2022高中物理 第13章 光 課時(shí)提升作業(yè)十二 13.1 光的反射和折射 新人教版選修3-4

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1、2022高中物理 第13章 光 課時(shí)提升作業(yè)十二 13.1 光的反射和折射 新人教版選修3-4 一、選擇題(本題共7小題,每小題8分,共56分) 1.(2018·溫州高二檢測(cè))如圖所示,一條光線通過(guò)一個(gè)在水中的球形空氣泡,下列哪一條表示出射光線的路徑　(　　) A.光線1　　　　　　　 B.光線2 C.光線3 D.光線4 【解析】選A。光先從水進(jìn)入空氣泡中,由折射定律可知折射角應(yīng)大于入射角;然后又從空氣射入水中,折射角應(yīng)小于入射角。綜上所述,只有光線1符合要求,故選項(xiàng)A正確。 2.(2018·溫州高二檢測(cè))兩束細(xì)平行光a和b相距為d,從空氣中互相平行地斜射到長(zhǎng)方體玻璃

2、磚的上表面,如圖所示,玻璃對(duì)a的折射率小于對(duì)b的折射率。當(dāng)它們從玻璃磚的下表面射出后,有　(　　) A.兩束光仍平行,間距等于d B.兩束光仍平行,間距大于d C.兩束光仍平行,間距小于d D.兩束光不再相互平行 【解析】選B。作出兩束光線穿過(guò)平行玻璃磚的光路圖如圖所示。 根據(jù)na=,nb=,由題意知narb,故d′>d。光線經(jīng)兩側(cè)面平行的玻璃磚后方向不變,出射光線平行,故選項(xiàng)B正確。 【補(bǔ)償訓(xùn)練】 (多選)一束激光以入射角i=30°照射液面,其反射光在固定的水平光屏上形成光斑B,如圖所示,如果反射光斑位置移動(dòng)了2cm,說(shuō)明液面可能　(　　) A.上

3、升了cm　　　　　　　B.上升了cm C.下降了cm D.下降了cm 【解析】選B、D。因光斑移動(dòng)方向不明確,故有兩種可能:若光斑左移2cm,則液面上升h=cm=cm;若光斑右移2cm,則液面下降cm。正確選項(xiàng)為B、D。 3.一束光線從空氣射向折射率為1.5的玻璃內(nèi),入射角為45°,下面光路圖中正確的是　(　　) 【解析】選C。光在兩介質(zhì)的界面上通常同時(shí)發(fā)生反射和折射,所以A錯(cuò)誤;由反射定律得反射角為45°,根據(jù)折射定律n=得θ1>θ2,故B、D錯(cuò)誤,C正確。 4.如圖所示,一束單色光射入一玻璃球體,入射角為60°,已知光線在玻璃球內(nèi)經(jīng)一次反射后,再次折射回到空氣中時(shí)與入

4、射光線平行。此玻璃的折射率為　 (　　) A.　　　　　　　　B.1.5 C. D.2 【解析】選C。根據(jù)題意畫(huà)出光的傳播光路圖如圖所示。作OD使其與入射光和出射光平行,由幾何知識(shí)得∠AOB=60°+60°=120°,所以∠ACB=60°,得到折射角為30°,所以n==。 【補(bǔ)償訓(xùn)練】(多選)如圖所示,把由同種玻璃制成的厚度為d的立方體A和半徑為d的半球體B分別放在報(bào)紙上,且讓半球的凸面向上,從正上方(對(duì)B來(lái)說(shuō)是最高點(diǎn))豎直向下分別觀察A、B中心處報(bào)紙上的文字,下面的觀察記錄正確的是　 (　　) A.看到A中的字比B中的字高 B.看到B中的字比A中的字高

5、 C.看到A、B中的字一樣高 D.看到B中的字和沒(méi)有放玻璃半球時(shí)一樣高 【解析】選A、D。如圖所示,從立方體A底部中心發(fā)出的光線經(jīng)過(guò)立方體上表面發(fā)生折射時(shí)折射角大于入射角,故A中心處報(bào)紙上的文字的像比實(shí)際位置要高;從半球體B底部中心位置發(fā)出的光線經(jīng)過(guò)半球后垂直界面射入空氣,傳播方向不發(fā)生改變,故B中心處報(bào)紙上的文字的像與實(shí)際位置一樣高,故選項(xiàng)A、D正確,B、C錯(cuò)誤。 5.光線由空氣射向某媒質(zhì),當(dāng)入射角為i時(shí),折射光線與反射光線正好垂直,那么這種媒質(zhì)的折射率和光在該媒質(zhì)中的速度分別為　(　　) A.n=sini,v=c·sini　　 B.n=tani,v=c·tani C.n=t

