巩固练习光的反射、折射、全反射.pdf

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1、高中物理 高中物理【巩固练习】一、选择题 1一条光线从空气射入折射率为在的介质中，入射角为 45，在界面上入射光的一部分被反射，另一部分被折射，则反射光线和折射光线的夹角是（）A75 B90 C105 D120 2两束细平行光 a 和 b 相距为 d，从空气中互相平行地斜射到长方体玻璃砖的上表面，如图所示，若玻璃对 a 的折射率大于对 b 的折射率，当它们从玻璃砖的下表面射出后，有（）A两束光仍平行，间距等于 d B两束光仍平行，间距大于 d C两束光仍平行，间距小于 d D两束光不再平行 3一条光线以 40的入射角从真空中射到平板透明材料上，光的一部分被反射，一部分被折射，折射光线与反射光线

2、的夹角可能是（）A小于 40 B在 50100之间 C在 100140之间 D大于 140 4OMN 为玻璃等腰三棱镜的横截面a、b 两束可见单色光从空气垂直射入棱镜底面 MN，在棱镜侧面 OM、ON 上反射和折射的情况如图所示由此可知（）A棱镜内 a 光的传播速度比 b 光的小 B棱镜内 a 光的传播速度比 b 光的大 Ca 光的频率比 b 光的小 Da 光的波长比 b 光的长 5一玻璃柱体的横截面为半圆形细的单色光束从空气射向柱体的 D 点（半圆的圆心），产生反射光束 1 和折射光束 2已知玻璃折射率为3，入射角为 45（相应的折射角为 24）现保持入射光不变，将半圆柱绕通过 D 点垂直于

3、纸面的轴线顺时针转过 15，如图中虚线所示，则（）高中物理 高中物理 A光束 1 转过 15 B光束 1 转过 30 C光束 2 转过的角度小于 15 D光束 2 转过的角度大于 15 6如图甲所示，将筷子竖直插入玻璃杯内，从俯视图中的 P 点沿水平方向看到的应该是图图中的哪个图形？（）7如图所示，一束白光从顶角为的棱镜的一个侧面 AB 以较大的入射角 i 入射，经三棱镜后，在屏 P 上可得到彩色光带，当入射角逐渐减小到零的过程中若屏上的彩色光带先后全部消失，则（）A红光最先消失，紫光最后消失 B紫光最先消失，红光最后消失 C紫光最先消失，黄光最后消失 D红光最先消失，黄光最后消失 8在完全透

4、明的水下某处放一点光源，在水面上可以见到一个圆形透光平面，如果圆形透光平面的半径匀速增大，则光源（）A加速上升 B加速下沉 C匀速上升 D匀速下沉 9如图为一直角棱镜的横截面，bac=90，abc=60，一平行细光束从 O 点沿垂直于 bc 面的方向射入棱镜已知棱镜材料的折射率2n，若不考虑原入射光在 bc 面上的反射光，则有光线（）高中物理 高中物理 A从 ab 面射出 B从 ac 面射出 C从 bc 面射出，且与 bc 面斜交 D从 bc 面射出，且与 bc 面垂直 10两种单色光由水中射向空气时发生全反射的临界角分别为1、2，已知12用 n1、n2分别表示水对两单色光的折射率，v1、v2

5、分别表示两单色光在水中的传播速度，则（）An1n2，v1v2 Bn1n2，v1v2 Cn1n2，v1v2 Dn1n2，v1v2 11如图所示，用插针法测定玻璃折射率的实验中以下说法正确的是（）AP1、P2及 P3、P4之间的距离适当大些，可以提高准确度 BP1、P2及 P3、P4之间的距离取得小些，可以提高准确度 C入射角 i 适当大些，可以提高准确度 DP1、P2之间的距离，入射角的大小均与实验的准确度无关 二、填空题 12如图所示，激光液面控制仪的原理是：固定的一束激光 AO 以入射角 i 照射到液面上，反射光 OB 射到水平的光屏上，屏上用光电管将光讯号转变成电讯号，电讯号输入控制系统用

