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中考核心考点 光学作图
一.作图题(共23小题)
1.(2025春 连云区校级月考)如图,完成光路图,作出图中光线相应的入射光线。
2.(2025春 新罗区月考)按要求完成下列作图:如图,请画出两条光线经过凸透镜后的折射光线。
3.(2025春 新罗区校级月考)如图所示,水槽内装满水,槽底有一点光源S,紧贴右侧槽壁竖直固定一平面镜。S发出的一条光线经水面折射,又经平面镜反射后过P点。请你将S点到P点的光路图补充完整。
4.(2025春 临湘市校级月考)如图所示,SC、SD为点燃的蜡烛发出的两条光线,请画出:光线SC经过凸透镜折射后的光线和光线SD经过平面镜反射后的光线。
5.(2025 西宁模拟)如图所示,S'是发光点S在平面镜中所成的像,请在图中画出反射光线。
6.(2025 苏州一模)如图,在平静水池边看到了路灯的倒影,请画出看到灯上A点的光路图。
7.(2025 庐江县二模)图甲是利用两条特殊光线画出了点光源S通过凸透镜成的像S',请参照图甲的方法,在图乙上画出点光源Q通过凹透镜成的像Q'。
8.(2025 广州模拟)防溺水六不准中“不要到不熟悉的河边、池塘等地方下水游泳”,清澈的水看似很浅,实则很深,不明水情擅自下水容易发生溺水事故。在学习了物理之后,我们可以从物理的角度认识其中的原理,请在图中画出人眼看到池底A的大致光路图(A′是人眼看到的池底A的像)。
9.(2025 长沙模拟)如图甲所示,牙医利用内窥镜(小平面镜)观察牙齿内侧的情况。图乙中A点表示牙齿位置,B点为平面镜上的入射点,C点表示牙医眼睛所在位置,请在图乙中画出人眼通过内窥镜观察到牙齿的光路,并标出平面镜的位置。
10.(2025 碑林区校级四模)请根据平面镜成像特点在图中画出物体AB所成的像。
11.(2025 潍坊模拟)如图所示,将一根均匀的直木棒MN竖直插入水中,人眼在A点经水面恰好看到M的像与N的像完全重合,请完成下列作图并保留作图痕迹:
(1)人眼看到M像的光路图;
(2)标出N点的大致位置。
12.(2025 道外区二模)如图所示,一束光射向凸透镜经折射后射到一个平面镜上。请在图中画出射向凸透镜的入射光线和经平面镜反射后的反射光线,并标出反射角的度数。
13.(2025 邓州市一模)如图所示,爱学习的小红提出了一个有趣的问题:“为什么镜子知道书本后面的东西?”假设AB是平面镜;CD是书本,请在图中画出人眼(在P点)在平面镜中看到物体S像的光路图。
14.(2025 禅城区模拟)如图所示,凸透镜的主光轴与平静水面重合,光线AO射向水面,O与透镜焦点F重合,请画出大致的折射光线及其经凸透镜后的光线。
15.(2025 洛阳一模)如图,洛洛用激光笔照向大理石地面上的O点,发现墙上出现了一个光斑P。请在图中画出形成光斑P的光路图,并标出反射角r。
16.(2025 金水区校级二模)汽车抬头显示功能是将显示器上的重要行车数据通过前挡风玻璃投射在驾驶员正前方,从而避免驾驶员因低头而分散对前方道路的注意,如图甲所示;请在图乙中作出人眼B通过前挡风玻璃看到显示屏上A点的像A'的光路图。
17.(2025 蒙阴县一模)2045年,中国天宫空间站正在进行深空探测实验时,科学实验舱的“量子通信激光阵列”突发故障。监控显示,第3号激光发射器的凸透镜组因微陨石撞击发生位移,导致激光束无法精准聚焦。地面指挥中心要求通过绘制光路图分析故障原因,请帮宇航员画出入射光线经凸透镜折射后的光线。
18.(2025 从化区一模)如图是投影仪的简化结构图,F为透镜焦点。请在图中画出凸透镜的入射光线和平面镜的反射光线。
