2021-2022学年高中人教版物理选修3-4作业：第十三章　习题课 光的折射和全反射 WORD版含解析.docx

1、第十三章光习题课:光的折射和全反射课后篇巩固提升1.劣质的玻璃中往往含有空气泡,这些空气泡看上去比较亮,对这一现象有以下不同的解释正确的是()A.空气泡对光线有会聚作用,因而较亮B.空气泡对光线有发散作用,因而较亮C.从空气泡到达玻璃的界面处的光一部分发生全反射,因而较亮D.从玻璃到达空气泡的界面处的光一部分发生全反射,因而较亮答案D2.频率不同的两束单色光1和2以相同的入射角从同一点射入一厚玻璃板后,其光路如图所示。下列说法正确的是()A.单色光1的波长小于单色光2的波长B.在玻璃中单色光1的传播速度大于单色光2的传播速度C.单色光1通过玻璃板所需的时间小于单色光2通过玻璃板所需的时间D.单

2、色光1从玻璃到空气的全反射临界角小于单色光2从玻璃到空气的全反射临界角解析根据题图可知,光1的折射率较大,与光2相比,其波长较小,在玻璃中传播速度较小,临界角较小,通过玻璃的时间较大。答案AD3.在测定玻璃的折射率实验中,已画好玻璃砖界面两直线aa与bb后,不小心误将玻璃砖向上稍平移了一点,如图所示,若其他操作正确,则测得的折射率将()A.变大B.变小C.不变D.变大、变小均有可能解析设P1、P2、P3、P4是正确操作所得到的四枚大头针的位置,画出光路图后可知,即使玻璃砖向上平移一些,如图所示,实际的入射角没有改变。实际的折射光线是O1O1,而现在误把O2O2作为折射光线,由于O1O1平行于O

3、2O2,所以折射角没有改变,折射率不变。答案C4.图甲为光学实验用的长方体玻璃砖,它的面不能用手直接接触。在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中,两位同学绘出的玻璃砖和三个针孔a、b、c的位置相同,且插在c位置的针正好挡住插在a、b位置的针的像,但最后一个针孔的位置不同,分别为d、e两点,如图乙所示。计算折射率时,用(选填“d”或“e”)点得到的值较小,用(选填“d”或“e”)点得到的值误差较小。甲乙解析光学面若被手接触污染,会影响观察效果,增加实验误差;分别连接cd和ce并延长到界面,与界面分别交于f、g两点,如图所示。由n=sinisinr不难得出用d点得到的折射率值较小,过c点的出射光线应平

4、行于ab,利用直尺比对并仔细观察,可知ecab,故用e点得到的折射率值误差较小。答案光学de5.如图所示,某同学利用方格坐标纸测定半圆形玻璃砖的折射率,OA是画在纸上的直线,他在直线OA的适当位置先后竖直插上P1、P2两枚大头针,按图甲所示放上玻璃砖(如粗黑线所示),然后插上P3、P4大头针。(1)其中他确定P3大头针位置的方法应是。(2)若该同学实验操作规范准确,其记录的情况如图甲所示。该同学还用圆规做了一个以O为圆心,半径与玻璃砖相同的半圆(如图甲中虚线所示)。请算出玻璃砖的折射率n=。解析(1)透过玻璃砖看,使P3大头针挡住P1、P2两枚大头针的像,就可以确定P3在折射光线上。(2)如图

5、所示,光从玻璃射入空气的入射角为1=BOC,折射角为2=DOE,根据光路可逆性和折射定律可得玻璃的折射率为n=sin2sin1,设半圆玻璃砖的半径为R,由几何知识可得sin1=BCR,sin2=DER,从图中可以看出DEBC=64,代入数据联立得n=1.5。答案(1)透过玻璃砖看,使P3大头针挡住P1、P2两枚大头针的像(2)1.56.如图所示,扇形AOB为透明柱状介质的横截面,圆心角AOB=60。一束平行于角平分线OM的单色光由OA射入介质,经OA折射的光线恰平行于OB。(1)求介质的折射率;(2)折射光线中恰好射到M点的光线(选填“能”或“不能”)发生全反射。解析(1)依题意画出光路图,如

6、图甲所示。由几何知识可知,入射角i=60,折射角r=30,根据折射定律得n=sinisinr,代入数据解得n=3。(2)如图乙所示,可知=30,所以不能发生全反射。答案(1)n=3(2)不能7.(2019江苏扬州中学模拟)如图所示,玻璃砖的折射率n=23,一细光束从玻璃砖左端以入射角i射入,光线进入玻璃砖后在上表面恰好发生全反射。求光速在玻璃砖中传播的速度v及入射角i。(已知光在真空中传播速度c=3.0108 m/s,计算结果可用三角函数表示)解析根据n=cv,v=332108m/s全反射条件sinC=1n,解得C=60,r=30,根据n=sinisinr,sini=33答案v=332108

7、m/s;sin i=338.如图所示,在MN的下方足够大的空间是玻璃介质,其折射率为n=3,玻璃介质的上边界MN是屏幕。玻璃中有一正三角形空气泡,其边长l=40 cm,顶点与屏幕接触于C点,底边AB与屏幕平行。激光a垂直于AB边射向AC边的中点O,结果在屏幕MN上出现两个光斑。求两个光斑之间的距离L。解析激光射向AC边,同时发生反射和折射,画出光路图如图所示。在界面AC,a光的入射角1=60,由光的折射定律有n=sin1sin2,代入数据求得折射角2=30。由光的反射定律得反射角3=60。由几何关系可知,ODC是边长为l2的正三角形,COE为等腰三角形,CE=OC=l2,故两光斑之间的距离L=

8、DC+CE=l=40cm。答案40 cm9.一赛艇停在平静的水面上,赛艇前端有一标记P离水面的高度为h1=0.6 m,尾部下端Q略高于水面;赛艇正前方离赛艇前端s1=0.8 m处有一浮标,如图所示。一潜水员在浮标前方s2=3.0 m处下潜到深度为h2=4.0 m时,看到标记P刚好被浮标挡住,此处看不到艇尾端Q;继续下潜h=4.0 m,恰好能看见Q。求:(1)水的折射率n;(2)赛艇的长度l。(可用根式表示)解析(1)作出从P点发出的一条光线经浮标处折射进入水中,到达深度h2处的光路图。入射角的正弦值sin1=s1h12+s12=0.80.62+0.82=0.8折射角的正弦值sin2=s2h22+s22=3.03.02+4.02=0.6由折射定律可得水的折射率n=sin1sin2=43。(2)作出尾端Q发出的一条光线经水面折射到深度为(h2+h)处的光路图。根据题意可知,这条光线的折射角等于临界角C,sinC=1n=34。再由几何知识可知sinC=s1+s2+l(s1+s2+l)2+(h2+h)2,代入数据解得l=2417-3.8m。答案(1)43(2)2417-3.8 m