教科版物理九年级下册《专题一 光学作图》同步练习卷（含解析）

教科版物理九年级下册《专题一光学作图》同步练习卷
一、作图题：本大题共16小题，共32分。
1.如图为上午：太阳光经过水平镜面反射的光路图，请大致画出一小时后太阳光照射同一点的入射光线及对应的反射光线．
2.如图所示，一束激光从空气中射到半圆形玻璃砖上为圆心，发生了反射和折射，请在图中画出反射光线和折射光线。
3.如图所示，从点出发的一条光线，经平面镜反射后，其反射光线恰好经过点，请作出这条入射光线并完成光路图。
4.请利用平面镜成像的特点在图中作出物体在平面镜中的像，保留作图痕迹．
5.如图所示，请画出两条入射光线通过凸透镜后的折射光线。
6.请在虚线方框内画出能矫正该眼睛视力的透镜。
7.如图所示，凸透镜的主光轴与水面相平，是凸透镜的焦点，一束与水面平行的光射到凸透镜上。请画出：经透镜后进入水中的折射光线。
8.如图所示，小明利用一块平面镜使此时的太阳光水平射入隧道内。请你通过作图画出平面镜并标出反射角的度数。
9.如图所示，请作出发光物体通过小孔在屏上所成的像保留作图痕迹。
10.如图所示，平面镜前的地面上立有一物体，请画出物体在平面镜中所成的像保留作图痕迹。
11.如图所示，请根据入射光线和折射光线，在图中虚线框内画出适当类型的透镜。
12.如图所示，为水面上方的点光源射向水面的一条光线，该光线射到水面的反射光线的方向刚好指向水面上方凹透镜右侧的焦点。请画出：
光线射入水中的折射光线。
经过凹透镜的折射光线。
13.如图所示，水面下发光点发出一条入射光线经平面镜反射后通过水面的一点并射入空气，请画出入射光线、反射光线及折射光线的光路图。
14.图中为凹透镜，为其主光轴，为光心，若物体经凹透镜成的虚像为，试用作图的方法确定凹透镜的一个焦点，并在图中标出的位置。
15.小宇的妈妈喜欢在家中养花，为了使客厅里花盆中的花茁壮成长，小宇想让室外太阳光照射到盆中花上的处，如图所示，请你在图中把光路补充完整并过点画出放置的平面镜。
16.一束光经透镜折射后水平射出，小希通过作图提供了一种确定透镜位置的方案，请你按小希的作图方式，在图中的甲、乙位置各提供一种方案确定透镜的位置。
二、计算题：本大题共2小题，共16分。
17.“井底之蛙”这个成语大家都很熟悉。如图所示，在一个干枯的井底正中央点有一只青蛙，它的视野范围如图所示。大雨将井全部灌满水，若青蛙仍在点，请你在图中画出青蛙视野发生变化后的大致情况。
18.在碗底放一枚硬币，向碗里倒水后，会观察到“硬币”上升，如图所示。请将眼睛看到硬币像的光路图补充完整。
答案和解析
1.【答案】解：随着时间的推移，早晨：经小时后，入射光线逐渐向法线靠近，入射角逐渐减小，反射角也逐渐减小，如图所示．

【解析】根据光的反射定律：反射光线、入射光线、法线在同一个平面内，反射光线与入射光线分居法线两侧，反射角等于入射角；作出反射光线，找到反射角的大小；再确定早晨：经小时后入射光线的入射方向的变化，确定入射角的变化，从而分析出反射角的变化．
在反射现象中，入射是因，反射是果，所以要说反射角等于入射角，反射光线在入射光线和法线决定的平面内，入射角减小，反射角也跟着减小．
2.【答案】解：图中法线已经画出，根据反射角等于入射角，在法线上侧的空气中作出反射光线；当光由空气斜射入玻璃中时，根据折射角小于入射角，在法线上侧的玻璃中作出折射光线如图所示：
。
【解析】光的反射定律：反射光线、入射光线、法线在同一个平面内，反射光线与入射光线分居法线两侧，反射角等于入射角；
折射定律：折射光线、入射光线、法线在同一个平面内，折射光线、入射光线分居法线两侧，当光由空气斜射进入玻璃中时，折射光线靠近法线，折射角小于入射角。
本题考查了光的反射定律和折射规律，是中考热点之一，要求学生不仅要会根据反射定律和折射定律由入射光线画反射光线和折射光线，而且要会根据反射或折射画出入射光线。
3.【答案】解：过镜面作出点的对称点，即为点光源在平面镜中的像，连接与镜面交于点，即为入射点反射点，连接就得到入射光线，为反射光线，如下图所示：

