09光学作图中考满分物理考前热点专题必破.docx

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09光学作图中考满分物理考前热点专题必破

2020年中考满分物理考前热点专题必破

破（09）光学作图

热点知识一：

光的反射

关键要素

一点：

入射点O（是指光线射到反射面上的一点）

两角：

入射角（指入射光线与法线之间的夹角）

反射角（指反射光线与法线之间的夹角）

三线：

入射光线（指射到物体表面的光线）

反射光线（指被物体反射出的光线）

法线（指垂直于镜面的虚线）

反射定律

三线同面，法线居中，两角相等。

即：

①反射光线、入射光线和法线在同一平面上；②反射光线、入射光线分居法线的两侧；③反射角等于入射角。

注意因果关系，入射决定了反射，应把反射叙述在前面。

反射规律

（1）一条反射光射只对应一条入射光线

（2）入射光线垂直于反射面时，入射角为0°，反射角为0°，三线重合，但方向相反。

（3）在反射现象中，入射角的取值范围：

0°≤入射角<90°，入射角只有在这个范围内，才发生反射现象。

（4）反射角随着入射角的增大而增大，减小而减小，但始终等于入射角。

（5）法线不仅过入射点与界面垂直，而且还是入射光线与反射光线之间夹角的平分线。

（6）在光的反射现象中，光路是可逆的。

命题热点一：

透镜

【典例1】如图，光斜射到空气和玻璃的分界面时，发生反射和折射。

在图中标出反射角β并用箭头标出折射光线的传播方向。

【答案】

【解析】入射点为O，先过入射点O画出法线，折射光线和入射光线分居于法线两侧，则AO为入射光线、OC为折射光线，OB为反射光线，反射角为β，如图所示：

点拨：

先过入射点画出法线，根据折射光线和入射光线的关系确定入射、折射光线，进而确定反射光线，得出反射角和入射角。

考向：

考查反射光路图及反射现象的应用。

【变式训练】

1．在图中画出入射光线AO经平面镜后的反射光线，并标明反射角的度数。

【答案】

【解析】先过O点作法线，入射光线与镜面的夹角为40°，则入射角为90°﹣40°＝50°；由光的反射定律可知，反射角也为50°；根据反射光线、入射光线分居法线两侧，在法线右侧画出反射光线，并标出反射角及其度数，如图所示：

2．如图，自行车尾灯是保证夜间行驶安全的重要装置。

其内部由许多相互垂直的小平面镜构成，这样可以保证将射向尾灯的光原路反射回去。

图乙为其两个小平面镜的简化示意图，平面镜A和B相互垂直，一束光与平面镜A成30°角射向平面镜A，请画出入射光线经过这两个平面镜的光路图，并标出在平面镜B上发生反射时的反射角及度数大小。

【答案】

【解析】过入射点垂直反射面作出法线，再根据反射角等于入射角作出反射光线，注意反射光线到达上面的反射面再次进行反射，而且最后的反射光线与原入射光线平行，法线要用虚线，如图：

热点知识二：

平面镜成像

成像特点

等大，等距，垂直，虚像，对称。

即：

①像与物大小相等；②像与物到镜面的距离相等；③像与物的连线与镜面垂直；④物体在平面镜里所成的像是虚像（正立的、等大的）；⑤像与物关于镜面对称

成像原理

光的反射定律

命题热点二平面镜成像

【典例2】完成图中小莉通过平面镜观察白己脚后跟A点时的光路图

【答案】

【解析】先作脚后跟A点关于镜面的对称点A′，即为A点的像点；再连接像点和眼睛B点与镜面相交于一点O，即为入射点，连接AO、OB，则AO是入射光线，OB为反射光线，如下图所示。

点拨：

根据平面镜成像的特点：

像与物体关于镜面对称。

并且要知道反射光线的反向延长线过像点。

考向：

考查平面镜成像特点及平面镜成像特点的应用。

【变式训练】

1．如图所示，一条光线从左边入射，经过方框内的光学元件作用后，从右边射出。

请在方框内画出所需光学元件及光路图（包括光线）

【答案】

【解析】由图可知，光线的传播方向没有变化，但位置发生了变化，该图象与潜望镜的原理是相同的，如图所示：

。

2．如图甲，检查视力的时候，视力表放在被测者头部的后上方，被测者识别对面墙上镜子里的像。

请在图乙中画出人眼看到视力表上第一行字母E的光路图，此时视力表在镜中的像与被测者相距______m，与不用平面镜的方法相比，这样安排的好处是____________。

