第31页 - 通城学典课时作业本八年级物理苏科版江苏专用

A

C

$128°$

$0°$

$90°$

 光反射时，反射光线、入射光线和法线在同一平面内

 一次实验得到的结论具有偶然性

在

光的反射中，光路是可逆的

A

【分析】
首先明确核心要求：定日镜需要始终把太阳光反射到固定位置的塔顶接收器，因此反射光线的方向是固定不变的。接下来分析变量：太阳向西移动，入射光线的方向会逐渐向西偏转。接下来结合光的反射定律推导：反射角始终等于入射角，法线永远是入射光线和反射光线夹角的角平分线，镜面始终与法线垂直。当入射光线向西偏转时，作为角平分线的法线会沿逆时针方向转动，因此和法线垂直的定日镜也需要同步逆时针旋转，才能始终保证反射光对准接收器，同时向上、向下移动都无法调整反射光线的指向来适配西移的太阳，由此判断选项。
【解析】
解：定日镜的功能是将太阳光始终反射到塔顶的接收器，因此反射光线的方向保持固定。
当太阳向西移动时，入射光线的方向逐渐向西偏转，根据光的反射定律，反射角等于入射角，法线始终是入射光线与反射光线夹角的角平分线，因此法线会随入射光线的西偏沿逆时针方向转动。
由于定日镜的镜面始终与法线垂直，因此定日镜需要同步逆时针旋转，即可始终将反射光对准接收器。向上、向下移动定日镜无法适配入射光线的水平方向偏移，无法保证反射光始终指向接收器，因此BCD错误，A正确。
【答案】
A
【知识点】
光的反射定律
【点评】
本题结合敦煌熔盐光热电站的实际应用场景，动态考察光的反射定律的应用，跳出了静态反射光路的常规考察模式，要求学生结合入射光线的运动变化推导镜面的转动方向，能够锻炼学生的动态光路分析能力。
【难度系数】
0.6

【分析】
首先我们要明确，题目要求反射光线沿水平方向射出，这里存在两种不同的水平出射方向，不能只考虑单一情况。解题的核心思路是：1. 先分两种情况确定入射光线和反射光线的总夹角；2. 根据光的反射定律，法线是入射光线和反射光线的角平分线，由此得到入射角、反射角的大小；3. 结合平面镜始终与法线垂直的几何关系，推导平面镜和水平面的夹角，最后汇总两种情况的结果即可。
【解析】
根据题意，入射光线与水平面成50°角，反射光线沿水平方向射出，共存在两种情况：
1. 第一种情况：反射光线沿入射点的右侧水平向右射出，此时入射光线与反射光线的夹角为50°。
根据光的反射定律，入射角等于反射角，法线为两光线的角平分线，因此入射角 = 反射角 = $\frac{50°}{2}=25°$。
由于平面镜与法线垂直，因此平面镜与水平面的夹角为 $90° - 25° = 65°$。
2. 第二种情况：反射光线沿入射点的左侧水平向左射出，此时入射光线与反射光线的夹角为 $180° - 50° = 130°$。
同理可得入射角 = 反射角 = $\frac{130°}{2}=65°$，结合平面镜与法线垂直的几何关系，可得平面镜与水平面的夹角为 $90° - 65° = 25°$。
因此平面镜与水平面的夹角为25°或65°。
【答案】
C
【知识点】
光的反射定律，几何角度计算
【点评】
本题的易错点是容易忽略反射光线的两种水平出射方向，只计算出一个角度导致错选。解题时要牢记法线的两个核心性质：一是法线平分入射光线和反射光线的夹角，二是法线与平面镜始终垂直，结合几何关系即可快速推导结果。
【难度系数】
0.6