6、ani,v=c·coti D.n=cosi,v= 【解題指南】解答本題時(shí)可按以下步驟進(jìn)行: (1)根據(jù)題意畫(huà)出光路圖。 (2)找到折射角與入射角之間的關(guān)系。 (3)根據(jù)折射率的定義n=及n=計(jì)算媒質(zhì)的折射率及光在該媒質(zhì)中的速度。 【解析】選C。由圖可知折射角β=90°-i,故該媒質(zhì)的折射率n===tani;由n=可知,光在該媒質(zhì)中的速度v===c·coti;綜上可知,選項(xiàng)C正確。 6.(多選)(2018·濟(jì)寧高二檢測(cè))如圖所示,用插針?lè)y(cè)定玻璃折射率的實(shí)驗(yàn)中,以下說(shuō)法中正確的是　(　　) A.P1、P2及P3、P4之間的距離適當(dāng)大些,可以提高準(zhǔn)確度 B.P1、P2及

7、P3、P4之間的距離取得小些,可以提高準(zhǔn)確度 C.入射角θ1適當(dāng)大些可以提高準(zhǔn)確度 D.P1、P2的間距,入射角的大小均與實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確度無(wú)關(guān) 【解析】選A、C。因?yàn)閷?shí)驗(yàn)中的入射光線和折射光線都是通過(guò)隔著玻璃磚觀察一直線后確定的,相互間的距離太小,容易出現(xiàn)偏差,故選項(xiàng)A正確,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;入射角適當(dāng)大些,相應(yīng)的折射角也增大,折射現(xiàn)象較明顯,容易測(cè)量些,故選項(xiàng)C正確,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 7.(2018·福州高二檢測(cè))現(xiàn)在高速公路上的標(biāo)志牌都用“回歸反光膜”制成。夜間行車(chē)時(shí),它能把車(chē)燈射出的光逆向返回,標(biāo)志牌上的字特別醒目。這種“回歸反光膜”是用球體反射元件制成的,反光膜內(nèi)均勻分布著一層直徑為10μm

8、的細(xì)玻璃珠,所用玻璃的折射率為,為使入射的車(chē)燈光線經(jīng)玻璃珠折射——反射——折射后恰好和入射光線平行,如圖所示,那么第一次入射的入射角應(yīng)是　 (　　) A.15° B.30° C.45° D.60° 【解析】選D。作光路圖如圖所示,設(shè)入射角為θ,折射角為α,則θ=2α, n==,cosα==,α=30°,所以θ=60°,故選項(xiàng)D正確。 二、非選擇題(14分) 8．（2017·江蘇高考）人的眼球可簡(jiǎn)化為如圖所示的模型，折射率相同、半徑不同的兩個(gè)球體共軸，平行光束寬度為D，對(duì)稱(chēng)地沿軸線方向射入半徑為R的小球，會(huì)聚在軸線上的P點(diǎn)。取球體的折射率為，且D=R，求光線的會(huì)

9、聚角α。（示意圖未按比例畫(huà)出） 【解析】由幾何關(guān)系解得i=45° 則由折射定律解得r=30° 且解得α=30°答案：30° 【總結(jié)提升】折射問(wèn)題的四點(diǎn)注意 (1)根據(jù)題意畫(huà)出正確的光路圖。 (2)利用幾何關(guān)系確定光路中的邊、角關(guān)系,要注意入射角、折射角的確定。 (3)利用反射定律、折射定律求解。 (4)注意光路可逆性、對(duì)稱(chēng)性的應(yīng)用。 1.(15分)(1)(多選)關(guān)于光的折射和折射率,下列說(shuō)法正確的是　(　　) A.折射光與入射光的傳播方向總是不同的 B.發(fā)生折射是因?yàn)楣庠诓煌橘|(zhì)中的傳播速度不同 C.根據(jù)n=可知,介質(zhì)的折射率與入射角的正弦成正比 D.介質(zhì)的折

