第四章 光现象
第2节 光的反射
基础过关全练
知识点1 光的反射
1.(2023河南商丘期中)下列光现象中,由光的反射形成的是 ( )
A.立竿见影 B.小孔成像
C.路灯下的人影 D.街上看到父亲的背影
知识点2 光的反射定律
2.(2023山东阳信期中)下列说法不符合光的反射定律的是 ( )
A.入射角是0°,反射角是90°
B.入射光线向法线靠拢,反射光线也向法线靠拢
C.入射角增大10°,反射角也增大10°
D.入射光线与镜面的夹角为30°,反射角为60°
3.【跨学科·物理学与工程实践】(2023安徽芜湖市区期中)一种液面升降监测装置的原理图如图所示。点光源S发出的一束激光与水平液面成40°角射向平静的液面,反射光线与入射光线的夹角为 ;光经液面反射后射到液面上方水平标尺上的S'点,当液面下降时,光点S'将 移动。
4.(2023河北顺平期中)如图所示是关于小猫和小聪的一幅漫画,图中两条光线的夹角是60°,那么,小聪观察小猫光路中入射角的大小是 ,此现象说明光在反射时,光路是 的。
5.【中华优秀传统文化】每年冬至前后,落日的余晖恰好照射在颐和园十七孔桥所有桥洞的侧壁上,金灿灿的夕阳点亮桥洞,远远看去就像桥洞内点满了明灯,人们把这种现象称为“金光穿洞”,如图甲所示。如图乙所示,AO为照射到桥洞侧壁上的光线,请你通过作图为游客找到观赏“金光穿洞”的最佳位置B。
6.【学科素养·科学探究】(2023广西贵港覃塘期中)为探究光的反射定律,同学们选用了平面镜、纸板、激光笔和几种不同颜色的笔,依据教材设计了如图所示的实验。
(1)实验中为了使光线能在纸板上显示出来,方便实验探究,应该采取的操作是 。
A.向纸板喷烟或雾
B.使光束垂直纸板射到O点
C.使光束贴着纸板射到O点
(2)使用可沿ON折转的纸板,目的是探究反射光线、入射光线和法线 。
(3)若将一束光沿FO方向射到O点,光将沿图中的OE方向射出,这是因为在反射现象中, 。
(4)在探究反射角和入射角的关系时,收集数据如表,小明分析表中数据,得出的结论是在反射现象中, 。小聪认为此结论不具有普遍性。实验中的不足之处是 ,改进方法是 。
入射角 反射角
30° 30°
知识点3 镜面反射和漫反射
7.阳光下一本教材掉到地上,小明和小红从不同的位置都能看到它,下列说法正确的是 ( )
A.阳光在教材表面发生漫反射,反射时遵循光的反射定律
B.阳光在教材表面发生反射时,入射角等于反射角
C.小明看到的教材比小红看到的教材更亮
D.教材是光源,它发出的光射入小明和小红的眼睛
8.【新独家原创】为了追求更为炫酷的舞台效果,舞蹈演员在演出时经常穿烫金、镶钻或带亮片的演出服。当舞台灯光照射到演出服上时,台下观众会看到演出服闪闪发光。请运用所学知识解释为什么这样的演出服能闪闪发光,而普通演出服却不能。
能力提升全练
9.(2022浙江舟山、嘉兴中考,7,★☆☆)如图,小舟利用平面镜探究光的反射定律,下列说法错误的是 ( )
A.AO是入射光线
B.反射角等于30°
C.将激光笔靠近N时,光线OB会靠近ON
D.绕ON前后转动F板,F板上观察不到光线
10.【安全与健康】(2023吉林长春汽车经开区调研,14,★☆☆)如图是晚上汽车在干燥的沥青路面和潮湿的沥青路面上行驶时大灯的部分光路图,在晚上开车时 ( )
A.光在潮湿的路面发生漫反射
B.光在干燥的路面发生镜面反射
C.对面无车时,驾驶员看潮湿的路面更亮
D.照射到干燥路面上的光遵循光的反射定律
11.(2022湖南长沙一中集团期中,20,★★☆)如图为平面镜的位置,O为入射点,入射光线与平面镜镜面之间的夹角为20°,绕过O点垂直于纸面的轴将平面镜顺时针转动10°,反射光线与入射光线的夹角是 。
12.【物理跨数学】(2023江苏苏州姑苏期中,34,★★☆)如图所示,两等大的平面镜A、B竖直立在地面上,A、B高为0.95 m,相距30 cm。有一细束激光与竖直方向成45°角射到平面镜B的上边缘,经多次反射后射到地面。
