1、2012年粤教版高中物理选修 3-4 4.1光的折射定律练习卷与答案（带解析） 选择题 光线从空气射到某种介质的表面上 ,一部分发生反射 ,一部分发生折射 .已知入射角为 30,介质的折射率为 1.5,则反射光线与法线的夹角为 _,折射光线与法线的夹角为 _. 答案： arcsin 试题分析：由反射定律可知反射角为 30,由折射定律可知折射角为 arcsin 根据反射定律：入射角等于反射角，所以反射角为 30 折射光线与发现的夹角为折射角。根据 ， ， 所以折射角为： arcsin 考点：反射定律 折射定律 点评：光的反射定律和折射定律内容，属于识记性的内容，要求学生不但能够牢记，而且要学会熟
2、练应用。 如图中 ,一玻璃柱体的横截面为半圆形 .细的单色光束从空气射向柱体的 O点（半圆的圆心 ),产生反射光束 1和折射光束 2.已知玻璃折射率为 ,入射角为 45（相应的折射角为 24).现保持入射光不变 ,将半圆柱绕 O点在图示平面内顺时针转过 15,如图中虚线所示 ,则 ( ) A光束 1转过 15 B光束 1转过 30 C光束 2转过的角度小于 15 D光束 2转过的角度大于 15 答案： BC 试题分析：转动前 ,光束 1（反射光 )与入射光线间的夹角为 A=452=90, 光束 2（折射光 )与入射光线间的夹角为 B=45+（ 180-24)=201. 转动后 ,反射光与入射光
3、的夹角 A=602=120， 据折射定律 , ,得 r=30, 则折射光与入射光间的夹角为 B=60+（ 180-30)=210. 因为 A=A-A=30,B=B-B=9, 故 B、 C项正确 考点：光的折射定律 点评：光在界面上会发生反射和折射，由反射定律可确定反射光线的转过的角度；由折射定律可 得出折射光线的方向。应注意由光路图利用几何关系求解相应的角度变化。 假设地球表面不存在大气层 ,那么人们观察到的日出时刻与实际存在大气层的情况相比 ( ) A将提前 B将延后 C在某些地区将提前 ,在另一些地区将延后 D不变 答案： B 试题分析：如图所示 , 假设地球表面不存在大气层 ,则地球上
4、M处的人只能等到太阳运动到 S处才看见日出 ,而地球表面存在大气层时 ,太阳运动到 S处 ,阳光经大气层折射后即射至 M点 ,故 M点观察到的日出时刻比不存在大气层时要提前 . 正确选项为 B. 考点：生活中的折射现象 点评：由光发生折射时的光线偏折情况和光在均匀介质中沿直线传播，此题是光折射现象在生活中的实际应用，是应用物理知识解决实际的问题，属于中档题 一条光线从空气射入折射率为 的介质中 ,入射角为 45,在界面上入射光的一部分被反射 ,另一部分被折射 ,则反射光线和折射光线的夹角是 ( ) A 75 B 90 C 105 D 120 答案： C 试题分析：如图所示 , 根据折射定律 ,
5、 则 sinr= ,r=30, 反射光线与折射光线的夹角 =180-45-30=105,C正确 . 考点：光的折射定律 折射光路图 点评：光从空气射入光密介质中，入射角大于折射角，画光路图一定要遵循标准的折射定律，光路图画的标准对解题有很大帮助。 某单色光在真空中的波长为 ,波速为 c,它在折射率为 n的介质中的速率为 ( ) A c/n B c/n C nc D c 答案： A 试题分析：直接根据光的折射定律 求解。 根据公式： ，所以 。故答案：选 A. 考点：光的折射定律 点评：根据光从一种介质进入另一种时，光路会发生变化，这就是折射现象。 光线以 60的入射角从空气射入玻璃中 ,折射光
6、线与反射光线恰好垂直 .（真空中的光速 c=3.0108 m/s) （ 1)画出折射光路图 ; （ 2)求出玻璃的折射率和光在玻璃中的传播速度 ; （ 3)当入射角变为 45时 ,折射角等于多大 ; （ 4)当入射角增大或减小时 ,玻璃的折射率是否变化 说明理由 . 答案：光路图见； v=1.7108 m/s； arcsin ；折射率不会变化 ,折射率由介质和入射光的频率决定 ,而跟入射角的大小无关 试题分析：先画出玻璃与空气的界面 .再过入射点作出界面的垂线即为法线 ,然后根据光的反射定律和折射定律作出入射光线、反射光线和折射光线；求出折射角 r后，据 n= 求出 n，当入射角变化时， 这一
7、比值保持不变即玻璃的折射率并不改变，据 n= 求出 v. （ 1)由题意知入射角 i=60,反射角 =60,折射角 r=180-60-90=30,折射光路如图所示 . （ 2)n= , 据 n= 得 v= m/s, v=1.7108 m/s. （ 3)据 n= 得 sinr= , 代 sini=sin45= 及 n= 入上式 ,可求得： sinr= , r=arcsin . （ 4)折射率不会变化 ,折射率由介质和入射光的频率决定 ,而跟入射角的大小无关 考点：反射定律 折射定律 画光路图的 点评： 根据反射定律和折射定律可以画出较为标准的光路图，根据几何关系求解相关物理量，这是几何光学的主要
8、知识点，也是重点内容，应该熟练掌握。 填空题 设有一圆柱形容器高 20 cm,底面直径 15 cm,人眼在容器旁边某处向内观察 ,能看到的最深点 P的深度是 11.25 cm,若在该容器内注满某种液体 ,则人恰好可看到容器的底部 Q,那么注入液体的折射率为 _. 答案： 试题分析：如图所示 ,则有： sini= ,sinr= , 根据折射定律 n= 故答案：填 考点：根据光的折射定律求介质的折射率 点评：根据光的折射定律求解折射率，是常见的题型，比较简单，应该熟练掌握。 计算题 有人在游泳池边上竖直向下观察池水的深度 ,看到池水的深度约为 h,已知水的折射率 n=4/3,那么 ,水的实际深度约
9、为多少 答案： 试题分析：设水池的实际深度为 H,水的视深为 h,从正上方沿竖直向下的方向观察池底 S时 ,由于光的折射现象 ,其视深位置在 S处 ,观察光路如图所示 . 由几何关系和折射定律可知： sini=nsin O1O2=htani=Htan 考虑到从正上方观察时 ,角度 i和 均很小 , 所以有： sinitanisintan因此 H= 考点：光的折射定律 点评：光的折射规律可概括为 “三线同面，两线分居 ”，当光从空气斜射入水或其他介质中时，折射角小于入射角，当光从水或其他介质斜射入空气中时，折射角大于入射角折射角是指折射光线与法线的夹角。 如图所示 ,人站在距槽边 D为 L=1.
