2024-2025學年高中物理第十三章光1光的反射和折射課后練習含解析新人教版選修3-4

PAGE8-1光的反射和折射課后篇鞏固提升基礎鞏固1.光從某介質射入空氣,入射角θ1從零起先增大到某一值的過程中,折射角θ2也隨之增大,則下列說法正確的是()A.比值θ1B.比值sinC.比值sinD.比值sin解析因折射率不變,可知sinθ1sin答案BD2.若某一介質的折射率較大,那么()A.光由空氣射入該介質時折射角較大B.光由空氣射入該介質時折射角較小C.光在該介質中的速度較大D.光在該介質中的速度較小解析由n=sinθ1sinθ2可知,光由空氣射入介質時的折射角是由折射率n和入射角θ答案D3.如圖所示,光在真空和介質的界面MN上發(fā)生偏折,那么下列說法正確的是()A.光是從真空射向介質B.介質的折射率約為1.73C.光在介質中的傳播速度約為1.73×108m/sD.反射光線與折射光線成60°解析因為折射角大于入射角,所以光是從介質射向真空的,選項A錯誤;據(jù)折射率公式n=sin60°sin30°,所以n≈1.73,選項B正確;再由折射率n=cv,代入數(shù)據(jù)得v≈1.73答案BC4.光線由空氣射向某介質,當入射角為i時,折射光線與反射光線正好垂直,那么這種介質的折射率和光在該介質中的速度分別為()A.n=sini,v=c·sini B.n=tani,v=c·taniC.n=tani,v=ctani D.n=cosi,解析由于折射光線與反射光線正好垂直,所以折射角r=90°-i,則n=sinisinr=sinisin(90°-答案C5.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經(jīng)一次反射后,再次折射回到空氣中時與入射光線平行。此玻璃的折射率為()A.2 B.1.5 C.3 D.2解析依據(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,由幾何學問得∠AOB=60°+60°=120°,所以∠ACB=60°,得到折射角為30°,所以n=sin60°答案C6.如圖所示,直角三棱鏡ABC的一個側面BC緊貼在平面鏡上,∠BAC=β。從點光源S發(fā)出的一細光束SO射到棱鏡的另一側面AC上,適當調整入射光SO的方向。當SO與AC成α角時,其折射光與鏡面發(fā)生一次反射,從AC面射出后恰好與SO重合,則此棱鏡的折射率為()A.cosαcosβ B.cosα解析依據(jù)題意可知,光在AC上發(fā)生折射,入射角為π2-α,折射角為π2-β,依據(jù)折射定律可得折射率n=答案A7.某同學做測定玻璃折射率試驗時,用他測得的多組入射角θ1與折射角θ2作出sinθ1-sinθ2圖象,如圖所示,下列推斷正確的是()A.他做試驗時,探討的是光從空氣射入玻璃的折射現(xiàn)象B.玻璃的折射率為0.67C.玻璃的折射率為1.5D.他做試驗時,探討的是光從玻璃射入空氣的折射現(xiàn)象解析圖象的斜率k即是玻璃折射率,由題圖易得k=n=10.67=1.5,故選項C正確,B錯誤;由于n=1.5>1,所以探討答案AC8.一半徑為R的14球體放置在水平桌面上,球體由折射率為3的透亮材料制成?，F(xiàn)有一束位于過球心O的豎直平面內的光線,平行于桌面射到球體表面上,折射入球體后再從豎直表面射出,如圖所示。已知入射光線與桌面的距離為3R2解析如圖所示,設入射光線與14球體的交點為C,連接OC,OC即為入射點的法線。因此,圖中的角α為入射角,過C點作球體水平表面的垂線,垂足為B,依題意,∠COB=α又由△OBC知sinα=32,設光線在C點的折射角為β,由折射定律得sinα由①②式得β=30°。