2024-2025學(xué)年高中物理第十三章光1光的反射和折射課時作業(yè)含解析新人教版選修3-4

PAGEPAGE7光的反射和折射時間：45分鐘一、選擇題(1～6為單選，7～9為多選)1．光在某種玻璃中的傳播速度是eq\r(3)×108m/s，要使光由玻璃射入空氣時折射光線與反射光線成90°夾角，則入射角應(yīng)是(A)A．30°B．60°C．45°D．90°解析：依題意作出光路圖如圖所示．折射角：θ2＝90°－θ′＝90°－θ1，玻璃的折射率：n＝eq\f(c,v)＝eq\f(3×108,\r(3)×108)＝eq\r(3).由折射定律知：nsinθ1＝sinθ2＝sin(90°－θ1)＝cosθ1，即tanθ1＝eq\f(1,n)＝eq\f(\r(3),3)，得θ1＝30°.故答案為A.2．假如光以同一入射角從真空射入不同介質(zhì)，則折射率越大的介質(zhì)(C)A．折射角越大，表示這種介質(zhì)對光線的偏折程度越大B．折射角越大，表示這種介質(zhì)對光線的偏折程度越小C．折射角越小，表示這種介質(zhì)對光線的偏折程度越大D．折射角越小，表示這種介質(zhì)對光線的偏折程度越小解析：由折射定律可知，在入射角相同的狀況下，折射角越小，介質(zhì)的折射率越大，介質(zhì)對光線的偏折程度越大．3．關(guān)于光的折射現(xiàn)象，下列說法正確的是(C)A．光的傳播方向發(fā)生變更的現(xiàn)象叫光的折射B．折射定律是托勒密發(fā)覺的C．人視察盛水容器的底部，發(fā)覺水變淺了D．若光從空氣射入液體中，它的傳播速度肯定增大4．如圖所示為地球及其大氣層，高空有偵察衛(wèi)星A接收到地球表面P處發(fā)出的光信號，則A感知到的發(fā)光物應(yīng)在(B)A．圖中P點B．圖中P點靠近M的一側(cè)C．圖中P點靠近N的一側(cè)D．以上位置都有可能解析：由于大氣層的存在，偵察衛(wèi)星在A處接收到的P處發(fā)出的光信號的光路大致如圖中實線所示，由圖可知選項B正確，A、C、D錯誤．5．假設(shè)地球表面不存在大氣層，那么人們視察到日出時刻與實際存在大氣層的狀況相比(B)A．將提前B．將延后C．在某些地區(qū)將提前，在另一些地區(qū)將延后D．不變解析：由幾何光學(xué)學(xué)問可知，有大氣層時，由于地表大氣層不勻稱，太陽光線經(jīng)大氣折射后向下彎曲，如圖所示，地球上視察者看到日出的太陽要比實際位置高，也就是當(dāng)太陽還在地平線以下時就可以看到太陽的像；而沒有大氣層時，太陽光線沿直線傳播，當(dāng)太陽在地平線以下時是看不到太陽的．故有大氣層時可提前看到日出．6．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(B)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：這是一道典型的視野問題，解決視野問題的關(guān)鍵是確定邊界光線和確定是誰約束了視野等．如本題中由于井口邊沿的約束，而不能看到更大的范圍，據(jù)此作出邊界光線如圖所示．由圖可看出α>γ，所以水井中的青蛙覺得井口小些；β>α，所以水井中的青蛙可看到更多的星星，故選項B正確，A、C、D錯誤．7．光從真空射入某介質(zhì)，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，則下列說法中正確的是(BC)A．比值θ1/θ2不變B．比值sinθ1/sinθ2不變C．比值sinθ1/sinθ2是一個大于1的常數(shù)D．比值sinθ1/sinθ2是一個小于1的常數(shù)解析：由折射率概念可知：折射率與介質(zhì)有關(guān)，對于同一束光介質(zhì)的折射率不變，即n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)不變，又n＝eq\f(c,v)，故n始終大于1.8．在用兩面平行的玻璃磚測定玻璃的折射率的試驗中，其試驗光路如圖所示，對試驗中的一些詳細問題，下列說法正確的是(ABD)A．為了削減作圖誤差，C和D的距離應(yīng)適當(dāng)取大一些B．為了削減測量誤差，A、B連線與法線NN′的夾角應(yīng)適當(dāng)大一些C．