3.5光的反射
学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
一、单选题
1.用如图所示的装置探究光的反射规律,纸板由E、F两部分组成,可以沿ON翻折。下列说法错误的是( )
A.实验前,应将纸板竖直放在水平放置的平面镜上
B.当入射光线AO向法线ON靠近时,观察到反射角在增大
C.将纸板F向后折转一定角度,是为了探究反射光线、入射光线和法线是否在同一平面内
D.如果让光线逆着OB的方向射向镜面,会发现反射光线沿着OA的方向射出,这表明光发生反射时,光路是可逆的
2.晚上,小明在教室里通过窗玻璃看到自己的像,下列对该像描述正确的是( )
A.所成的像是实像 B.人越靠近窗玻璃像就越大
C.像的形成原因是由于光的反射 D.像形成的原因是由于光的折射
3.晚上,小明在桌面上铺一张白纸,把一小块平面镜放在白纸上,用手电筒正对着镜子和白纸照射,如图所示,下列分析不正确的是( )
A.从侧面看,应该是白纸比镜子亮
B.无论从哪个方向看,镜子始终比白纸亮
C.正对着镜子和白纸看,应该是镜子比白纸亮
D.镜子发生的是镜面反射,白纸发生的是漫反射
4.雨后晴朗的夜晚,为了不踩到泥地上的积水,人们根据生活经验判断:迎着月光(月光看作平行光)走,地面发亮的是水:背着月光走,地面发暗的是水。以下解释正确的是( )
A.水面主要发生镜面反射 B.水面主要发生漫反射
C.泥地表面主要发生镜面反射 D.泥地表面没有反射光
二、多选题
5.关于光现象,下列说法不正确的是( )
A.晚上月亮可以照亮地面,所以月亮是光
B.光年是一个很长的时间单位
C.漫反射不遵循光的反射定律
D.光可以在真空中传播
三、填空题
6.影子游戏可以说明光在同种透明、均匀介质中沿________传播;由于黑板“反光”而使部分学生看不清黑板上的字,这是光的________反射;而班上的学生都能看清上课的老师,这是光的________反射。
7.如图所示,一束光与液面的夹角为40°,则反射角的大小是 ___________;光束通过液面反射后在光屏形成一亮点S1,当光点由S1移到S2时,表示液面 ___________(选填“上升”、“下降”或“不变”),此时反射角 ___________(选填“变大”、“变小”或“不变”)。
四、实验题
8.小明在探究“光反射时的规律”时,将一块平面镜放在水平桌面上,再把一张纸板竖直地放在平面镜上,纸板可沿虚线ON折叠。
(1)该实验选用纸板的目的是 _____;
(2)如图甲,使一束光贴着纸板沿某一个角度射到O点,经平面镜反射后沿另一个方向射出,请在图甲中画出入射光线AO的反射光线;( )
(3)若将硬纸板绕ON折转如图乙所示,将F板向后折一定的角度后 _____(选填“能”或“不能”)看见反射光线,此时反射光线、入射光线和法线 _____(选填“在”或“不在”)同一平面内;
(4)图甲中,如果将光线逆着AO反射光线方向射向平面镜O点时,此时光线会沿着OA方向射出,这说明 _____;
(5)实验中还能从甲平面镜中看到入射光线AO所成的像CO(图中未画出),当入射角i等于43°时,∠AOC=_____°,由此说明平面镜所成的像与物体关于 _____对称。
9.在探究“光的反射规律”的实验中,小宏设计了如下实验。
(1)实验时,为保证我们能从不同角度观察到光线,白色的硬纸板表面应尽可能______;(选填“光滑”或“粗糙”)
(2)小宏开始实验,将纸板F翻折到与纸板E在同一平面时(如图甲),在纸板F上却看不见反射光束,原因可能是______;
(3)如表是小宏通过实验测得的数据,分析表中数据可得到的结论是:在反射现象中反射角等于入射角;要使结论具有普遍性,接下来应进行的操作是______多次实验。
实验次数 入射角 反射角
