2022高中物理 第13章 光 課時提升作業(yè)十二 13.1 光的反射和折射 新人教版選修3-4一、選擇題(本題共7小題,每小題8分,共56分)1.(2018·溫州高二檢測)如圖所示,一條光線通過一個在水中的球形空氣泡,下列哪一條表示出射光線的路徑()A.光線1B.光線2C.光線3D.光線4【解析】選A。光先從水進入空氣泡中,由折射定律可知折射角應大于入射角;然后又從空氣射入水中,折射角應小于入射角。綜上所述,只有光線1符合要求,故選項A正確。2.(2018·溫州高二檢測)兩束細平行光a和b相距為d,從空氣中互相平行地斜射到長方體玻璃磚的上表面,如圖所示,玻璃對a的折射率小于對b的折射率。當它們從玻璃磚的下表面射出后,有()A.兩束光仍平行,間距等于dB.兩束光仍平行,間距大于dC.兩束光仍平行,間距小于dD.兩束光不再相互平行【解析】選B。作出兩束光線穿過平行玻璃磚的光路圖如圖所示。根據(jù)na=,nb=,由題意知na<nb,ra>rb,故d>d。光線經(jīng)兩側面平行的玻璃磚后方向不變,出射光線平行,故選項B正確?！狙a償訓練】(多選)一束激光以入射角i=30°照射液面,其反射光在固定的水平光屏上形成光斑B,如圖所示,如果反射光斑位置移動了2cm,說明液面可能()A.上升了cmB.上升了cmC.下降了cmD.下降了cm【解析】選B、D。因光斑移動方向不明確,故有兩種可能:若光斑左移2cm,則液面上升h=cm=cm;若光斑右移2cm,則液面下降cm。正確選項為B、D。3.一束光線從空氣射向折射率為1.5的玻璃內,入射角為45°,下面光路圖中正確的是()【解析】選C。光在兩介質的界面上通常同時發(fā)生反射和折射,所以A錯誤;由反射定律得反射角為45°,根據(jù)折射定律n=得1>2,故B、D錯誤,C正確。4.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.B.1.5C.D.2【解析】選C。根據(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,由幾何知識得AOB=60°+60°=120°,所以ACB=60°,得到折射角為30°,所以n=?！狙a償訓練】(多選)如圖所示,把由同種玻璃制成的厚度為d的立方體A和半徑為d的半球體B分別放在報紙上,且讓半球的凸面向上,從正上方(對B來說是最高點)豎直向下分別觀察A、B中心處報紙上的文字,下面的觀察記錄正確的是()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.看到B中的字和沒有放玻璃半球時一樣高【解析】選A、D。如圖所示,從立方體A底部中心發(fā)出的光線經(jīng)過立方體上表面發(fā)生折射時折射角大于入射角,故A中心處報紙上的文字的像比實際位置要高;從半球體B底部中心位置發(fā)出的光線經(jīng)過半球后垂直界面射入空氣,傳播方向不發(fā)生改變,故B中心處報紙上的文字的像與實際位置一樣高,故選項A、D正確,B、C錯誤。5.光線由空氣射向某媒質,當入射角為i時,折射光線與反射光線正好垂直,那么這種媒質的折射率和光在該媒質中的速度分別為()A.n=sini,v=c·siniB.n=tani,v=c·taniC.n=tani,v=c·cotiD.n=cosi,v=【解題指南】解答本題時可按以下步驟進行:(1)根據(jù)題意畫出光路圖。(2)找到折射角與入射角之間的關系。(3)根據(jù)折射率的定義n=及n=計算媒質的折射率及光在該媒質中的速度?！窘馕觥窟xC。由圖可知折射角=90°-i,故該媒質的折射率n=tani;由n=可知,光在該媒質中的速度v=c·coti;綜上可知,選項C正確。6.(多選)(2018·濟寧高二檢測)如圖所示,用插針法測定玻璃折射率的實驗中,以下說法中正確的是()A.P1、P2及P3、P4之間的距離適當大些,可以提高準確度B.P1、P2及P3、P4之間的距離取得小些,可以提高準確度C.入射角1適當大些可以提高準確度D.P1、P2的間距,入射角的大小均與實驗的準確度無關【解析】選A、C。因為實驗中的入射光線和折射光線都是通過隔著玻璃磚觀察一直線后確定的,相互間的距離太小,容易出現(xiàn)偏差,故選項A正確,選項B錯誤;入射角適當大些,相應的折射角也增大,折射現(xiàn)象較明顯,容易測量些,故選項C正確,選項D錯誤。7.(2018·福州高二檢測)現(xiàn)在高速公路上的標志牌都用“回歸反光膜”制成。夜間行車時,它能把車燈射出的光逆向返回,標志牌上的字特別醒目。