【解析】根据平面镜成像的特点知，反射光线好像是由像点发出的，由物与像关于镜面对称，作出像点后，连接，与镜面的交点为入射点，再完成光路。
本题还可以作出点的像，连接与镜面交于点，从而确定入射光线和入射点，连接画出反射光线。
4.【答案】解：先作出物体两端点、关于平面镜的对称点、，用虚线连接、即为物体的像，如图所示：

【解析】根据平面镜成像的特点：物体在平面镜中成虚像、像与物关于平面镜对称，可以先作出物体中端点、的像点、，连接、即为物体在平面镜中所成的像。
平面镜成像实验探究出的像与物的具体关系是：大小相等、连线与镜面垂直、到镜面的距离相等、左右相反；作物体在平面镜中所成的像，常用方法是：作出端点或关键点的像点，用虚线连接像点得到物体的像。
5.【答案】解：过凸透镜光心的光线传播方向不改变，通过焦点的光线经凸透镜折射后将平行于主光轴，如图所示：

【解析】在作凸透镜的光路图时，先确定所给的光线的特点再根据凸透镜的光学特点三条特殊光线来作图。
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；过凸透镜光心的光线传播方向不改变。
6.【答案】解：由图知，看近处物体时，像会聚在视网膜的后方，说明该眼睛是远视眼，应佩戴凸透镜矫正。如图所示：

【解析】远视眼看远处物体时，视网膜上能成清晰的像；看近处物体时，由于晶状体太薄或眼球太短，使像会聚在视网膜的后方。应戴凸透镜来矫正，使像会聚在视网膜上。
凸透镜对光线有会聚作用，凹透镜对光线有发散作用。能够判断出光线经透镜后变得发散还是会聚，是解决此类题目的关键。
7.【答案】解：
平行于主光轴的入射光线经过凸透镜折射后，折射光线过焦点；该折射光线又入射到水面，焦点为入射点，过入射点画出法线，根据折射角小于入射角在法线右侧的水中画出折射光线，如图所示：

【解析】由图示可知，入射光线平行于凸透镜的主光轴，经凸透镜折射后过焦点；
凸透镜右侧的焦点为入射点，过入射点画出法线，根据光的折射规律画出折射光线。
本题考查了凸透镜的三条特殊光线、折射规律的应用，注意：凸透镜的焦点为光线到水面的入射点。
8.【答案】解：根据光的反射定律，反射角等于入射角，作反射光线和入射光线夹角的角平分线就是法线的位置，然后过反射点做法线的垂线段即为平面镜的位置；
由图知：反射光线和入射光线的夹角，则反射角等于入射角等于；如图所示：

【解析】知道了反射光线的位置，反射光线和入射光线夹角的角平分线就是法线的位置。根据图中标出的入射光线和水平面的夹角，易求出入射光线和反射光线的夹角；由光的反射定律知：入射角和反射角等大，由此求得反射角的度数。在标反射角的度数时要注意：反射角是反射光线和法线的夹角。
知道反射定律的内容，会根据反射定律完成反射光路，会根据角之间的关系计算角的大小。
9.【答案】解：发光物体的每一个点都可看作为点光源，每个点光源发出的光都会通过小孔照到屏幕的某个区域。点发出的光线经小孔下边缘，到达光屏下部，点发出的光线经小孔上边缘，到达光屏的上部，成的像是倒立的实像。如图所示：
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【解析】小孔成像的原理是光沿直线传播，物体上部的光线通过小孔后，射到了光屏的下部，物体下部的光线通过小孔后，射到了光屏的上部，倒立的实像是小孔成像的特点。
本题主要考查了光沿直线传播的应用，属于光学基础知识的考查。
10.【答案】解：
延长平面镜，先根据像与物关于平面镜对称，作出端点、在平面镜中的像点、，然后用虚线连接、，即为物体在平面镜中所成的像，如图所示：

