高中人教版物理選修3-4作業(yè)第十三章習(xí)題課光的折射和全反射

第十三章光習(xí)題課:光的折射和全反射課后篇鞏固提升1.劣質(zhì)的玻璃中往往含有空氣泡,這些空氣泡看上去比較亮,對這一現(xiàn)象有以下不同的解釋正確的是()A.空氣泡對光線有會聚作用,因而較亮B.空氣泡對光線有發(fā)散作用,因而較亮C.從空氣泡到達(dá)玻璃的界面處的光一部分發(fā)生全反射,因而較亮D.從玻璃到達(dá)空氣泡的界面處的光一部分發(fā)生全反射,因而較亮答案D2.頻率不同的兩束單色光1和2以相同的入射角從同一點(diǎn)射入一厚玻璃板后,其光路如圖所示。下列說法正確的是()A.單色光1的波長小于單色光2的波長B.在玻璃中單色光1的傳播速度大于單色光2的傳播速度C.單色光1通過玻璃板所需的時間小于單色光2通過玻璃板所需的時間D.單色光1從玻璃到空氣的全反射臨界角小于單色光2從玻璃到空氣的全反射臨界角解析根據(jù)題圖可知,光1的折射率較大,與光2相比,其波長較小,在玻璃中傳播速度較小,臨界角較小,通過玻璃的時間較大。答案AD3.在測定玻璃的折射率實(shí)驗(yàn)中,已畫好玻璃磚界面兩直線aa'與bb'后,不小心誤將玻璃磚向上稍平移了一點(diǎn),如圖所示,若其他操作正確,則測得的折射率將()A.變大 B.變小C.不變 D.變大、變小均有可能解析設(shè)P1、P2、P3、P4是正確操作所得到的四枚大頭針的位置,畫出光路圖后可知,即使玻璃磚向上平移一些,如圖所示,實(shí)際的入射角沒有改變。實(shí)際的折射光線是O1O1',而現(xiàn)在誤把O2O2'作為折射光線,由于O1O1'平行于O2O2',所以折射角沒有改變,折射率不變。答案C4.圖甲為光學(xué)實(shí)驗(yàn)用的長方體玻璃磚,它的面不能用手直接接觸。在用插針法測定玻璃磚折射率的實(shí)驗(yàn)中,兩位同學(xué)繪出的玻璃磚和三個針孔a、b、c的位置相同,且插在c位置的針正好擋住插在a、b位置的針的像,但最后一個針孔的位置不同,分別為d、e兩點(diǎn),如圖乙所示。計算折射率時,用(選填“d”或“e”)點(diǎn)得到的值較小,用(選填“d”或“e”)點(diǎn)得到的值誤差較小。

甲乙解析光學(xué)面若被手接觸污染,會影響觀察效果,增加實(shí)驗(yàn)誤差;分別連接cd和ce并延長到界面,與界面分別交于f、g兩點(diǎn),如圖所示。由n=sinisinr不難得出用d點(diǎn)得到的折射率值較小,過c點(diǎn)的出射光線應(yīng)平行于ab,利用直尺比對并仔細(xì)觀察,可知ec∥ab,答案光學(xué)de5.如圖所示,某同學(xué)利用方格坐標(biāo)紙測定半圓形玻璃磚的折射率,OA是畫在紙上的直線,他在直線OA的適當(dāng)位置先后豎直插上P1、P2兩枚大頭針,按圖甲所示放上玻璃磚(如粗黑線所示),然后插上P3、P4大頭針。(1)其中他確定P3大頭針位置的方法應(yīng)是。

(2)若該同學(xué)實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范準(zhǔn)確,其記錄的情況如圖甲所示。該同學(xué)還用圓規(guī)做了一個以O(shè)為圓心,半徑與玻璃磚相同的半圓(如圖甲中虛線所示)。請算出玻璃磚的折射率n=。

解析(1)透過玻璃磚看,使P3大頭針擋住P1、P2兩枚大頭針的像,就可以確定P3在折射光線上。(2)如圖所示,光從玻璃射入空氣的入射角為θ1=∠BOC,折射角為θ2=∠DOE,根據(jù)光路可逆性和折射定律可得玻璃的折射率為n=sinθ2sinθ1,設(shè)半圓玻璃磚的半徑為R,由幾何知識可得sinθ1=BCR,sinθ2=DER,從圖中可以看出DE答案(1)透過玻璃磚看,使P3大頭針擋住P1、P2兩枚大頭針的像(2)1.56.如圖所示,扇形AOB為透明柱狀介質(zhì)的橫截面,圓心角∠AOB=60°。一束平行于角平分線OM的單色光由OA射入介質(zhì),經(jīng)OA折射的光線恰平行于OB。(1)求介質(zhì)的折射率;(2)折射光線中恰好射到M點(diǎn)的光線(選填“能”或“不能”)發(fā)生全反射。

解析(1)依題意畫出光路圖,如圖甲所示。由幾何知識可知,入射角i=60°,折射角r=30°,根據(jù)折射定律得n=sinisinr,代入數(shù)據(jù)解得(2)如圖乙所示,可知θ=30°,所以不能發(fā)生全反射。答案(1)n=3(2)不能7.(2019·江蘇揚(yáng)州中學(xué)模擬)如圖所示,玻璃磚的折射率n=23,一細(xì)光束從玻璃磚左端以入射角i射入,光線進(jìn)入玻璃磚后在上表面恰好發(fā)生全反射。求光速在玻璃磚中傳播的速度v及入射角i。(已知光在真空中傳播速度c=3.0×108m/s,計算結(jié)果可用三角函數(shù)表示解析根據(jù)n=cv,v=332×全反射條件sinC=1n,解得C=60°,r=30°根據(jù)n=sinisinr答案v=332×108m/s;sin8.如圖所示,在MN的下方足夠大的空間是玻璃介質(zhì),其折射率為n=3,玻璃介質(zhì)的上邊界MN是屏幕。玻璃中有一正三角形空氣泡,其邊長l=40cm,頂點(diǎn)與屏幕接觸于C點(diǎn),底邊AB與屏幕平行。激光a垂直于AB邊射向AC邊的中點(diǎn)O,結(jié)果在屏幕MN上出現(xiàn)兩個光斑。求兩個光斑之間的距離L。解析激光射向AC邊,同時發(fā)生反射和折射,畫出光路圖如圖所示。在界面AC,a光的入射角θ1=60°,由光的折射定律有n=sinθ1sinθ2,代入數(shù)據(jù)求得折射角θ2=30°。由光的反射定律得反射角θ3=60°。由幾何關(guān)系可知,△ODC是邊長為l2的正三角形,△COE為等腰三角形,CE=OC=答案40cm9.一賽艇停在平靜的水面上,賽艇前端有一標(biāo)記P離水面的高度為h1=0.6m,尾部下端Q略高于水面;賽艇正前方離賽艇前端s1=0.8m處有一浮標(biāo),如圖所示。一潛水員在浮標(biāo)前方s2=3.0m處下潛到深度為h2=4.0m時,看到標(biāo)記P剛好被浮標(biāo)擋住,此處看不到艇尾端Q;繼續(xù)下潛Δh=4.0m,恰好能看見Q。求:(1)水的折射率n;(2)賽艇的長度l。(可用根式表示)解析(1)作出從P點(diǎn)發(fā)出的一條光線經(jīng)浮標(biāo)處折射進(jìn)入水中,到達(dá)深度h2處的光路圖。入射角的正弦值sinθ1=s1h12折射角的正弦值sin