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2019-2020学年沪教版物理选修3-4同步随堂演练:4-5 光的折射 WORD版含解析.doc

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资源描述

1、随堂检测1.光从空气射入水中,当入射角变化时,则()A.反射角和折射角都发生变化B.反射角和折射角都不变C.反射角发生变化,折射角不变D.折射角变化,反射角始终不变解析:选A.由光的反射定律知,入射角和反射角相等,所以入射角变化时,反射角也发生变化;由光的折射定律知,入射角的正弦和折射角的正弦成正比,所以入射角变化时,折射角也发生变化,A正确.2.如图所示,一束可见光穿过平行玻璃砖后,变为a、b两束单色光.如果光束b是蓝光,则光束a可能是()A.红光B.黄光C.绿光 D.紫光解析:选D.由题图可知,光束a的折射角小,根据n知,光束a的折射率大于光束b的折射率,频率越大,折射率越大,且已知光束b

2、是蓝光,选项中频率大于蓝光频率的只有紫光,故光束a可能是紫光,D项正确.3.用“插针法”测定透明半圆柱玻璃砖的折射率,O为玻璃砖截面的圆心,使入射光线跟玻璃砖的平面垂直,如图所示的四个图中P1、P2、P3和P4是四个学生实验插针的结果.(1)在这四个图中肯定把针插错了的是;(2)在这四个图中可以比较准确地测出折射率的是,计算玻璃砖的折射率的公式是.解析:(1)垂直射入半圆柱玻璃砖平面的光线,经玻璃砖折射后,折射光线不能与入射光线平行(除过圆心的光线),A错.(2)测量较准确的是图D,因B图的入射光线经过圆心,出射光线没有发生折射,C图的入射光线离圆心太近,射到圆界面上时,入射角太小不易测量,会

3、产生较大的误差.测量出入射角与折射角后,由折射定律求出折射率n.答案:(1)A(2)Dn4.如图所示,一束光线以60的入射角射到一水平放置的平面镜上,反射后在正上方与平面镜平行的光屏上留下一光点A.现将一块上下两面平行的透明体平放在平面镜上,如图中虚线所示,则进入透明体的光线经平面镜反射后再从透明体的上表面射出,打在光屏上的光点P与原来相比向左平移了3.46 cm,已知透明体对光的折射率为.(1)透明体的厚度为多大?(2)光在透明体里传播的时间为多长?解析:(1)由n得sin ,故30.设透明体的厚度为d,由题意及光路有2dtan 602dtan 30s解得:d1.5 cm.(2)光在透明体里

4、运动的速度v,光在透明体里运动的路程s2 ,光在透明体里运动的时间t s21010s.答案:(1)1.5 cm(2)21010s课时作业一、单项选择题1.如果光以同一入射角从真空射入不同介质,则折射率越大的介质()A.折射角越大,表示这种介质对光线的偏折角度越大B.折射角越大,表示这种介质对光线的偏折角度越小C.折射角越小,表示这种介质对光线的偏折角度越大D.折射角越小,表示这种介质对光线的偏折角度越小解析:选C.根据光的折射定律n知sin 2,光从真空以相等的入射角1射入介质时,sin 1一定,n越大,sin 2越小,2就越小,说明光偏离原来的角度就越大,所以选项C正确.2.如图所示,落山的

5、太阳看上去正好在地平线上,但实际上太阳已处于地平线以下,观察者的视觉误差大小取决于当地大气的状况.造成这种现象的原因是()A.光的反射B.光的折射C.光的直线传播 D.小孔成像解析:选B.光经过大气层,空气分布不均匀,而折射率不同,光发生折射使光传播方向发生改变所致.3.如图所示,一束单色光射入一玻璃球体,入射角为60,已知光线在玻璃球内经一次反射后,再次折射回到空气中时与入射光线平行.此玻璃的折射率为()A. B.1.5C. D.2解析:选C.绘出光在玻璃球体内的光路图,如图所示,由几何关系可知,第一次折射时,折射角为30,则n,C正确.4.为了观察门外情况,有人在门上开一小圆孔,将一块圆柱

6、形玻璃嵌入其中,圆柱体轴线与门面垂直,如图所示,从圆柱底面中心看出去,可以看到门外入射光线与轴线间的最大夹角称为视场角,已知该玻璃的折射率为n,圆柱体长为l,底面半径为r,则视场角为()A.arcsin B.arcsinC.arcsin D.arcsin解析:选B.画出以最大入射角(1)的入射光线(边界光线)在圆柱形玻璃中折射后的光路图,如图所示,由几何关系和折射定律,有sin 2,n,联立以上两式解得:sin 11arcsin,选项B正确.5.两束不同频率的单色光a、b从空气射入水中,发生了如图所示的折射现象().下列结论中正确的是()A.光束b的频率比光束a低B.在水中的传播速度,光束a比