1 30° 30°
10.为了探究光反射时的规律,某同学将一个平面镜放在水平桌面上,再把可折的纸板E和纸板F(转轴为ON)竖直地立在平面镜上,如图所示。
(1)使一束光贴着纸板E射到镜面上的O点,并将纸板F绕接缝ON前后翻折,当纸板F与纸板E ___________时,纸板F上才能呈现反射光束;
(2)接下来,多次改变入射角,观察并记录反射角的大小。实验中进行多次实验的目的是 ___________,通过多次实验可得出角的关系是:___________。实验时,若光垂直入射到平面镜,反射角为 ___________;
(3)纸板能呈现光路是因为其对光线发生了 ___________(镜面/漫)反射。
五、计算题
11.激光的亮度高、方向性好,利用激光束测量月球和地球间的距离是目前最为精确的方法。1969年7月,阿波罗11号的宇宙航行员第一次登上了月球,在上边放置了一台角反射器(角反射器其实就是两个相互垂直的平面镜,如图所示),角反射器刚放好,各国立即向它发射激光。宇航员还没有离开月球,科学家就捕获到了反射光。若光速c=3×108m/s,求:
(1)请在图上画出所给入射光线经过两个平面镜的反射光线;
(2)若从发射激光开始到接收到反射回的激光共用时t=2.56s,求月球和地球间的距离s。
12.如图所示,MN是光滑的镜面,入射光线AB和CD平行射到镜面上,它们的反射光线分别是BE和DF,BH和DI是法线。
(1)试证明反射光线BE平行于DF;
(2)已知一束光线与水平面成30°角,要使反射光线沿水平方向传播,那么平面镜与水平面的夹角是多少?
13.用如图所示装置探究光的反射定律,白色硬纸板EF垂直于平面镜放置,能沿ON折转,ON垂直于平面镜。
次数 1 2 3 4 5 6
入射角i 15° 30° 45° 60° 70° 80°
反射角 15° 30° 45° 60° 70° 80°
(1)让入射光贴着纸板EF沿AO射向平面镜上的O点,观察反射光的方向。多次改变入射光的方向,观察并描绘光的径迹,量出入射角i和反射角r,记录如表。比较r和i,可以得出:光反射时,反射角______(选填“大于”或“小于”或“等于”)入射角。当入射角变小时,光线OB______(选填“远离”或“靠近”)直线ON;
(2)纸板EF右侧没有沿ON折转时,能观察到反射光,有折转时,观察不到反射光,说明光反射时,反射光线、入射光线和法线在______;
(3)将一束光贴着纸板EF沿BO射到O点,光沿图中的OA方向射出,说明光反射时,光路是______的;
(4)由于光在纸板上发生了______(选填“镜面反射”或“漫反射”或“折射”),所以从不同方向都可以观察到光在纸板上传播的径迹。
六、作图题
14.如图是同一发光点发出的两条光线经平面镜反射后的反射光线,请利用平面镜成像特点确定发光点S的位置,并完成光路图。
15.如图所示,一束阳光经平面镜反射后能竖直照射井底,请画出平面镜所处的位置,并标出反射角度数。
七、简答题
16.请你运用所学的物理知识解释下列现象:
(1)在煮饺子时,往锅里加入一些冷水,锅内的水就停止沸腾。
(2)电影院里的银幕表面都比较粗糙。
17.请简述为什么电影院要用白色粗糙幕布作为银幕?
18.小红和小兰在一个有明亮灯光的室内,站在同一面镜子前,小兰在平面镜中看到了另一个“小红”,请根据学过的光学知识解释小兰是如何看到“两个小红”的。
八、综合题
19.如图,光线OB是入射光线AO经平面镜反射后的反射光线,且AO与OB的夹角是100°,则入射角为 _____。若入射光线AO方向不变,平面镜绕O点顺时针旋转10°,则反射角将 _____(选填“变大”、“变小”或“不变”)。请在图中画出平面镜(保留作图痕迹)。______
20.阅读与理解
自行车尾灯有灯泡吗?
