新教材高中物理课时分层作业15光的折射(含解析)新人教版必修第一册
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新教材高中物理课时分层作业15光的折射(含解析)新人教版必
修第一册
(建议用时:45分钟)
[基础达标练]
1.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介质中传播速度v 和光在真空中的传播速度c 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,折射率小的介质折光性较差
D .任何介质的折射率都大于1
E .折射率的大小由介质本身决定
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 不对;折射率与折射角和入射角的大小无关,B 不对.
答案:CDE
2.如图所示,光在真空和某介质的界面MN 上发生折射,由图可知( )
A .光是从真空射入介质的
B .光是由介质射入真空的
C .介质的折射率为
3
2
D .介质的折射率为 3
E .反射光线与折射光线的夹角为90°
解析:根据题图可知,入射角为30°,折射角为60°,反射光线与折射光线垂直,光是从介质射入真空的,折射率n =sin i sin r =sin 60°
sin 30°
=3,只有B 、D 、E 正确.
答案:BDE
3.假设地球表面不存在大气层,那么人们观察到的日出时刻与实际存在大气层的情况相比将________(填“提前”或“延后”).
解析:
假如地球周围没有大气层,太阳光将沿直线传播,如图所示.在地球上B 点的人们将在太阳到达A ′点时看到日出;而地球表面有大气层,由于空气的折射率大于1,并且离地球表面越近,大气层越密,折射率越大,太阳光将沿如图所示AB 曲线射入在B 处的人眼中,使在
B 处的人看到了日出.但B 处的人认为光是沿直线传播,则认为太阳位于地平线上的A ′点,
而此时太阳还在地平线下,日出的时间提前了,所以无大气层时日出的时间将延后.
答案:延后
4.如果光线以大小相等的入射角,从真空射入不同介质,若介质的折射率越大,则折射角越________,说明折射光线偏离原来方向的程度越________.
解析:根据折射定律,sin θ1
sin θ2
=n 12,当光以相等的入射角从真空向介质入射时,sin θ1
一定,n 12越大,sin θ2就越小,θ2越小,说明光偏离原来的传播方向的角度就越大.
答案:小 大
5.插入水中的筷子,水里部分从水面斜着看起来是向________曲折.
解析:由光的折射定律知,水中的筷子所成的像比实际位置浅,则应向上曲折. 答案:上
6.用两面平行的玻璃砖测定玻璃的折射率的实验中,已画好玻璃砖界面aa ′和bb ′,不慎将玻璃砖向上平移了一些,放在如图所示的位置上,而实验中其他操作均正确,测得的折射率将________(填“偏大”“偏小”或“不变”).
解析:可作出经过玻璃砖的光路图,由几何知识可知,测出的折射角与正确值相同. 答案:不变
7.一条光线从空气射入折射率为2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多大?
解析:
如图所示,根据折射定律sin θ1sin θ2=n ,则sin θ2=sin θ1n =sin 45°2=1
2,θ2=30°,
反射光线与折射光线的夹角是105°.
答案:105°
8.一条光线以40°的入射角从真空射到平板透明材料上,光的一部分被反射,一部分被折射,求折射光线与反射光线的夹角φ.
解析:
由sin θ1
sin θ2
=n>1,得折射角θ2<θ1=40°,由反射定律得θ3=θ1=40°,如图所示,故折射光线与反射光线的夹角φ=180°-θ3-θ2=140°-θ2,所以100°<φ<140°.
答案:100°<φ<140°
[能力提升练]
9.两束细平行光a和b相距d,从空气中相互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,两束光________(选填“仍平行”或“不平行”),间距______d(选填“=”“<”或“>”).
解析:
如图所示,光线经两表面平行的玻璃砖后方向不变,出射光线是平行的,根据折射定律
得n a=sin i
sin r a
,n b=
sin i
sin r b
,由题意知,n a>n b,则r a<r b,故d′<d.
答案:仍平行<
10.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l 1,AO 的长度为l 2,CD 的长度为l 3,DO 的长度为l 4,为较方便地表示出玻璃砖的折射率,需用刻度尺测量的有________,则玻璃砖的折射率可表示为________.
(2)该同学在插大头针P 3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)n =sin ∠AOB sin ∠DOC =AB CD =l 1l 3,即需用刻度尺测量的有l 1和l 3.n =l 1
l 3
.
(2)玻璃砖以O 为圆心顺时针转,则其法线也顺时针转,设转过小角度α.由作图得n 测
=
sin θ1sin θ2,而事实n 真=sin ( θ1+α)
sin ( θ2+α).由三角函数知n 测>n 真,即偏大.
答案:(1)l 1、l 3
l 1
l 3
(2)偏大 11.如图所示,一棱镜的横截面为直角三角形ABC ,∠A =30°,斜边AB =a .棱镜材料的折射率为n = 2.在此横截面所在的平面内,一条光线以45°的入射角从AC 边的中点M 射入棱镜.画出光路图,并求光线从棱镜射出的点的位置(不考虑光线沿原路返回的情况).
解析:
设入射角为i ,折射角为r ,由折射定律得:sin i
sin r =n ……①,由已知条件及①式得r =
30°……②,光路图如图所示.设出射点为F ,由几何关系可得AF =3
8
a ……③,即出射点在
AB 边上离A 点38
a 的位置.
答案:见解析
12.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c =3.0×108
m/s)
(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;