【分析】
首先我们要明确光的反射定律里入射角的定义：入射角是入射光线与法线的夹角，法线始终和平面镜垂直，并非入射光线和镜面的夹角。第一步先处理第一个空：已知入射光线和镜面夹角是26°，用90°减去这个夹角就能得到入射角，再根据反射角等于入射角，反射光线和入射光线的夹角就是入射角的2倍。第二步处理垂直入射的特殊情况：光线垂直镜面入射时，入射光线和法线完全重合，此时入射光线和法线的夹角就是0°，也就是入射角为0°，对应的反射角也等于0°，因此反射光线和入射光线的夹角也为0°。
【解析】
1. 计算反射光线与入射光线的常规夹角：
法线与平面镜垂直，因此入射光线与法线的夹角（入射角）$i = 90° - 26° = 64°$。
根据光的反射定律，反射角等于入射角，即反射角$r = i = 64°$，因此反射光线与入射光线的夹角为$i + r = 64° + 64° = 128°$。
2. 计算垂直入射时的入射角：
当光线垂直镜面入射时，入射光线与法线完全重合，入射光线和法线的夹角为0°，因此入射角大小为$0°$。
3. 计算垂直入射时反射光线与入射光线的夹角：
垂直入射时反射角也等于入射角0°，此时反射光线与入射光线沿同一直线反向，二者夹角为$0°$。
【答案】
$128°$ $0°$ $0°$
【知识点】
光的反射定律；入射角定义
【点评】
本题属于光的反射模块的基础常规考题，核心易错点是容易误将入射光线与镜面的夹角直接当作入射角计算，需要牢记入射角、反射角都是对应光线与法线的夹角，垂直入射的特殊反射情况也是需要重点掌握的常考考点。
【难度系数】
0.8

【分析】
解题时首先明确潜望镜的核心结构是两块相互平行、与水平方向成45°角的平面镜，利用光的反射改变光路。第一步先处理水平入射的光线：找到它在上方平面镜的入射点，先作垂直于镜面的法线，依据反射角等于入射角画出第一次反射的光线，因为入射光水平、镜面倾角45°，第一次反射光线方向为竖直向下；第二步处理这条竖直向下的光线，找到它在下方平面镜的入射点，同样作垂直于下方镜面的法线，再次依据反射定律画出第二次反射的光线，方向水平向右，最终指向人眼，全程要给光线标注箭头表示传播方向，法线用虚线绘制。
【解析】
1. 确认潜望镜内两块平面镜的位置，两块镜面互相平行，均与水平方向成45°夹角；
2. 处理上方入射点：过入射点作垂直于上方平面镜的虚线（即法线），根据反射角等于入射角，作出第一次反射光线，方向竖直向下，标注传播方向的箭头；
3. 处理下方入射点：过该入射点作垂直于下方平面镜的虚线（即法线），再次根据反射角等于入射角，作出第二次反射光线，方向水平向右指向人眼，标注传播方向的箭头。
【答案】

【知识点】
光的反射定律，平面镜应用
【点评】
本题是光的反射在潜望镜中的基础应用题，核心是掌握两次平面镜反射的光路特点，学生容易出错的点是漏画法线、忘记给光线标注传播箭头，需要注意光学作图的规范性。
【难度系数】
0.7

【分析】
我们按照光的反射定律的逻辑一步步思考：①首先明确已知条件：入射光线和水平界面成30°角，要求反射光线竖直向下射入矿井，先把入射点、入射光线、目标反射光线确定出来；②计算入射光线和反射光线的总夹角：入射光线在水平线上方与水平成30°，反射光线在水平线下方竖直向下，二者夹角为30°+90°=120°；③根据反射定律，法线是入射光线和反射光线的角平分线，因此反射角等于入射角，都等于总夹角的一半，也就是60°；④由于平面镜与法线始终垂直，过入射点作法线的垂线就得到平面镜的位置，最后标注反射角即可。
【解析】
作图步骤如下：
1. 确定入射点：即入射光线与图中水平虚线的交点；
2. 从入射点出发，沿竖直向下方向画出反射光线，使其指向矿井内部；
3. 计算得入射光线与反射光线的夹角为30°+90°=120°，作出这两条光线的角平分线，该线即为法线；
4. 由反射定律可知，反射角等于入射角，因此反射角大小为$\frac{120°}{2}=60°$；
5. 过入射点作法线的垂线，该垂线就是平面镜的位置，在平面镜的背面画上短斜线标识，最后标注出反射角的度数为60°。
【答案】

【知识点】
光的反射定律，光学作图
【点评】
本题是光的反射规律的实际应用类作图题，核心是利用“法线是入射光线和反射光线的角平分线、平面镜与法线垂直”的规律推导平面镜位置，易错点是误算入射和反射光线的总夹角，导致反射角计算错误，完成作图后可以反向验证入射角度数是否符合题干条件，排查错误。
【难度系数】
0.6