自行车的尾灯在夜间发出的红光,能有效地提示后面的车辆,避免了交通意外事故的发生,保障了我们的安全。但是,自行车尾灯是靠什么发出红光的呢?尾灯内究竟有没有灯泡呢?下面是相关的解释:自行车的尾灯是利用光的反射原理发出红光的。在夜间,路灯、探照灯、霓虹灯…以及各种车辆的灯光入射到自行车尾灯上,就发生反射现象,从而我们就看到了光,并以为光好像是从尾灯内发出的。又因为尾灯自身的颜色是红的,有色的不透明体反射与它颜色相同的光,所以,无论外界有多少种颜色的光射到尾灯上,它只反射红光,我们看到的光就是红色的了。
(1)尾灯内究竟有没有灯泡呢?答:___________;
(2)自行车尾灯是靠___________发出红光的;
(3)请你画出与(2)相关的示意图;___________
(4)你还有什么相关问题或建议?___________
参考答案:
1.B【详解】A.实验中应将硬纸板垂直置于平面镜上,这样反射光线才能在硬纸板上呈现,故A正确,不符合题意;
B.在光的反射现象中,反射角等于入射角,当入射光线AO向法线ON靠近时,入射角减小,则反射角减小,故B错误,符合题意;
C.为了探究反射光线、入射光线和法线是否在同一平面内,需将纸板F向后折转一定角度,观察在纸板上能否看到反射光线,故C正确,不符合题意;
D.如果让光线逆着OB的方向射向镜面,会发现反射光线沿着OA的方向射出,即光逆着原来反射光线方向射入时,反射光线会逆着原来入射光线方向射出,这表明光发生反射时,光路是可逆的,故D正确,不符合题意。
故选B。
2.C【详解】AB.小明在教室里通过窗玻璃看到自己的像,是平面镜成像,根据平面镜成像特点可知,所成的像是虚像,人靠近窗玻璃时像与人的大小始终相等,则像的大小不变,故AB错误;
CD.该像属于平面镜成像,其实质是光的反射,故C正确,D错误。
故选C。
3.B【详解】ABD.由于镜面光滑,发生的是镜面反射,反射光线逆着手电筒的光线反射回去;而白纸是漫反射,反射光线射向各个方向。从侧面看的时候由于白纸发生的是漫反射射向各个方向的光线都有,而平面镜表面很光滑所以发生的是镜面反射,反射光线仍然沿同一方向射出,因此镜子几乎没反射光线射入人的眼睛,所以从侧面看,应该是白纸比镜子亮。故AD正确,AD不符合题意,B错误,B符合题意;
C.正对着看的时候,镜子反射的光线射入人眼的光线多,所以较亮,而白纸发生的是漫反射,反射光线射向不同的方向,正对着看的时候射入人眼的光线少,所以白纸较暗。故C正确,故C不符合题意。
故选B。
4.A【详解】AB.当人迎着月光走时,水面发生的镜面反射,能够使更多的光进入人的眼睛,所以水面看起来较亮;当人背着月光走时,水面发生的镜面反射,没有光进入人的眼睛,所以水面看起来较暗;因此水面主要发生镜面反射,故A正确,B错误;
CD.当人迎着月光走时,地面发生的是漫反射,光射向各个方向,进入人眼睛的光较少,所以地面看起来较暗;当人背着月光走时,地面反射的是漫反射,总有一部分光进入人的眼睛,所以此时地面看起来较亮;故CD错误。
故选A。
5.ABC【详解】A.月亮本身不会发光,月亮是反射太阳的光,所以月亮不是光,故A错误,符合题意;
B.光年是很大的长度单位,不是时间单位,故B错误,符合题意;
C.无论是镜面反射还是漫反射,都要遵循光的反射定律,故C错误,符合题意;
D.光的传播不需要介质,光可以在真空中传播,故D正确,不符合题意。
故选ABC。
6. 直线 镜面 漫【详解】[1]在同种均匀介质中,光是沿直线传播的,当光线传播到物体时,被物体阻挡,所以物体的背后会形成影子。
