（2021新人教版）高中物理选修性必修第一册课时分层作业 16 光的折射练习.doc

1、1/8 课时分层作业课时分层作业(十六十六)光的折射光的折射 (建议用时：建议用时：25 分钟分钟) 考点一考点一光的折射光的折射 1以往以往，已知材料的折射率都为正值已知材料的折射率都为正值(n0)。现已有针对某些电磁波设计制现已有针对某些电磁波设计制 作的人工材料作的人工材料，其折射率可以为负值其折射率可以为负值(n0)，称为负折射率材料称为负折射率材料。位于空气中的位于空气中的 这类材料这类材料，入射角入射角 i 与折射角与折射角 r 依然满足依然满足sin i sin r n，但是折射光线与入射光线位但是折射光线与入射光线位 于法线的同一侧于法线的同一侧(此时折射角取负值此时折射角取负

2、值)。现空气中有一上下表面平行的负折射率材现空气中有一上下表面平行的负折射率材 料料，一束电磁波从其上表面射入一束电磁波从其上表面射入，下表面射出下表面射出。若该材料对此电磁波的折射率若该材料对此电磁波的折射率 n 1，图中能正确反映电磁波穿过该材料的传播路径的示意图是图中能正确反映电磁波穿过该材料的传播路径的示意图是() B由题意知由题意知，折射光线和入射光线位于法线的同一侧折射光线和入射光线位于法线的同一侧，n1，由折射由折射 定律可知定律可知，折射角等于入射角折射角等于入射角故选故选 B. 2光在某种玻璃中的传播速度是光在某种玻璃中的传播速度是 3108m/s，要使光由空气射入玻璃时折要

3、使光由空气射入玻璃时折 射光线与反射光线成直角射光线与反射光线成直角，则入射角应是则入射角应是() A30B60 C45D90 B设入射角为设入射角为 i，则折射角则折射角 r90i，根据折射定律根据折射定律sin i sin r n 及及 nc v， ，得得 sin i sin 90i c v， ，所以所以 tan i 3，即即 i60.故选故选 B. 3如图所示如图所示，一条光线由空气射到半圆柱体玻璃砖表面的圆心处一条光线由空气射到半圆柱体玻璃砖表面的圆心处， ，玻璃砖玻璃砖 2/8 的半圆表面上的半圆表面上(反射面反射面)镀有银镀有银，则图示几个光路图中则图示几个光路图中，能正确能正确、

4、完整地表示光线完整地表示光线 行进过程的是行进过程的是() D光线在圆心处发生折射和反射光线在圆心处发生折射和反射，折射光线与半圆表面垂直折射光线与半圆表面垂直，到达半圆到达半圆 表面后沿原路返回表面后沿原路返回，返回至空气与玻璃的交界处时再次发生反射和折射返回至空气与玻璃的交界处时再次发生反射和折射，折射折射 光路遵循光路可逆性原理光路遵循光路可逆性原理 4设大气层为均匀介质设大气层为均匀介质，当太阳光照射地球表面时当太阳光照射地球表面时，如图所示如图所示则有大气则有大气 层与没有大气层时相比层与没有大气层时相比，太阳光覆盖地球的面积太阳光覆盖地球的面积() A前者较小前者较小B前者较大前者

5、较大 C一样大一样大D无法判断无法判断 B当太阳光照到存在大气层的地球表面时当太阳光照到存在大气层的地球表面时，光在大气层发生折射光在大气层发生折射，光线光线 偏向地球偏向地球，故选故选 B. 考点二考点二折射率折射率 5(多选多选)一束复色光由空气射向玻璃一束复色光由空气射向玻璃，发生折射而分为发生折射而分为 a、b 两束单色光两束单色光， 其传播方向如图所示其传播方向如图所示设玻璃对设玻璃对 a、b 的折射率分别为的折射率分别为 na和和 nb，a、b 在玻璃中在玻璃中 的传播速度分别为的传播速度分别为 va和和 vb，则则() AnanbBnanb 3/8 CvavbDvavb AD由题

