中考物理高频重难点考点专题解读与训练专题02光学作图含解析

专题02：光学作图

光学作图是学习光学的重要组成部分，也是各省市中考的主要的考查点之一。通过光学作图能考查学生对光学知识模块的理解和掌握情况，而且也能考查学生的画图能力、分析能力和解决实际问题的能力。考查的主要有反射作图、折射作图平面镜成像作图和透镜作图四个方面的作图。

一、光学作图要求：

在光学作图中，无论是哪类作图，都要注意以下几点：

1、分清实线和虚线：入射光线、反射光线及折射光线均用实线表示，虚像、法线和光的反向延长线等均用虚线表示。

2、光线连续不能断开，箭头要标正确：入射光线的箭头方向都是“指向界面”，反射、折身光线的箭头方向都是“背离界面”；

3、分清角的关系：不要把入（或反或折）射光线与反射面或界面的夹角视为入（或反或折）射角。

4、作图一定要用尺规作图，并保留作图痕迹，作图清晰规范，不能涂改。

5、法线与界面或反射面垂直，标垂直符号。

二、光学作图方法：

1、反射作图：

方法一根据光的反射定律作图，适用于较简单的作图：

（1）过入（反）射光线和界面的交点且垂直界面作法线（用虚线表示），并标垂直符号；

（2）根据反射角等于入射角，利用量角器作出反（入）射光线，并标上箭头。

方法二利用平面镜成像特点作图，适合较复杂的作图：

（1）作发光点关于平而统的对称点，即像点；

（2）用虚线连接像点和光线接收点（或人眼）交平面镜于一点，即为反射点；

（3）用实线连接发光点与反射点，标上箭头为入射光线，用实线连接光线接收点（或人眼）与反射点，标上箭头，即为反射光线。

2、折射作图：

（1）确定入(折)射点:入(折)射光线与界面的交点即为入(折)射点；
（2）根据法线和折射面垂直，过入(折)射点作出法线(用虚线)，并标出垂直符号；
（3）根据光的折射定律，画出入射光找的折射光线、或画出折射光线的入射光线(通常情况下，不管是入射角还是折射角，总是空气中的角较大)

（4）对于较复杂的折射作图，由于人的眼睛总认为光是沿直线传播的，所以可以连接人眼和人眼看到的像，根据光的折射规律确定入射点，从而确定入射光线和折射光线，注意传播方向。

3、平面镜成像作图：

方法一根据平面镜成特点作图——所有线均用虚线：

（1）选取物体上的特殊点（物点）；

（2）根据平面镜成像有对称性的特点，找出特殊点关于平面镜的对称点（即像点的位置）；

（3）用虚线连接特殊点（物点）和对称点（像点）

（4）用虚线连接对称点即为虚像。

方法二 根据反射定律作图：

（1）作出物点射到平面镜上的任意两条光线；

（2）根据反射定律作出其反射光线；

（3）将反射光线反向延长交于平面镜后的一点（镜后的反向延长线要画虚线，虚线不加箭头），该点即为物点的像点。

4、透镜作图：作图主要以三条特殊光线为依据。

一、中考题型分析

中考中，光学作图主要以作图题题型为主，兼有通过作图解释光现象。作图以反射作图、折射折射作图最为常见，而凸透镜作图则侧重考查三条特殊光线。分值大约占2—3分。

二、典例精析

★考点一：反射作图

◆典例一：（2020河南）检查视力时，为节省空间，常让被测者背对视力表观察对面墙壁上平面镜M中视力表的像，请在图中作出被测者通过平面镜M看到视力表上A点的光路图。

【答案】见解析

【解析】根据平面镜的成像规律，作视力表上A点在平面镜的对称点A′，连接被测者的眼睛与点A′，交于平面镜O上，再连接视力表上A点与平面镜的点O，即可得到入射光线与反射光线，并标上箭头，如下图所示：

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★考点二：折射作图

◆典例二：（2020成都）如图所示，请画出激光束从三棱镜折射入空气时，法线的位置和折射光线的大致位置。

【答案】见解析

【解析】光从玻璃折射出空气，法线垂直于玻璃面，入射角小于折射角，如图所示：

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★考点三：平面镜成像作图

◆典例三：（2020盐城）请在图中画出物体AB在平面镜中所成的像AB。

【答案】见解析

【解析】先作出端点AB关于平面镜的对称点A′、B′，用虚线连接A′、B′即为物体AB的像，图所示：

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★考点四：凸透镜作图

◆典例四：（2020青海）如图所示，平面镜垂直于凸透镜主光轴且在凸透镜左侧焦点上，请完成光路图。

【答案】见解析

【解析】根据平行于主光轴的光线经凸透镜折射后通过焦点，画出经凸透镜折射后的光线；平面镜垂直于凸透镜主光轴且在凸透镜左侧焦点上，射向焦点的光线入射到平面镜上，入射点为F，法线与凸透镜主光轴重合，根据反射角等于入射角，画出反射光线；该反射光线是从凸透镜焦点发出的，经凸透镜再次折射后将平行于主光轴射出，如图所示：

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1、（2020上海）在图中，根据给出的反射光线OB画出入射光线AO，并标出入射角的大小。

【答案】见解析

【解析】由图知，反射角为60°，根据光的反射定律，可得入射角也为60°，在法线左侧画出入射光线，标出入射角60°，如图所示：

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2、（2020鞍山）一束光线从空气垂直射向玻璃砖，穿过玻璃砖后从另一表面射出，请在图中画出该光路图（不考虑光的反射）。

【答案】见解析

【解析】根据光的折射规律知，光垂直射到玻璃上时，传播方向不变，但从玻璃中斜射入空气中时，折射角大于入射角。如下图所示:

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3、（2020湘潭）一束光从空气斜射入水中时，水中的折射光线OA如图所示，试用带箭头的直线画出入射光线的大致方向。

【答案】见解析

【解析】图中已知是折射光线，下面是水、上面是空气，首先过折射点画出法线（用虚线），根据“光由空气斜射进入水中或其它透明介质中时，折射光线向法线偏折，折射角小于入射角”在法线右侧的空气中画出入射光线；如图所示：

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4、（2020哈尔滨）光从空气斜射向玻璃，发生反射和折射。请完成光路。并标出反射角的度数。

【答案】见解析

【解析】由图可知，入射角为40°，在光的反射中，反射角等于入射角，故反射角也为40°；根据反射角等于入射角，在法线左侧的空气中作出反射光线；反射角为反射光线与法线的夹角，大小为40°；光从空气斜射入其它介质时，折射角小于入射角，在法线左侧的玻璃中作出折射光线。如图所示：

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5、（2020遂宁）图中A'B'是物体AB在平面镜中所成的像，请根据平面镜成像特点作出物体AB。（保留作图痕迹）

【答案】见解析

【解析】先根据像与物关于平面镜对称，作出平面镜中的像点A′、B′关于镜面的对称点A、B,连结A、B即为物体AB,如下图：

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6、（2020·阜新）小明站在池水旁观赏游鱼，恰好看见一架飞机飞过，分别用 A 代表小明的眼睛、B 代表看到的鱼、C 代表看到的飞机，请画出小明看见鱼和飞机的光路图，并用“D”大致标出鱼在池水里的实际位置。（保留必要的作图痕迹）

【答案】见解析

【解析】C点是飞机，A点是人眼，人眼看到飞机即飞机发出的光线直接进入人眼，故连接AC，并标上箭头，箭头指向人眼；人看到水里的鱼在B处，认为鱼就在B，即鱼的像发出的光线进入人眼，该直线与水面的交界点即为折射点O，该直线的水面以上即为折射光线，连接AD由于从一种介质进入到另外一种介质时，会发生光的折射，即水面以上即为折射光线，是折射光线的延长线，人眼逆着折射光线看到鱼的像在B处，故水面以下的是虚线，连接DO，即入射光线，并标上箭头，箭头指向O点，故如下图所示：

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7、（2020恩施）有一工作间，人在B处要想看到外间A处的花盆，需要在某处安装一块平面镜。请把平面镜C画到合适的位置，并完成由B看到A的光路（只需在图中画出一条光的完整路径）。

【答案】见解析

【解析】利用平面镜成像，像与物关于平面镜对称的规律作花盆A的像，用直线连接B和花盆A的像与工作间的边界相交，交点为入射点，则平面镜即应该在入射点的位置，入射点到B点的光线为反射光线，花盆A到入射点的光线为入射光线，如图所示：

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8、（2020潍坊）如图所示，在清水池底水平放置一平面镜，一束光射向水面的A点，经水折射和平面镜一次反射后射向水面的B点，请作出该过程的光路图。

【答案】见解析

【解析】过平面镜做A点的对称点A′，连接A′B交平面镜与点O，OB即为反射光线，连接AO，即为折射光线(也是OB对应的入射光线)，如图所示：

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9、（2020娄底）如图，OA是光源S发出的一条经平面镜反射后的反射光线，反射光线OA经过了凸透镜焦点F．请作出OA的入射光线和经凸透镜折射后的折射光线。

【答案】见解析

【解析】过反射点垂直于镜面作出法线，根据反射光线与入射光线分居法线两侧，反射角等于入射角，在法线左侧作出入射光线，对于凸透镜，过焦点的光线经凸透镜折射后，其折射光线平行于主光轴；如下图所示：

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10、（2020通辽）如图所示，有一条经过平面镜反射过点P的反射光线且平行于主光轴入射到凹透镜上，S'为像点，请确定点光源S的位置，并补全光路图。

【答案】见解析

【解析】根据平面镜成像的规律：像与物关于镜面对称，作出像点S'关于平面镜的对称点即为点光源S，反射光线与平面镜的交点O即为入射点，连接SO即为入射光线；对于凹透镜，平行于主光轴的光线通过凹透镜折射后光线反向延长通过虚焦点；补全光路图如图所示：

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11、（2018河南）如图所示，一玻璃三棱镜的横截面为等腰直角三角形ABC．一束红光平行于BC边从S点射入三棱镜，经AB面折射后，又在BC面发生反射，然后恰好从P点折射后射出．请画出这个传播过程的光路图。

【答案】见解析

【解析】光从空气斜入射到玻璃界面上，传播方向改变，当光射到玻璃三棱镜的底面时，会发生反射现象，满足反射角等于入射角（也可以根据平面镜成像作出反射光线）；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。作图如下：

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12、（2020黄冈）北京天坛的圜丘体现了我国古代高水平的建筑声学成就，它将建筑学和声学完美结合。当人站在圜丘中心处说话，会觉得声音特别洪亮。这是由于人说话的声音有一部分被四周的石栏杆反射，射到稍有倾斜的台面后又反射到圜丘中心（图甲），使回声和原声混在一起。若声音的反射遵守光的反射定律，台面和石栏杆表面光滑，请在图甲中完成人的声音从A点发出，经石栏杆反射到C点的声音路径图。

【答案】见解析

【解析】根据光的反射定律：反射光线与入射光线与法线在同一平面上；反射光线和入射光线分居在法线的两侧；反射角等于入射角。若声音的反射遵守光的反射定律，在台面的C点作出入射线，与入射线与石栏杆表面相交点，将其与A点连接即为人声音的入射线；如图所示：

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