6、以控制液面高度，如果发现点 B 在屏上向右移动了s 的距离到 B，由此可知液面_（填“升高”或“降低”）了_ 13在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，甲、乙、丙三位同学在纸上画出的界面 aa、bb与玻璃砖位置的关系分别如图、和所示，其中甲、丙两同学用的是矩形玻璃砖，乙同学用的是梯形玻璃砖他们的其他操作均正确，且均以 aa、bb为界面画光路图则：高中物理 高中物理 （1）甲同学测得的折射率与真实值相比_（填“偏大”“偏小”或“不变”）（2）乙同学测得的折射率与真实值相比_（填“偏大”“偏小”或“不变”）（3）丙同学测得的折射率与真实值相比_ 14在用插针法测定玻璃的折射率的实验中，某同学操作步骤

7、如下：将记录光路的白纸铺放在平板上；手拿玻璃砖的毛面或棱，将其轻放在白纸上：用铅笔环绕玻璃砖画出边界 aa和 bb；在 aa 上选择点 O，作为不同入射角的入射光线的共同入射点，画出入射角 i 分别为 0、30、45的入射光线；用“插针法”分别得到各条入射光线的折射光线，观察时着重看大头针针帽是否在一条直线上，取下玻璃砖、大头针，连接各针孔，发现所画折射光线中有两条相交，量出各个折射角 r；按公式分别计算sinsinir，取三个值的算术平均值 以上步骤中有错误或不妥之处的是：_；应改正为：_ 15如图所示，某同学用插针法测定一半圆形玻璃砖的折射率在平铺的白纸上垂直纸面插大头针 P1、P2确定入

8、射光线，并让入射光线过圆心 O，在玻璃砖（网中实线部分）另一侧垂直纸面插大头针 P3，使 P3挡住 P1、P2的像，连接 OP3图中 MN 为分界面，虚线半圆与玻璃砖对称，B、C 分别是入射光线、折射光线与圆的交点，AB、CD 均垂直于法线并分别交法线于 A、D 点 （1）设 AB 的长度为l1，AO 的长度为l2，CD 的长度为l3，DO 的长度为l4，为较方便地表示出玻璃砖的折射率，需用刻度尺测量_，则玻璃砖的折射率可表示为_ （2）该同学在插大头针只前不小心将玻璃砖以 D 为圆心顺时针转过一小角度，由此测得玻璃砖的折射率将_（填“偏大”“偏小”或“不变”）16测定玻璃砖折射率的实验如图

9、13-1-44 所示，把玻璃砖放在白纸上之前应在纸上先画好图上的三条直线，它们分别是_、_、_，最后按正确的要求插上大头针 P3、P4，由P3、P4的位置决定了光线_的方位，从而确定了折射光线_的方向 三、解答题 17由某种透明物质制成的等腰直角三角形棱镜 AOB，两腰都为 16 cm，且两腰与 Ox 和 Oy 轴都重合，如图所示，从 BO 边的 C 点注视 A 棱，发现 A 棱的位置在 D 点，在 C、D 两点插上大头针，测出 C 点的坐标为（0，12），D 点的坐标为（9，0），由此可以算出该透明物质的折射率为多大？高中物理 高中物理 18某市体育广场中心，设计建造了一组旋转摇摆式喷泉，在

10、喷泉周围，水下 40 cm 深处，环绕了一圈彩灯，夜幕降临时，从喷泉射出的水柱在彩灯的映衬下，显得很美丽壮观 若池水的折射率为43，那么彩灯的视深（池边的人看到的彩灯的深度）是多少？19一物点放在表面平行的玻璃板后 L=15 cm 处，观察者透过玻璃板观察，且视线垂直于玻璃表面，设玻璃板厚度 d=4.5 cm，玻璃的折射率 n=1.5，问物点的像到玻璃板前表面间的距离为多少？20一个大游泳池，池底是水平面池中水深 1.2 m，有一直杆竖直立于池底，浸入水中部分 BC恰为杆长 AC 的一半太阳光以与水平方向成 37角射在水面上，如图所示，测得杆在池底影长是 2.5 m，求水的折射率（sin37=

11、0.6，cos37=0.8）21有一折射率为 n 的长方体玻璃砖 ABCD，其周围是空气，如图所示，当入射光线从它的 AB面以入射角射入时，（1）要使光线在 BC 面发生全反射，证明：入射角应满足的条件是2sin1n（BC 面足够长）（2）如果对于任意入射角的光线都能发生全反射，则玻璃砖的折射率应取何值？22在厚度为 d、折射率为 n 的大玻璃板的下表面，有一个半径为 r 的圆形发光面为了从玻璃板的上方看不见圆形发光面，可在玻璃板的上表面贴一块圆形纸片，所贴纸片的最小半径为多大？高中物理 高中物理 23用折射率为 n 的透明介质做成内、外半径分别为 a 和 b 的空心球，如图所示，当一束平行光