19.(2025 荣成市一模)星语同学在参观海洋馆时,看到在展箱内S′点有一条鱼。图中A点表示星语的眼睛,S点是鱼的实际位置,请在图中画出星语看到鱼的光路图。
20.(2025 雁塔区三模)在活动课上,一些同学利用塑料卡片制作简易的全息投影装置,其形状为倒金字塔,将其放在水平显示器上并播放特定的视频,从塑料片的侧面看过去,原本水平的视频影像变成竖直的影像,如图甲。如果要看到上述效果,请在图乙中画出倒金字塔其中一个面的位置,并标注该面与水平显示器的夹角。
21.(2025 庐阳区校级二模)如图所示,AB是一光源,请画出AB通过凸透镜所成的像A′B′。(用铅笔和刻度尺作图)
22.(2025 扬州一模)按要求作图:请在图中做出物体在位置A所成的像的大致情况。
23.(2025 广东二模)小明在P处用激光对着水面O点照射,激光照亮了水底的小石头S,光路图如图甲:
①请你在图乙中画出小明的眼睛在P点时也看到水底的小石头S对应的光路图并标注入射角i;
②画出小石头由于水面反射光线所成的像S'。
中考核心考点 光学作图
参考答案与试题解析
一.作图题(共23小题)
1.(2025春 连云区校级月考)如图,完成光路图,作出图中光线相应的入射光线。
【分析】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(三条特殊光线)来作图。
【解答】解:
过凹透镜光心的光线其传播方向不变;平行于主光轴的光线经凹透镜折射后折射光线反向延长通过焦点;指向另一侧焦点的光线经凹透镜折射后折射光线平行于主光轴,如图所示:
【点评】凹透镜的三条特殊光线:过凹透镜光心的光线其传播方向不变;平行于主光轴的光线经凹透镜折射后折射光线反向延长线通过焦点;指向另一侧焦点的光线经凹透镜折射后折射光线平行于主光轴。
2.(2025春 新罗区月考)按要求完成下列作图:如图,请画出两条光线经过凸透镜后的折射光线。
【分析】在作凸透镜或凹透镜的光路图时,先确定所给光线的特点再根据透镜的光学特点来作图。
【解答】解:过光心的光线其传播方向不变,平行于主光轴的光线经凸透镜折射后,折射光线通过焦点,如图所示:
【点评】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。
3.(2025春 新罗区校级月考)如图所示,水槽内装满水,槽底有一点光源S,紧贴右侧槽壁竖直固定一平面镜。S发出的一条光线经水面折射,又经平面镜反射后过P点。请你将S点到P点的光路图补充完整。
【分析】在光的反射现象中,法线过反射点垂直反射面,然后根据反射定律,作出法线和入射光线,得水面处入射点,再连接折射光线即可。
【解答】解:先过平面镜上的入射点画出法线,根据反射角等于入射角在法线的下侧画出入射光线,交水面于点O,连接SO即为光源S的入射光线,如图所示:
【点评】本题考查光的反射定律和折射规律的应用,属于基础知识。
4.(2025春 临湘市校级月考)如图所示,SC、SD为点燃的蜡烛发出的两条光线,请画出:光线SC经过凸透镜折射后的光线和光线SD经过平面镜反射后的光线。
【分析】(1)在作凸透镜的光路图时,先确定所给光线的特点再根据凸透镜的三条特殊光线来作图。
(2)发生光的反射时:反射光线与入射光线、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。由此作出SD经平面镜反射后的光线。
【解答】解:(1)平行于主光轴的光线经凸透镜折射后过焦点,由此画出SC经凸透镜折射后的光线,如图所示:
(2)由图知,D为入射点,过D点作法线,根据反射角等于入射角作出SD的反射光线,如图所示:
【点评】本题考查了光的反射和凸透镜对光线作用的作图,要掌握好光的反射定律以及凸透镜对三条特殊光线的作用,作图要规范。
5.(2025 西宁模拟)如图所示,S'是发光点S在平面镜中所成的像,请在图中画出反射光线。
【分析】根据平面镜成像的特点可知,物与像关于镜面对称,连接入射点与像点,再画出反射光线。
【解答】解:图中已经作出发光点S的的对称点S′,即为像点,连接S′与入射点,与然后将其反向延长,画上箭头,即为反射光线。如下图所示:
【点评】注意平面镜成像的基本特点是物像关于平面镜的轴对称;所有的反射光线的反向延长线都要过像点。
6.(2025 苏州一模)如图,在平静水池边看到了路灯的倒影,请画出看到灯上A点的光路图。
【分析】根据平面镜成像的特点可知,物与像关于镜面对称,首先作出发光点的A像点A′,连接眼睛与A′,与水平面的交点为入射点O,再画出入射光线AO。
【解答】解:作出A点的对称点A′,即为像点,连接眼睛与A′,与水平面的交点为入射点O,再连接AO,画上箭头,则AO为入射光线,O与眼睛的连线为反射光线。如下图所示:
【点评】注意平面镜成像的基本特点是物像关于平面镜的轴对称;所有的反射光线的反向延长线都要过像点。
7.(2025 庐江县二模)图甲是利用两条特殊光线画出了点光源S通过凸透镜成的像S',请参照图甲的方法,在图乙上画出点光源Q通过凹透镜成的像Q'。
【分析】根据透镜的三条特殊光线中的任意两条光线进行作图分析。
【解答】解:Q点发出的两条特殊光线,一条是经过凹透镜光心的光传播方向不变,另一条是平行于凹透镜主光轴的光经过折射后散开,折射光线的反向延长线经过同侧的焦点,其延长线与经过光心的光线交于点Q′,作图如下:
【点评】凹透镜三条特殊光线的作图:①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。②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。③过光心的光线传播方向不改变。
8.(2025 广州模拟)防溺水六不准中“不要到不熟悉的河边、池塘等地方下水游泳”,清澈的水看似很浅,实则很深,不明水情擅自下水容易发生溺水事故。在学习了物理之后,我们可以从物理的角度认识其中的原理,请在图中画出人眼看到池底A的大致光路图(A′是人眼看到的池底A的像)。
【分析】由于从池底反射的光经水面发生折射,折射光线远离法线偏折(向下偏折),当折射光线射入人眼,人凭光沿直线传播的感觉,认为池底A在折射光线的反向延长线上,人看到的是池底A的虚像。
【解答】解:连接眼睛和点A′与界面的交点即为入射点O,根据光从水中斜射入空气中时,折射角大于入射角,连接AO为入射光线,点O和眼睛为折射光线,如下图所示:
【点评】本题考查折射光路图,的画法要知道空中看水中物体时的像变浅了,折射光线的反向延长线一定过像点。
9.(2025 长沙模拟)如图甲所示,牙医利用内窥镜(小平面镜)观察牙齿内侧的情况。图乙中A点表示牙齿位置,B点为平面镜上的入射点,C点表示牙医眼睛所在位置,请在图乙中画出人眼通过内窥镜观察到牙齿的光路,并标出平面镜的位置。
【分析】反射现象中,反射角等于入射角,由此作出法线,法线垂直平面镜,由此再作出平面镜即可。
【解答】解:根据题意,连接AB即为入射光线,连接BC得到反射光线,即进入眼中的光线;然后画出入射光线与反射光线的角平分线,即法线;最后过B点作出法线的垂线段,即镜面所在位置,如下图所示:
【点评】根据光的反射定律作图,关键是对光的反射定律的理解,知道入射角和反射角是入射光线和反射光线与法线的夹角。
10.(2025 碑林区校级四模)请根据平面镜成像特点在图中画出物体AB所成的像。