10、2 m处 ,刚好能看到槽底 B的位置 ,人眼睛距地面高度 H=1.6 m.槽中注满某种透明液体时 ,人刚好能看到槽底中央 O点处 .求： （ 1)这种液体的折射率 . （ 2)光在该液体中的传播速度 . 答案：（ 1)1.71 （ 2)1.75108 m/s 试题分析：连接人眼与 B点 ,延长 CD为法线 ,从图中可知入射角 2= CDB.连接D与 O点 ,则折射角 1= CDO.这样由公式 ,即可求出液体的折射率n和光在此液体中的传播速度 . 因为 sin2=sin CDB= 又因为 sin1= 由 sin2= 得 BD= CD= 代入得 CD= sin1= 故液体折射率 n= =1.71,
11、光在该液体中速度： v= =1.71108 m/s 考点：光的折射 折射定律 点评：会根据折射定律完成折射光线，知道眼睛是沿直线看物体的，所以在人眼中光路是直的。 如图所示 ,一个人发现水中 S处有一溺水者 ,溺水者离岸的距离 SB=10 m,而发现者在 A处 ,距 B点的距离为 20 m,此人在岸上跑动的速度为 5 m/s,而在水中的速度为 1 m/s,发现者为尽快到达溺水者处 ,他应在何处下水 答案： .04 m 试题分析：这是一个运动学问题 ,但与光的折射现象有相似之处 ,发现者为了尽快到达 S处 ,假设他从 P处下水 .（ BP=x),就相当于入射光的入射角为i=90,sini/sin
12、r= =5, 因为 sinr= , 所以 =5, 解得 x= m=2.04 m. 即发现者应从距 B点 2.04 m处下水 考点：光的传播 光的折射 点评：此题关键是画出光路图，清楚光的传播路径，根据光的折射定律解决实际问题是考查学生的应用能力。 一长直杆长 1.5 m,垂直立于底部平坦、水面平静无波的游泳池中，露出水面部分高 0.3 m,当阳光以与水面成 37的夹角入射时 ,杆在游泳池底部所成的影长为多少 已知水的折射率 n= . 答案： .3 m 试题分析：依题意作图如图所示 ,依据折射定律 n= ,得 sinr= ,r=37, 影长 s=0.3tan53 m+1.2tan37 m=0.3
13、 m+1.2 m=1.3 m 考点：折射光路图的画法 点评：根据光路图，利用几何关系解决相关问题是几何光学的一大特点。所以画好光路图至关重要，要很熟练的画出。 在折射率为 n、厚度为 d的玻璃平板上方的空气中有一点光源 S,从 S发出的光线 SA以角度 入射到玻璃板上表面 ,经过玻璃板后从下表面射出 ,如图所示 .若沿此光线传播的光从光源到玻璃板上表面的传播时间与在玻璃板中的传播时间相等 ,点光源 S到玻璃上表面的垂直距离 L应是多少 答案： 试题分析：设光线在玻璃中的折射角为 r,则光线从 S到玻璃板上表面的传播距离为 ,光线从 S到玻璃板上表面的传播时间为 ，其中 c是真空中的光速； 光在
14、玻璃板中的传播距离为 , 光在玻璃中的传播时间为 由折射定律： sin=nsin 根据题意得： 联立解得： L= 考点：折射率的应用 点评：解答本题的关键是正确画出光路图，然后依据几何关系和相关物理知识求解，所以一定要画好光路图。 如图所示 ,光线投射到折射率为 的玻璃球上 ,入射角为 60,射入球体的光线经过一次反射后 ,再经过一次折射从球体射出 ,则射出光线与入射 光线之间的夹角为 _. 答案： 试题分析：光路图如图 4-1-13根据折射定律： 图 4-1-13 =30, COD=60, 根据折射光路的可逆性 =60, OCD=60, 在 COD中 , ODC=60, EA FC, 两光线的夹角为 180 考点：光的折射定律 点评：如图由折射定律和反射定律 ,利用几何知识可得出射线和入射线间的夹角为 180。此题属于中档题，主要是在画光路图方面费时间。作图要规范，严谨。
