初中物理人教版八年级上册第四章 光现象综合与测试一课一练

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专题12 光学作图（二）光的折射、透镜（解析版）一、光的折射作图1.在图中画出入射光线AO对应的折射光线大概位置。【答案】【解析】根据入射光线、折射光线以及法线在同一平面内，光由空气斜射入玻璃时折射角小于入射角，画出折射光线。
2.如图，一束光射入水中，在水底形成光斑。请根据入射光线和光斑，画出水面的反射光线和水中的折射光线。
【答案】解：过入射点垂直界面作出法线，根据反射光线、入射光线以及法线在同一平面内，在空气中法线右侧作出反射光线OB，并使反射角等于入射角；
根据折射光线、入射光线以及法线在同一平面内，在法线右侧的水中斜向下作出折射光线OC，使折射角小于入射角，如图所示：
 【解析】根据反射光线、入射光线以及法线在同一平面内，并且反射角等于入射角，画出反射光线；
光从空气斜射入水中，根据折射光线、入射光线以及法线在同一平面内，折射角小于入射角，确定折射光线的方向。
本题主要考查反射定律和折射定律的应用情况，一定要熟记反射和折射定律的内容，关键是搞清折射时折射角与入射角之间的关系，同时注意真实光线为实线，法线为虚线。
 3.如图，OB是一束从水中射到空气后的折射光线，请在图中画出其入射光线的大致位置、对应的反射光线，标出折射角的度数。

【答案】解：先过入射点作出法线，折射角等于，光线从水中斜射入空气中，折射角大于入射角，根据折射角大于入射角，在法线右侧的水中画出入射光线，根据反射角等于入射角，在法线左侧的水中画出反射光线。如图所示：
 【解析】根据入射光线、反射光线以及法线在同一平面内，并且反射角等入射角，画出反射光线；
根据入射光线、折射光线以及法线在同一平面内，光由水中斜入空气中时，折射角大于入射角，确定折射光线的方向。折射角是法线与折射光线的夹角。
 4.按要求作图：如图甲所示，一条光线沿半径方向射向半圆柱体玻璃砖，请作出它在圆弧面上的折射光线和底面上的反射光线和折射光线。如图乙所示，一条光线射向半圆形玻璃砖为圆心，根据光的折射规律画出这条光束经过两个界面折射的大致光路图。【答案】【解析】解指向圆心的入射光线，垂直于圆弧，传播方向不变；过O点作玻璃砖下表面垂线，可得法线，再根据光的反射定律和折射规律作图。当光从空气斜射入玻璃砖中时，折射光线将向靠近法线的方向偏折，即折射角小于入射角。过圆心的折射光线垂直于界面，其传播方向不变。
 5.如图所示，一束光射向玻璃砖并穿过玻璃砖，画出这束光进入玻璃砖和离开玻璃砖后的光线。

 【答案】【解析】解：先过入射点画出法线，当光从空气斜射入玻璃砖时，折射光线和入射光线分居法线的两侧，折射角小于入射角。当光从玻璃砖斜射入空气中时，折射光线和入射光线分居法线的两侧，折射角大于入射角。据此作出两条折射光线，如图所示。 6.如图所示，有一束入射光，由空气斜射入玻璃中，在界面处同时发生反射现象和折射现象，在图中画出空气与玻璃的分界面和法线，并标出入射光线、反射光线和折射光线。【答案】【解析】解：方法一：如图甲，作的角平分线，即为法线，然后过O点作的垂线，即为分界面，然后根据光的反射定律和折射规律确定三条光线，该图中右侧为玻璃；方法二：同理，作的角平分线，如图乙，图中下方为玻璃；方法三：同理，作的角平分线，如图丙，图中左侧为玻璃。 7.“坐井观天，所见甚小”，青蛙在枯井和有水的井中“观天”的范围大小是不同的。如图所示，一只青蛙在井底井中有水中央，请用光路图作出井底之蛙“观天”的最大范围。【答案】解：井中有水时，光线射到水面会发生折射现象，由于光是从空气斜射向水，所以入射角大于折射角，因此井底之蛙看到的视野范围比没水时会看到更大；大致范围如图中两条入射光线之间的区域所示，如下图：
