高中物理新课标选修34习题131光的反射和折射 含答案Word文件下载.docx
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C.105°
D.120°
【解析】 如右图所示,根据折射定律=n,则sinθ2===,θ2=30°
,反射光线与折射光线的夹角θ=180°
-45°
-30°
=105°
,C正确.
【答案】 C
3.(多选)在用两面平行的玻璃砖测定玻璃折射率的实验中,其实验光路如下图所示,对实验的一些具体问题,下列说法正确的是( )
A.为了减少作图误差,C和D的距离应适当取大一些
B.为减少测量误差,A、B与玻璃砖界面的夹角应取大一些
C.若A、B的距离较大时,通过玻璃砖会看不到A、B的像
D.若A、B连线与法线NN′间夹角较大时,有可能在bb′一侧看不到A、B的像
【解析】 实验时,尽可能将大头针竖直插在纸上,且A和B之间,B与O点之间,C与D之间,C与O′之间距离要稍大一些,入射角θ1应适当大一些,以减小测量角度的误差,但入射角不宜太大,也不宜太小.在操作时,手不能触摸玻璃砖的光洁光学面,更不能把玻璃砖界面当尺子画界线.
【答案】 AB
4.如图所示,井口大小和深度相同的两口井,一口是枯井,一口是水井(水面在井口之下),两井底部各有一只青蛙,则( )
A.水井中的青蛙觉得井口大些,晴天的夜晚,水井中的青蛙能看到更多的星星
B.枯井中的青蛙觉得井口大些,晴天的夜晚,水井中的青蛙能看到更多的星星
C.水井中的青蛙觉得井口小些,晴天的夜晚,枯井中的青蛙能看到更多的星星
D.两只青蛙觉得井口一样大,晴天的夜晚,水井中的青蛙能看到更多的星星
【解析】 这是一道典型的视野问题,解决视野问题的关键是如何确定边界光线,是谁约束了视野等.如本题中由于井口边沿的约束而不能看到更大的范围,据此根据边界作出边界光线.如图所示.水井中的青蛙相当枯井中离开井底一定高度的青蛙,看向井口和天空β>
α,所以水井中的青蛙可看到更多的星星,故选项A正确,B、C、D错误.
【答案】 A
5.(多选)把用相同玻璃制成的厚度为d的正方体a和半径亦为d的半球体b,分别放在报纸上,且让半球的凸面向上.从正上方分别观察a、b中心处报纸上的字,下面的观察记录中正确的是( )
A.a中的字比b中的字高
B.b中的字比a中的字高
C.一样高
D.a中的字较没有玻璃时的高,b中的字和没有玻璃时的一样
【解析】 如图所示,放在b中的字反射的光线经半球体向外传播时,传播方向不变,故人看到字的位置是字的真实位置.而放在a中的字经折射,人看到的位置比真实位置要高.
【答案】 AD
6.
如图所示为地球及其大气层,高空有侦察卫星A接收到地球表面P处发出的光信号,则A感知到的发光物应在( )
A.图中P点
B.图中P点靠M的一侧
C.图中P点靠N的一侧
D.以上位置都有可能
【解析】 由于大气层的存在,侦察卫星在A处接收到的P处发出的光信号的光路大致如图中实线所示,由图可知选项B正确,A、C、D错误.
【答案】 B
7.用“插针法”测定透明半圆柱玻璃的折射率,O为玻璃砖截面的圆心,使入射光线跟玻璃砖的平面垂直,如下图所示的四个图中P1、P2、P3和P4是四个学生实验插针的结果.
(1)在这四个图中肯定把针插错了的是________.
(2)在这四个图中可以比较准确地测出折射率的是________,计算玻璃砖的折射率的公式是________.
【解析】
(1)垂直射入半圆柱玻璃砖平面的光线,经玻璃砖折射后,折射光线不能与入射光线平行(除过圆心的光线),A错.
(2)测量较准确的是图D,因图B的入射光线经过圆心,出射光线没有发生折射,图C的入射光线离圆心太近,射到圆界面上时,入射角太小不易测量,会产生较大的误差.测量出入射角与折射角后,由折射定律求出折射率n=.