(1)激光束射到地面前,一共发生了 次反射。
(2)反射到地面上的光点与平面镜A的距离为 。
13.(2022湖北黄冈、孝感等中考,14,★☆☆)有时,黑板反射的光会“晃”着一些同学的眼睛。如图所示,A点表示被“晃”人的眼睛,OA是发生这种现象时的一条反射光线。请在图中作出OA的入射光线。
14.[2021湖南娄底中考,19(1),★★☆]画出经图示平面镜组(两镜面互相垂直)反射后的反射光线。
15.【实验探究·设计实验】(2021贵州安顺中考,24,★★☆)在探究“光的反射规律”的实验中,为了确定反射光线和入射光线的位置关系,实验器材有可旋转的光屏(如图甲所示,光屏的A、B两部分均可绕轴ON旋转)、平面镜和激光电筒。如图乙所示,将光屏立放在水平放置的镜面上,让激光电筒发出的光沿光屏A入射到O点。
(1)实验中,光屏A是用来呈现 光线的,为了观察到完整的光路,光屏B需旋转到图乙中的位置 (填序号);
(2)旋转光屏A到位置1时,也同时需要旋转光屏B到位置3才能观察到完整光路,通过以上操作过程可知,要观察完整的光路,光屏A、B两部分旋转后要处于 ;
(3)记录多次实验光路,进一步探究发现反射光线和入射光线关于转轴ON对称,这条过入射点并 于镜面的直线ON叫做 ,根据这条线便可以确定反射光线和入射光线的位置关系。
素养探究全练
16.【科学思维】意大利的维加内拉村位于山谷中,每年有3个月的时间见不到丝毫阳光。为此,市长皮耶尔佛朗哥·米达利发动村民建造了一面巨型平面镜。由计算机控制的马达驱动这面平面镜跟随太阳转动,可保证每天至少有6小时将阳光反射到村里的中心广场,如图所示。
(1)某一时刻,太阳光沿AO入射,当平面镜转动到图示方向,反射光线恰好沿OB射到维加内拉村,若测得OB与镜面的夹角为60°,则入射角为 ;
(2)太阳从A点升高到A'点(AO与A'O的夹角为30°),要使反射光线OB方向不变,只改变平面镜的方向,则这时入射角为 ,平面镜绕O点逆时针转过的角度为 。
答案全解全析
基础过关全练
1.D 立竿见影、小孔成像、路灯下的人影,都是由光的直线传播形成的;街上看到父亲的背影,是由光的反射形成的。
解题技巧 正确区分“影”与“像”,明确它们的形成原理是解题关键。
2.A 当入射光线与镜面垂直时,入射角是0°,反射角也是0°,故A不符合光的反射定律。根据光的反射定律,反射角等于入射角,入射光线逐渐向法线靠拢,反射光线也逐渐向法线靠拢;入射角增大10°,反射角也增大10°;如果入射光线和镜面的夹角是30°,说明入射角是60°,则反射角为60°,故B、C、D符合光的反射定律。
3.100° 向右
解析 由题意知,入射角为50°,则反射光线与入射光线的夹角为100°;当液面下降后,入射点和法线均右移,入射角不变,此时反射后的光点S'将向右移动,如解析图所示。
4.30° 可逆
解析 作出反射光线和入射光线的角平分线即法线,反射光线与入射光线的夹角为60°,反射光线与法线的夹角为反射角,入射光线与法线的夹角为入射角,光反射时,反射角等于入射角,故入射角为30°;小猫反射的光能进入小聪的眼睛,小聪反射的光也能进入小猫的眼睛,所以在反射现象中,光路是可逆的。
5.如图所示
解析 过入射点O作法线,然后根据反射光线和入射光线分居法线两侧、反射角等于入射角,在法线下方画出反射光线。
6.(1)C (2)是否在同一平面内 (3)光路是可逆的 (4)反射角等于入射角 实验次数过少 进行多次实验,得出普遍规律
解析 (1)为了让入射光线能够在纸板上显示出来,应该使入射光线贴着纸板射到O点;(2)实验中使用可折转的纸板,可以通过折转纸板并观察现象,来探究反射光线、入射光线与法线是否在同一平面内;(3)让光线沿FO的方向射到O点,会发现反射光线沿着OE方向射出,该现象说明在反射现象中,光路是可逆的;(4)分析表中数据,可得出反射角等于入射角的结论;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,为了得到普遍规律,应进行多次实验。
