教科版物理选修3-4第4章4.5知能演练轻松闯关

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：选A.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正确．2.一束光从某种介质射入空气中时，入射角i＝30°，折射角r＝60°，折射光路如图所示，则下列说法正确的是()A．此介质折射率为33B．此介质折射率为3C．光在介质中速度比在空气中小D．光在介质中速度比在空气中大解析：选BC.由折射定律及入射角、折射角的含义知n＝sinrsini＝3，则此介质比空气折射率大，又由n＝cv知，C正确，D错误．3.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＝sinisinr.答案：(1)A(2)Dn＝sinisinr4.有人在游泳池岸边“竖直”向下观察池水的深度，看上去池水的视深为h，已知水的折射率为43，那么池水的实际深度H＝________．解析：由池底某点P发出的光线，在水中和空气中的光路如图所示．由于观察者在岸边“竖直”向下观看，所以光线在水面处的入射角θ1和折射角θ2都很小，根据数学知识可知：sinθ1≈tanθ1＝aH，①sinθ2≈tanθ2＝ah.②根据折射定律有1n＝sinθ1sinθ2.③将①②两式代入③式得1n＝a/Ha/h，解得池水实际深度为H＝nh＝43h.答案：43h一、选择题1.如果光以同一入射角从真空射入不同介质，则折射率越大的介质()A．折射角越大，表示这种介质对光线的偏折角度越大B．折射角越大，表示这种介质对光线的偏折角度越小C．折射角越小，表示这种介质对光线的偏折角度越大D．折射角越小，表示这种介质对光线的偏折角度越小解析：选C.根据光的折射定律sinθ1sinθ2＝n知sinθ2＝sinθ1n，光从真空以相等的入射角θ1射入介质时，sinθ1一定，n越大，sinθ2越小，θ2就越小，说明光偏离原来的角度就越大，所以选项C正确．2.(2012·济南高二检测)光从某种玻璃中射向空气，入射角i从零开始增大到某一值的过程中，折射角r也随之增大，则下列说法正确的是()A．比值i/r不变B．比值sini/sinr是一个大于1的常数C．比值sini/sinr不变D．比值sini/sinr是一个小于1的常数解析：选CD.光从玻璃射向空气时，玻璃的折射率n＝sinrsini1，且不变，因此C、D正确．3.一束光从空气射入某种透明液体，入射角为40°，在界面上光的一部分被反射，另一部分被折射，则反射光线与折射光线的夹角是()A．小于40°B．在40°与50°之间C．大于140°D．在100°与140°之间解析：选D.因为入射角为40°，反射角也为40°，根据折射定律折射角小于40°，所以反射光线与折射光线的夹角在100°与140°之间．4.如图所示，落山的太阳看上去正好在地平线上，但实际上太阳已处于地平线以下，观察者的视觉误差大小取决于当地大气的状况．造成这种现象的原因是()A．光的反射B．光的折射C．光的直线传播D．小孔成像解析：选B.光经过大气层，空气分布不均匀，而折射率不同，光发生折射现象使光传播方向发生改变所致．5.某同学做测定玻璃折射率实验时，用他测得的多组入射角i与折射角r，作出sini－sinr图像如图所示，下列判断中正确的是()A．他做实验时，光线是由空气射入玻璃的B．玻璃的折射率为0.67C．玻璃的折射率约为1.5D．玻璃临界角的正弦值为0.67解析：选ACD.由题图可知入射角大于折射角，光线是由光疏介质射入光密介质，故选项A正确；任何介质的折射率都大于1，故B项错；由折射率公式n＝sinisinr，可得n＝10.67＝1.5，故C项正确；由临界角的定义公式：sinC＝1n，可知D项正确．6.(2012·四川高二检测)如图所示，一束单色光射入一玻璃球体，入射角为60°，已知光线在玻璃球内经一次反射后，再次折射回到空气中时与入射光线平行．此玻璃的折射率为()A.2B．1.5C.3D．2解析：选C.绘出光在玻璃球体内的光路图，如图所示，由几何关系可知，第一次折射时，折射角为30°，则n＝sin60°sin30°＝3，C正确．6.(2012·汉中高二检测)为了观察门外情况，有人在门上开一小圆孔，将一块圆柱形玻璃嵌入其中，圆柱体轴线与门面垂直，如图所示，从圆柱底面中心看出去，可以看到门外入射光线与轴线间的最大夹角称为视场角，已知该玻璃的折射率为n，圆柱体长为l，底面半径为r，则视场角为()A．