6、图知由题图知，折射角折射角ab，而而 nsin i sin ， ，入射角入射角 i 相同相同，所以所以 nanb， 故选项故选项 A 正确正确，选项选项 B 错误错误；由由 nc v知 知 vavb，故选项故选项 C 错误错误，选项选项 D 正确正确 6如图所示如图所示，一块横截面积为扇形的半径为一块横截面积为扇形的半径为 r 的柱体玻璃砖的柱体玻璃砖，O 为截面的为截面的 圆心圆心，AB 为柱体玻璃砖的圆弧面为柱体玻璃砖的圆弧面，置于空气中置于空气中现有一细光束现有一细光束 a，垂直射到垂直射到 AO 面上的面上的 P 处处， 经玻璃弧面反射经玻璃弧面反射， 之后经之后经 OB 面折射平行返

7、回面折射平行返回 已知已知AOB135， 玻璃对此光的折射率为玻璃对此光的折射率为 2，则入射点则入射点 P 距圆心距圆心 O 的距离为的距离为() A.r 2 B. 2r 2 Crsin 7.5Drsin 15 C光线进入玻璃砖后的光路图如图所示光线进入玻璃砖后的光路图如图所示 在在 OB 面上面上，折射角折射角 r45，根据折射定律得根据折射定律得sin r sin i n，则则 入射角入射角 i30.根据几何关系得根据几何关系得 2ri15，所以所以7.5. 根据直角三角形的知识得根据直角三角形的知识得 OPrsin 7.5. 故选故选 C. 7如图所示如图所示，一束单色光从空气入射到棱

8、镜的一束单色光从空气入射到棱镜的 AB 面上面上，经经 AB 和和 AC 两个两个 面折射后从面折射后从 AC 面进入空气面进入空气当出射角当出射角 i和入射角和入射角 i 相等时相等时，出射光线相对于出射光线相对于 入射光线偏转的角度为入射光线偏转的角度为.已知棱镜顶角为已知棱镜顶角为，则计算棱镜对该色光的折射率表达则计算棱镜对该色光的折射率表达 式为式为() 4/8 A. sin 2 sin 2 B. sin 2 sin 2 C. sin sin 2 D. sin sin 2 A当出射角当出射角 i和入射角和入射角 i 相等时相等时，由几何知识由几何知识， 作角作角 A 的角平分线的角平分

9、线，角平分线过入射光线的延长线和出角平分线过入射光线的延长线和出 射光线的反向延长线的交点射光线的反向延长线的交点、 两法线的交点两法线的交点， 如图所示如图所示 可可 知知12 2， ，43 2， ，而而 i14 2 2， ， 所以所以 n sin i sin4 sin 2 sin 2 .故选故选 A. 考点三考点三测量玻璃的折射率测量玻璃的折射率 8在用两面平行的玻璃砖测在用两面平行的玻璃砖测量量玻璃的折射率的实验中玻璃的折射率的实验中，其光路图如图所其光路图如图所 示示对此实验中的一些具体问题对此实验中的一些具体问题，下列各种说法中正确的是下列各种说法中正确的是() A为了减小作图误差为

10、了减小作图误差，P3和和 P4的距离应适当取大些的距离应适当取大些 B为了减小测量误差为了减小测量误差，P1和和 P2的连线与玻璃砖界面的夹角越大越好的连线与玻璃砖界面的夹角越大越好 C若若 P1、P2距离太大距离太大，通过玻璃砖会看不到它们的像通过玻璃砖会看不到它们的像 D插上大头针插上大头针 P3时时，要使要使 P3能挡住玻璃砖上面的大头针能挡住玻璃砖上面的大头针 P1、P2的头部的头部 A为了减小作图误差为了减小作图误差，P3和和 P4的距离应适当取大些的距离应适当取大些，故故 A 正确正确；为了减为了减 小测量误差小测量误差，入射角应适当大一些入射角应适当大一些，则则 P1、P2的连线

