高中物理-光的折射练习题

高中物理-光的折射练习题
基础·巩固
1.光从空气射入水中，当入射角变化时，则( )
A.反射角和折射角都发生变化
B.反射角和折射角都不变
C.反射角发生变化，折射角不变
D.折射角变化，反射角始终不变
解析：由光的反射定律知入射角和反射角相等，所以入射角变化时，反射角也发生变化，由光的折射定律知，入射角的正弦和折射角的正弦成正比，所以入射角变化时，折射角也发生变化，A 选项正确. 答案：A
2.关于光的折射，错误的说法是( )
A.折射光线一定在法线和入射光线所确定的平面内
B.入射线和法线与折射线不一定在一个平面内
C.入射角总大于折射角
D.光线从空气斜射入玻璃时，入射角大于折射角
解析：由光的折射定律知折射光线一定在法线和入射光线所确定的平面内，A 选项正确，B 选项错误;入射角不一定大于折射角，C 选项错误;光线从空气斜射入玻璃时，入射角大于折射角，D 选项正确. 答案：BC
3.已知一束单色光在水中的传播速度是真空中的4
3
，则（ ） A.这束光在水中传播时的波长为真空中的
43 B.这束光在水中传播时的频率为真空中的4
3
C.对于这束光，水的折射率为4
3
D.这束光在水中传播时的频率为真空中的3
4
解析：由折射率n=v c ，则水的折射率n=3
4
，C 选项错误;光从真空到水中频率不变，B 、D
两选项错;由v=λf，这束光在水中传播时的波长为真空中的4
3
，A 选项正确.
答案：A
4.插入水中的筷子，水里部分从水面斜着看起来是( ) A.向上曲折 B.向下曲折
C.没有变化
D.与水对光线的反射有关，难以确定
解析：由光的折射规律可知，水中的筷子所形成的像比实际位置浅，则应向上曲折，A 选项正确. 答案：A
5.一束光线从空气射入折射率为2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°
解析：如右图所示，根据折射定律
r i sin sin =n ，则sinr=n i sin =2
45sin =21
,r=30°，反射光线与折射光线的夹角θ=180°-45°-30°=105°，C 选项正确.
答案：C
6.图13-1-17中虚线表示两种介质的界面及其法线，实线表示一条光线斜射向界面后发生反射与折射的光线，以下说法正确的是（ ）
图13-1-17
A.bO 不是入射光线
B.aO 是入射光线
C.cO 是入射光线
D.Ob 是反射光线
解析：由图可知只有aO 和bO 关于MN 对称，所以Ob 是反射光线，A 选项正确;Oa 是入射光线，B 选项正确;Oc 是折射光线，C 选项错误，D 选项正确. 答案：ABD
7.测定玻璃砖折射率的实验如图13-1-18所示，在把玻璃砖放在白纸上之前应在纸上先画好三条直线，它们分别是______________、______________、______________，最后按正确的要求插上大头针P 3、P 4，由P 3、P 4的位置决定了光线的的______________方向，从而确定了折射光线______________的方向.
图13-1-18
解析：首先画出直线aa′代表玻璃砖的一个侧面，再画MM′表示法线，画AO 表示入射光线，根据光沿直线传播的经验，利用大头针P 3P 4确定出射光线，也就确定了出射光线的出射点O′，画出OO′直线为折射光线. 答案：aa′ MM′ AO O′B O′O
8.两个同学各设计一个数据记录表格，而且都已完成了计算，你认为谁的是对的？ 次数 i Sini r sinr n N 1 30 0.500 20.9 0.322 1.552
1.542
2 4 0.707 30.5 0.461 1.53
3 3
60
0.866
38.0
0.562
1.541
乙设计的表格是：
次数 1 2 3 角平均值 正弦值 n i 30 45 60 45 0.707 1.568
r 20.9
30.5
38.0
29.8
0.451
解析：由n=
r
i
sin sin 可知，n 的测量值应为每次测量的入射角的正弦与折射角的正弦比值的平均值，而不是每次测量的入射角的平均值的正弦与折射角的平均值的正弦之比，故甲正确. 答案：甲正确. 综合·应用
9.（经典回放）假设地球表面不存在大气层，那么人们观察到日出时刻与实际存在气层的情况相比（ ） 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
解析：如右图所示，假设地球表面不存在大气层，则地球上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.