12、射向球壳，经球壳外、内表面两次折射后，能进入空心球壳的入射平行光束的横截面积是多少？24横截面为矩形的 的棒被弯成如图所示的形状，一束平行光垂直地射入水平表面 A 上，要使通过表面 A 射入的光全部从表面 B 射出，比值Rd最小是多少？（玻璃的折射率 n=1.5）25某同学在测定一厚度均匀的圆形玻璃的折射率时，先在白纸上作一与圆形玻璃同半径的圆，圆心为 O，将圆形玻璃平放在白纸上，使其边界与所画的圆重合在玻璃一侧竖直插两枚大头针 P1和P2，在另一侧再先后插两枚大头针 P3和 P4，使从另一侧隔着玻璃观察时，大头针 P4、P3和 P2、P1的像恰在一直线上移去圆形玻璃和大头针后，在图中画出：（

13、1）沿 P1、P2连线方向的入射光线通过圆形玻璃后的传播方向；（2）光线在玻璃内的传播方向；（3）过光线的入射点作法线，标出入射角 i 和折射角 r；（4）写出计算玻璃折射率的公式 【答案与解析】一、选择题 1【答案】C 【解析】如右图所示，根据折射定律12sinsinn，则12sinsin451sin22n，230，反射光线与折射光线的夹角105，C 项正确 2【答案】C 【解析】光路如图所示由光路图可知 dd，故 C 项正确。高中物理 高中物理 3【答案】C 【解析】由光路图可知，光由真空射入介质中折射，折射角 040，故 C 项正确 4【答案】B、D 【解析】a、b 两束光射到 OM、O

14、N 上的入射角是相同的，由图可知 b 光已发生全反射，而 a 光仍有折射，说明 b 光的全反射临界角比 a 光的全反射临界角小，所以 b 光的折射率大于 a 光的折射率，即 nbna，故 a 光的频率小于 b 光的频率；又在介质内的传播速度cvn，所以棱镜内 a 光的传播速度 va比 b 光的传播速度 vb大；在真空和介质中的波长分别是cf和ncf，所以无论是真空中还是在棱镜内，均是 a 光的波长长 5【答案】B、C 【解析】转动前，光束 1（反射光）与入射光线间的夹角为 A=452=90，光束 2（折射光）与入射光线间的夹角为 B=45+(18024)=201转动后，反射光与入射光的夹角 A

15、=602=120，据折射定律，sin603sinr，得 r=30，则折射光与入射光间的夹角为 B=60+(18030)=201因此A=AA=30，B=BB=9 6【答案】D 【解析】筷子在水中部分反射的光到达 P 点后折射，如图所示筷子的上半部分偏左，下半部分更偏左，且更粗 7【答案】B 【解析】依题意作出白光通过三棱镜的光路图，如图所示可以看出由于紫光的偏折角最大，由高中物理 高中物理 全反射临界角公式1sinCn知紫光的临界角最小，所以紫光一定首先在 AC 面上发生全反射从而从光屏上消失，最后红光消失，故 B 项正确 8【答案】D 【解析】如图所示，在水面上看到透光平面半径为 R 设光从水

16、射入空气发生全反射的临界角为 C 1sinCn，由几何知识得22sinRCRh 由以上两式得22221RRhn 透光平面半径 R 与 h 成正比，R 均匀增大，h 也均匀增大，故 D 项正确 9【答案】B、D 【解析】依题作出光在棱镜中的光路图，如图所示，显然，光在 ab 面上的入射角为 i=60，大于光在该棱镜中的全反射临界角1arcsin452C，则光在 ab 面上发生全反射，接着以 i=30的入射角射到 ac 界面上，因 i45，光在 ac 面上不发生全反射而发生反射和折射，其反射角 i=30，反射光线正好与 bc 面垂直，故 B、D 两项正确 10【答案】B 【解析】由全反射临界角1a

17、rcsinCn知，当12时，必有 n1n2；又由 v=cn 知，必有 v1v2，故 B 项正确 11【答案】A、C 二、填空题 高中物理 高中物理 12【答案】降低cot2shi 【解析】作出两次的反射光路图如图所示，由几何图形可得：液面下降又由几何关系可得：OMBBs，液面下降高度cot2shi 13【答案】偏小 不变 可能偏大，可能偏小，可能不变 【解析】甲同学测量的光路图如图（1）所示，真实值sinsininr，测量值sinsin inr，因 rr，故 nn，所以甲同学测得的折射率与真实值相比偏小；乙同学测量的光路图如图（2）所示，测量值sinsininr，与真实值相等 丙同学的测量可能