11、与玻璃砖界面的夹角要适的连线与玻璃砖界面的夹角要适 当小一些当小一些，故故 B 错误；由于光在同一种介质中沿直线传播错误；由于光在同一种介质中沿直线传播，故通过玻璃砖不可故通过玻璃砖不可 能看不到能看不到 P1、P2的像的像，故故 C 错误；实验中应竖直地插上大头针错误；实验中应竖直地插上大头针 P3、P4，使使 P3 能挡住能挡住 P1、P2的像的像，P4能挡住能挡住 P3本身和本身和 P1、P2的像的像，而不是看玻璃砖上面大头而不是看玻璃砖上面大头 针的头部针的头部，故故 D 错误错误 5/8 9某同学利用某同学利用“插针法插针法”测测量量玻璃的折射率玻璃的折射率，所用的玻璃砖两面平行所用

12、的玻璃砖两面平行正正 确操作后确操作后，作出的光路图及测出的相关角度如图所示作出的光路图及测出的相关角度如图所示 (1)此玻璃砖的折射率计算式为此玻璃砖的折射率计算式为 n_(用图中的用图中的1、2表示表示)； (2)P1、P2及及 P3、P4之间的距离适当之间的距离适当_(选填选填“大大”或或“小小”)些些，可可 以提高准确度以提高准确度 解析解析(1)根据折射定律根据折射定律，折射率折射率 nsin 1 sin 2. (2)P1、P2及及 P3、P4之间的距离适当大些之间的距离适当大些，作出的直线误差会减小作出的直线误差会减小 答案答案(1)sin 1 sin 2 (2)大大 (建议用时：

13、建议用时：15 分钟分钟) 10.如图所示如图所示，把由同种材料把由同种材料(玻璃玻璃)制成的厚度为制成的厚度为 d 的立方体的立方体 A 和半径为和半径为 d 的半球的半球体体B分别放在报纸上分别放在报纸上， 从正上方从正上方(对对B来说是最高点来说是最高点)竖直向下分别观竖直向下分别观察察A、 B 中心处报纸上的字中心处报纸上的字，下面的说法正确的是下面的说法正确的是() A看到看到 A 中的字比中的字比 B 中的字高中的字高 B看到看到 B 中的字比中的字比 A 中的字高中的字高 C看到看到 A、B 中的字一样高中的字一样高 D看到看到 B 中的字比没有玻璃半球时的字高中的字比没有玻璃半

14、球时的字高 A半球体中心处的字折射出的光线射出半球面时沿直线射出半球体中心处的字折射出的光线射出半球面时沿直线射出，观察者认观察者认 为字在半球体中心为字在半球体中心，而而 A 中字的高度由视深公式可知中字的高度由视深公式可知 hA1 nd.故选 故选 A. 11如图所示如图所示，一个透明玻璃球的折射率为一个透明玻璃球的折射率为 2，一束足够强的细光束在过 一束足够强的细光束在过 球心的平面内球心的平面内，以以 45入射角由真空射入玻璃球后入射角由真空射入玻璃球后，在玻璃球与真空的交界面处在玻璃球与真空的交界面处 6/8 发生多次反射和折射发生多次反射和折射，从各个方向观察玻璃球从各个方向观察

15、玻璃球，能看到从玻璃球内射出的光线能看到从玻璃球内射出的光线 的条数是的条数是() A2B3 C4D5 B如图所示如图所示，在第一个入射点在第一个入射点 A，入射角入射角 i45，根据根据 nsin i sin r， ，n 2， 解得解得 r30，在在 A 点有一条反射光线点有一条反射光线，反射光线与法线的夹角为反射光线与法线的夹角为 45；A 点的折点的折 射光线射到玻璃球与真空的交界面射光线射到玻璃球与真空的交界面 B 处发生反射和折射处发生反射和折射，入射角为入射角为 30，反射角反射角 为为 30，折射角为折射角为 45，在在 B 点有一条从玻璃球内射出的折射光线；点有一条从玻璃球内射

