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反射
遮挡
$0°$
将镜面逆时针转动一定的角度
4
下降
1.5



【分析】
本题结合激光报警装置考查光的反射相关知识,解题思路如下:首先观察装置结构,激光枪的激光需经平面镜作用后到达报警器,对应光的反射;当有人进入区域时,人体会阻挡激光,导致无法到达报警器;根据光的反射定律,反射角等于入射角,当激光与平面镜垂直时可计算反射角;要扩大警报范围,需调整反射光线的覆盖区域,对应镜面的转动调整。
【解析】
1. 激光枪射出的激光束遇到平面镜M时,会发生光的反射,从而将光线反射至报警器,故第一空填“反射”;
2. 当有人进入激光束区域时,人体会遮挡激光束,使激光无法到达报警器,报警器就会发出警报,故第二空填“遮挡”;
3. 当激光束与平面镜M垂直时,入射光线与法线重合,入射角为0°,根据光的反射定律,反射角等于入射角,因此反射角为0°;
4. 要扩大警报范围,需改变反射光线的方向,使更多区域被激光覆盖,可采取的方法是将镜面逆时针转动一定的角度,以此调整反射光线的覆盖范围。
【答案】
反射、遮挡、0°、将镜面逆时针转动一定的角度
【知识点】
光的反射、反射角与入射角、光的直线传播
【点评】
本题将光的反射定律与实际报警装置结合,考查学生对物理规律的应用能力,需要理解光的反射原理及实际场景的分析,难度适中。
【难度系数】
0.5
【分析】
本题考查平面镜成像特点和光的反射定律的实际应用,水面相当于平面镜,像与物关于镜面对称,反射光线的方向由入射光线和镜面位置共同决定。解题时需利用平面镜“物距等于像距”的规律分析第一问,结合光的反射定律中入射点变化对反射光线的影响分析第二问。
【解析】
(1) 水面相当于平面镜,根据平面镜成像特点:像与物到平面镜的距离相等。已知A点与水面相距2m,则A的像A'到水面的距离也为2m,因此A与A'之间的距离为2m + 2m = 4m。
(2) 当水位下降时,入射光线的入射点会向右移动,根据光的反射定律,反射光线也会向右偏移,因此光屏上的光斑B会向右移动,故光斑右移说明水位下降。由于入射光线与水平面成45°角,反射光线与入射光线夹角为90°,形成等腰直角三角形。设水位下降高度为h,光斑右移距离为3m,由几何关系可知:光斑右移距离等于2倍的水位下降高度,即3m = 2h,解得h = 1.5m。
【答案】
(1)4 (2)下降;1.5
【知识点】
平面镜成像特点;光的反射定律
【点评】
本题结合水位测量仪的实际场景,考查光学知识的应用,需要学生理解像与物的对称关系,以及反射光线随镜面位置变化的规律,难度适中,注重知识的实际运用。
【难度系数】
0.6
【分析】
本题包含三个光学作图题,需分别利用对应光学原理完成:
1. 小孔成像:依据光的直线传播,物体上各点发出的光线沿直线穿过小孔,在塑料膜(光屏)上形成倒立实像,需连接物体端点与小孔,延长至塑料膜得到对应像点。
2. 平面镜成像:依据平面镜成像特点(像与物关于镜面对称,虚像用虚线),需作物体各端点关于镜面的对称点,再连接对称点得到像。
3. 找光源与入射光线:依据光的反射定律,反射光线的反向延长线过光源的虚像,因此先反向延长反射光线得虚像,再作虚像关于镜面的对称点得光源,最后连接光源与反射点得到入射光线。
【解析】
(1) 小孔成像作图:
① 从烛焰端点A作直线,穿过小孔,延长至塑料膜,交点为A';
② 从烛焰端点B作直线,穿过小孔,延长至塑料膜,交点为B';
③ 用实线连接A'B',即为AB的像,两条直线为光路。
(2) 平面镜成像作图:
① 分别过A、B、C三点作平面镜的垂线,延长至镜面另一侧,使各点到镜面的距离等于对应对称点到镜面的距离,得到A'、B'、C';
② 用虚线连接A'B'、B'C'、A'C',即为物体ABC的像。
(3) 找光源与入射光线作图:
① 将反射光线AB、CD反向延长,两线交点为光源S的虚像S';
② 过S'作平面镜MM'的垂线,在垂线上取点S,使S到MM'的距离等于S'到MM'的距离;
③ 连接S与A、S与C,即为两条入射光线,完成作图。
【答案】
作图结果如对应答图所示(甲图:倒立实像A'B'及对应光路;乙图:虚线连接的对称像A'B'C';丙图:光源S及入射光线SA、SC)
【知识点】
光的直线传播、平面镜成像、光的反射定律
【点评】
本题考查光学核心作图技能,涵盖小孔成像、平面镜成像、光的反射规律的应用,是光学基础题型,需熟练掌握各原理的作图方法,难度适中。
【难度系数】
0.6
【分析】
逐个分析问题:
1. 光在空气中传播时光路不易直接观察,加湿器产生的水雾可增强光的散射,让光路显现,因此选显示光路;
2. 法线是垂直于反射面(平面镜)的直线,光NO垂直射向平面镜,符合法线特征,相当于法线;
3. 转动圆台时,只有反射光线、入射光线、法线在同一平面内时,反射光线才会正常射出,此时三束光重合,说明三线共面;
4. 多次改变入射角,测量对应反射角,数据显示反射角等于入射角;
5. 自行车尾灯是角反射器,属于镜面反射,反射光线会沿与入射光线平行的方向返回,因此司机看到尾灯特别亮。
【解析】
(1) 光的传播路径在空气中肉眼难以直接观察,加湿器产生的水雾能使光的散射增强,清晰显示光路,故填显示光路;
(2) 法线定义为垂直于反射面的直线,光NO垂直射向平面镜,符合法线的特征,因此相当于法线;
(3) 当转动圆台改变平面时,只有反射光线、入射光线、法线在同一平面内,反射光线才会沿OB射出,此时可观察到三束光重合,该现象说明反射光线、入射光线、法线在同一平面内;
(4) 多次改变AO与NO的夹角(即入射角),测量对应的反射角,可得结论:反射角等于入射角;
(5) 自行车尾灯的角反射器由相互垂直的平面镜组成,属于镜面反射,入射光线经两次反射后,反射光线与原入射光线平行,因此能将汽车灯光平行反射回去,使司机看到尾灯特别亮。
【答案】
(1)显示光路
(2)法线
(3)三束光重合;反射光线、入射光线、法线在同一平面内
(4)反射角等于入射角
(5)反射光线将沿与原光线平行方向反射回去,平面镜发生的是镜面反射
【知识点】
光的反射定律;法线;镜面反射
【点评】
本题围绕“探究光的反射规律”实验展开,考查实验操作目的、光的反射相关概念及规律的应用,属于基础实验题,侧重核心知识点的理解与应用,难度适中。
【难度系数】
0.7