答案：B
10.用“插针法”测定透明半圆柱玻璃砖的折射率，O 为玻璃砖截面的圆心，使入射光线跟玻璃砖的平面垂直，如图13-1-19所示的四个图中P 1、P 2、P 3和P 4是四个学生实验插针的结果.
图13-1-19
（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 选项错.
（2）测量较准确的是图D ，因B 图的入射光线经过圆心，出射光线没有发生折射，C 图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=r
i
sin sin . 答案：（1）A （2）D n=
r
i
sin sin 11.（经典回放）在《测定玻璃的折射率》的实验中，已画好玻璃砖界面的两直线aa′和bb′后，不慎误将玻璃砖向上平移，如图13-1-20中的虚线所示，若其他操作正确，则测得的折射率将_______________（填“偏大”“偏小”或“不变”）
图13-1-20
解析：测定玻璃折射率的实验关键是找出入射光线在玻璃砖中的折射光线从而找出折射角.现在将其光路图作出后，进行比较，看一看由于玻璃砖向上的平移，是否影响到折射角大小的变化.如右图所示，由图可知，由于是平移，玻璃砖的界面与两直线aa′和bb′的距离与玻璃砖的厚度相同，从玻璃砖出射的光线的出射点和上表面的入射点连线就是在玻璃砖中的折射光线，由右图可知，尽管玻璃砖发生了平移，但是实际上的折射光线（图中的实线）和所作的折射光线（图中的虚线）是互相平行的，也就是说入射光线在玻璃砖中的折射角相同，入射角一定，折射角相同，故不影响实验结果，所以填“不变”.
答案：不变
12.(全国理综)一块玻璃砖有两个相互平行的表面，其中一个表面是镀银的（光线不能通过表面）.现要测定此玻璃的折射率.给定的器材还有：白纸、铅笔、大头针4枚（P 1、P 2、P 3、P 4）、带有刻度的直角三角板、量角器.
实验时，先将玻璃砖放到白纸上，使上述两个相互平行的表面与纸面垂直.在纸上画出直线aa′和bb′，aa′表示镀银的玻璃表面，bb′表示另一表面，如图所示.然后，在白纸上竖直插上两枚大头针P 1、P 2（位置如图13-1-21）.用P 1、P 2的连线表示入射光线.
图13-1-21
（1）为了测量折射率，应如何正确使用大头针P 3、P 4？
______________________________________________________________________________. 试在题图中标出P 3、P 4的位置. （2）然后，移去玻璃砖与大头针.试在题图中通过作图的方法标出光线从空气到玻璃中的入射角θ1与折射角θ2.简要写出作图步骤.
_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________. （3）写出θ1、θ2表示的折射率公式为n=______________________.
解析：本题考查测量玻璃砖折射率的实验，因为一个表面是镀银的（光线不能通过表面），所以在观察时只能从同面进行，利用两次折射和反射成像即可. 答案：（1）在bb′一侧观察P 1、P 2（经bb′折射，aa′反射，再经bb′折射后）的像，在适当的位置插上P 3，使得P 3与P 1、P 2的像在一条直线上，即让P 3挡住P 1、P 2的像；再插上P 4，让它挡住P 2（或P 1）和P 3的像.P 3、P 4的位置如右图所示.
（2）①过P 1、P 2作直线与bb′交于O ； ②过P 3、P 4作直线与bb′交于O′； ③利用刻度尺找到OO′的中点M ；
④过O 点作bb′的垂线CD ，过M 点作bb′的垂线与aa′相交于N ，如上图所示，连接ON ； ⑤∠P 1OD=θ1，∠CON=θ2. （3）
2
1
sin sin θθ.。