由幾何關系知,光線在球體的豎直表面上的入射角γ為30°。由折射定律得sinγsinθ=13答案60°實力提升1.為了視察門外狀況,有人在門上開一小圓孔,將一塊圓柱形玻璃嵌入其中,圓柱體軸線與門面垂直,如圖所示。從圓柱底面中心看出去,可以看到門外入射光線與軸線間的最大夾角稱為視場角。已知該玻璃的折射率為n,圓柱長為l,底面半徑為r,則視場角的正弦是()A.nlr2C.rr2解析光路圖如圖所示n=sinisinα所以sini=nsinα=nrr答案B2.如圖所示,在長方體玻璃磚的底面中心和實心玻璃半球的球心處,分別放有點光源,人從上面視察,看到的像點位置()A.均在點光源位置B.均在點光源上方C.玻璃磚的在光源上方,玻璃半球的在光源處D.玻璃磚的在光源處,玻璃半球的在光源上方解析玻璃磚底面中心點光源發(fā)出的光,經(jīng)玻璃表面折射后,折射角大于入射角,人逆著折射光看去,看到的虛像在光源上方,玻璃半球球心處的點光源發(fā)出的光射出時不發(fā)生偏折,看到的像點仍在光源處,選項C正確,A、B、D錯誤。答案C3.如圖所示,井口大小和深度相同的兩口井,一口是枯井,一口是水井(水面在井口之下),兩井底部各有一只青蛙,則()A.水井中的青蛙覺得井口大些,晴天的夜晚,水井中的青蛙能看到更多的星星B.枯井中的青蛙覺得井口大些,晴天的夜晚,水井中的青蛙能看到更多的星星C.水井中的青蛙覺得井口小些,晴天的夜晚,枯井中的青蛙能看到更多的星星D.兩只青蛙覺得井口一樣大,晴天的夜晚,水井中的青蛙能看到更多的星星解析依據(jù)邊界作出邊界光線,如圖所示。水井中的青蛙相當于枯井中離開井底肯定高度的青蛙,看向井口和天空β>α,所以水井中的青蛙會覺得井口大些,且可看到更多的星星,故選項A正確,B、C、D錯誤。答案A4.如圖所示,一根豎直插入水中的桿AB,在水中部分長1.0m,露出水面部分長0.3m,已知水的折射率為43,則當陽光與水平面成37°時,桿AB解析光路如圖所示由題意可得入射角為53°由折射定律sinsin53則θ2=37°,由幾何關系得影長s=0.3m·tan53°+1m·tan37°=1.15m。答案1.15m5.如圖所示,兩面平行的玻璃磚下表面涂有反射物質,一束與上表面成30°入射的光線,在右端垂直標尺上形成了A、B兩個光斑,A、B間距為4cm,已知玻璃磚的折射率為3。(1)畫出形成兩光斑的光路圖;(2)求此玻璃磚的厚度d。解析(1)光路圖如圖所示。(2)光束入射角i=90°-30°=60°設折射角為r,n=sinisinr,由幾何關系有BO=EO·tan30°,AO=CO·tan30°,AB=AO-BO=(CO-EO)·tan30°=CE·tan30°。且CE=2dtanr答案(1)見解析圖(2)6cm6.(2024·全國卷Ⅰ)如圖,一艘帆船靜止在湖面上,帆船的豎直桅桿頂端高出水面3m。距水面4m的湖底P點發(fā)出的激光束,從水面出射后恰好照耀到桅桿頂端,該出射光束與豎直方向的夾角為53°(取sin53°=0.8),已知水的折射率為43(1)求桅桿到P點的水平距離;(2)船向左行駛一段距離后停止,調整由P點發(fā)出的激光束方向,當其與豎直方向夾角為45°時,從水面射出后仍照耀在桅桿頂端,求船行駛的距離。解析(1)設光束從水面射出的點到桅桿的水平距離為x1,到P點的水平距離為x2,桅桿高度為h1,P點處水深為h2,激光束在水中與豎直方向的夾角為θ。由幾何關系有x1h1x2h2=由折射定律有sin53°=nsinθ③設桅桿到P點的水平距離為x,則x=x1+x2④聯(lián)立①②③④式并代入題給數(shù)據(jù)得x=7m⑤(2)設激光束在水中與豎直方向的夾角為45°時,從水面出射