新教材適用2024-2025學(xué)年高中物理第4章光1光的折射提能作業(yè)新人教版選擇性必修第一冊(cè)

第四章1.eq\f(基礎(chǔ)鞏固練,25分鐘·滿分60分)一、選擇題(本題共6小題，每題6分，共36分)1．下列關(guān)于光的折射及折射率的說法正確的是(B)A．光由一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)，光的傳播方向肯定發(fā)生變更B．放入盛水的碗中的筷子，看起來像折了一樣，是光的折射C．光由水射入空氣中，折射角小于入射角D．光在折射率大的介質(zhì)中傳播速度大解析：當(dāng)光垂直交界面射入時(shí)，傳播方向不變，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；從水中筷子反射的光線由水中進(jìn)入空氣時(shí)，在水面上發(fā)生折射，折射角大于入射角，折射光線進(jìn)入人眼，人眼會(huì)逆著折射光線的方向看去，看起來筷子像折了一樣，是光的折射，故選項(xiàng)B正確；光由水射入空氣中，折射角大于入射角，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由n＝eq\f(c,v)得，光在折射率大的介質(zhì)中的傳播速度小，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。2.如圖所示，兩束光在空氣中傳播時(shí)的交點(diǎn)為P，在P點(diǎn)前放入一塊長方體玻璃磚，則交點(diǎn)的位置將(C)A．不變B．向左移動(dòng)C．向右移動(dòng)D．可能向左，也可能向右移動(dòng)，由光的顏色確定解析：依據(jù)光的折射規(guī)律可知，入射光線透過長方體玻璃磚后與原來傳播方向平行，上下兩條光線在透過玻璃磚后，分別向上，向下平移了一小段距離，所以交點(diǎn)向右移動(dòng)一段距離，故選C。3.(2024·江蘇卷)如圖所示，一束激光照耀在橫截面為正方形的透亮玻璃柱上，光線與橫截面平行，則透過玻璃柱的光線可能是圖中的(C)A．① B．②C．③ D．④解析：依據(jù)折射定律n＝eq\f(sini1,sinγ1)，由于n>1，可得i1>γ1，所以折射光線向右偏折，A、B錯(cuò)誤；光路圖如圖所示，依據(jù)折射定律n＝eq\f(sini2,sinγ2)，由幾何關(guān)系可知γ1＝γ2，解得i1＝i2，所以出射光線與入射光線平行，C正確，D錯(cuò)誤。4．(多選)一束光從介質(zhì)1進(jìn)入介質(zhì)2，方向如圖所示，下列對(duì)于1、2兩種介質(zhì)的光學(xué)屬性的推斷正確的是(BD)A．介質(zhì)1的折射率小B．介質(zhì)1的折射率大C．光在介質(zhì)1中的傳播速度大D．光在介質(zhì)2中的傳播速度大解析：由n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)知介質(zhì)1的折射率大，由n＝eq\f(c,v)知光在介質(zhì)2中的傳播速度大，故選BD。5．(多選)一束復(fù)色光由空氣射向玻璃，發(fā)生折射而分為a、b兩束單色光，其傳播方向如圖所示。設(shè)玻璃對(duì)a、b的折射率分別為na和nb，a、b在玻璃中的傳播速度分別為va和vb，則(AD)A．na>nb B．na<nbC．va>vb D．va<vb解析：由題圖知折射角γa<γb，而n＝eq\f(sini,sinγ)，入射角i相同，所以na>nb，選項(xiàng)A正確；由折射率n＝eq\f(c,v)知va<vb，故選項(xiàng)D正確。6.(多選)虹是由陽光射入雨滴(視為球形)時(shí)，經(jīng)一次反射和兩次折射而產(chǎn)生色散形成的?，F(xiàn)有白光束L由如圖所示方向射入雨滴，a、b是經(jīng)反射和折射后的其中兩條出射光線。下列說法正確的是(BC)A．光線b在雨滴中傳播時(shí)的波長較短B．光線b在雨滴中的全反射臨界角較大C．