光学作图—2020年中考满分物理考前热点专题必破

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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<v时，成倒立、放大的实像。（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：