高中物理 第4章 光的折射与全反射 第1节 光的折射定律学业分层测评 鲁科版选修3-4

第1节 光的折射定律 (建议用时：45分钟)学业达标1关于光的折射现象，下列说法中正确的是()A折射角一定小于入射角B折射率跟折射角的正弦值无关C折射角增大为原来的2倍，入射角也增大为原来的2倍D折射率大的介质，光在其中的传播速度小E入射角改变时，入射角的正弦与折射角的正弦的比值不变【解析】光从水进入空气时，折射角大于入射角，选项A错误；折射率由介质材料决定，与折射角的大小无关，选项B正确；折射率n，折射角增大为原来的2倍，入射角并不增大为原来的2倍，选项C错误；折射率与光速的关系是n，则n大时v小，选项D正确；根据n，入射角改变时，入射角的正弦与折射角的正弦的比值不变，E正确【答案】BDE2关于折射率，下列说法正确的是()A某种介质的折射率等于光在真空中传播速度c和光在介质中的传播速度v的比值B折射角和入射角的大小决定着折射率的大小C两种介质相比较，光在折射率较小的介质中传播速度大D有些介质的折射率可能小于1E折射率是介质本身的性质，与折射角无关【解析】某种介质的折射率等于光在真空中的传播速度c与光在介质中传播速度v的比值，A、C正确折射率与折射角和入射角的大小无关，B不对由于光在真空中的传播速度C大于任何其他介质中的传播速度v，所以任何介质的折射率都大于1，D错误折射率是介质本身的性质，与折射角无关，E正确【答案】ACE3.如图4112，一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O点(半圆的圆心)，产生反射光束1和透射光束2，已知玻璃折射率为，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O点垂直于图面的轴线顺时针转过15，如图中虚线所示，则()图4112A光束1转过15B光束1转过30C光束2转过的角度小于15D光束2转过的角度大于15E入射角增大15，折射率不变【解析】转动前，光束1(反射光)与入射光线的夹角为A45290，光束2(折射光)与入射光线间的夹角B45(18024)201.转动后，反射光线与入射光线的夹角A602120，据折射定律，得r30，则折射光线与入射光线间的夹角为B60(18030)210.因为BBB9，AAA30，故B、C项正确转动后，入射角增大15，折射率与入射角无关，E正确【答案】BCE4测定玻璃的折射率时，为了减小实验误差，应注意的是() 【导学号：78510043】A玻璃砖的厚度宜大些B入射角应尽量小些C大头针应垂直地插在纸面上D大头针P1、P2及P3、P4之间的距离应适当大些E测出的折射率随入射角的增大而增大【解析】玻璃砖厚度大些，可减小测量误差；大头针垂直插在纸面上以及大头针P1与P2及P3与P4之间的距离适当大些，可减小确定光路方向时的误差A、C、D正确入射角较小时，测量误差较大，B错误折射率与入射角无关，E错误【答案】ACD5.某同学由于没有量角器，他在完成了光路图后，以O点为圆心，10 cm为半径画圆，分别交线段OA于A点，交线段OO的延长线于C点，过A点作法线NN的垂线AB交NN于B点，过C点作法线NN的垂线CD交NN于D点，如图4113所示用刻度尺量得OB8 cm，CD4 cm，由此可得出玻璃的折射率n_.图4113【解析】由图可知sinAOB，sinDOC，OAOCR，根据n知，n1.5【答案】1.56.在直角三角形玻璃砖ABC中，A30，平放于水平桌面上，如图4114为其俯视图一束单色光以45的入射角水平射入其AB面，在AB面折射后又在AC面处发生一次反射，最后垂直于BC面穿出玻璃砖求这种玻璃对这束单色光的折射率图4114【解析】由题意可知，光路图如图所示由几何关系知，AB面处的折射角为30.所以，折射率n.【答案】7.如图4115所示，在坐标系的第一象限内有一横截面为四分之一圆周的柱状玻璃体OPQ，OPOQR，一束单色光垂直OP面射入玻璃体，在OP面上的入射点为A，OA，此单色光通过玻璃体后沿BD方向射出，且与x轴交于D点，ODR，求该玻璃体的折射率是多少图4115【解析】在PQ面上的入射角满足sin 1，130，由几何关系可得260，折射率n.【答案】能力提升8如图4116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确定入射光线，并让入射光线过圆心O，在玻璃砖(图中实线部分)另一侧垂直纸面插大头针P3，使P3挡住P1、P2的象，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点图4116(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P3前不小心将玻璃砖以O为圆心顺时针转过一小角度，由此测得玻璃砖的折射率将_(选填“偏大”“偏小”或“不变”)【解析】(1)sin i，sin r，因此玻璃的折射率n，因此只需测量l1和l3即可(2)当玻璃砖顺时针转过一个小角度时，在处理数据时，认为l1是不变的，即入射角不变，而l3减小，所以测量值n将偏大【答案】(1)l1和l3n(2)偏大9光线以60的入射角从空气射入玻璃中，折射光线与反射光线恰好垂直(真空中的光速c3.0108 m/s) 【导学号：78510044】(1)画出折射光路图(2)求出玻璃的折射率和光在玻璃中的传播速度(3)当入射角增大或减小时，玻璃的折射率是否变化？说明理由【解析】(1)由题意知入射角i60，反射角60，折射角r180609030，折射光路图如图所示(2)n，根据n得v m/s1.7108 m/s.(3)折射率不会变化，折射率由介质和入射光的频率决定，而跟入射角的大小无关【答案】见解析10.如图4117所示，半圆玻璃砖的半径R10 cm，折射率n，直径AB与屏幕MN垂直并接触于A点激光束a以入射角i60射向玻璃砖圆心O，结果在屏幕MN上出现两个光斑图4117(1)画出光路图(2)求两光斑之间的距离L.【解析】(1)由折射定律和反射定律，画出光路图如图所示：(2)设折射角为r，由n解得r30，反射角60两光斑之间的距离LRtan 30Rtan 60 cm23.1 cm【答案】(1)见解析(2)23.1 cm11.在一折射率为n，厚度为d的玻璃平板上方的空气中有一点光源S，从S发出的光线SA以入射角1入射到玻璃板上表面，经玻璃板后从下表面射出，如图4118所示，若沿此光线传播的光，从光源到玻璃板上表面传播时间与在玻璃板中的传播时间相等，点光源S到玻璃板上表面的垂直距离L应是多少？图4118【解析】从光源沿SA传播到玻璃板上表面的时间：t1在玻璃板中的传播时间：t2t1根据折射定律：n又ncos 2解得：Ld【答案】d