7
【分析】
要解决这道题,需明确两个核心要点:一是喷水鱼看到空中昆虫的光路方向,二是光从空气斜射入水中的折射规律。首先,喷水鱼在水中看到昆虫,是昆虫反射的光线从空气斜射入水中,最终进入鱼的眼睛,因此光路的传播方向是从空气指向水中(箭头朝向鱼的方向);其次,根据光的折射规律,光从空气斜射入水中时,折射角小于入射角,折射光线向法线偏折,鱼逆着折射光线看去,会看到位置偏高的昆虫虚像。据此逐一分析选项即可。
【解析】
喷水鱼看到空中昆虫的光路应为:昆虫反射的光线从空气斜射入水中,进入鱼的眼睛,因此光路箭头需朝向水中的鱼:
选项A:光路箭头方向错误(从水中指向空气),不符合光线进入鱼眼的逻辑,排除;
选项B:光路箭头方向错误(从水中指向空气),排除;
选项C:光路箭头方向正确(从空气的昆虫指向水中,进入鱼眼),且光从空气斜射入水中时,折射角小于入射角,虚像位置偏高,符合折射规律,正确;
选项D:光路箭头方向错误(从水中指向空气),排除。
【答案】
C
【知识点】
光的折射现象、光的折射规律
【点评】
本题结合喷水鱼捕食的生活场景,考查光的折射规律的实际应用,关键在于明确光路方向(光线从空气进入水中,而非反向),同时理解折射形成的虚像位置特点,属于光的折射规律的基础应用题,需准确掌握折射规律的核心内容。
【难度系数】
0.5
【分析】
要解决本题,需结合光的反射定律和折射定律分析水面下降时光线的变化:光源S位置固定,入射光线方向不变;水面下降时,入射光线与新水面的交点(入射点)右移。需根据入射角、反射角、折射角的关系,结合入射点的移动,判断反射光线、折射光线对应的光斑位置变化。
【解析】
1. 反射角分析:法线始终垂直水面(竖直方向),入射角是入射光线与法线的夹角,入射光线方向固定,因此入射角大小不变。根据反射定律,反射角等于入射角,故反射角不变,A错误。
2. 折射角分析:光从水斜射入空气时,折射角由入射角决定,入射角不变则折射角不变,B错误。
3. 光斑P₁位置:反射光线方向与原反射光线平行,入射点右移,但反射光线到池底的水平位移变化与入射点的竖直变化抵消,最终P₁位置不变,C错误。
4. 光斑P₂位置:折射光线方向与原折射光线平行,入射点右移,折射光线向右延伸,因此天花板上的光斑P₂右移,D正确。
【答案】
D
【知识点】
光的反射定律、光的折射定律
【点评】
本题考查光的反射和折射规律的应用,关键是明确水面下降时入射光线方向不变,入射角和折射角不变,结合入射点的变化分析光斑移动情况,需理清光线方向与位置变化的关系。
【难度系数】
0.4
【分析】
要解决本题,需按光线的传播顺序,结合光的折射规律逐步分析:首先,光线垂直入射玻璃砖A的直角边,传播方向不变;接着,光线从玻璃(光密介质)射向中间空气(光疏介质),发生第一次折射,折射角大于入射角,光线远离法线;随后,光线从空气(光疏介质)射向玻璃砖B(光密介质),发生第二次折射,折射角小于入射角,光线靠近法线;最后,光线垂直入射玻璃砖B的直角边,传播方向不变。由于A、B斜边平行,中间空气层为平行界面,光线经两次折射后出射光线与入射光线平行,且存在侧移,据此判断射出光线。
【解析】
1. 光线垂直射入玻璃砖A的左直角边,根据光的折射规律,垂直入射时传播方向不变,光线沿水平方向在A内部传播。
2. 光线到达玻璃砖A的斜边(玻璃→空气),光从光密介质进入光疏介质,折射角大于入射角,光线远离法线发生偏折。
3. 偏折后的光线入射到玻璃砖B的斜边(空气→玻璃),光从光疏介质进入光密介质,折射角小于入射角,光线靠近法线再次偏折;因A、B斜边平行,两次折射的法线平行,出射光线与入射光线平行。
4. 光线在B内部传播后,垂直入射B的右直角边,传播方向不变,最终射出的光线为水平方向,且因中间空气层的侧移,位置在原入射虚线上方,对应图中的光线b。
【答案】
B
【知识点】
光的折射规律、平行玻璃砖折射
【点评】
本题考查光的折射规律的实际应用,核心是明确不同介质界面的折射特点,尤其是平行界面的侧移规律,需逐步分析光线的每一次折射过程,避免混淆折射角与入射角的关系。
【难度系数】
0.4
【分析】
要解决本题,需结合光的色散规律(不同色光折射率不同,紫光折射率大于红光)和折射定律分析。首先,回忆折射定律:光从空气射入介质时,$n=\frac{\sin i}{\sin r}$($i$为入射角,$r$为折射角),折射率越大,折射角越小;对于上下表面平行的玻璃砖,上表面的折射角等于下表面的入射角,因此下表面的折射角等于上表面的入射角,出射光线与入射光线平行。需逐一分析选项,判断各说法的正误。
【解析】
1. 分析选项A:
紫光的折射率$n_{紫}$大于红光的折射率$n_{红}$,两束光入射角$α$相同,根据折射定律$n=\frac{\sinα}{\sin r}$,可得折射角$r=\arcsin(\frac{\sinα}{n})$,折射率越大,折射角越小,因此紫光的折射角比红光小,A错误。
2. 分析选项B:
玻璃砖上下表面平行,上表面的折射角为$r$,则下表面的入射角等于$r$;根据折射定律,下表面的折射角$r'$满足$n=\frac{\sin r'}{\sin r}$,结合上表面$\sinα = n\sin r$,可得$\sin r'=\sinα$,即$r'=α$,因此紫光和红光从下表面射出时的折射角均为$α$,大小相等,B错误。
3. 分析选项C:
由于紫光折射率大,上表面折射角更小,在玻璃砖内的传播路径更“陡”,因此从下表面射出时,紫光的出射点更靠近入射点,红光的出射点更远,二者不会从同一点射出,C错误。
4. 分析选项D:
由选项B的分析可知,红光和紫光从下表面射出时的折射角均等于上表面的入射角$α$,因此出射光线与入射光线平行,故紫光和红光从下表面射出后一定平行,D正确。
【答案】
D
【知识点】
光的色散、折射定律、玻璃砖折射
【点评】
本题考查光的色散与折射定律的综合应用,核心是利用不同色光的折射率差异,结合平行玻璃砖的折射特点(出射光线与入射光线平行)分析,需明确折射角与折射率的关系,避免混淆上下表面的折射规律。
【难度系数】
0.5