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2019-2020年高中物理 第四章 光 第一節(jié) 光的折射定律自我小測 粵教版選修3-4
1關(guān)于折射率,下列說法正確的是( )
A.根據(jù)=n可知,介質(zhì)的折射率與入射角的正弦成正比
B.根據(jù)=n可知,介質(zhì)的折射率與折射角的正弦成反比
C.根據(jù) n=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)進入第二種介質(zhì)時,折射率與波長成反比
2如果光以同一入射角從真空射入不同介質(zhì),則折射率越大的介質(zhì)( )
A.折射角越大,表示這種介質(zhì)對光線的偏折作用越大
B.折射角越大,表示這種介質(zhì)對光線的偏折作用越小
C.折射角越小,表示這種介質(zhì)對光線的偏折作用越大
D.折射角越小,表示這種介質(zhì)對光線的偏折作用越小
3一條光線以40的入射角從真空射到平板透明材料上,光的一部分被反射,另一部分被折射,折射光線與反射光線的夾角可能是( )
A.小于40
B.在50~100之間
C.在100~140之間
D.大于140
4如圖4-1-8所示為地球及其周圍的大氣層,高空有偵察衛(wèi)星A,接收到地球表面P處發(fā)出的光信號,則A感知到的發(fā)光物應(yīng)在( )
圖4-1-8
A.圖中P點
B.圖中P點靠近M點一側(cè)
C.圖中P點靠N點一側(cè)
D.以上位置都有可能
5如圖4-1-9所示,平面鏡MN以ω= rad/s的角速度繞垂直于紙面且過O點的軸轉(zhuǎn)動,AB為一段圓弧形屏幕,它的圓心在O點,張角為60,現(xiàn)在一束來自頻閃光源的細(xì)平行光線,從一個固定方向射向平面鏡的O點,當(dāng)光源每秒閃12次時,鏡每轉(zhuǎn)一周屏幕AB上出現(xiàn)的光點數(shù)最大可能是( )
圖4-1-9
A.3個 B.6個 C.12個 D.24個
6光于光的反射與折射,以下說法正確的是( )
A.光發(fā)生反射時,光的傳播方向一定改變
B.光發(fā)生反射時,光的傳播方向可能偏轉(zhuǎn)90
C.光發(fā)生折射時,一定伴隨著反射現(xiàn)象
D.光發(fā)生反射時,一定伴隨著折射現(xiàn)象
7一束光線與水平方向成30,從空氣射入水中,其反射光線和折射光線恰好垂直,則反射角和折射角各為( )
A.30 30 B.60 60
C.60 30 D.30 60
8假設(shè)地球表面不存在大氣層,那么人們觀察到的日出時刻與實際存在大氣層的情況相比,則( )
A.將提前
B.將延后
C.在某些地區(qū)將提前,在另一些地區(qū)將延后
D.不變
9△OMN為玻璃等腰三棱鏡的橫截面.a(chǎn)、b兩束可見單色光從空氣垂直射入棱鏡底面MN,在棱鏡側(cè)面OM、ON上反射和折射的情況如圖4-1-10所示.由此可知( )
圖4-1-10
A.棱鏡內(nèi)a光的傳播速度比b光的小
B.棱鏡內(nèi)a光的傳播速度比b光的大
C.a(chǎn)光的頻率比b光的高
D.a(chǎn)光的波長比b光的長
10如圖4-1-11所示 ,光線以入射角θ從空氣射向折射率n=的透明介質(zhì)表面,則當(dāng)入射角為45時,反射光線與折射光線的夾角為________.
圖4-1-11
11如圖4-1-12所示,游泳池寬度L=15 m,水面離岸邊的高度為0.5 m,在左岸邊一標(biāo)桿上裝有一A燈,A燈距地面高0.5 m,在右岸邊站著一個人,E點為人眼的位置,人眼距地面高1.5 m.若此人發(fā)現(xiàn)A燈燈光經(jīng)水面反射所成的像與左岸水面下某處的B燈光經(jīng)折射后所成的像重合,已知水的折射率為1.3,則B燈在水面下多深處?(B燈在圖中未畫出)
圖4-1-12
12一個圓柱形直筒,直徑為12 cm,高16 cm,人眼在筒的上方某處觀察,所見筒的深度為9 cm,當(dāng)筒中盛滿液體時,人眼又恰能看到筒側(cè)壁的最低點,求:
(1)此液體的折射率;
(2)光在此液體中的傳播速度.
13如圖4-1-13所示為一透明的圓柱體的橫截面,其半徑為R,折射率為,AB是一條直徑.若有一束平行光線沿AB方向射向圓柱體,折射后經(jīng)過B點的入射光線離AB的距離為多少?
