2024-2025學(xué)年高中物理課時(shí)分層作業(yè)11光的反射和折射含解析新人教版選修3-4

PAGE5-課時(shí)分層作業(yè)(十一)(限時(shí)40分鐘)[基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)練]1．關(guān)于折射率，下列說(shuō)法正確的是()A．某種介質(zhì)的折射率等于光在介質(zhì)中傳播速度v和光在真空中的傳播速度c的比值B．折射角和入射角的大小確定著折射率的大小C．兩種介質(zhì)相比較，折射率小的介質(zhì)折光性較差D．任何介質(zhì)的折射率都大于1E．折射率的大小由介質(zhì)本身確定CDE[某種介質(zhì)的折射率等于光在真空中的傳播速度c與光在介質(zhì)中傳播速度v的比值，A不對(duì)；折射率與折射角和入射角的大小無(wú)關(guān)，B不對(duì)．]2.如圖所示，光在真空和某介質(zhì)的界面MN上發(fā)生折射，由圖可知()A．光是從真空射入介質(zhì)的B．光是由介質(zhì)射入真空的C．介質(zhì)的折射率為eq\f(\r(3),2)D．介質(zhì)的折射率為eq\r(3)E．反射光線與折射光線的夾角為90°BDE[依據(jù)題圖可知，入射角為30°，折射角為60°，反射光線與折射光線垂直，光是從介質(zhì)射入真空的，折射率n＝eq\f(sini,sinr)＝eq\f(sin60°,sin30°)＝eq\r(3)，只有B、D、E正確．]3．假設(shè)地球表面不存在大氣層，那么人們視察到的日出時(shí)刻與實(shí)際存在大氣層的狀況相比將________(填“提前”或“延后”)．

[解析]假如地球四周沒(méi)有大氣層，太陽(yáng)光將沿直線傳播，如圖所示．在地球上B點(diǎn)的人們將在太陽(yáng)到達(dá)A′點(diǎn)時(shí)看到日出；而地球表面有大氣層，由于空氣的折射率大于1，并且離地球表面越近，大氣層越密，折射率越大，太陽(yáng)光將沿如圖所示AB曲線射入在B處的人眼中，使在B處的人看到了日出．但B處的人認(rèn)為光是沿直線傳播，則認(rèn)為太陽(yáng)位于地平線上的A′點(diǎn)，而此時(shí)太陽(yáng)還在地平線下，日出的時(shí)間提前了，所以無(wú)大氣層時(shí)日出的時(shí)間將延后．[答案]延后4．假如光線以大小相等的入射角，從真空射入不同介質(zhì)，若介質(zhì)的折射率越大，則折射角越________，說(shuō)明折射光線偏離原來(lái)方向的程度越________．[解析]依據(jù)折射定律，eq\f(sinθ1,sinθ2)＝n12，當(dāng)光以相等的入射角從真空向介質(zhì)入射時(shí)，sinθ1肯定，n12越大，sinθ2就越小，θ2越小，說(shuō)明光偏離原來(lái)的傳播方向的角度就越大．[答案]小大5．插入水中的筷子，水里部分從水面斜著看起來(lái)是向________曲折．[解析]由光的折射定律知，水中的筷子所成的像比實(shí)際位置淺，則應(yīng)向上曲折．[答案]上6．一條光線從空氣射入折射率為eq\r(2)的介質(zhì)中，入射角為45°，在界面上入射光的一部分被反射，另一部分被折射，則反射光線和折射光線的夾角是多大？[解析]如圖所示，依據(jù)折射定律eq\f(sinθ1,sinθ2)＝n，則sinθ2＝eq\f(sinθ1,n)＝eq\f(sin45°,\r(2))＝eq\f(1,2)，θ2＝30°，反射光線與折射光線的夾角是105°.[答案]105°7．一條光線以40°的入射角從真空射到平板透亮材料上，光的一部分被反射，一部分被折射，求折射光線與反射光線的夾角φ.

[解析]由eq\f(sinθ1,sinθ2)＝n＞1，得折射角θ2＜θ1＝40°，由反射定律得θ3＝θ1＝40°，如圖所示，故折射光線與反射光線的夾角φ＝180°－θ3－θ2＝140°－θ2，所以100°＜φ＜140°.[答案]100°＜φ＜140°8.由某種透亮物質(zhì)制成的等腰直角棱鏡AOB，兩腰都為16cm，且兩腰與Ox與Oy軸都重合，如圖所示，從BO邊的C點(diǎn)凝視A點(diǎn)，發(fā)覺(jué)A點(diǎn)的位置在D點(diǎn)，在C、D兩點(diǎn)插上大頭針，測(cè)出C點(diǎn)的坐標(biāo)為(0,12)，D點(diǎn)的坐標(biāo)為(9,0)，由此可以算出該透亮物質(zhì)的折射率為多大？[解析]假設(shè)從A點(diǎn)發(fā)出一條光線射在C點(diǎn)，經(jīng)折射后，射入眼睛．當(dāng)逆著折射光線看去，好像光線是從D點(diǎn)射出．sinθ1＝cos∠ACO＝eq\f(12,\r(122＋162))＝eq\f(12,20)sinθ2＝cos∠DCO＝eq\f(12,\r(122＋92))＝eq\f(12,15)所以，該透亮物質(zhì)的折射率n＝eq\f(sinθ2,sinθ1)＝eq\f(20,15)＝eq\f(4,3).[答案]eq\f(4,3)[實(shí)力提升練]9.兩束細(xì)平行光a和b相距d，從空氣中相互平行地斜射到長(zhǎng)方體玻璃磚的上表面，如圖所示，若玻璃對(duì)a的折射率大于對(duì)b的折射率，當(dāng)它們從玻璃磚的下表面射出后，兩束光________(填“仍平行”或“不平行”)，間距________d(填“＝”“＜”或“＞”)．

