【全程復(fù)習(xí)方略】2021年春高中物理選修3-4-課時達標(biāo)·效果檢測-13.1-光的反射和折射

溫馨提示：此套題為Word版，請按住Ctrl,滑動鼠標(biāo)滾軸，調(diào)整合適的觀看比例，答案解析附后。關(guān)閉Word文檔返回原板塊。課時達標(biāo)·效果檢測一、選擇題1.(2022·合肥高二檢測)如圖所示,一條光線由空氣射到半圓玻璃磚表面的圓心處,玻璃磚的半圓表面上(反射面)鍍有銀,則圖示幾個光路圖中,能正確、完整地表示光線行進過程的是()【解析】選D。在圓心處發(fā)生折射和反射,進入半圓表面后沿原路返回,光從玻璃射向空氣中時在界面上發(fā)生反射和折射。2.(2022·成都高二檢測)某爭辯性學(xué)習(xí)小組在探究光的折射過程中,爭辯折射角與入射角之間的關(guān)系,當(dāng)光由空氣斜射入玻璃中時,測得試驗數(shù)據(jù)如下表:序號入射角θ1折射角θ2θ1-θ2sinθ1-sinθ2110°6.7°1.501.493.3°0.057220°13.3°1.501.496.7°0.112330°19.6°1.531.4910.4°0.165440°25.2°1.591.5114.8°0.217550°30.7°1.631.5019.3°0.256660°35.1°1.711.5124.9°0.291770°38.6°1.811.5031.4°0.316880°40.6°1.971.5139.4°0.334由此試驗數(shù)據(jù)可以初步得到的結(jié)論是()A.在誤差允許范圍內(nèi),入射角與折射角之比總是定值B.在誤差允許范圍內(nèi),入射角正弦與折射角正弦之比總是定值C.在誤差允許范圍內(nèi),入射角與折射角之差總是定值D.在誤差允許范圍內(nèi),入射角正弦與折射角正弦之差總是定值【解析】選B。由表中數(shù)據(jù)可得,在誤差范圍內(nèi),入射角正弦與折射角正弦之比總是定值,故B正確。3.(多選)(2021·南昌高二檢測)關(guān)于折射率,下列說法中正確的是()A.依據(jù)QUOTE=n可知,介質(zhì)的折射率與入射角的正弦成正比B.依據(jù)QUOTE=n可知,介質(zhì)的折射率與折射角的正弦成反比C.依據(jù)n=QUOTE可知,介質(zhì)的折射率與介質(zhì)中的光速成反比D.同一頻率的光由第一種介質(zhì)進入其次種介質(zhì)時,折射率與波長成反比【解析】選C、D。介質(zhì)的折射率是一個表明介質(zhì)的光學(xué)特性的物理量,由介質(zhì)本身打算,與入射角、折射角無關(guān)。由于真空中光速是個定值,故n與v成反比正確,這也說明折射率與光在該介質(zhì)中的光速是有聯(lián)系的,由v=λf,當(dāng)f確定時,v正比于λ。n與v成反比,故折射率與波長λ也成反比。4.如圖所示,落山的太陽看上去正好在地平線上,但實際上太陽已處于地平線以下,觀看者的視覺誤差大小取決于當(dāng)?shù)卮髿獾臓顩r。造成這種現(xiàn)象的緣由是()A.光的反射 B.光的折射C.光的直線傳播 D.小孔成像【解析】選B。太陽光線進入大氣層發(fā)生折射,使傳播方向轉(zhuǎn)變,而使人感覺太陽的位置比實際位置偏高?！咀兪接?xùn)練】一束光線從空氣射向折射率為1.5的玻璃內(nèi),入射角為45°,下面光路圖中正確的是()【解析】選C。光在兩介質(zhì)的界面上通常同時發(fā)生反射和折射,所以A錯誤;由反射定律知反射角為45°,依據(jù)折射定律n=QUOTE得θ1>θ2,故B、D錯誤,C正確。二、非選擇題5.(2022·沈陽高二檢測)如圖所示,M、N為兩個平面鏡,S點為一發(fā)光點,P和S點均在紙面內(nèi)。