10、射率總是大于1 E.根據(jù)n=可知,介質(zhì)的折射率等于光在真空中的傳播速度c跟光在這種介質(zhì)中的傳播速度v之比 (2)利用半圓柱形玻璃,可減小激光光束的發(fā)散程度。在如圖所示的光路中,A為激光的出射點(diǎn),O為半圓柱形玻璃橫截面的圓心,AO過(guò)半圓頂點(diǎn)。若某條從A點(diǎn)發(fā)出的與AO成α角的光線,以入射角i入射到半圓弧上,出射光線平行于AO,求此玻璃的折射率。 【解析】(1)選B、D、E。發(fā)生折射現(xiàn)象是由于光在不同介質(zhì)中傳播速度不同,而當(dāng)光線垂直入射到介質(zhì)分界面上時(shí),折射光與入射光方向相同,故A錯(cuò)誤,B正確;折射率由介質(zhì)決定,與入射角無(wú)關(guān),C錯(cuò)誤;因介質(zhì)折射率是光線從空氣折射入介質(zhì)時(shí)的入射角與折射角正弦

11、之比,所以折射率總大于1,D正確;由n=可知E正確。 (2)根據(jù)光路圖,由折射定律得n=,由幾何關(guān)系得r=i-α 故n= 答案:(1)B、D、E　(2) 【補(bǔ)償訓(xùn)練】 (1)(多選)一束復(fù)色光由空氣射向玻璃,發(fā)生折射而分為a、b兩束單色光,其傳播方向如圖所示。設(shè)玻璃對(duì)a、b的折射率分別為na和nb,a、b在玻璃中的傳播速度分別為va和vb,則　(　　) A.na>nb　　　　　　　 B.navb D.va

12、,如圖所示。若沿此光線傳播的光從光源S到玻璃板上表面的傳播時(shí)間與在玻璃板中的傳播時(shí)間相等,點(diǎn)光源S到玻璃板上表面的垂直距離l應(yīng)是多少? 【解析】(1)選A、D。根據(jù)折射定律n=和n=可判A、D正確。 (2)設(shè)光線SA在玻璃中的折射角為θ2,傳播速度為v,則由n=有,光在玻璃板中傳播的速度v=;由幾何關(guān)系有,光線在玻璃板上表面?zhèn)鞑サ木嚯x為s1=,由s=vt,有t1==,其中c是真空中的光速,光在玻璃板中傳播的距離s2=,光在玻璃板中的傳播時(shí)間t2== 由折射定律有n=?、? 由題意有② 由三角函數(shù)關(guān)系有cosθ2=　③ 聯(lián)立①②③得l= 答案:(1)A、D　(2) 2.(15分

13、)(1)(多選)關(guān)于折射率,下列說(shuō)法中正確的是　(　　) A.根據(jù)n=可知,介質(zhì)的折射率隨入射角的增大而增大 B.根據(jù)n=可知,介質(zhì)的折射率隨折射角的增大而減小 C.介質(zhì)的折射率由介質(zhì)本身決定,與入射角、折射角均無(wú)關(guān) D.根據(jù)n=可知,介質(zhì)的折射率與介質(zhì)中的光速成反比 E.同一頻率的光由第一種介質(zhì)進(jìn)入第二種介質(zhì)時(shí),折射率與波長(zhǎng)成反比 (2)為從軍事工事內(nèi)部觀察到外面的目標(biāo),在工事壁上開(kāi)一長(zhǎng)方形孔。設(shè)工事壁厚d=34.64cm,孔的寬度L=20cm,孔內(nèi)嵌入折射率n=的玻璃磚如圖所示。試問(wèn):嵌入玻璃磚后,工事內(nèi)部人員觀察到外界的視野的最大張角為多少? 【解析】(1)選C、D、E。介質(zhì)的折射率是一個(gè)表明介質(zhì)的光學(xué)特性的物理量,由介質(zhì)本身決定,與入射角、折射角無(wú)關(guān),故選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤,選項(xiàng)C正確;由于真空中光速是一個(gè)定值,故n與v成反比正確,這也說(shuō)明折射率與光在該介質(zhì)中的光速是有聯(lián)系的,故選項(xiàng)D正確;由v=λf,當(dāng)f一定時(shí),v正比于λ,由于n與v成反比,故折射率與波長(zhǎng)λ也成反比,故選項(xiàng)E正確。 (2)當(dāng)人眼處于底端呈對(duì)角線向外看時(shí),視野最大,光路如圖所示,又d=34.64cm,L=20cm,則tanβ==,所以β=30°。由折射定律=,所以α=60°,所以視野最大張角為120°。 答案:(1)C、D、E　(2)120°