圖4-1-13
參考答案
1解析:介質(zhì)的折射率是一個表明介質(zhì)光學(xué)特征性的物理量,由介質(zhì)本身決定,與入射角、折射角無關(guān).由于n=,真空中的光速是一個定值,故v與n成反比是正確的,由v=λf,當(dāng)f一定時v正比于λ,又n與v成反比,故折射率與波長λ也成反比.
答案:CD
2解析:根據(jù)折射率的定義n=,在入射角相同的情況下,折射角越小的介質(zhì),其折射率越大,該介質(zhì)對光的偏折作用就越大;反之,折射角越大的介質(zhì),其折射率越小,該介質(zhì)對光的偏折作用就越?。?
答案:C
3解析:根據(jù)折射率的定義n=>1,折射角θ2<θ1=40,反射角θ3=θ1=40,如圖所示,故折射光線與反射光線的夾角θ4=180-θ3-θ2=140-θ2.
即100<θ4<140
答案:C
4解析:地球周圍的大氣層不均勻,靠地球的折射率大,而遠(yuǎn)離地球大氣層折射率小,故P處發(fā)出的光信號要在大氣層中發(fā)生折射而彎曲,光線射到偵察衛(wèi)星A,A感知到發(fā)光物好像在P點靠M的一側(cè).
答案:B
5解析:由ω= rad/s可知,平面鏡轉(zhuǎn)動周期T==6 s,反射光線射到AB上,反射光線角度變化了60,由于入射光線的方向不變,則平面鏡只轉(zhuǎn)30,所需時間T=0.5 s,光源每秒閃12次,則AB上出現(xiàn)的光點數(shù)最大可能為6個.
答案:B
6解析:光發(fā)生反射時,光的傳播方向一定改變,選項A正確.
當(dāng)入射角為45時,反射角也為45,光的傳播方向偏轉(zhuǎn)90,選項B正確.
光發(fā)生折射時,一定伴隨著反射現(xiàn)象.
答案:ABC
7解析:我們可以根據(jù)題意畫一簡單的光路圖,根據(jù)題中條件可知入射角為60,則反射角為60,由反射光線和折射光線的垂直關(guān)系可知折射角為30.
答案:C
8解析:光在均勻介質(zhì)中是沿直線傳播的,但地球周圍的大氣是不均勻的,離地面越高,空氣越稀薄,太陽光從大氣層外射到地面的光線是由真空進入空氣中,光要發(fā)生折射,越接近地面空氣越稠密,折射率也越大,因此人們觀察到的日出時刻的太陽,實際上還完全處在地平線的下方,如下圖所示,假設(shè)地球表面不存在大氣層,則太陽光將沿直線射到地面,因此只有當(dāng)太陽到達圖中的地平線位置時,人們才能觀察到日出的太陽.由圖可知,這一現(xiàn)象與人們所站的地理位置沒有什么關(guān)系.故選項A、C、D錯,只有選項B正確.
答案:B
9解析:根據(jù)光的折射定律,在不同的介質(zhì)中光的傳播速度不同,光速的快慢與介質(zhì)的折射率有關(guān);光的頻率在傳播的過程中不變.
答案:BD
10解析:當(dāng)入射角為45時,可由折射定律算出其折射角為30,故反射光線與折射光線間的夾角為180-45-30=105.
答案:105
11解析:如下圖所示, 設(shè)水面為CF,A到水面C的距離為L1,B燈與C之間的距離為L2,人眼到F之間的距離為L3,C、D之間的距離為L4,則由A燈光的折射得=,代入數(shù)據(jù)得=,得L4=5 m,對B燈光的折射過程.
sini=sin∠CBD=,sinr=sin∠CA′D=,==.
代入數(shù)據(jù)得:L2=4.35 m,即燈光在水面下4.35 m 深處.
答案:4.35 m
12解析:先畫出一圓柱形筒,筒的高為H=16 cm,直徑d=12 cm.人眼在A處,筒側(cè)壁底部“最低點”為B,筒內(nèi)無液體時,人眼能見深度h=9 cm,筒內(nèi)盛滿液體時,人眼能看到B點,根據(jù)光的折射畫出光路如下圖所示.
(1)sinθ1=,sinθ2=
此液體的折射率
n===.
(2)光在此液體中的傳播速度
v===2.25108 m/s.
答案:(1)
(2)2.25108 m/s
13解析:可先作出光路圖,用折射定律結(jié)合幾何知識求出.
如下圖所示,設(shè)折射后經(jīng)過B點的入射光線的射入點為C,連接BC,則BC為其折射光線,OC為法線.若折射角為θ,由幾何知識可知入射角為2θ,根據(jù)折射定律有
=,=,即θ=30
則入射光線離AB的距離CD=Rsin2θ=R.
答案:R
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