由S點發(fā)出的一條光線先經(jīng)平面鏡M反射再射向平面鏡N,經(jīng)平面鏡N反射后通過P點。試畫出這條光線的光路。【解題指南】在反射現(xiàn)象中,光路是可逆的。在有些問題中利用光路可逆,奇異地把物點看成像點,或者把像點看成物點,對解決有些問題有很大的掛念。【解析】依據(jù)像和物關(guān)于平面鏡對稱的規(guī)律,先找出S點在平面鏡M中的虛像S1點,如圖所示,虛像S1對于平面鏡N而言相當(dāng)于發(fā)光點,再找出S1在平面鏡N中的虛像S2,連接S2P,交平面鏡N于D2點,連接D2S1交平面鏡M于D1,連接SD1,則光線SD1、D1D2、D2P即為所要作的光線。答案:見解析6.(2021·重慶高考)利用半圓柱形玻璃,可減小激光光束的發(fā)散程度。在如圖所示的光路中,A為激光的出射點,O為半圓柱形玻璃橫截面的圓心,AO過半圓頂點。若某條從A點發(fā)出的與AO成α角的光線,以入射角i入射到半圓弧上,出射光線平行于AO,求此玻璃的折射率?！窘馕觥恳罁?jù)光路圖,由折射定律得n=QUOTE,由幾何關(guān)系得r=i-α故n=QUOTE答案:QUOTE【總結(jié)提升】折射問題的四點留意(1)依據(jù)題意畫出正確的光路圖;(2)利用幾何關(guān)系確定光路中的邊、角關(guān)系,要留意入射角、折射角的確定;(3)利用反射定律、折射定律求解;(4)留意光路可逆性、對稱性的應(yīng)用。一、選擇題1.(2022·青島高二檢測)關(guān)于光的折射現(xiàn)象,下列說法中正確的是()A.折射角確定小于入射角B.折射率跟折射角的正弦值成反比C.折射角增大為原來的2倍,入射角也增大為原來的2倍D.折射率大的介質(zhì),光在其中的傳播速度小【解析】選D。光從光密介質(zhì)進入光疏介質(zhì)時,折射角大于入射角,選項A錯誤;折射率由介質(zhì)材料打算,與折射角的大小無關(guān),選項B錯誤;折射率n=QUOTE,折射角增大為原來的2倍,入射角并不增大為原來的2倍,選項C錯誤;折射率與光速的關(guān)系是n=QUOTE,則n大時v小,選項D正確。2.(多選)(2022·連云港高二檢測)如圖,一玻璃柱體的橫截面為半圓形,細的單色光束從空氣射向柱體的O點(半圓的圓心),產(chǎn)生反射光束1和透射光束2,已知玻璃折射率為QUOTE,入射角為45°(相應(yīng)的折射角為24°),現(xiàn)保持入射光不變,將半圓柱繞通過O點垂直于圖面的軸線順時針轉(zhuǎn)過15°,如圖中虛線所示,則()A.光束1轉(zhuǎn)過15°B.光束1轉(zhuǎn)過30°C.光束2轉(zhuǎn)過的角度小于15°D.光束2轉(zhuǎn)過的角度大于15°【解析】選B、C。轉(zhuǎn)動前,光束1(反射光)與入射光線的夾角為A=45°×2=90°,光束2(折射光)與入射光線間的夾角B=45°+(180°-24°)=201°。轉(zhuǎn)動后,反射光線與入射光線的夾角A′=60°×2=120°,據(jù)折射定律,QUOTE=QUOTE,得r=30°,則折射光線與入射光線間的夾角為B′=60°+(180°-30°)=210°。由于ΔB=B′-B=9°,ΔA=A′-A=30°,故B、C項正確。3.(2022·北京高考)以往,已知材料的折射率都為正值(n>0)。現(xiàn)已有針對某些電磁波設(shè)計制作的人工材料,其折射率可以為負值(n<0),稱為負折射率材料。位于空氣中的這類材料,入射角i與折射角r照舊滿足QUOTE=n,但是折射線與入射線位于法線的同一側(cè)(此時折射角取負值)?，F(xiàn)空氣中有一上下表面平行的負折射率材料,一束電磁波從其上表面射入,下表面射出。