arcsinnlr2＋l2B．arcsinnrr2＋l2C．arcsinrnr2＋l2D．arcsinlnr2＋l2解析：选B.画出以最大入射角(θ1)的入射光线(边界光线)在圆柱形玻璃中折射后的光路图，如图所示，由几何关系和折射定律，有sinθ2＝rr2＋l2，n＝sinθ1sinθ2，联立以上两式解得：sinθ1＝nrr2＋l2θ1＝arcsinnrr2＋l2，选项B正确．8.在用两面平行的玻璃砖测定玻璃折射率的实验中，其实验光路如图所示，对实验中的一些具体问题，下列意见正确的是()A．为了减少作图误差，P3和P4的距离应适当取大些B．为减少测量误差，P1、P2的连线与玻璃砖界面的夹角应取大些C．若P1、P2的距离较大时，通过玻璃砖会看不到P1、P2的像D．若P1、P2连线与法线NN′夹角较大时，有可能在bb′面发生全反射，所以在bb′一侧就看不到P1、P2的像解析：选A.P3和P4的距离应适当取大些，是为了画直线OB时更接近原光线，能减少误差，选项A正确．在玻璃中的光线OO′的入射角达不到临界角，不会发生全反射．9.在测定玻璃的折射率实验中，已画好玻璃砖界面两直线aa′与bb′后，不小心误将玻璃砖向上稍平移了一点，如图所示，若其他操作正确，则测得的折射率将()A．变大B．变小C．不变D．变大、变小均有可能解析：选C.设P1、P2、P3、P4是正确操作所得到的四枚大头针的位置，画出光路图后可知，即使玻璃砖向上平移一些，如图所示，实际的入射角没有改变．实际的折射光线是O1O1′，而现在误把O2O2′作为折射光线，由于O1O1′平行于O2O2′，所以折射角没有改变，因此折射率不变．10.如图所示，空气中有一块横截面呈扇形的玻璃砖，折射率为2.现有一细光束，垂直射到AO面上，经玻璃砖反射、折射后，经OB面平行返回，∠AOB为135°，圆的半径为r，则入射点P点距圆心O的距离为()A.14rB.12rC．rsin7.5°D．rsin15°解析：选C.如图过D点作法线，光线在D点折射时，由于∠AOB＝135°，可知折射角为45°，由光的折射定律sin45°sini＝n，i＝30°.又由几何关系知∠PCD＝15°，连接OC，由光的反射定律知∠PCO＝7.5°，PO＝rsin7.5°.二、非选择题11.光线以60°的入射角从空气射入玻璃中，折射光线与反射光线恰好垂直．(真空中光速c＝3.0×108m/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，折射角为多大？(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．解析：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，作入射光线，然后根据光的反射定律和折射定律作出反射光线和折射光线，求出折射角θ2后，根据n＝sinθ1sinθ2求出n，再根据n＝cv求出光在玻璃中的传播速度v，当入射角变化时，比值sinθ1sinθ2保持不变，即玻璃的折射率并不改变，据此可求出相应的折射角．(1)由题意知入射角θ1＝60°，反射角θ3＝60°，折射角θ2＝90°－60°＝30°，折射光路图如图所示．(2)n＝sinθ1sinθ2＝sin60°sin30°＝3，根据n＝cv得v＝cn＝3.0×1083m/s.故v≈1.7×108m/s.(3)由n＝sinθ1sinθ2得sinθ2＝sinθ1n，将sinθ1＝sin45°＝22及n＝3代入上式，可求得sinθ2＝66，θ2＝arcsin66.(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．答案：见解析12.一个圆柱形筒，直径12cm，高16cm.人眼在筒侧上方某处观察，所见筒侧的深度为9cm，当筒中装满液体时，则恰能看到筒侧的最低点，求：(1)此液体的折射率；(2)光在此液体中的传播速度．解析：根据题中的“恰能看到”，可作出符合题意的光路图(如图所示)．(1)由图可知：sinθ2＝dd2＋H2，sinθ1＝sini＝dd2＋h2折射率：n＝sinθ1sinθ2＝d2＋H2d2＋h2＝122＋162122＋92＝43.(2)传播速度：v＝cn＝3.0×10843m/s＝2.25×108m/s.答案：(1)43(2)2.25×108m/s