【答案】
(1)A
(2)D n=
8.一半径为R的1/4球体放置在水平面上,球体由折射率为的透明材料制成.现有一束位于过球心O的竖直平面内的光线,平行于桌面射到球体表面上,折射入球体后再从竖直表面射出,如图所示.已知入射光线与桌面的距离为R/2.求出射角θ.
【解析】 设入射光线与1/4球体的交点为C,连接OC,OC即入射点的法线.因此,图中的角α为入射角.过C点作球体水平表面的垂线,垂足为B.
依题意,∠OCB=α.又由△OBC知sinα=①
设光线在C点的折射角为β,由折射定律得=②
由①②式得β=30°
③
由几何关系知,光线在球体的竖直表面上的入射角γ为30°
.
由折射定律得=④
因此sinθ=,解得:
θ=60°
【答案】 60°
能力提升
1.如图所示,有玻璃三棱镜ABC,顶角A为30°
,一束光线垂直于AB射入棱镜,从AC射出进入空气,测得出射光线与界面AC夹角为30°
,则棱镜的折射率为( )
A.B.
C.D.
【解析】 顶角A为30°
,则光线从AC面射出时,在玻璃中的入射角θ1=30°
.由于出射光线和界面AC的夹角为30°
,所以折射角θ2=60°
.由光路可逆和折射率的定义可知n==,C项正确.
2.如图所示,M是竖直放置的平面镜,镜离地面的距离可调节.甲、乙两人站在镜前,乙离镜的距离为甲离镜的距离的2倍.两人略错开,以使乙能看到甲的像.用l表示镜的长度,h表示甲的身高,为使乙能看到镜中甲的全身像,l的最小值为( )
A.hB.h
C.hD.h
【解析】 根据平面镜成象的对称性可作出甲在平面镜中所成的虚象,由相似三角形知识可知,平面镜的最小长度l=h,选项B正确.
3.如图所示,两块同样的玻璃直角三棱镜ABC,两者的AC面是平行放置的,在它们之间是均匀的未知透明介质.一单色细光束O垂直于AB面入射,在图示的出射光线中( )
A.1、2、3(彼此平行)中的任一条都有可能
B.4、5、6(彼此平行)中的任一条都有可能
C.7、8、9(彼此平行)中的任一条都有可能
D.只能是4、6中的某一条
【解析】 光线由左边三棱镜AB面射入棱镜,不改变方向,接着将穿过两三棱镜间的未知透明介质进入右边的三棱镜,由于透明介质的两表面是平行的,因此它的光学特性相当于一块两面平行的玻璃砖,能使光线发生平行侧移,只是因为它两边的介质不是真空,而是折射率未知的玻璃,因此是否侧移以及侧移的方向无法确定(若未知介质的折射率n与玻璃折射率n玻相等,不偏移;
若n>n玻时,向上侧移;
若n<n玻时,向下侧移),但至少可以确定方向没变,仍然与棱镜的AB面垂直.这样光线由右边三棱镜AB面射出棱镜时,不改变方向,应为4、5、6中的任意一条,选项B正确.
4.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( )
A.偏大B.偏小
C.不变D.无法确定
【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.
5.
如图所示,某透明材料制成的半球形光学元件直立放置,其直径与水平光屏垂直接触于M点,球心O与M间距离为10cm.一束激光与
该元件的竖直圆面成30°
角射向圆心O,结果在光屏上出现间距为d=40cm的两个光斑,请完成光路图并求该透明材料的折射率.
【解析】 光屏上的两个光斑分别是激光束经光学元件反射与折射的光线形成,其光路图如图所示
依题意,令R=10cm,据反射规律与几何关系知,反射光线形成光斑P1与M点的距离为d1=Rtan30°
激光束的入射角i=60°
,设其折射角为r,由几何关系可知折射光线形成光斑P2与M点距离
d2=Rtan(90-r)
又d1+d2=40cm,由以上各式解得r=30°
所以该材料的折射率
n==
【答案】 光路图见解析
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