這種“回歸反光膜”是用球體反射元件制成的,反光膜內均勻分布著一層直徑為10m的細玻璃珠,所用玻璃的折射率為,為使入射的車燈光線經(jīng)玻璃珠折射反射折射后恰好和入射光線平行,如圖所示,那么第一次入射的入射角應是()A.15°B.30°C.45°D.60°【解析】選D。作光路圖如圖所示,設入射角為,折射角為,則=2,n=,cos=,=30°,所以=60°,故選項D正確。二、非選擇題(14分)8（2017·江蘇高考）人的眼球可簡化為如圖所示的模型，折射率相同、半徑不同的兩個球體共軸，平行光束寬度為D，對稱地沿軸線方向射入半徑為R的小球，會聚在軸線上的P點。取球體的折射率為，且D=R，求光線的會聚角。（示意圖未按比例畫出）【解析】由幾何關系解得i=45°則由折射定律解得r=30°且解得=30°答案：30°【總結提升】折射問題的四點注意(1)根據(jù)題意畫出正確的光路圖。(2)利用幾何關系確定光路中的邊、角關系,要注意入射角、折射角的確定。(3)利用反射定律、折射定律求解。(4)注意光路可逆性、對稱性的應用。1.(15分)(1)(多選)關于光的折射和折射率,下列說法正確的是()A.折射光與入射光的傳播方向總是不同的B.發(fā)生折射是因為光在不同介質中的傳播速度不同C.根據(jù)n=可知,介質的折射率與入射角的正弦成正比D.介質的折射率總是大于1E.根據(jù)n=可知,介質的折射率等于光在真空中的傳播速度c跟光在這種介質中的傳播速度v之比(2)利用半圓柱形玻璃,可減小激光光束的發(fā)散程度。在如圖所示的光路中,A為激光的出射點,O為半圓柱形玻璃橫截面的圓心,AO過半圓頂點。若某條從A點發(fā)出的與AO成角的光線,以入射角i入射到半圓弧上,出射光線平行于AO,求此玻璃的折射率?！窘馕觥?1)選B、D、E。發(fā)生折射現(xiàn)象是由于光在不同介質中傳播速度不同,而當光線垂直入射到介質分界面上時,折射光與入射光方向相同,故A錯誤,B正確;折射率由介質決定,與入射角無關,C錯誤;因介質折射率是光線從空氣折射入介質時的入射角與折射角正弦之比,所以折射率總大于1,D正確;由n=可知E正確。(2)根據(jù)光路圖,由折射定律得n=,由幾何關系得r=i-故n=答案:(1)B、D、E(2)【補償訓練】(1)(多選)一束復色光由空氣射向玻璃,發(fā)生折射而分為a、b兩束單色光,其傳播方向如圖所示。設玻璃對a、b的折射率分別為na和nb,a、b在玻璃中的傳播速度分別為va和vb,則()A.na>nbB.na<nbC.va>vbD.va<vb(2)在折射率為n、厚度為d的玻璃平板上方的空氣中有一點光源S,從S發(fā)出的光線SA以入射角1入射到玻璃板上表面,經(jīng)過玻璃板后從下表面射出,如圖所示。若沿此光線傳播的光從光源S到玻璃板上表面的傳播時間與在玻璃板中的傳播時間相等,點光源S到玻璃板上表面的垂直距離l應是多少?【解析】(1)選A、D。根據(jù)折射定律n=和n=可判A、D正確。(2)設光線SA在玻璃中的折射角為2,傳播速度為v,則由n=有,光在玻璃板中傳播的速度v=;由幾何關系有,光線在玻璃板上表面?zhèn)鞑サ木嚯x為s1=,由s=vt,有t1=,其中c是真空中的光速,光在玻璃板中傳播的距離s2=,光在玻璃板中的傳播時間t2=由折射定律有n=由題意有由三角函數(shù)關系有cos2=聯(lián)立得l=答案:(1)A、D(2)2.(15分)(1)(多選)關于折射率,下列說法中正確的是()A.根據(jù)n=可知,介質的折射率隨入射角的增大而增大B.根據(jù)n=可知,介質的折射率隨折射角的增大而減小C.介質的折射率由介質本身決定,與入射角、折射角均無關D.根據(jù)n=可知,介質的折射率與介質中的光速成反比E.同一頻率的光由第一種介質進入第二種介質時,折射率與波長成反比(2)為從軍事工事內部觀察到外面的目標,在工事壁上開一長方形孔。設工事壁厚d=34.64cm,孔的寬度L=20cm,孔內嵌入折射率n=的玻璃磚如圖所示。試問:嵌入玻璃磚后,工事內部人員觀察到外界的視野的最大張角為多少?【解析】(1)選C、D、E。介質的折射率是一個表明介質的光學特性的物理量,由介質本身決定,與入射角、折射角無關,故選項A、B錯誤,選項C正確;由于真空中光速是一個定值,故n與v成反比正確,這也說明折射率與光在該介質中的光速是有聯(lián)系的,故選項D正確;由v=f,當f一定時,v正比于,由于n與v成反比,故折射率與波長也成反比,故選項E正確。(2)當人眼處于底端呈對角線向外看時,視野最大,光路如圖所示,又d=34.64cm,L=20cm,則tan=,所以=30°。由折射定律=,所以=60°,所以視野最大張角為120°。答案:(1)C、D、E(2)120°