7、光束b小C.水对光束a的折射率比水对光束b的折射率小D.若光束从水中射向空气,则光束b的临界角比光束a的临界角大解析:选C.由公式n可得折射率nanb,选项C正确.由于nanb,所以avb,选项B错误.由sin C知临界角CaCb,选项D错误.6.如图所示,空气中有一块横截面呈扇形的玻璃砖,折射率为 .现有一细光束,垂直射到AO面上,经玻璃砖反射、折射后,经OB面平行返回,AOB为135,圆的半径为r,则入射点P点距圆心O的距离为()A.r B.rC.rsin 7.5 D.rsin 15解析:选C.如图过D点作法线,光线在D点折射时,由于AOB135,可知折射角为45,由光的折射定律n,i30

8、.又由几何关系知PCD15,连接OC,由光的反射定律知PCO7.5,POrsin 7.5.二、多项选择题7.光从某种玻璃中射向空气,入射角i从零开始增大到某一值的过程中,折射角r也随之增大,则下列说法正确的是()A.比值不变B.比值是一个大于1的常数C.比值不变D.比值是一个小于1的常数解析:选CD.光从玻璃射向空气时,玻璃的折射率n1,且不变,因此C、D正确.8.图甲为某同学利用半圆形玻璃砖测定玻璃折射率n的装置示意图.他让光从空气射向玻璃砖,在正确操作后,他利用测出的数据作出了图乙所示的折射角正弦(sin r)与入射角正弦(sin i)的关系图像.则下列说法正确的是()A.该玻璃的折射率n

9、B.该玻璃的折射率n1.5C.在由空气进入该玻璃中传播时,光波波长变为原来的D.在由空气进入该玻璃中传播时,光波波长变为原来的1.5 倍解析:选BC.由折射定律n可知折射角正弦(sin r)与入射角正弦(sin i)的关系图线斜率的倒数表示折射率,所以n1.5,选项A错误,B正确.在由空气进入该玻璃中传播时,光波频率不变,光波波长变为原来的,选项C正确,D错误.9.有一束单色光从A穿过B再折向C,如图所示,下面说法中正确的是()A.介质B的折射率最大B.介质C的折射率最大C.光在介质B中的速度最大D.光在介质C中的速度最大解析:选BC.由光路的可逆性,假设光分别由B进入A和C,根据折射率的物理

10、意义知C的折射率比A的大,即nCnAnB,故选项B正确;利用n可以判断出,光在B中传播速度最大,在C中传播速度最小,故选项C正确.10.某同学用插针法测定玻璃砖的折射率,他的实验方法和操作步骤正确无误.但他处理实验记录时发现玻璃砖的两个光学面aa与bb不平行,如图所示.则()A.AO与OB两条直线平行B.AO与OB两条直线不平行C.他测出的折射率偏大D.他测出的折射率不受影响解析:选BD.如图所示,在光线由aa面进入玻璃砖的偏折现象中,由折射定律知:n.在光线由bb面射出玻璃砖的偏折现象中,同理得n.若aa与bb平行,则i,因此r,此时入射光线AO与出射光线OB平行;若aa与bb不平行,则i,

11、r,此时入射光线AO与出射光线OB不平行,选项B正确.在具体测定折射率时,要求实验方法、光路均准确无误,折射率的测量值不受aa与bb是否平行的影响,选项D正确.三、非选择题11.光线以60的入射角从空气射入玻璃中,折射光线与反射光线恰好垂直.(真空中光速c3.0108 m/s)(1)画出折射光路图.(2)求出玻璃的折射率和光在玻璃中的传播速度.(3)当入射角变为45时,折射角为多大?(4)当入射角增大或减小时,玻璃的折射率是否变化?说明理由.解析:先画出玻璃与空气的界面,再过入射点作出界面的垂线即为法线,作入射光线,然后根据光的反射定律和折射定律作出反射光线和折射光线,求出折射角2后,根据n求

12、出n,再根据n求出光在玻璃中的传播速度v,当入射角变化时,比值保持不变,即玻璃的折射率并不改变,据此可求出相应的折射角.(1)由题意知入射角160,反射角360,折射角2906030,折射光路图如图所示.(2)n.根据n得v m/s,故v1.7108 m/s.(3)由n得sin 2,将sin 1sin 45及n代入上式,可求得sin 2,2arcsin.(4)折射率不会变化,折射率由介质和入射光的频率决定,而跟入射角的大小无关.答案:见解析12.人的眼球可简化为如图所示的模型.折射率相同、半径不同的两个球体共轴.平行光束宽度为D,对称地沿轴线方向射入半径为R的小球,会聚在轴线上的P点.取球体的折射率为,且DR.求光线的会聚角.(示意图未按比例画出)解析:由几何关系sin i,解得i45则由折射定律n,解得30且i,解得30.答案:见解析

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