光線b在雨滴中的傳播速度較大D．光線b在雨滴中的頻率較大解析：由題分析可知，第一次折射時(shí)，光線b的折射角較大，其折射率較小，頻率較小，波長較長，故A錯(cuò)誤；光線b的折射率較小，由n＝eq\f(1,sinC)知光線b在雨滴中的全反射臨界角較大，故B正確；由公式n＝eq\f(c,v)得，光線b在雨滴中的傳播速度較大，故C正確；光線a在雨滴中的頻率較大，故D錯(cuò)誤。二、非選擇題(共24分)7．(10分)學(xué)校開展探討性學(xué)習(xí)，某探討小組的同學(xué)依據(jù)所學(xué)的光學(xué)學(xué)問，設(shè)計(jì)了一個(gè)測量液體折射率的儀器。如圖所示，在一個(gè)圓盤上，過其圓心O作兩條相互垂直的直徑BC、EF。在半徑OA上，垂直盤面插上兩枚大頭針P1、P2并保持P1、P2位置不變。每次測量時(shí)讓圓盤的下半部分豎直進(jìn)入液體中，而且總使得液面與直徑BC相平，EF作為界面的法線，而后在圖中右上方區(qū)域視察P1、P2像，并在圓周上插上大頭針P3，使P3，正好攔住P1、P2。同學(xué)們通過計(jì)算，預(yù)先在圓周EC部分刻好了折射率的值，這樣只要依據(jù)P3所插的位置，就可干脆讀出液體折射率的值。則：(1)若∠AOF＝30°，OP3與OC的夾角為30°，則P3處所刻折射率的值為eq\r(3)。(2)圖中P3、P4兩位置哪一處所對(duì)應(yīng)的折射率值大？_P4__。(3)做AO的延長線交圓周于K，K處對(duì)應(yīng)的折射率值應(yīng)為_1__。解析：(1)由圖看出，入射角為i＝∠AOF＝30°，折射角γ＝∠EOP3＝60°，則P3處所對(duì)應(yīng)的折射率的值為n＝eq\f(sinγ,sini)＝eq\r(3)。(2)依據(jù)折射定律，n＝eq\f(sinγ,sini)，可知P4處對(duì)應(yīng)的折射率較大。(3)作AO的延長線交圓周于K，這種狀況下折射角與入射角相等，則知K處所對(duì)應(yīng)的折射率的值是1。8．(14分)(2024·山東青島高三開學(xué)考試)如圖，小偉學(xué)習(xí)了光學(xué)后，在自己家門上開了一個(gè)半徑為1.5cm的圓孔，圓孔正對(duì)門外走廊的中心線，門厚度為4cm，門外走廊的寬度為d＝243cm。他通過小孔視察門外走廊墻壁，能夠看到與小孔在同一水平高度上距墻拐角最近的點(diǎn)是P點(diǎn)；然后切割了一塊高等于門厚度的圓柱形玻璃，恰好鑲嵌到小孔中，把圓孔補(bǔ)好，他通過玻璃向外看同一墻壁，能看到距離墻拐角最近的位置為P′點(diǎn)，P′點(diǎn)到墻拐角的距離為L′＝90cm，P、P′在同一水平高度。求：(1)P點(diǎn)到墻拐角的距離L；(2)該玻璃的折射率。答案：(1)1.6m(2)eq\f(4,3)解析：(1)由圖知d1＝eq\f(d－2R,2)＝1.2m，設(shè)門厚度為h，依據(jù)光的直線傳播可知eq\f(d1,L)＝eq\f(2R,h)，解得L＝1.6m。(2)由折射定律有n＝eq\f(sinγ,sinθ)，其中sinθ＝eq\f(2R,\r(2R2＋h2))＝0.6，sinγ＝eq\f(d1,\r(d\o\al(2,1)＋L′2))＝0.8，解得n＝eq\f(4,3)。eq\f(素能等級(jí)練,15分鐘·滿分40分)一、選擇題(本題共3小題，每題6分，共18分)1．如圖所示，井口大小和深度相同的兩口井，一口是枯井，一口是水井(水面在井口之下)，兩井底部各有一只青蛙，則(B)A．水井中的青蛙覺得井口大些，晴天的夜晚，水井中的青蛙能看到更多的星星B．枯井中的青蛙覺得井口大些，晴天的夜晚，水井中的青蛙能看到更多的星星C．水井中的青蛙覺得井口小些，晴天的夜晚，枯井中的青蛙能看到更多的星星D．兩只青蛙覺得井口一樣大，晴天的夜晚，水井中的青蛙能看到更多的星星解析：這是一道典型的視野問題，解決視野問題的關(guān)鍵是如何確定邊界光線，是誰約束了視野等。如本題中由于井口邊沿的約束而不能看到更大的范圍，據(jù)此依據(jù)邊界作出邊界光線，如圖所示。