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課時(shí)提升作業(yè) 十二 光的反射和折射
(40分鐘 100分)
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。作出兩束光線穿過平行玻璃磚的光路圖如圖所示。
根據(jù)na=sinisinra,nb=sinisinrb,由題意知na
rb,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,說明液面可能 ( )
A.上升了6cm B.上升了3cm
C.下降了2cm D.下降了3cm
【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=1tan30cm=3cm;若光斑右移2cm,則液面下降3cm。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=sinθ1sinθ2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)與入射光線平行。此玻璃的折射率為
( )
A.2 B.1.5
C.3 D.2
【解析】選C。根據(jù)題意畫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=sin60sin30=3。
【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來說是最高點(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
C.看到A、B中的字一樣高
D.看到B中的字和沒有放玻璃半球時(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=csini B.n=tani,v=ctani
C.n=tani,v=ccoti D.n=cosi,v=ccosi
【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=sinθ1sinθ2及n=cv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=sinisin(90-i)=sinicosi=tani;由n=cv可知,光在該媒質(zhì)中的速度v=cn=ctani=ccoti;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,用插針法測(cè)定玻璃折射率的實(shí)驗(yàn)中,以下說法中正確的是 ( )
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。夜間行車時(shí),它能把車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的細(xì)玻璃珠,所用玻璃的折射率為3,為使入射的車燈光線經(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=sinθsinα=2sinαcosαsinα,cosα=n2=32,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)聚角α。（示意圖未按比例畫出）
【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】折射問題的四點(diǎn)注意
(1)根據(jù)題意畫出正確的光路圖。
(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=sinθ1sinθ2可知,介質(zhì)的折射率與入射角的正弦成正比
D.介質(zhì)的折射率總是大于1
E.根據(jù)n=cv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之比,所以折射率總大于1,D正確;由n=cv可知E正確。
(2)根據(jù)光路圖,由折射定律得n=sinisinr,由幾何關(guān)系得r=i-α
故n=sinisin(i-α)
答案:(1)B、D、E (2)sinisin(i-α)
【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
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2018-2019學(xué)年高中物理
第13章
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
2018
2019
學(xué)年
高中物理
13
課時(shí)
提升
作業(yè)
十二
反射
折射
新人
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