【分析】平面镜成像的特点是:像与物大小相等,连线与镜面垂直,到平面镜的距离相等,即物像关于平面镜对称;先作出端点A、B的像点,连接连接两个像点即为物体AB的像。
【解答】解:先作出端点A、B关于平面镜的对称点A′、B′,用虚线连接A′、B′,即为AB在平面镜中所成的像(用虚线),如图所示:
【点评】平面镜成像时像与物关于平面镜对称,要注意先作出端点或关键点的像点,再用虚线连接得到物体的像。
11.(2025 潍坊模拟)如图所示,将一根均匀的直木棒MN竖直插入水中,人眼在A点经水面恰好看到M的像与N的像完全重合,请完成下列作图并保留作图痕迹:
(1)人眼看到M像的光路图;
(2)标出N点的大致位置。
【分析】(1)根据平面镜成像的特点便可以画出在水中M的像的位置M′,连接M′A,与水面交于点O,连接MO,即为M点的入射光线;
(2)根据光从水中进入空气中时折射角大于入射角的规律作出人眼看到N点的光路图。
【解答】解:(1)找出M关于水面的对称点M′,即为M的像位置,连接M′A,与水面交于点O,连接MO,即为M点的入射光线;
(2)看到水中的N点与在天空中的M点在水中的像重合,因为是个直木棒,说明点N在点M′的下方,如图所示:
【点评】此题通过作图考查了学生有关光的折射规律的知识,同时考查了平面镜成像的特点,难点是确定光的入射点与光线的方向。
12.(2025 道外区二模)如图所示,一束光射向凸透镜经折射后射到一个平面镜上。请在图中画出射向凸透镜的入射光线和经平面镜反射后的反射光线,并标出反射角的度数。
【分析】根据平行于主光轴的光线经凸透镜折射后折射光线通过焦点来作出入射光线;
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,反射角等于入射角来作;根据反射定律作出反射光线,反射光线与法线的夹角为反射角。
【解答】解:(1)经凸透镜的折射光线过焦点,则入射光线平行于主光轴;
过平面镜的入射点垂直镜面作出法线,因为入射光线与镜面的夹角为30°,则入射角为:90°﹣30°=60°,则反射角也为60°,根据反射角等于60°在法线右侧作出反射光线,并标出反射角;如图所示:
【点评】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;熟记反射定律的内容: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,并会作图。
13.(2025 邓州市一模)如图所示,爱学习的小红提出了一个有趣的问题:“为什么镜子知道书本后面的东西?”假设AB是平面镜;CD是书本,请在图中画出人眼(在P点)在平面镜中看到物体S像的光路图。
【分析】根据平面镜成像知,物与像关于镜面对称,要作出光源S点的像点S′,然后过像点和眼睛的连线做出反射光线,与镜面的交点为入射点,然后连接光源与入射点,即为入射光线。
【解答】解:先作S点关于平面镜的对称点,即像点S′,然后连接像点S′和人的眼睛P,可作出反射光线,与镜面的交点O为入射点,再连接S和入射点O画上箭头,即为入射光线;如下图:
【点评】本题考查了光的反射定律以及平面镜成像特点作图:像与物关于镜面对称。注意实线、虚线的区别。
14.(2025 禅城区模拟)如图所示,凸透镜的主光轴与平静水面重合,光线AO射向水面,O与透镜焦点F重合,请画出大致的折射光线及其经凸透镜后的光线。
【分析】过入射点画出法线,根据光的折射规律画出折射光线;
过焦点的光线经凸透镜折射后折射光线平行于主光轴。
【解答】解:过焦点(入射点)F画出法线,在法线右侧的水中,根据折射角小于入射角画出折射光线;