[2]当黑板表面太光滑,光射到这里发生了镜面反射,反射光线朝着同一方向射出,位于反射光线方向的同学则看不清黑板上的字,即会“晃”一些同学的眼睛,这就是黑板反光问题。
[3]黑板的表面是比较粗糙的,可以将射来的光线向四面八方反射,是漫反射,这样教室里不同位置的同学都能看到黑板上的粉笔字。
7. 50° 下降 不变【详解】[1]由图可知,入射光线与液面之间的夹角为40°,则入射角为90°﹣40°=50°,反射角等于入射角,所以反射角为50°。
[2]由于入射光线是固定的,且光在水面上发生的是镜面反射,当水面发生变化时,则反射光线的方向与原来的反射光线是平行的,如下图所示
由图可知,当反射到光屏上的光点由S1移到S2时,表明液面从AB下降到CD。
[3]由于反射光线的方向与原来的反射光线是平行的,所以入射角不会变化,反射角也不会变化。
8. 显示光路 不能 在 在光的反射现象中,光路是可逆的 94 镜面【详解】(1)[1]在探究“光的反射规律”的实验中,选用白纸板,光在纸板上发生漫反射,目的是方便显示光路。
(2)[2]反射光线和入射光线分居法线两侧,反射角等于入射角,为43°,如图:
(3)[3][4]当F板向后折转一定的角度时,则呈现反射光线的F板和呈现入射光线的E板不在同一平面内,所以在F板上不能看到反射光线;但是此时反射光线的位置不发生变化,反射光线和入射光线仍然在同一平面内。
(4)[4]图甲中,如果将光线逆着AO反射光线方向射向平面镜O点时,此时光线会沿着OA方向射出,这说明在光的反射现象中,光路是可逆的。
(5)[5][6]实验中还能从甲平面镜中看到入射光线AO所成的像CO,当入射角i等于43°时,入射光线与镜面的夹角为
90°-43°=47°
入射光线AO所成的像CO与镜面的夹角也是47°
∠AOC=47°+47°=94°
由此说明平面镜所成的像与物体关于镜面是对称的。
9. 粗糙 硬纸板没有竖直立在平面镜上 改变入射角的大小【详解】(1)[1]为了看清楚纸板上的光路,纸板材质应是较粗糙,光线射在上面发生了漫反射,反射光线射向各个方向,无论从哪个角度看,都能看得清楚。
(2)[2]实验中如果硬纸板没有竖直立在平面镜上,则将纸板F翻折到与纸板E在同一平面时,在纸板F上也不能看见反射光束。
(3)[3]实验中通过一次实验就得出结论,得出的结论不具有普遍性,为了得到普遍的规律,实验中应多次改变入射角的大小,测量并分析对应的反射角的大小,得出普遍规律。
10. 在同一平面 为了获得普遍的规律 反射角等于入射角 0° 漫【详解】(1)[1]根据光的反射定律可知,反射光线、入射光线和法线都在同一平面内,若将纸板纸板F绕接缝ON前后翻折,当纸板F与纸板E在同一平面上时,纸板F上才能呈现反射光束;若纸板E和纸板F不在同一平面上了,在纸板F上就无法呈现出反射光线。
(2)[2]做一次实验具有很大的偶然性,为了得到反射角与入射角大小关系的普遍规律,应当改变入射角进行多次实验。
[3]由实验得,光反射中,反射角等于入射角。
[4]入射光线垂直射到平面镜上,入射光线和法线重合,入射角等于0°,光反射中,反射角等于入射角,所以反射角为0°。
(3)[5]实验时从不同的方向都能看到光的传播路径,是由于纸板表面凹凸不平,光在这里发生了漫反射的缘故。
11.(1)
(2)3.84×105km【详解】解:(1)过入射点垂直于反射面作出法线,再根据反射角等于入射角作出反射光线,注意反射光线到达下面的反射面再次进行反射,同理可作出反射光线,而且最后的反射光线与原入射光线平行,因为两次反射的入射角相等,法线用要用虚线,如图:
(2)由题意可得,激光从地球到月球所用的时间
t=×2.56s=1.28s
