高中物理选修3-4 光-教师版

1.平面直角坐标系xOy中，第Ⅰ象限存在垂直于平面向里的匀强磁场，第Ⅲ现象存在沿y轴负方向的匀强电场，如图所示。一带负电的粒子从电场中的Q点以速度v0沿x轴正方向开始运动，Q点到y轴的距离为到x轴距离的2倍。粒子从坐标原点O离开电场进入电场，最终从x轴上的P点射出磁场，P点到y轴距离与Q点到y轴距离相等。不计粒子重力，为：

（1）粒子到达O点时速度的大小和方向；

（2）电场强度和磁感应强度的大小之比。

答案：（1）在电场中，粒子做类平抛运动，设Q点到x轴的距离为L，到y轴的距离为2L，粒子的加速度为a，运动时间为t,有

①

②

④

（2）设电场强度为E，粒子电荷量为q，质量为m，粒子在电场中受到的电场力为F，由牛顿第二定律可得

F=ma ⑧

又F=qE ⑨

设磁场的磁感应强度大小为B，粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为R，所受的洛伦兹力提供向心力，有⑩

由几何关系可知

⑪

联立①②⑦⑧⑨⑩⑪式得

图M－13

解：带电粒子在复合场中做匀速圆周运动，则重力和电场力平衡，洛伦兹力提供做圆周运动的向心力．

(1)重力和电场力平衡，电场力方向向上，电场方向向下，则小球带负电，有

mg＝Eq

比荷＝.

(2)粒子由a到b运动半周，由其受力方向根据左手定则可知磁场方向为垂直纸面向外，有qvB＝m

mgh＝mv2

L＝2R

联立可得B＝＝.

(3)小球从P开始，第四次经过边界MN共需时间为

t＝3＋2＝3＋.

光的折射

解析：因为n＝1.4，所以根据sinC＝知临界角等于45°.光线垂直AB面射入，在AC面入射角为60°>45°，发生全反射．A错误．光线经AC面全反射后射到BC面时入射角为30°<45°，在该介面上既有反射现象又有折射现象，且折射角大于入射角，B、C错误．

答案：D

3.如图，一束单色光射入一玻璃球体，入射角为60°。己知光线在玻璃球内经一次反射后，再次折射回到空气中时与入射光线平行。此玻璃的折射率为

A．B．1.5 C． D．2

解析：如图，为光线在玻璃球内的光路图．A、C为折射点，

，所以，玻璃的折射率

全反射

4. 半径为R的固定半圆形玻璃砖的横截面如图所示，O点为圆心，OO′为直径MN的垂线．足够大的光屏PQ紧靠在玻璃砖的右侧且与MN垂直．一光束沿半径方向与OO′成θ=30°射向O 点，光屏PQ区域出现两个光斑．当θ逐渐增大到45°时，光屏上的两个光斑恰好变成一个．试求：

①圆形玻璃砖材料的折射率n；

②当光束沿半径方向与OO′成θ=30°射向O点时，光屏PQ区域两个光斑的距离．

学科问题：1.对概念理解不清晰

2.对公式的运用以及几何关系的结合不熟练

学生问题：1.计算能力不达标

1.光线由媒质A射向媒质

A．B．

C．D．

考点：光的折射定律．

专题：光的折射专题．

分析：根据折射定律垂直于射向界面的光线不发生偏折，由光疏介质射向光密介质折射角变小．

解答：

A、垂直射向玻璃时，光线不发生偏折，到达玻璃底面时，若入射角大于临界角则发生反射，没有折射光线．故A有可能，A正确；

B、由空气射向玻璃，时光疏介质射向光密介质，不可能发生全反射，没有折射光线．故B错误；

C、若光线到达玻璃的底面时入射角小于临界角则同时发生折射和反射，但应该空气中的折射角大于玻璃中的入射角，故C错误；

D、由空气射向玻璃时，同时发生折射和反射，但应该玻璃中的折射角小于空气中的入射角，故D错误．

故选：A．

n=，求屏

分析：由折射定律求出折射角，由几何知识可求得屏MN上光斑与D的距离．

解答：解：由折射定律得n==

解得折射角r=60°

又DO=2R

故屏MN上光斑P与D的距离PD=DOtan30°=2R•=

答：屏MN上光斑P与D的距离为．

点评：本题首先要能正确作出光路图，并能正确应用几何关系和折射定律结合进行解题．

4. 光线从空气射入玻璃砖，当入射角为60时，折射光线与发射光线恰好垂直。求：光在该玻璃砖中传播速度是多少？(v=1.73×108m/s)

解析：光在玻璃中的传播速度为

1.光线从空气射入玻璃砖，

所以，玻璃的折射率为

2.已知水、水晶、玻璃和二硫化碳的折射率分别为1.33、1.55、1.60和1.63，如果光按下面几种方式传播，可能发生全反射的是( )

A．从水晶射入玻璃

B．从水射入二硫化碳

C．从玻璃射入水中

D．从水射入水晶

答案：C

3. 半径为R的玻璃半圆柱体，横截面如图所示，圆心为O，两条平行单色红光沿截面射向圆柱面，方向与底面垂直，光线1的入射点A为圆柱面的顶点，光线2的入射点为B，∠AOB＝

60°，已知该玻璃对红光的折射率为n＝

①求红光在玻璃中的传播速度为多大？

②求两条光线经圆柱面和底面折射后的交点与O点的距离d;

v=

②如图所示，光线1不偏折．光线2入射角i＝60°.

sin r＝＝，r＝30°，

i′＝60°－r＝30°.

sin r′＝nsin i′＝，r′＝60°，

由正弦定理，得OC＝R，

则d＝OC·tan 30°＝R.

查漏补缺

1.一束复色光由空气射向玻璃，发生折射而分为a、b两束单色光，其传播方向如图所示．设玻璃对a、b的折射率分别为na和nb，a、b在玻璃中的传播速度分别为va和vb，则（）