16、出的折射光线；B 点的反射点的反射 光线射到玻璃球与真空的交界面光线射到玻璃球与真空的交界面 C 处发生反射和折射处发生反射和折射，入射角为入射角为 30，反射角反射角为为 30，折射角为折射角为 45，在在 C 处有一条从玻璃球内射出的折射光线；处有一条从玻璃球内射出的折射光线；C 点的反射光 点的反射光 线射到玻璃球与真空的交界面恰好射到线射到玻璃球与真空的交界面恰好射到 A 处发生反射和折射处发生反射和折射，入射角为入射角为 30，反反 射角为射角为 30，折射角为折射角为 45，折射角恰好与第一次的反射光线重合折射角恰好与第一次的反射光线重合，所以所以，从各从各 个方向观察玻璃球个方向

17、观察玻璃球，能看到能看到 3 条从玻璃球内射出的光线条从玻璃球内射出的光线 12.两束细平行光两束细平行光 a 和和 b 相距相距 d，从空气中相互平行地斜射到长方体玻璃砖从空气中相互平行地斜射到长方体玻璃砖 的上表面的上表面，如图所示如图所示，若玻璃对若玻璃对 a 的折射率大于对的折射率大于对 b 的折射率的折射率，当它们从玻璃当它们从玻璃 砖的下表面射出后砖的下表面射出后，两束光两束光_(选填选填“仍平行仍平行”或或“不平行不平行”)，间距间距 _d(选填选填“”“”“”或或“”) 解析解析如图所示如图所示，光线经两表面平行的玻璃砖后方向不变光线经两表面平行的玻璃砖后方向不变，出射光线是平

18、出射光线是平 7/8 行的行的，根据折射定律得根据折射定律得 na sin i sin ra， ，nb sin i sin rb， ，由题意知由题意知， nanb，则则 rarb，故故 dd. 答案答案仍平行仍平行 13如图所示如图所示，巡查员站立于一空的贮液池边巡查员站立于一空的贮液池边，检查池角处出液口的安全检查池角处出液口的安全 情况情况已知池宽为已知池宽为 L，照明灯到池底的距离为照明灯到池底的距离为 H.若保持照明光束方向不变若保持照明光束方向不变，向向 贮液池中注入某种液体贮液池中注入某种液体，当液面高为当液面高为H 2 时时，池底的光斑距离出液口池底的光斑距离出液口L 4. (1

19、)试求当液面高为试求当液面高为 2 3H 时 时，池底的光斑到出液口的距离池底的光斑到出液口的距离 x； (2)控制出液口缓慢地排出液体控制出液口缓慢地排出液体，使液面以使液面以 vA的速度匀速下降的速度匀速下降，试求池底的试求池底的 光斑移动的速率光斑移动的速率 vx. 解析解析(1)解法一：如图所示解法一：如图所示由几何关系知由几何关系知x l h L H， ， 由折射定律得由折射定律得 L L2H2 n l l2h2， ，代入代入 hH 2 、lxL 4， ， 得得 n L24H2 L2H2 ，再联立以上各式得再联立以上各式得 x L 2Hh， ，当当 h2 3H 时 时， 解得解得 xL 3. 解法二：如图所示解法二：如图所示由几何关系知由几何关系知x l h L H， ，液面高度变化液面高度变化，折射角不变折射角不变， 由由 hH 2 、xL 4得 得 l h L 2H， ，x L 2Hh， ，当当 h2 3H 时 时，解得解得 xL 3. (2)vx L 2Hv A. 8/8 答案答案(1)L 3 (2) L 2Hv A