 【解析】青蛙之所以坐在井里，只能看到很小的一片天，就是因为光是沿直线传播的缘故。
当井中有水时，光由空气进入水中，在水面上要发生折射，根据折射定律画出大致的光线传播路径，确定青蛙的视野范围。
本题通过作图的形式考查了光是沿直线传播的，并结合了成语，是一道好题，解答此题的关键有两点：一是看光线的方向是否正确，光线是从外界射进井里；二是光的传播路径是否是直的。
 7.如图甲所示，潜水员眼睛在水下方A点处，看到浮在水面上B点的小鸭子与飞在天空中C点的小鸟“撞”在了一起．请在图乙中画出能说明人眼看到小鸟的一条入射光线及对应的折射光线．【答案】【解析】此题考查光在同种均匀介质中沿直线传播与光的折射定律，难点是确定光的入射点与光线的方向。
根据光在同种均匀介质中沿直线传播的规律作出潜水员观察小鸭子的光路图；
根据光从空气中进入水中时折射角小于入射角的规律作出潜水员观察鸟的光路图。
【解答】
直接连接BA，光线方向从B指向A，光线BA即为潜水员观察小鸭子的光路图；
看到浮在水面上B点的小鸭子与飞在天空中C点的小鸟“撞”在了一起，说明小鸟处光线的入射点在B点，连接CB即为入射光线，BA为折射光线，逆着折射光线看上去，看到了浮在水面上B点的小聘子与飞在天空中C点的小鸟在一条直线上。
 8.如图甲所示为一种半潜式游艇，其下半部分可潜至水面以下，游客可通过透明玻璃窗观赏海底世界，图乙为某半潜式游艇在水下的部分的示意图，请在图乙中作出游客眼睛在A处透过左侧窗户观赏小鱼B的光路图。为看到的小鱼的像
  【答案】解：
由题知，光由小鱼B“发出”，经水斜射入空气中时发生折射，折射角大于入射角而射入A点游客眼睛处，则小鱼的虚像的位置在折射光线的反向延长线上，
连接与水和空气的界面交于点O，则OA为折射光线，连接BO，即为入射光线，如图所示：
 【解析】游客眼睛在A处透过左侧窗户观赏小鱼B，光是从水斜射入空气中进入了人的眼睛A，人眼逆着折射光线看到B的像点，由此完成光路图。
本题考查了根据光的折射规律作图，知道折射光线的反向延长线过像点是作图关键。
 9.将一平面镜斜放在装有一定量水的水槽中，有一束光线垂直射向水面，如图所示，请画出这束光线进入水中的光线和入射到平面镜后的反射光线。

 【答案】解：先画出光线垂直射入水中，此时光线方向不变。
接着画光在平面镜上的反射光线：先画法线，然后反射光线和入射光线分居法线的两侧，反射角等于入射角。如图所示：
 【解析】光线垂直射向水面，此时光线的方向是不变的，垂直射入是折射的一个特例。
光在水中射到平面镜上被反射，反射要遵循反射定律，入射光线和反射光线分居法线的两侧，反射角等于入射角。
画光路图时，不管是光的反射还是光的折射，都要先把法线画出来。
 10.如图所示，在一个水槽中倾斜放置一平面镜，水面上A处有一光源，其发出的一束光经平面镜反射后恰好从水面上的B点射出，请作出该过程的光路图。
 【答案】解：先画出光源A关于平面镜对称点，即光源的像，连接，与平面镜的交点为入射点O，连接AO为入射光线、连接OB为反射光线；过B点画出法线，根据折射角大于入射角，在法线右侧的空气中画出折射光线，如图所示：
 【解析】先根据平面镜成像的特点物像关于平面镜对称画出光源的像，经过B点的反射光线好像从光源虚像上发出的，连接，与平面镜的交点为入射点O，连接AO为入射光线、连接OB为反射光线；过B点画出法线，根据折射角大于入射角，在法线右侧的空气中画出折射光线。