水井中的青蛙相當(dāng)于枯井中離開井底肯定高度的青蛙，枯井中青蛙的視角α比水井中青蛙的視角γ要大，所以枯井中青蛙覺得井口大些；而看到井口外的范圍是兩條實(shí)線所示光線的范圍內(nèi)，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，故選項(xiàng)B正確，A、C、D錯(cuò)誤。2．現(xiàn)在高速馬路上的標(biāo)記牌都用“回來反光膜”制成，夜間行車時(shí)，它能把車燈射出的光逆向返回，標(biāo)記牌上的字特殊醒目。這種“回來反光膜”是用球體反射元件制成的，如圖所示，反光膜內(nèi)勻稱分布著直徑為10μm的細(xì)玻璃珠，所用玻璃的折射率為eq\r(3)，為使入射的車燈光線經(jīng)玻璃珠折射→反射→再折射后恰好和入射光線平行，那么第一次入射的入射角應(yīng)是(D)A．15° B．30°C．45° D．60°解析：作光路圖如圖所示，設(shè)入射角為θ，折射角為α，則θ＝2α，n＝eq\f(sinθ,sinα)＝eq\f(2sinαcosα,sinα)，cosα＝eq\f(n,2)＝eq\f(\r(3),2)，α＝30°所以，θ＝60°。故選項(xiàng)D正確。3．如圖所示，一束單色光從空氣入射到棱鏡的AB面上，經(jīng)AB和AC兩個(gè)面折射后從AC面進(jìn)入空氣，當(dāng)出射角i′和入射角i相等時(shí)，出射光線相對(duì)于入射光線偏轉(zhuǎn)的角度為θ，已知棱鏡頂角為α，則計(jì)算棱鏡對(duì)該色光的折射率表達(dá)式為(A)A.eq\f(sin\f(α＋θ,2),sin\f(α,2)) B．eq\f(sin\f(α＋θ,2),sin\f(θ,2))C.eq\f(sinθ,sin\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(θ－\f(α,2)))) D．eq\f(sinα,sin\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(α－\f(θ,2))))解析：由折射定律可知，n＝eq\f(sini,sinβ)；因入射角和出射角相等，即i＝i′故由幾何關(guān)系可知，β＝eq\f(α,2)；i＝eq\f(θ,2)＋β＝eq\f(θ＋α,2)；故折射率n＝eq\f(sin\f(α＋θ,2),sin\f(α,2))；故選A。二、非選擇題(共22分)4．(10分)河中有條小魚，某時(shí)刻小魚的實(shí)際深度為H，一人從水面正上方往水中看，他感覺到的小魚的深度為多大？(設(shè)水的折射率為n)答案：eq\f(H,n)解析：如圖所示，設(shè)小魚在S處，從魚反射出的光線SO垂直水面射出，光線SO1與SO間的夾角很小。因一般人的瞳孔的線度為2～3mm，θ1、θ2為一組對(duì)應(yīng)的折射角和入射角，可知θ1、θ2均很小。由數(shù)學(xué)學(xué)問知：sinθ1≈tanθ1＝eq\f(OO1,h)，sinθ2≈tanθ2＝eq\f(OO1,H)由折射定律得：n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)＝eq\f(OO1/h,OO1/H)＝eq\f(H,h)，得h＝eq\f(H,n)即他感覺到的小魚的深度為實(shí)際深度的eq\f(1,n)，即變淺。5．(12分)(2024·北京高三模擬預(yù)料)某透亮勻稱介質(zhì)的截面圖如圖所示，直角三角形的直角邊BC與半圓形直徑重合，∠ACB＝30°，半圓形的半徑為R，一束光線從E點(diǎn)射入介質(zhì)，其延長線過半圓形的圓心O，且E、O兩點(diǎn)距離為R，已知光線在E點(diǎn)的折射角θ2＝30°。求：(1)介質(zhì)折射率為多少；(2)與射入介質(zhì)前相比，光線射出介質(zhì)后的偏轉(zhuǎn)角是多少。答案：(1)eq\r(3)(2)0°解析：(1)由題知OE＝OC＝R，則△OEC為等腰三角形，∠OEC＝∠AC