2018_2019学年高中物理第十三章光习题课光的折射和全反射含解析新人教版选修3_4.docx

光的折射和全反射 ‎ (40分钟)‎ ‎1.劣质的玻璃中往往含有空气泡,这些空气泡看上去比较亮,对这一现象有以下不同的解释正确的是(　　)‎ A.空气泡对光线有会聚作用,因而较亮 B.空气泡对光线有发散作用,因而较亮 C.从空气泡到达玻璃的界面处的光一部分发生全反射,因而较亮 D.从玻璃到达空气泡的界面处的光一部分发生全反射,因而较亮 答案：D ‎2.‎ 频率不同的两束单色光1和2以相同的入射角从同一点射入一厚玻璃板后,其光路如图所示。下列说法正确的是(　　)‎ A.单色光1的波长小于单色光2的波长 B.在玻璃中单色光1的传播速度大于单色光2的传播速度 C.单色光1通过玻璃板所需的时间小于单色光2通过玻璃板所需的时间 D.单色光1从玻璃到空气的全反射临界角小于单色光2从玻璃到空气的全反射临界角 解析：根据题图可知,光1的折射率较大,与光2相比,其波长较小,在玻璃中传播速度较小,临界角较小,通过玻璃的时间较大。‎ 答案：AD ‎3.在测定玻璃的折射率实验中,已画好玻璃砖界面两直线aa'与bb'后,不小心误将玻璃砖向上稍平移了一点,如图甲所示,若其他操作正确,则测得的折射率将(　　)‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　　　‎ A.变大 B.变小 C.不变 D.变大、变小均有可能 解析：‎ - 6 -‎ 设P1、P2、P3、P4是正确操作所得到的四枚大头针的位置,画出光路图后可知,即使玻璃砖向上平移一些,如图所示,实际的入射角没有改变。实际的折射光线是O1O1',而现在误把O2O2'作为折射光线,由于O1O1'平行于O2O2',所以折射角没有改变,折射率不变。‎ 答案：C ‎4.图甲为光学实验用的长方体玻璃砖,它的　　　　面不能用手直接接触。在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中,两位同学绘出的玻璃砖和三个针孔a、b、c的位置相同,且插在c位置的针正好挡住插在a、b位置的针的像,但最后一个针孔的位置不同,分别为d、e两点,如图乙所示。计算折射率时,用　　　　(选填“d”或“e”)点得到的值较小,用　　　　(选填“d”或“e”)点得到的值误差较小。 ‎ 甲 乙 解析：‎ 光学面若被手接触污染,会影响观察效果,增加实验误差;分别连接cd和ce并延长到界面,与界面分别交于f、g两点,如图所示。由n=sinisinr不难得出用d点得到的折射率值较小,过c - 6 -‎ 点的出射光线应平行于ab,利用直尺比对并仔细观察,可知ec∥ab,故用e点得到的折射率值误差较小。‎ 答案：光学　d　e ‎5.如图所示,某同学利用方格坐标纸测定半圆形玻璃砖的折射率,OA是画在纸上的直线,他在直线OA的适当位置先后竖直插上P1、P2两枚大头针,按图甲所示放上玻璃砖(如粗黑线所示),然后插上P3、P4大头针。‎ ‎(1)其中他确定P3大头针位置的方法应是　。 ‎ ‎(2)若该同学实验操作规范准确,其记录的情况如图甲所示。该同学还用圆规做了一个以O为圆心,半径与玻璃砖相同的半圆(如图甲中虚线所示)。请算出玻璃砖的折射率n=　　　　。 ‎ 解析：(1)透过玻璃砖看,使P3大头针挡住P1、P2两枚大头针的像,就可以确定P3在折射光线上。‎ ‎(2)如图所示,光从玻璃射入空气的入射角为θ1=∠BOC,折射角为θ2=∠DOE,根据光路可逆性和折射定律可得玻璃的折射率为n=sin ‎θ‎2‎sin ‎θ‎1‎,设半圆玻璃砖的半径为R,由几何知识可得sin θ1=BCR,sin θ2=DER,从图中可以看出DEBC‎=‎‎6‎‎4‎,代入数据联立得n=1.5。