本题考查了平面镜成像的作图，以及光的折射规律的应用，注意：经过B点的反射光线好像从光源虚像上发出的。
 11.某同学研究曲面玻璃对光的折射规律时作了如下的试验。如图为一半圆柱形透明玻璃的横截面，水平面AOB镀银反射光，O表示半圆截面的圆心，一束光在横截面内从M点入射，从N点射出，请帮他完成光路图虚线为该点的法线。【答案】解：
首先作出入射M点的像点，然后连接，和镜面相交与点，则为反射光线，再连接起为入射光线，即第一次的折射光线。
已经过玻璃砖右侧的折射点N作出了法线，根据光从玻璃斜射入空气时，折射角大于入射角作出空气中的折射光线。如下图所示：
 【解析】首先利用平面镜成像的特点：像与物关于平面镜对称，作出入射点M的像点，根据反射光线反向延长通过像点，可以有像点和N点确定反射光线所在的直线，从而画出反射光线，并确定反射点，最后由入射点M和反射点画出入射光线即第一次的折射光线。
由光的折射规律可知，折射光线、入射光线、法线在同一平面内，折射光线和入射光线分居法线的两侧，光从玻璃中斜射入空气时，折射角大于入射角。
本题考查根据平面镜成像的特点作图，需要注意的是哪些线是实线、哪些线是虚线，另外不要把方向标反了。平面镜成像的特点：像与物大小相等，连线与镜面垂直，到平面镜的距离相等，左右相反，在光的反射中，反射光线反向延长一定通过发光点的像点。
本题主要考查了光的折射光线的画法，首先要记熟光的折射定律的内容，并要搞清折射角与入射角的关系。
 12.如图甲所示，一束光从水中斜射到空气中，请画出折射光线的大致方向。图乙中的两架飞机A、B，一架是实际飞机，一架是人从潜水艇中观察到的该飞机的像，请作出该过程的示意图。【答案】如图所示【解析】解：过入射点画出法线，根据折射光线、入射光线分居法线两侧，在法线右侧的空气中画出折射光线，注意折射角大于入射角。飞机反射的光线从空气斜射入水中，在水面处发生折射，折射角小于入射角，折射光线向法线方向偏折，水中的潜水艇中的人逆着折射光线看到飞机的像，因此潜水艇中的人所看到的飞机的像的位置比飞机的实际位置高，因此B是实际飞机，A是飞机的像。飞机的像在折射光线的反向延长线上。连接飞机的像与观察口，连线与水面的交点是折射光线的入射点，过入射点作出法线，连接飞机B与入射点，即可画出入射光线。
 13.“五一国际劳动节”假期中，小明跟随爸爸学习钓鱼．如图所示，小明的眼睛位于N处，浮标位于水面的O处，鱼饵灯位于水下M处，此时小明发现鱼饵灯刚好被浮标挡住．已知N、O、M在同一竖直面内，请画出小明看到鱼饵灯灯光的光路图．【答案】【解析】解：
鱼饵灯刚好被浮标挡住，说明鱼饵灯的像与眼睛、浮标在同一直线上．在水中，鱼饵灯发出的光线入射到O点，在水面发生折射，折射光线进入人眼，折射光线好像是从虚像上发出的，使小明感觉鱼饵灯刚好被浮标挡住．
 14.如图所示，A是水中的一个发光点，从A发出一条光线经平面镜反射后，反射光线通过B点，并在水面处发生折射。请画出入射光线、反射光线和折射光线的大致方向。【答案】解：作出发光点A关于平面镜的对称点，即为像点，连接交平面镜于点O，沿OB画出反射光线，连接AO画出入射光线，如图所示；
斜射到空气和水的分界面时，根据折射光线与入射光线分居法线两侧，折射角大于入射角，作出折射光线的大致方向。作图如下：
 【解析】平面镜成像的特点：像与物关于平面镜对称，作出发光点S的像点，根据反射光线反向延长通过像点，可以有像点和A点确定反射光线所在的直线，从而画出反射光线，并确定反射点，最后由发光点和反射点画出入射光线，从而完成光路。
光的折射定律的内容，知道光从水斜射入空气中时，折射角大于入射角。