【解析】平面镜成像的特点是：像物大小相等、到平面镜的距离相等、连线与镜面垂直、左右互换，即像物关于平面镜对称，利用这一对称性作出的像。
本题考查了如何作出物体在平面镜中的像。在作出物体在平面镜中所成的像时，注意先作出端点或关键点的像点，用虚线连接就能得到物体在平面镜中的像，一定要掌握这种技巧。
11.【答案】解：由给出的光线可知，通过焦点的光线经透镜折射后平行于主光轴，即经过透镜后，折射光线变得会聚了，故虚线框内的是凸透镜。如图所示：
【解析】根据入射光线和折射光线的特点判断出光线是会聚的还是发散的，来确定透镜的类型。
本题考查学生对凸透镜和凹透镜光学特点的了解及应用，属于基础性的知识。凸透镜对光线有会聚作用，凹透镜对光线有发散作用。能够判断出光线经透镜后变得发散还是会聚，是解决此类题目的关键。
12.【答案】解：
过入射点垂直界面作出法线，在水中法线的右侧作出折射光线，折射角小于入射角；
连接入射点和凹透镜右侧焦点，可得的反射光线，该反射光线经凹透镜折射后平行于主光轴，如图所示：

【解析】根据光由空气斜射进入水中折射光线向法线偏折，折射角小于入射角作出折射光线。
在作凹透镜的光路图时，先确定所给的光线的特点再根据透镜的光学特点来作图。
此题综合考查了光的反射、折射和透镜光路图的画法，关键是掌握光由空气斜射进入水中折射光线向法线偏折，折射角小于入射角作出折射光线。同时还要掌握凹透镜的三条特殊光线。
13.【答案】解：作出发光点关于平面镜的对称点，即为像点，连接点交平面镜于点，沿画出反射光线，连接画出入射光线，如图所示；
又斜射到空气和水的界面时，根据光的折射定律：折射光线、入射光线和法线在同一平面内，折射光线与入射光线分居法线两侧，光从水斜射入空气中，折射角大于入射角，据此作图如下：

【解析】平面镜成像的特点：像与物关于平面镜对称，作出发光点的像点，根据反射光线反向延长通过像点，可以由像点和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。
14.【答案】解：像的画法：从点发出或反射的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；过凹透镜光心的光线传播方向不改变。两条折射光线反向延长线的交点为点，过点作垂直于主光轴的直线，与主光轴的交点即为，则即为物体通过凹透镜所成虚像。
所以，过画出平行于凹透镜主光轴的入射光线，交凹透镜于点，连接并延长，可得折射光线，该折射光线的反向延长线与主光轴的交点为凹透镜的焦点，如图所示：

【解析】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；过凹透镜光心的光线传播方向不改变。据此作图、确定凹透镜焦点的位置。
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；过凹透镜光心的光线传播方向不改变。
15.【答案】解：连接，此线即为反射光线，然后作出入射光线和反射光线夹角的角平分线，即为法线；再作一条线段与法线垂直，该线段的位置即为镜子的位置。
如下图：

【解析】光的反射定律的内容：入射光线、反射光线、法线在同一平面上，反射光线和入射光线分居法线两侧，反射角等于入射角。
首先根据已知条件确定反射光线，根据反射角等于入射角确定法线，作法线的垂线即镜面的位置。
光的反射定律不仅要记熟内容，还要会灵活应用，会由入射光线画出反射光线或由反射光线画出入射光线或由反射光线和入射光线画出平面镜的位置。
16.【答案】解：根据平行于主光轴的光线经凸透镜折射后将过焦点画出其折射光线，其折射光线与主光轴的交点即为凸透镜的焦点位置；
根据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画出入射光线的延长线，与主光轴的交点即为凹透镜的焦点位置；如图所示：

【解析】根据凸透镜和凹透镜的三条特殊光线分析解答即可。
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。
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。
17.【答案】解：当井里灌满水后，光线照到水面会发生折射现象，由于光是从空气射向水，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；
变化的大致范围如图中两条入射光线之间的阴影区域所示：

【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。
当井中灌满水时，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。
解决此类实际问题，要结合光的传播进行处理分析。在点放一点光源，根据折射定律，作出两条经过井口两顶点的两条折射光线，根据光路可逆，箭头方向改为相反即可。
18.【答案】解：当水倒到一定高度后，看到了硬币。产生这种现象的原因是由于从硬币发出的漫反射光经水面折射，折射光线远离法线向下偏折，当光线射入人眼，人凭光直线传播的感觉，认为硬币在折射光线的反向延长线上，其实人看到的是硬币的虚像如图所示：

【解析】当我们用眼睛看水中物体时，是物体所反射的光进入到了我们的眼睛，才看清物体；
光的折射定律是当光从空气斜射入水中或其他介质中时，折射光线向法线方向偏折；光从水或者其他介质斜射入空气中时，折射光线向远离法线的方向偏折。
本题来源于生活中的折射现象，要求能够判断出折射现象，并且会根据折射定律判断光路是否正确，重点考查学生知识应用与实践的能力。
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