‎ 答案：(1)透过玻璃砖看,使P3大头针挡住P1、P2两枚大头针的像　(2)1.5‎ ‎6.导学号73884105如图所示,扇形AOB为透明柱状介质的横截面,圆心角∠AOB=60°。一束平行于角平分线OM的单色光由OA射入介质,经OA折射的光线恰平行于OB。‎ - 6 -‎ ‎(1)求介质的折射率;‎ ‎(2)折射光线中恰好射到M点的光线　　　　(选填“能”或“不能”)发生全反射。 ‎ 解析：(1)依题意画出光路图,如图甲所示。‎ 由几何知识可知,入射角i=60°,折射角r=30°,根据折射定律得n=sinisinr,代入数据解得n=‎3‎。‎ ‎(2)如图乙所示,可知θ=30°,所以不能发生全反射。‎ 答案：(1)n=‎3‎　(2)不能 ‎7.如图所示,一束激光从O点由空气射入厚度均匀的介质,经下表面反射后,从上面的A点射出。已知入射角为i,A与O相距l,介质的折射率为n,试求介质的厚度d。‎ 解析：设折射角为r,折射定律sinisinr=n;由几何关系l=2dtan r解得d=n‎2‎‎-sin‎2‎i‎2sinil。‎ 答案：d=n‎2‎‎-sin‎2‎i‎2sinil ‎8.导学号73884106如图所示,在MN的下方足够大的空间是玻璃介质,其折射率为n=‎3‎,玻璃介质的上边界MN是屏幕。玻璃中有一正三角形空气泡,其边长l=40 cm,顶点与屏幕接触于C点,底边AB与屏幕平行。激光a垂直于AB边射向AC边的中点O,结果在屏幕MN上出现两个光斑。求两个光斑之间的距离L。‎ 解析：‎ - 6 -‎ 激光射向AC边,同时发生反射和折射,画出光路图如图所示。在界面AC,a光的入射角θ1=60°,由光的折射定律有n=sin ‎θ‎1‎sin ‎θ‎2‎,代入数据求得折射角θ2=30°。由光的反射定律得反射角θ3=60°。由几何关系可知,△ODC是边长为l‎2‎的正三角形,△COE为等腰三角形,CE=OC=l‎2‎,故两光斑之间的距离L=DC+CE=l=40 cm。‎ 答案：40 cm ‎9.导学号73884107一赛艇停在平静的水面上,赛艇前端有一标记P离水面的高度为h1=0.6 m,尾部下端Q略高于水面;赛艇正前方离赛艇前端s1=0.8 m处有一浮标,如图所示。一潜水员在浮标前方s2=3.0 m处下潜到深度为h2=4.0 m时,看到标记P刚好被浮标挡住,此处看不到艇尾端Q;继续下潜Δh=4.0 m,恰好能看见Q。求:‎ ‎(1)水的折射率n;‎ ‎(2)赛艇的长度l。(可用根式表示)‎ 解析：(1)作出从P点发出的一条光线经浮标处折射进入水中,到达深度h2处的光路图。‎ 入射角的正弦值 sin θ1=s‎1‎h‎1‎‎2‎‎+‎s‎1‎‎2‎‎=‎‎0.8‎‎0.‎6‎‎2‎+0.‎‎8‎‎2‎=0.8‎ 折射角的正弦值 - 6 -‎ sin θ2=s‎2‎h‎2‎‎2‎‎+‎s‎2‎‎2‎‎=‎‎3.0‎‎3.‎0‎‎2‎+4.‎‎0‎‎2‎=0.6由折射定律可得水的折射率n=sin ‎θ‎1‎sin ‎θ‎2‎‎=‎‎4‎‎3‎。‎ ‎(2)作出尾端Q发出的一条光线经水面折射到深度为(h2+Δh)处的光路图。根据题意可知,这条光线的折射角等于临界角C,sin C=‎1‎n‎=‎‎3‎‎4‎。再由几何知识可知sin C=s‎1‎‎+s‎2‎+l‎(s‎1‎+s‎2‎+l‎)‎‎2‎+(h‎2‎+Δh‎)‎‎2‎,代入数据解得l=24‎1‎‎7‎-3.8 m。‎ 答案：(1)‎4‎‎3‎　(2)24‎1‎‎7‎-3.8 m - 6 -‎