[解析]如圖所示，光線經(jīng)兩表面平行的玻璃磚后方向不變，出射光線是平行的，依據(jù)折射定律得na＝eq\f(sini,sinra)，nb＝eq\f(sini,sinrb)，由題意知，na＞nb，則ra＜rb，故d′＜d.[答案]仍平行＜10．如圖所示，某同學(xué)用插針?lè)y(cè)定一半圓形玻璃磚的折射率．在平鋪的白紙上垂直紙面插大頭針P1、P2確定入射光線，并讓入射光線過(guò)圓心O，在玻璃磚(圖中實(shí)線部分)另一側(cè)垂直紙面插大頭針P3，使P3攔住P1、P2的像，連接OP3，圖中MN為分界面，虛線半圓與玻璃磚對(duì)稱，B、C分別是入射光線、折射光線與圓的交點(diǎn)，AB、CD均垂直于法線并分別交法線于A、D點(diǎn)．(1)設(shè)AB的長(zhǎng)度為l1，AO的長(zhǎng)度為l2，CD的長(zhǎng)度為l3，DO的長(zhǎng)度為l4，為較便利地表示出玻璃磚的折射率，需用刻度尺測(cè)量的有________，則玻璃磚的折射率可表示為_(kāi)_______．(2)該同學(xué)在插大頭針P3前不當(dāng)心將玻璃磚以O(shè)為圓心順時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)一小角度，由此測(cè)得玻璃磚的折射率將________(選填“偏大”“偏小”或“不變”)．[解析](1)n＝eq\f(sin∠AOB,sin∠DOC)＝eq\f(AB,CD)＝eq\f(l1,l3)，即需用刻度尺測(cè)量的有l(wèi)1和l3.n＝eq\f(l1,l3).(2)玻璃磚以O(shè)為圓心順時(shí)針轉(zhuǎn)，則其法線也順時(shí)針轉(zhuǎn)，但作圖時(shí)分界面和法線不變故入射角不變，而折射角則比真實(shí)狀況小，則折射率的測(cè)量值大于真實(shí)值．[答案](1)l1、l3eq\f(l1,l3)(2)偏大11．如圖所示，一棱鏡的橫截面為直角三角形ABC，∠A＝30°，斜邊AB＝a.棱鏡材料的折射率為n＝eq\r(2).在此橫截面所在的平面內(nèi)，一條光線以45°的入射角從AC邊的中點(diǎn)M射入棱鏡．畫(huà)出光路圖，并求光線從棱鏡射出的點(diǎn)的位置(不考慮光線沿原路返回的狀況)．

[解析]設(shè)入射角為i，折射角為r，由折射定律得：eq\f(sini,sinr)＝n……①，由已知條件及①式得r＝30°……②，光路圖如圖所示．設(shè)出射點(diǎn)為F，由幾何關(guān)系可得AF＝eq\f(3,8)a……③，即出射點(diǎn)在AB邊上離A點(diǎn)eq\f(3,8)a的位置．[答案]見(jiàn)解析12．光線以60°的入射角從空氣射入玻璃中，折射光線與反射光線恰好垂直．(真空中的光速c＝3.0×108m/s)(1)畫(huà)出折射光路圖；(2)求出玻璃的折射率和光在玻璃中的傳播速度；(3)當(dāng)入射角變?yōu)?5°時(shí)，折射角等于多大？(4)當(dāng)入射角增大或減小時(shí)，玻璃的折射率是否改變？說(shuō)明理由．[解析](1)由題意知入射角θ1＝60°，反射角β＝60°，折射角θ2＝180°－60°－90°＝30°，折射光路圖如圖所示．(2)n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)＝eq\f(sin60°,sin30°)＝eq\r(3)，依據(jù)n＝eq\f(c,v)得v＝eq\f(c,n)＝eq\f(3.0×108,\r(3))m/s≈1.7×108m/s.(3)據(jù)n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)得sinθ2＝eq\f(sinθ1,n)，將sinθ1＝sin45°＝eq\f(\r(2),2