18、出现三种可能，光路图如图（3）所示，当出射点为 c 时，测量值与真实值相同，当出射点在 c 左侧时，测量值小于真实值，当出射点在 c 点右侧时，测量值大于真实值，故丙同学测得的折射率与真实值相比可能偏大，可能偏小，可能不变 14【答案】见解析【解析】、中应使直尺与玻璃砖的界面对齐，移开玻璃砖后再画边界线；中入射角要取 0以外的三组数据；中大头针要竖直插牢，观察时看针脚是否在同一条直线上 15【答案】（1）l1和l3 l1l3 （2）偏大 16【答案】aa NN AO OB OO 三、解答题 17【答案】见解析【解析】假设从 A 点发出一条光线射在 C 点，经折射后射入人眼当逆着折射光线看去好似

19、光线从 D 点射出光路如右图所示 高中物理 高中物理 1221212sin2012162221212sin15912 折射率21sin4sin3n 18【答案】见解析【解析】如图所示，设点光源在 S 处，光源发出的光线 SO 垂直水面射出，光线 SO1与 SO 间的夹角很小因一般人的瞳孔的线度为 2 mm3 mm，1、2为一组对应的折射角和入射角，可知1、2均很小由数学知识知：111sintanOOh，122sintanOOH 由折射定律得：1121sin/sin/OOhHnOOHh，得Hhn 所以0.4m0.3m43Hhn 故彩灯的视深为 30 cm 19【答案】见解析【解析】物点 S 发出

20、的光射到玻璃板的表面发生折射，进入玻璃板到达另一表面时，再次折射进入玻璃板的前方，如图所示，物点的虚像 S与玻璃板前表面之间的距离为 L，则 L=L+ds，由几何关系知 21211tan(tantan)cot1tansddd，当视线垂直于玻璃板表面观察时，1、2很小，tan1=sin1，tan2=sin2 所以 高中物理 高中物理 21sin111sinsddn，L=L+ds=18 cm 20【答案】见解析【解析】光路图如图所示，由几何关系可知：入射角 i=ADG=53，且4cot371.21.6(m)3DBAB，FE=FCEC=2.5DB=2.51.6=0.9（m），所以0.93tan1.2

21、4EFEDFDE，所以 r=EDF=37，由折射定律sinsininr得sin530.841.33sin370.63n 21【答案】见解析【解析】（1）要使光线在 BC 面发生全反射（如图所示），首先应满足1sinn，式中为光线射到 BC 面的入射角，由折射定律，有sinsin(90)n，将两式联立得2sin1n （2）如果对于任意入射角的光线都能发生全反射，即对于 090都能发生全反射，则只有当211n 才能满足上述条件，故2n 22【答案】见解析【解析】根据题述，光路如右图所示，高中物理 高中物理 图中 S 点为圆形发光面边缘上一点，由该点发出的光线能射出玻璃板的范围由临界光线 SA 确定

22、，当入射角大于临界角 C 时，光线就不能射出玻璃板了 图中sintancosCrdCdC，而1sinCn，则21cosnCn，所以2/1rdn，应贴图纸片的最小半径2/1Rrrrdn 23【答案】见解析【解析】设入射光线 AB 经球壳外表折射后 BE 光线恰在内表面全反射，临界角为 C 从图中知 AB 下面光线一定能进入壳心从图中可知1sinrb在三角形 OBE 中用正弦定理 2sinsin(180)sinabbCC 可得 221sinsinsinsinCaaban 所求的平行光束的横截面积 2221(sin)Srba 24【答案】见解析【解析】在如图所示的光路中，高中物理 高中物理 从玻璃棒的 A 端面入射的光线，可分为左、中、右，其中最右边的一条光线，最难发生全反射，设其入射角为1，只有当11arcsinn 时，才发生全反射 根据几何关系知sin1RRd 依题意有1RRdn 将 n=1.5 代入上式，解得2Rd 故Rd的最小是 2 25【答案】见解析【解析】（1）P1P2光线为入射光线，P3P4为通过圆形玻璃后的折射光线（2）O1O2光线为入射光线 P1P2在玻璃中的折射光线（3）如右图所示 （4）sinsininr