平面镜成像特点与光的反射定律相结合来作图，比较直观、简捷、准确；在光路图中，实线虚线要分清，一般情况下只有实际光线化成实线，实际光线的反向延长线、法线都要画虚线表示。
15.许多同学喜欢游泳运动，但必须认识到该项运动也潜藏着危险。如图所示，救生员坐在泳池边高高的凳子上注视着泳池中的动向，他发现由于泳池边缘的阻挡，泳池底部有一个视觉“盲区”监管不到。请画一条光线，从盲区边缘的池底处刚好射入救生员的眼睛的光路图。
 【答案】解：由于光在同种均匀介质中是沿直线传播，根据人的眼睛和泳池边缘做出折射光线，光线从水中斜射入空气中时，折射角大于入射角，据此做出入射光线，如图所示：
 【解析】光线从水中斜射入空气中时会发生折射现象，折射光线会远离法线，折射角大于入射角；根据人的眼睛的位置和泳池边缘做出折射光线，然后根据光的折射规律做出入射光线。
  二、透镜有关作图1.如图，完成下列光路图。 【答案】解：平行于主光轴的光线经凸透镜折射后将过焦点；过光心的光线经凸透镜折射后传播方向不改变，如图所示：
延长线过另一侧焦点的光线经凹透镜折射后将平行于主光轴，如图所示：
 【解析】在作凸透镜、凹透镜的光路图时，先确定所给的光线的特点再根据透镜的光学特点来作图。
凸透镜的三条特殊光线：通过焦点的光线经凸透镜折射后将平行于主光轴；平行于主光轴的光线经凸透镜折射后将过焦点；过光心的光线经凸透镜折射后传播方向不改变。
凹透镜三条特殊光线的作图：延长线过另一侧焦点的光线经凹透镜折射后将平行于主光轴；平行于主光轴的光线经凹透镜折射后，其折射光线的反向延长线过焦点；过光心的光线经凹透镜折射后传播方向不改变。
 17.如图所示，F是透镜的焦点，a、b是两条入射光线，请作出S点通过透镜成像光路图。
【答案】如图所示。【解析】平行于主光轴的光线经凸透镜折射后将过焦点；过光心的光线经凸透镜折射后传播方向不改变，由此作出光线a、b通过透镜后的光路，两实际光线的交点就是S点的像。
 18.根据入射光线和出射光线，在如图的方框中画出适当的透镜。 【答案】解：根据图可得：平行光线，经凸透镜折射后在焦点会聚，根据凸透镜的特点可知，此处应填凸透镜。如图所示：
 【解析】要解答本题需掌握：凸透镜对光线有会聚作用，平行光线，经凸透镜折射后在焦点会聚。
本题主要考查学生对：凸透镜对光线有会聚作用，以及过焦点的光线经凸透镜后，变为平行光线的了解和掌握，是一道基础题。
  19.根据光的传播路径，在图中的虚线框内，填入符合要求的透镜。 【答案】。【解析】【分析】
凸透镜能使光线会聚，凹透镜能使光线发散；通过图中光线的折射情况来确定是什么透镜。
该题考查了凸透镜、凹透镜对光线的作用，解题的关键是先确定光线经透镜之后发生了什么变化，再确定透镜的类型。
【解答】
第一个图中入射光线是平行的，而折射光线远离主光轴，即透镜有发散作用，所以是凹透镜；
第二个图中入射光线平行于主光轴，折射光线相对于入射光线靠近了主光轴，即透镜有会聚作用，所以是凸透镜；如图所示。
    20.如图所示，可以利用不同的光学元件来改变入射光线OA的传播方向，请在图中分别画出两种合适的光学元件只要求画出光学元件大致位置的示意图，但须与光学规律相符。【答案】解：
凹透镜对光线具有发散作用，平行于主光轴的光线经过凹透镜后，折射光线的反向延长线会经过焦点；
凸透镜对光线的有会聚作用，入射光线看做是平行于主光轴的一条光线，据此画出主光轴，出射光线就是交于焦点的光线，据此画出凸透镜；
添加一个平面镜，需要先画出法线，根据反射角等于入射角，法线是两光线夹角的角平分线，再根据法线和平面镜垂直画出平面镜。
如图所示：