【答案】

4.6节省空间

【解析】由图示可知，视力表与平面镜之间的距离为2.5m，被测者与视力表之间的距离为0.4m，

根据平面镜成像特点，物体与像到镜面的距离相等，可得视力表在镜中的像与视力表之间的距离为2.5m+2.5m＝5m，

则视力表在镜中的像与被测者相距5m﹣0.4m＝4.6m。

与不用平面镜的方法相比，这样安排的好处是节省空间。

先通过平面镜作出E点的对称点E′，连接眼睛与E′交平面镜于点O，如图所示：

热点知识三：

光的折射

折射定律

光的折射：

光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向一般发生变化的现象。

光的折射定律：

三线同面，法线居中，空气中角大。

即：

（1）折射光线、入射光线和法线在同一平面内；

（2）折射光线、入射光线分居法线两侧；（3）①光从空气斜射入水或其他透明介质中时，折射角小于入射角，折射光线向法线靠拢；②光从水或其他透明介质斜射入空气中时，折射角大于入射角，折射光线远离法线。

折射特点

（1）折射角随着入射角的增大而增大，减小而减小，但不成正比关系；

（2）在折射现象中，光路也是可逆的。

若将光沿原折射光线的方向入射，其折射光线将沿原入射光线的方向射出。

（3）在叙述折射规律时，注意因果关系，入射决定了折射，应把折射叙述在前面。

命题热点三：

光的折射

【典例3】如图所示，一束光射向玻璃三棱镜并穿过三棱镜，请画出这束光进入三棱镜和离开三棱镜后的光线。

（保留作图痕迹）

【答案】

【解析】光从空气垂直入射到玻璃界面上，传播方向不变，当光从玻璃斜射入空气中时，折射角大于入射角，折射光线将远离法线。

在作图时，注意先做出法线。

如图所示：

点拨：

当光从空气斜射入玻璃时，入射光线和折射光线分居法线的两侧，折射角小于入射角。

当光从玻璃斜射入空气时，入射光线和折射光线分居法线的两侧，折射角大于入射角。

考向：

考查光的折射规律及折射规律的应用。

【变式训练】

1．一束光线从空气斜射入水中，在水面发生反射和折射，已知反射光线OA如图所示，请在图中画出它的入射光线和大致的折射光线。

【答案】

【解析】图中已经过反射点垂直界面画出法线，根据反射光线与入射光线分居法线两侧，在法线左侧画出入射光线，使反射角等于入射角，在法线右侧的水中从O点画出折射光线，注意折射角小于入射角，如图所示：

2．如图所示，是光在空气和玻璃两种介质中传播的路线，其中__________是反射光线，__________是折射光线，折射角为__________。

【答案】OA；OC；∠CON′。

【解析】

（1）由图可知，NN′是∠AOB的角平分线，是法线；

（2）根据反射定律、折射规律，单独在法线NN′一侧的光线BO为入射光线，OA为反射光线，OC为折射光线；折射角为折射角为∠CON′。

热点知识四：

凸透镜成像

光学名词

焦点（F）：

平行于主光轴的光线经凸透镜折射后会聚在主光轴上一点（经凹透镜折射后要发散，折射光线的反向延长线相交在主轴上一点），这一点叫透镜的焦点。

焦距：

焦点到光心的距离，叫焦距，用f表示。

物距：

物体到透镜光心的距离，用u表示。

像距：

光屏上的像到透镜的距离，用v表示。

三条特殊光线

（1）平行于主光轴的光线，经凸透镜折射后，折射光线过对侧焦点；

（2）过焦点的光线，经凸透镜折射后，平行于主光轴射出；

（3）过光心的光线，传播方向不改变。

规律总结

（1）成实像时，像与物异侧，左右、上下相反。

变化规律：

物距变小，像距变大，像也变大；物距变大，像距变小，像也变小。

当u>v时，成倒立、缩小的实像；

当u=v时，成倒立、等大的实像；

当u

（2）特殊点：

F点：

是实像和虚像的分界点；

2F点：

是放大像和缩小像的分界点。

（3）不论是实像还是虚像，越靠近焦点像越大。

命题热点四：

凸透镜成像

【典例4】根据已给出的入射光和出射光，在方框内画出合适的透镜。

【答案】

【解析】图中折射光线与入射光线相比，向主光轴方向偏折，光线会聚了，故填入凸透镜。

如图所示：

点拨：

凸透镜有会聚光线的作用，凹透镜有发散光线的作用。

根据入射光和折射光的方向，判断光线被会聚了还是发散了。

若光线被会聚则填凸透镜，若光线被发散则填凹透镜。

考向：

考查凸透镜成像特点及凸透镜成像作图能力。

【变式训练】

1．按照题目要求作图：

如图所示，已知F为凸透镜的焦点，试画出与已知光线对应的入射或折射光线。

【答案】

【解析】由图可知，折射光线平行与主光轴，则入射光线过焦点；过光心的光线经凸透镜折射后传播方向不改变，如图所示。

2．请在图中作出发光点发出的光线经过凸透镜后的传播光路图。

【答案】

【解析】图中平行于主光轴的光线，经凸透镜折射后会过另一侧的焦点，过光心的光线传播方向不变，如图所示：