1.如图所示,有一束光线与平面镜的夹角为$60°$,平面镜不动,入射光线绕O点逆时针转过$20°$,然后保持入射光线不变,平面镜M绕O点顺时针转过$15°$,此过程中反射光线共转过
（
A.$30°$
B.$40°$
C.$50°$
D.$60°$
（
C
）A.$30°$
B.$40°$
C.$50°$
D.$60°$
答案：C 解析:平面镜不动,入射光线绕O点逆时针转过20°,反射光线会顺时针转动20°;入射光线不动,平面镜M绕O点顺时针转过15°,则入射角增大15°,反射角也增大15°,反射光线与入射光线的夹角增大30°,因为入射光线不变,所以反射光线顺时针转过30°.由上述分析可知,整个过程中反射光线共转过了20°+30°=50°,故C符合题意.
2. 如图所示，光滑桌面上放有两个光滑固定挡板OM、ON，夹角为$60°$.角平分线上有两个相同的弹性小球P和Q，某同学给小球P一个速度，经过挡板的一次或多次反弹后恰能击中小球Q，小球的大小不计，不考虑小球P直接击中Q及击中O点反弹的情况，则小球P可选择的运动路线有（
A.2条
B.4条
C.6条
D.8条
B
）A.2条
B.4条
C.6条
D.8条
答案：
B 解析:光滑桌面上小球在固定挡板上碰撞并反弹可类比为光的反射,其中固定挡板可看作平面镜,P点可看作点光源,小球P的运动路线可看作光的反射路径,则小球P经过挡板的一次或多次反弹后恰能击中小球Q,可类比为点光源P射出的光线经平面镜反射后恰好过Q点,以此作出光反射的光路图如下列各图所示,可知共有4条光路满足要求,即小球P有4条运动路线可击中小球Q,故B正确。
B 解析:光滑桌面上小球在固定挡板上碰撞并反弹可类比为光的反射,其中固定挡板可看作平面镜,P点可看作点光源,小球P的运动路线可看作光的反射路径,则小球P经过挡板的一次或多次反弹后恰能击中小球Q,可类比为点光源P射出的光线经平面镜反射后恰好过Q点,以此作出光反射的光路图如下列各图所示,可知共有4条光路满足要求,即小球P有4条运动路线可击中小球Q,故B正确。
3. 如图所示，平面镜MN竖直放置，镜前水平地面上有一个发光物体S，现将平面镜绕M点沿箭头方向从MN转到水平位置，物体S在平面镜中的像$S'$的轨迹为
曲线
（选填“直线”或“曲线”），像点$S'$与发光点S之间的距离变化情况是变小
。答案：
曲线 变小 解析:如下图所示,根据平面镜成像特点,分别作出平面镜在3个位置时S的像,然后进行分析.由图可知,像点S'绕M以S'M的长度转动,所以像S'的轨迹是圆弧,即为曲线;由图可知,在平面镜转动过程中,S点到平面镜的距离逐渐变小,由平面镜成像特点可知,像点S'与S到平面镜的距离相等,均逐渐减小,所以像点S'与发光点S之间的距离变小。
曲线 变小 解析:如下图所示,根据平面镜成像特点,分别作出平面镜在3个位置时S的像,然后进行分析.由图可知,像点S'绕M以S'M的长度转动,所以像S'的轨迹是圆弧,即为曲线;由图可知,在平面镜转动过程中,S点到平面镜的距离逐渐变小,由平面镜成像特点可知,像点S'与S到平面镜的距离相等,均逐渐减小,所以像点S'与发光点S之间的距离变小。
4. 新素养 科学思维 光速的测定在物理学中有多种方法.迈克尔逊曾用类似下述方法在地球上较精确地测定了光速.将激光发射器和接收装置按图示位置固定,装置a是四个侧面均镀有高反光涂层的正方体,可绕固定的中心轴转动(图示为俯视图).当正方体转动到图示位置静止时,激光束恰能以$45°$角照射到某侧面中心P点处,反射到几十千米外的一个山顶上,经此处的光反射器(内部结构未画出,不计光在其中的传播时间)反射后,平行于原光线射到正方体另一侧面中心Q点处,最终被接收装置接收到.