 【解析】从平面镜对光线的反射、凸透镜对光线的会聚作用、凹透镜的发散作用进行分析。光的反射要注意反射角和入射角相等；凸透镜、凹透镜要注意画出主光轴。
本题考查的是我们对于平面镜、凸透镜、凹透镜对光线的作用。需要注意的是画图时的虚实线之分。
 21.如图所示，凸透镜斜放，其主光轴与水平成角，F是凸透镜的焦点。一条入射光线，经过凸透镜折射后，入射到水平放置的平面镜上被反射。请画出：
 光线a经凸透镜的入射光线。
光线a经平面镜反射的反射光线。
标出反射角的大小。 【答案】解：
通过焦点的光线经凸透镜折射后将平行于主光轴，由此可以画出这条折射光线对应的入射光线；
过入射点垂直于镜面作出法线，根据反射角等于入射角，在法线的另一侧作出反射光线；入射角为，反射角等于入射角，大小也是，如图所示：
 【解析】知道折射光线的特点平行于主光轴，根据凸透镜的三条特殊光线画出对应的入射光线。
先垂直于平面镜作出法线，然后根据反射角等于入射角作出反射光线，并标出反射角。
本题考查了透镜光路图和光的反射光路图的画法，难度不大，关键是掌握凸透镜的三条特殊光线和光的反射定律。
  22.如图所示，MN为凸透镜的主光轴，S为主光轴上的一个发光点，SA、SB为发光点S射出的两条入射光线，为该发光点的像，试作出SA、SB经凸透镜折射后的出射光线。
 【答案】解：经分析知，是S经凸透镜所成的虚像，因为折射光线的反向延长线过像点，所以连接、并延长分别为SA、SB经凸透镜折射后的光线，如图所示：
 【解析】由图知，S的像与S在凸透镜的同侧，所以S经凸透镜成虚像，根据折射光线的反向延长线过像点作出两条光线的折射光线。
本题考查凸透镜光路的作图，凸透镜成像时，实像与物体在凸透镜两侧，虚像与物体在凸透镜同侧，据此判断成像性质是解题的关键。
 23.图中点为烛焰上S点的像，请通过作图标出透镜、一个焦点F的位置并完成光路图。【答案】解：
连接物像的点S、，与主光轴交于O点，O点为凸透镜的光心，过O点垂直主光轴作出凸透镜；
根据焦点的定义，由点S发出的平行光线，会聚到点上，此时这条光线与主光轴的交点F便是焦点。如图所示：
 【解析】过光心的光线其传播方向不变，连接物像的点S、，与主光轴交于O点，即为凸透镜的光心，进而可得凸透镜的位置；
平行于主光轴的光线经凸透镜折射后折射光线通过焦点，据此确定焦点的位置。
凸透镜有三条特殊光线：过光心的光线其传播方向不变；过焦点的光线经凸透镜折射后折射光线平行于主光轴；平行于主光轴的光线经凸透镜折射后折射光线通过焦点。
 24.如图所示，MN为凸透镜的主光轴，AB为蜡烛，为蜡烛所成的像，请用作图法确定凸透镜及一个焦点F的位置，并将它们画出。【答案】解：连接并延长交主光轴与一点，该点是凸透镜的光心O，过光心O做一个凸透镜。
由A点向凸透镜作平行于主光轴的光线AC，连接并延长交主光轴与一点F，F是凸透镜的焦点。如图。【解析】光线过光心不改变方向，虚像是折射光线的反向延长线，所以物点、像点、光心在同一条直线上，由此确定凸透镜光心的位置。
平行于主光轴的光线经凸透镜折射后过凸透镜的焦点，虚像是折射光线的反向延长线，所以物点平行于主光轴的入射点、像点、焦点在同一条直线上，由此确定凸透镜焦点的位置。
凸透镜的三条特殊光线：过光心不改变方向；平行于主光轴的光线过凸透镜会聚在焦点上；过焦点的光线经凸透镜平行于主光轴射出。
 25.如图所示，MN为凸透镜的主光轴，A为烛焰，为烛焰在光屏上所成的像，根据凸透镜成像原理在图中画出凸透镜的位置及其焦点画出一个焦点即可。【答案】【解析】本题主要考查了凸透镜的三条特殊光线的作图。
平行于主光轴的光线经凸透镜后会聚于焦点；
通过光心的光线传播方向不变；
从焦点射到凸透镜的光线平行于主光轴。