由 可得月球和地球间的距离
s=vt=3×108m/s×1.28s=3.84×108m=3.84×105km
答:(1)见上图;
(2)月球和地球间的距离是3.84×105km。
12.(1)见解析;(2)75°或15°【详解】解:(1)根据反射定律可知
所以
因为
所以
所以
(同位角相等)
所以
(2)本题分两种情况,如图所示:
如图甲,反射光线与入射光线的夹角为30°,入射角为15°,则平面镜与水平面的夹角为
90°-15°=75°
如图乙,反射光线与入射光线的夹角为150°,入射角为75°,则平面镜与水平面的夹角为
90°-75°=15°
答;(1)见解析;(2)平面镜与水平面所成的度数是15°或75°。
13. 等于 靠近 同一平面内 可逆 漫反射【详解】(1)[1]由表中反射角和入射角的度数,可得反射角等于入射角。
[2]分析表中数据发现,当入射角变小时,反射角也随着变小,即光线OB靠近直线ON。
(2)[3]纸板EF右侧没有沿ON折转时,能观察到反射光,有折转时,观察不到反射光,是因为折转时左右两侧不在同一平面,说明在光的反射现象中,反射光线、入射光线和法线在同一平面内。
(3)[4]将一束光贴着纸板EF沿BO射到O点,光沿图中的OA方向射出,可知将反射光线改为入射光线,光路图照样成立,这表明:在光的反射现象中,光路是可逆的。
(4)[5]实验时从不同方向都可以观察到光在纸板上传播的径迹,是由于纸板表面凹凸不平,光在这里发生了漫反射的缘故。
14.【详解】画出两条反射光线反向延长线,交点为S′,再作出S′关于平面镜的对称点S,S即为发光点,如图所示:
15.【详解】由图知,反射光线和入射光线的夹角
由于反射光线竖直射入井内,反射角等于入射角,作∠AOB的角平分线即为法线ON,平面镜与法线ON垂直;反射角
如图所示:
16.(1)见解析;(2)见解析【详解】(1)[1]液体沸腾的条件是达到沸点,且继续吸热。在煮饺子时加入一些冷水,水温降低,低于水的沸点,所以锅内的水就停止了沸腾。
(2)[2]电影院里的银幕表面都比较粗糙,是为了让光线射到上面发生漫反射,让各个方向的人都能看到画面。
17.见解析【详解】电影银幕用白布制作有以下两个原因:一是白色能反射所有颜色的光,使所看到的像更加逼真;二是白布表面粗糙,能产生漫反射,使光线向各个方向传播,以便使坐在不同位置上的人都能看到。
18.见详解【详解】答:灯光照射到小红身上,发生漫反射,有一些光线进入小兰的眼睛,所以小兰看到了小红本人;另外还有一部分光线射到平面镜上发生镜面反射,反射光进入小兰的眼睛,小兰会通过平面镜看到小红在镜中的像,即另一个“小红”。
19. 50° 变小 【详解】[1]由图可知,入射光线AO与反射光线OB的夹角是100°,根据反射角等于入射角可得入射角为
[2]若入射光线方向保持不变,平面镜绕O点顺时针转动10°,则入射角减少10°,反射角等于入射角,则反射角也随之减小。
[3]由光的反射定律知,反射角等于入射角,所以先做出反射光线与入射光线的夹角的平分线,然后再过入射点作这个角平分线的垂线即为平面镜的位置,如图所示:
20. 没有 反射红光 见解析【详解】(1)[1]尾灯内没有灯泡,利用光的反射将射来的光按照原来的方向再次反射回去,进入自行车后面人的眼睛。
(2)[2]因为自行车的尾灯是由相互垂直的红色平面镜组合而成的,因此自行车尾灯是靠反射红光发出红光的。
(3)[3]平面镜互相垂直时,反射光线与入射光线平行,如下图所示:
(4)[4]答:问题一:如果光没有发出红光,怎么办?
问题二:如果光发出的光没有照射到尾灯上,怎么办?