若A、B的距離較大時，通過玻璃磚會看不到A、B的像D．若A、B連線與法線NN′間夾角過大時，有可能在bb′一側(cè)看不清A、B的像解析：試驗時，要將大頭針豎直插在紙上，且A和B之間、B與O之間、C與D之間、C與O′之間距離要稍大一些，入射角θ1應(yīng)適當(dāng)大一些，以減小測量角度的誤差，但不宜太大．9．如圖所示，把由同種材料(玻璃)制成的厚度為d的立方體A和半徑為d的半球體B分別放在報紙上，從正上方(對B來說是最高點)豎直向下分別視察A、B中心處報紙上的字，下面的說法正確的是(AD)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．A中的字比沒有玻璃時的高，B中的字和沒有玻璃時的一樣解析：如圖所示，放在B中心的字反射的光線經(jīng)半球體向外傳播時，傳播方向不變，故人看到字的位置是字的真實位置．而放在A中心的字經(jīng)折射，人看到的位置比真實位置要高．二、非選擇題10．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，如圖所示放上玻璃磚(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)是透過玻璃磚看，使P3大頭針攔住P1、P2兩枚大頭針的像．(2)若該同學(xué)試驗操作規(guī)范精確，其記錄的狀況如圖甲所示．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(如圖中虛線所示)．請算出玻璃磚的折射率n＝1.5.解析：(1)透過玻璃磚看，使P3大頭針攔住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，過O點作出法線，過B點作出法線的垂線BC，過E點作出法線的垂線ED.光從玻璃射入空氣的入射角為θ1＝∠BOC，折射角為θ2＝∠DOE，依據(jù)光線可逆性和折射定律可得玻璃的折射率為n＝eq\f(sinθ2,sinθ1)，設(shè)半圓玻璃磚的半徑為R，由幾何學(xué)問可得sinθ1＝eq\f(BC,R)，sinθ2＝eq\f(DE,R)，從圖中可以看出eq\f(DE,BC)＝eq\f(6,4)，代入數(shù)據(jù)聯(lián)立得n＝1.5.11．始終桶狀容器的高為2l，底面是邊長為l的正方形；容器內(nèi)裝滿某種透亮液體，過容器中心軸DD′、垂直于左右兩側(cè)面的剖面圖如圖所示．容器右側(cè)內(nèi)壁涂有反光材料，其他內(nèi)壁涂有吸光材料．在剖面的左下角處有一點光源，已知由液體上表面的D點射出的兩束光線相互垂直，求該液體的折射率．答案：1.55解析：設(shè)從光源發(fā)出干脆射到D點的光線的入射角為i1，折射角為r1.在剖面內(nèi)作光源相對于反光壁的鏡像對稱點C，連接C、D，交反光壁于E點，由光源射向E點的光線，反射后沿ED射向D點．光線在D點的入射角為i2，折射角為r2，如圖所示．設(shè)液體的折射率為n，由折射定律有nsini1＝sinr1①nsini2＝sinr2②由題意知r1＋r2＝90°③聯(lián)立①②③式得n2＝eq\f(1,sin2i1＋sin2i2)④由幾何關(guān)系可知sini1＝eq\f(\f(l,2),\r(4l2＋\f(l2,4)))＝eq\f(1,\r(17))⑤sini2＝eq\f(\f(3,2)l,\r(4l2＋\f(9l2,4)))＝eq\f(3,5)⑥聯(lián)立④⑤⑥式得n＝1.55⑦12．如圖所示，一透亮球體置于空氣中，球半徑R＝10cm，折射率n＝eq\r(2).MN是一條通過球心的直線，單色細光束AB平行于MN射向球體，B為入射點，AB與MN間距為5eq\r(2)cm.CD為出射光線．(1)補全光路并求出光從B點傳到C點的時間；(2)求CD與MN所成的角α.(需寫出求解過程)答案：(1)圖見解析eq\f(\r(6),3)×10－9s(2)30°求角過程見解析解析：(1)連接BC，如圖所示，在B點光線的入射角、折射角分別標(biāo)為θ1、θ2，sinθ1＝eq\f(5\r(2),10)＝eq\f(\r(2),2)，得θ1＝45°，由折射率定律得在B點有