若該材料對此電磁波的折射率n=-1,正確反映電磁波穿過該材料的傳播路徑的示意圖是()【解析】選B。依據(jù)題目所給負折射率的意義,兩個角應(yīng)當(dāng)在法線的同一側(cè);折射率等于-1,說明折射角與入射角大小相等,B正確,A、C、D錯誤。4.如圖所示,有一玻璃三棱鏡ABC,頂角A為30°,一束光線垂直于AB射入棱鏡,從AC射出進入空氣,測得出射光線與AC夾角為30°,則棱鏡的折射率為()A.QUOTE B.QUOTEC.QUOTE D.QUOTE【解析】選C。頂角A為30°,則光從AC面射出時,在玻璃中的入射角θ1=30°,由于出射光線和AC的夾角為30°,所以折射角為θ2=60°,由光路可逆和折射率的定義可知n=QUOTE=QUOTE,C正確。二、非選擇題5.(2022·虹口區(qū)高二檢測)在用插針法測定玻璃磚折射率的試驗中,甲、乙、丙三位同學(xué)在紙上畫出的界面aa′、bb′與玻璃磚位置的關(guān)系分別如圖①、②和③所示,其中甲、丙兩同學(xué)用的是矩形玻璃磚,乙同學(xué)用的是梯形玻璃磚。他們的其他操作均正確,且均以aa′、bb′為界面畫光路圖。則甲同學(xué)測得的折射率與真實值相比(選填“偏大”“偏小”或“不變”)。乙同學(xué)測得的折射率與真實值相比(選填“偏大”“偏小”或“不變”)。丙同學(xué)測得的折射率與真實值相比

?！窘馕觥坑脠D①測定折射率時,玻璃中折射光線偏大了,所以折射角增大,折射率減小;用圖②測折射率時,只要操作正確,與玻璃磚外形無關(guān);用圖③測折射率時,無法確定折射光線偏折的大小,所以測得的折射率可大、可小、可不變。答案:偏小不變可能偏大、可能偏小、可能不變【變式訓(xùn)練】如圖所示,畫有直角坐標(biāo)系xOy的白紙位于水平桌面上。M是放在白紙上的半圓形玻璃磚,其底面的圓心在坐標(biāo)原點,直邊與x軸重合,OA是畫在紙上的直線,P1、P2為豎直地插在直線OA上的兩枚大頭針,P3是豎直地插在紙上的第三枚大頭針,α是直線OA與y軸正方向的夾角,β是直線OP3與y軸負方向的夾角。只要直線OA畫得合適,且P3的位置取得正確,測出角α和β,便可求得玻璃的折射率。某同學(xué)在用上述方法測量玻璃的折射率時,在他畫出的直線OA上豎直地插上了P1、P2兩枚大頭針,但在y<0的區(qū)域內(nèi),不管眼睛放在何處,都無法透過玻璃磚看到P1、P2的像。(1)他應(yīng)實行的措施是。(2)若他已透過玻璃磚看到了P1、P2的像,確定P3位置的方法是。(3)若他已正確地測得了α、β的值,則玻璃的折射率n=?！窘馕觥?1)在y<0的區(qū)域內(nèi),看不到P1、P2的像,緣由在于入射角大于臨界角,發(fā)生全反射,故應(yīng)接受減小入射角的方法。(2)確定P3(或出射光線)的位置是利用光的直線傳播原理,因此,插上P3后,P3應(yīng)剛好能攔住P1、P2的像。(3)由折射定律得n=QUOTE。答案:(1)在白紙上另畫一條與y軸正方向的夾角較小的直線OA,把大頭針P1、P2豎直地插在所畫的直線上,直到在y<0的區(qū)域內(nèi)透過玻璃磚能觀看P1、P2的像(2)插上P3后,P3剛好能攔住P1、P2的像(3)QUOTE6.一半徑為R的QUOTE球體放置在水平桌面上,球體由折射率為QUOTE的透亮材料制成?，F(xiàn)有一束位于過球心O的豎直平面內(nèi)的光線,平行于桌面射到球體表面上,折射入球體后再從豎直表面射出,如圖所示。已知入射光線與桌面的距離為QUOTE。求出射角θ?！窘忸}指南】解答本題的關(guān)鍵是依據(jù)幾何關(guān)系確定光束在球面上的入射角α的正弦值及在豎直表面上的入射角,從而利用折射定律求解?！窘馕觥咳鐖D所示,設(shè)入射光線與QUOTE球體的交點為