过焦点的光线经凸透镜折射后折射光线平行于主光轴,如图所示:
【点评】本题考查了凸透镜的三条特殊光线、光的折射规律的应用,注意:凸透镜的焦点为光线到水面的入射点。
15.(2025 洛阳一模)如图,洛洛用激光笔照向大理石地面上的O点,发现墙上出现了一个光斑P。请在图中画出形成光斑P的光路图,并标出反射角r。
【分析】根据反射角等于入射角作出入射光线并完成光路图。
【解答】解:由题意知,OP是反射光线,过点O作法线,根据反射角等于入射角作出入射光线,标反射角r,如图所示:
【点评】本题主要考查反射定律的应用情况,注意真实光线为实线,法线为虚线;是一道基础题。
16.(2025 金水区校级二模)汽车抬头显示功能是将显示器上的重要行车数据通过前挡风玻璃投射在驾驶员正前方,从而避免驾驶员因低头而分散对前方道路的注意,如图甲所示;请在图乙中作出人眼B通过前挡风玻璃看到显示屏上A点的像A'的光路图。
【分析】先根据平面镜成像的特点作出A的像;再根据平面镜成像原理可知,反射光线的反向延长线过A的像点,连接像点与B点,与平面镜的交点为入射点,再完成光路图即可。
【解答】解:先通过平面镜作出发光点A的对称点A′,即为A的像;连接A′B交平面镜于点O,O为入射点,连接AO即为入射光线,OB为反射光线;如图所示:
【点评】本题考查了平面镜成像特点(物像关于平面镜对称)的应用,要利用好:反射光线的反向延长线过S的像点。画图时注意实线、虚线的区别。
17.(2025 蒙阴县一模)2045年,中国天宫空间站正在进行深空探测实验时,科学实验舱的“量子通信激光阵列”突发故障。监控显示,第3号激光发射器的凸透镜组因微陨石撞击发生位移,导致激光束无法精准聚焦。地面指挥中心要求通过绘制光路图分析故障原因,请帮宇航员画出入射光线经凸透镜折射后的光线。
【分析】在作凸透镜光路图时,先确定所给的光线的特点再根据透镜对光的作用来作图。
【解答】解:平行于主光轴的光线经凸透镜折射后将过焦点;过光心的光线传播方向不变,如图所示:
【点评】凸透镜的三条特殊光线:①通过焦点的光线经凸透镜折射后将平行于主光轴;②平行于主光轴的光线经凸透镜折射后将过焦点;③过凸透镜光心的光线传播方向不改变。
18.(2025 从化区一模)如图是投影仪的简化结构图,F为透镜焦点。请在图中画出凸透镜的入射光线和平面镜的反射光线。
【分析】先根据“平行于主光轴的光线经凸透镜折射后过焦点”画出入射光线;
经凸透镜的折射光线射到平面镜上,再根据光的反射定律画出反射光线。
【解答】解:折射光线平行于主光轴的入射光线过焦点;
图中入射角为45°,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,在法线右侧画出反射光线,如图所示:
【点评】本题考查了凸透镜对特殊光线的作图以及根据光的反射定律作图,注意作图要规范,属于中等题。
19.(2025 荣成市一模)星语同学在参观海洋馆时,看到在展箱内S′点有一条鱼。图中A点表示星语的眼睛,S点是鱼的实际位置,请在图中画出星语看到鱼的光路图。
【分析】水中鱼反射的光斜射入空气中时,发生折射,折射角大于入射角,折射光线远离法线,折射光线进入人的眼睛,人认为光沿直线传播,人看到的鱼是折射光反向延长线相交形成的虚像,比鱼的实际位置高,所以人看到的是变浅了的鱼的虚像。
【解答】解:观察水中鱼时,鱼反射的光线斜射入空气中时,发生折射,折射角大于入射角,折射光线远离法线,眼睛逆着折射光线看上去,人看到的“鱼”在S′点,比鱼的实际位置偏高,即鱼的实际位置S应在S′的下方,连接S′A,与界面的交点O即为入射点,连接SO为入射光线,OA为折射光线,如图所示:
【点评】当光从空气斜射入水、玻璃等透明介质中时,折射角小于入射角;当光从水、玻璃等透明介质斜射入空气中时,折射角大于入射角。
20.(2025 雁塔区三模)在活动课上,一些同学利用塑料卡片制作简易的全息投影装置,其形状为倒金字塔,将其放在水平显示器上并播放特定的视频,从塑料片的侧面看过去,原本水平的视频影像变成竖直的影像,如图甲。如果要看到上述效果,请在图乙中画出倒金字塔其中一个面的位置,并标注该面与水平显示器的夹角。
【分析】根据平面镜成像特点可知平面镜所成的像和物体关于平面镜对称,平面镜处于物像对应点连线的垂直平分线上,据此画出平面镜的位置。
根据平面镜成像特点,像和物关于镜面对称可得出平面镜与水平面的夹角;
【解答】解:平面镜所成的像和物体关于平面镜对称,连接AA′,画出连线的垂直平分线可得平面镜的位置,如图所示:
根据平面镜成像的原理可知物体与像关于镜面对称,而当物体与像相互垂直,则该面与水平显示器的夹角应为45°;
【点评】本题考查了平面镜成像特点(物像关于镜面对称)的应用,属于基础题目。
21.(2025 庐阳区校级二模)如图所示,AB是一光源,请画出AB通过凸透镜所成的像A′B′。(用铅笔和刻度尺作图)
【分析】(1)当物体到凸透镜的距离大于2倍焦距时,成倒立、缩小的实像;
(2)掌握三条特殊的光线:
①平行于主光轴的光线,通过凸透镜后会聚于焦点;
②过光心的光线传播方向不变;
③从焦点发出的光线,过凸透镜后平行于主光轴。
【解答】解:从A点平行于凸透镜的主光轴画一条入射光线,经凸透镜折射后过焦点;过光心的光线传播方向不改变,两条折射光线交于一点,即为像点A′,过A′点垂直主光轴作出像A′B′;如图所示:
【点评】本题考查了凸透镜的三条特殊光线、凸透镜成像的画法,注意:光源发出的光线经凸透镜成像后,折射光线过像点。
22.(2025 扬州一模)按要求作图:请在图中做出物体在位置A所成的像的大致情况。
【分析】凸透镜的特殊光线:①平行于主光轴的光线,通过凸透镜后会聚于焦点;②过光心的光线传播方向不变;③从焦点发出的光线,过凸透镜后平行于主光轴。根据凸透镜的三条特殊光线作图,由图可知成像的大致情况。
【解答】解:物体在A位置时,物体上端射出的平行于凸透镜主光轴的光线经凸透镜折射后折射光线通过焦点、过光心的光线其传播方向不变,两条折射光线的交点为物体上端的像,垂直主光轴可以画出物体的像,由图可知物体在A位置成倒立、缩小的实像,如图所示:
【点评】本题考查凸透镜三条特殊光线的应用,属于基础题目。
23.(2025 广东二模)小明在P处用激光对着水面O点照射,激光照亮了水底的小石头S,光路图如图甲:
①请你在图乙中画出小明的眼睛在P点时也看到水底的小石头S对应的光路图并标注入射角i;
②画出小石头由于水面反射光线所成的像S'。
【分析】(1)光的折射规律: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;当光由水中或其它透明介质斜射进入空气中时,折射光线远离法线偏折,折射角大于入射角,折射光线与法线的夹角为折射角。
(2)根据平面镜成像的特点“像与物关于反射面对称”画出小石头由于水面反射光线所成的像S'。
【解答】解:①过入射点作出法线,根据光由水中斜射进入空气中时,折射光线远离法线偏折,折射角大于入射角作出折射光线,入射光线与法线的夹角为入射角;
②作S关于水面的对称点S′,可得小石头由于水面反射所成的像S',如图所示:
【点评】本题考查了平面镜成像的特点(物像对称)和利用光的折射规律作图,属于基础题目。
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