【分析】
我们可以顺着实验逻辑逐步思考每一问：
1. 第一问：要让入射光和反射光同时呈现在白板上，根据光的反射的基本逻辑，入射光线、反射光线、法线三者必须共面，而法线本身是和平面镜垂直的，所以承载这三条线的白板所在平面必须和平面镜垂直，因此白板和平面镜的夹角就是90°。
2. 第二问：这条过入射点垂直镜面的直线ON就是法线，所有入射光和对应反射光所在的平面都相交于这条法线，直接对应光反射时三线共面的规律。
3. 第三问：只通过一组入射角等于45°的实验数据就得出普遍结论，实验次数太少，单次实验的结果存在偶然性，不能代表所有情况，得出的结论不具备普遍性。
4. 第四问：沿着之前的反射光线BO入射，反射光会沿着之前的入射光线OA射出，直接对应光反射的光路可逆特点。
【解析】
(1) 当入射光、反射光同时呈现在白板上时，白板所在平面就是入射光线、反射光线、法线所在的平面，由于法线与平面镜垂直，因此白板与平面镜垂直，二者夹角为$90°$。
(2) 直线ON是垂直于镜面的法线，所有入射光和对应反射光的平面都经过ON，说明光反射时，反射光线、入射光线和法线在同一平面内。
(3) 仅通过一次实验测量得到的一组数据就总结规律，实验次数过少，得到的结论具有偶然性，无法得到普遍适用的规律，需要多次改变入射角进行重复实验，验证结论的普遍性。
(4) 沿原反射光线的路径入射，反射光会沿原入射光线的路径射出，说明在光的反射现象中，光路是可逆的。
【答案】
(1)$90°$ (2)光反射时，反射光线、入射光线和法线在同一平面内 (3)一次实验得到的结论具有偶然性 (4)在光的反射中，光路是可逆的
【知识点】
光的反射定律，光路可逆性，多次实验探究原则
【点评】
本题是光的反射定律探究实验的常规基础考题，覆盖了实验操作细节、核心规律总结、实验方案评估、光路特点多个核心考点，难度不大，提醒学生在物理探究实验中要注意通过多次实验避免偶然性，得到普遍规律，加深对光的反射各条规律的理解记忆。
【难度系数】
0.8

【分析】
我们首先要抓住题目核心要求：光线能沿原光路返回的隐含条件是，光线在多次反射的过程中，必须有一次是垂直入射到任意一个平面镜上，此时光线的传播方向与镜面法线完全重合，就会沿入射路径反向原路返回。接下来推导规律：初始入射光线平行于平面镜ON，第一次入射到OM时，反射光线与OM的夹角为θ，后续每完成一次反射，光线和对应镜面的夹角就会增加θ，要实现垂直入射镜面，就要求光线与镜面的夹角最终等于90°，也就是必须满足kθ=90°（k为正整数），即90°必须是夹角θ的整数倍，最后逐个验证选项就能得到不可能的θ值。
【解析】
光线沿原光路返回的必要条件是：光线在某次反射时垂直入射到平面镜表面，此时光线将沿入射路径反向折返。
结合初始光线平行于ON的几何关系，可推导得到约束条件：存在正整数k，满足 $ k·θ = 90° $，即90°必须能被θ整除：
1. 对选项A：θ=20°，$ 90°÷20°=4.5 $，结果不是正整数，不满足条件；
2. 对选项B：θ=15°，$ 90°÷15°=6 $，结果是正整数，满足条件；
3. 对选项C：θ=10°，$ 90°÷10°=9 $，结果是正整数，满足条件；
4. 对选项D：θ=5°，$ 90°÷5°=18 $，结果是正整数，满足条件；
因此两平面镜之间的夹角不可能是20°。
【答案】A
【知识点】光的反射定律，镜面多次反射
【点评】本题的解题关键是挖掘“沿原光路返回”的隐含条件，不需要复杂的几何作图，通过推导得到90°必须是θ的整数倍的规律即可快速判断，易错点是无法识别原路返回对应的垂直入射要求，难以建立θ和90°的整数倍关联。
【难度系数】0.3