7.A 小明和小红从不同的位置都能看到教材,这是由于光在教材表面发生了漫反射,光的漫反射遵循光的反射定律,反射角等于入射角,并且小明和小红看到的教材一样亮,故A正确,B、C错误;教材本身不会发光,不是光源,故D错误。
8.解析 由于烫金、镶钻和亮片的表面比较光滑,当舞台灯光照射到它们表面时发生镜面反射,台下观众会看到演出服闪闪发光。而普通演出服的表面比较粗糙,当舞台灯光照射到它们表面时发生漫反射,没有闪闪发光的效果。
能力提升全练
9.B 由图知AO是入射光线,入射角为60°,反射角也等于60°;若使入射光线OA靠近ON,则入射角减小,反射角也会减小,反射光线OB也会靠近ON;绕ON前后转动F板,由于两个面不在同一平面内,所以F板上观察不到光线。
10.D 由图可知,平行光射到潮湿的沥青路面时反射光线是平行射出的,发生的是镜面反射,很少的反射光线进入驾驶员的眼睛,所以,对面无车时,驾驶员看潮湿的路面更暗;光射到干燥的沥青路面时发生漫反射,漫反射遵循光的反射定律。
11.160°或120°
解析 入射角为70°,反射角也为70°,所以反射光线与入射光线的夹角是140°;若入射光线在O点左侧,当平面镜绕入射点顺时针转动10°时,入射角增大10°,变为80°,反射角也变为80°,此时反射光线与入射光线的夹角为160°。若入射光线在O点右侧,当平面镜绕入射点顺时针转动10°时,入射角减小10°,变为60°,反射角也变为60°,此时反射光线与入射光线的夹角为120°。
12.(1)4 (2)5 cm
解析 (1)如解析图所示,∠DCF为45°,在Rt△DCF中,DF=CF=30 cm,所以每反射一次,光线下移30 cm,下移的次数是n=≈3.17,发生反射次数应为4次;(2)第4次反射的入射点距地面的高度h=95 cm-(4-1)×30 cm=5 cm,最后一次反射的入射点应该在平面镜A上,则反射到地面上的光点与平面镜A的距离是5 cm。
13.如图所示
解析 过入射点O作反射面的垂线即法线,过O点作入射光线,使入射光线与法线的夹角等于反射光线与法线的夹角。
14.如图所示
解析 根据反射角等于入射角作出上面平面镜处的反射光线,此时反射光线与上面的平面镜之间的夹角为90°-60°=30°;该反射光线射到下面的平面镜上,先作出法线,下面平面镜处的入射光线与下面平面镜之间的夹角为90°-30°=60°,入射角为90°-60°=30°,根据反射角等于入射角作出下面平面镜处的反射光线,最终的反射光线与开始的入射光线平行。
15.(1)入射 2 (2)同一平面内 (3)垂直 法线
解析 (1)光屏A是用来呈现入射光线的;为观察到完整的光路,需将光屏B旋转到图乙中的位置2,使光屏A和光屏B在同一平面内;(2)由图乙可知,旋转光屏A到位置1、旋转光屏B到位置3时,光屏A和光屏B在同一平面内,此时才能观察到完整光路,说明要观察完整的光路,光屏A、B两部分旋转后要处于同一平面内;(3)由光的反射定律可知,反射光线与入射光线关于法线对称,探究发现反射光线和入射光线关于转轴ON对称,因此转轴ON即法线所在位置,法线与镜面垂直,因此过入射点作垂直于镜面的直线即法线。
素养探究全练
16.(1)30° (2)45° 15°
解析 (1)平面镜的作用是改变光的传播方向,使射向镜面的光反射到维加内拉村。已知OB与镜面夹角为60°,则反射角为30°,入射角也为30°;(2)∠AOB=60°,要使反射光线OB方向不变,则∠A'OB=90°,这时入射角为45°,那么OB与镜面夹角变为45°,平面镜绕O点逆时针转过的角度为15°。