(1) 上述测定光速的实验利用的光学原理是光的
(2) 若光速为$3×10^{5}\ \mathrm{km/s}$，正方体到光反射器间的距离为30 km，则激光从P点射出到反射回Q点所用的时间为
(3) 正方体快速转动一周，光反射器能接收到
(4) 当正方体的转速为$n$转/秒时，接收装置可接收到激光，正方体与对面山顶光反射器间的距离用$d$（单位：m）表示，则测得的光速可能为
A. $8nd$ B. $12nd$ C. $16nd$ D. $20nd$
(1) 上述测定光速的实验利用的光学原理是光的
反射
（选填“反射”或“直线传播”）；如果把实验装置设置在月球上，本实验能
（选填“能”或“不能”）完成.(2) 若光速为$3×10^{5}\ \mathrm{km/s}$，正方体到光反射器间的距离为30 km，则激光从P点射出到反射回Q点所用的时间为
$2×10^{-4}$
s.(3) 正方体快速转动一周，光反射器能接收到
4
次激光的照射.(4) 当正方体的转速为$n$转/秒时，接收装置可接收到激光，正方体与对面山顶光反射器间的距离用$d$（单位：m）表示，则测得的光速可能为
A
.A. $8nd$ B. $12nd$ C. $16nd$ D. $20nd$
答案：(1) 反射 能 (2) $2×10^{-4}$ (3) 4 (4) A
解析:(1) 由题意可知,本实验利用的光学原理是光的反射;光可以在真空中传播,如果把实验装置设置在月球上,本实验能完成.(2) 正方体到光反射器之间的距离为30 km,则激光所经过的路程$s=2×30\ \mathrm{km}=60\ \mathrm{km}$,激光从P点射出到反射回Q点所用时间$t=\frac{s}{v}=\frac{60\ \mathrm{km}}{3×10^{5}\ \mathrm{km/s}}=2×10^{-4}\ \mathrm{s}$.(3) 正方体有四个侧面,则有四个侧面中心点,由图可知,正方体快速转动一周,光反射器能接收到4次激光的照射.(4) 正方体与对面山顶光反射器间的距离用$d$(单位:m)表示,则激光从P点射出到反射回Q点所经过的路程为$2d$,由意知只有当反射回的激光恰好射到正方体任意一侧面的中心时,激光才能最终被接收装置接收到,设激光从P点射出到反射回Q点所用的时间为$t$,则在相同时间$t$内,正方体恰好转过$\frac{1}{4}$周的整数倍,已知正方体的转速为$n$转/秒,则正方体每转过$\frac{1}{4}$周用时为$\frac{1}{4n}$秒,则$t=\frac{1}{4n}×N$秒($N$为正整数),所以测得的光速为$\frac{2d}{\frac{1}{4n}×N}=\frac{8nd}{N}$米/秒($N$为正整数),当$N=1$时,光速为$8nd$,故A可能,B、C、D不可能.
解析:(1) 由题意可知,本实验利用的光学原理是光的反射;光可以在真空中传播,如果把实验装置设置在月球上,本实验能完成.(2) 正方体到光反射器之间的距离为30 km,则激光所经过的路程$s=2×30\ \mathrm{km}=60\ \mathrm{km}$,激光从P点射出到反射回Q点所用时间$t=\frac{s}{v}=\frac{60\ \mathrm{km}}{3×10^{5}\ \mathrm{km/s}}=2×10^{-4}\ \mathrm{s}$.(3) 正方体有四个侧面,则有四个侧面中心点,由图可知,正方体快速转动一周,光反射器能接收到4次激光的照射.(4) 正方体与对面山顶光反射器间的距离用$d$(单位:m)表示,则激光从P点射出到反射回Q点所经过的路程为$2d$,由意知只有当反射回的激光恰好射到正方体任意一侧面的中心时,激光才能最终被接收装置接收到,设激光从P点射出到反射回Q点所用的时间为$t$,则在相同时间$t$内,正方体恰好转过$\frac{1}{4}$周的整数倍,已知正方体的转速为$n$转/秒,则正方体每转过$\frac{1}{4}$周用时为$\frac{1}{4n}$秒,则$t=\frac{1}{4n}×N$秒($N$为正整数),所以测得的光速为$\frac{2d}{\frac{1}{4n}×N}=\frac{8nd}{N}$米/秒($N$为正整数),当$N=1$时,光速为$8nd$,故A可能,B、C、D不可能.