高二物理选修3-4同步练习：13-1 光的反射和折射

基础夯实基础夯实1如图所示，落山的太阳看上去正好在地平线上，但实际上太如图所示，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况。造成这种现象的原因是( )A光的反射光的反射 B光的折射光的折射C光的直线传播光的直线传播 D小孔成像小孔成像答案：答案：B解析：解析：太阳光太阳光线进线进入大气入大气层发层发生折射，使生折射，使传传播方向改播方向改变变，而使人，而使人感感觉觉太阳的位置比太阳的位置比实际实际位置偏高。位置偏高。2在水中的潜水员斜看岸边的物体时，看到的物体在水中的潜水员斜看岸边的物体时，看到的物体( )A比物体所处的实际位置高比物体所处的实际位置高B比物体所处的实际位置低比物体所处的实际位置低C跟物体所处的实际位置一样高跟物体所处的实际位置一样高D以上三种情况都有可能以上三种情况都有可能答案：答案：A解析：解析：根据光的折射定律可知根据光的折射定律可知 A 项项正确。正确。3关于折射率，下列说法中正确的是关于折射率，下列说法中正确的是( )A根据根据n 可知，介质的折射率与入射角的正弦成正比可知，介质的折射率与入射角的正弦成正比sin1sin2B根据根据n 可知，介质的折射率与折射角的正弦成反比可知，介质的折射率与折射角的正弦成反比sin1sin2C根据根据 n 可知，介质的折射率与介质中的光速成反比可知，介质的折射率与介质中的光速成反比cvD同一频率的光由第一种介质进入第二种介质时，折射率与同一频率的光由第一种介质进入第二种介质时，折射率与波长成反比波长成反比答案：答案：CD解析：解析：介介质质的折射率是一个表明介的折射率是一个表明介质质的光学特性的物理量，由介的光学特性的物理量，由介质质本身决定，与入射角、折射角无关。由于真空中光速是个定本身决定，与入射角、折射角无关。由于真空中光速是个定值值，故，故n 与与 v 成反比正确，成反比正确，这这也也说说明折射率与光在明折射率与光在该该介介质质中的光速是有中的光速是有联联系系的，由的，由 vf，当，当 f 一定一定时时， ，v 正比于正比于 。 。n 与与 v 成反比，故折射率与波成反比，故折射率与波长长 也成反比。也成反比。4(2012·大连质检大连质检)一束光线从空气射向折射率为一束光线从空气射向折射率为 1.5 的玻璃内，的玻璃内，入射角为入射角为 45°，下面光路图中正确的是，下面光路图中正确的是( )答案：答案：C解析：解析：光在两介光在两介质质的界面上通常同的界面上通常同时发时发生反射和折射，所以生反射和折射，所以 A错误错误；由反射定律和反射角；由反射定律和反射角为为 45°，根据折射定律，根据折射定律 n得得 1>2， ，sin1sin2故故 B 错误错误； ；C 正确，正确，D 错误错误。 。5.如图所示，如图所示，S 为点光源，为点光源，MN 为平面镜。为平面镜。(1)用作图法画出通过用作图法画出通过P 点的反射光线所对应的入射光线；点的反射光线所对应的入射光线；(2)确定其成像的观察范围。确定其成像的观察范围。解析：解析：这这是一道关于平面是一道关于平面镜镜成像成像问题问题的的题题目，主要考目，主要考查对查对平面平面镜镜成像成像规规律的律的认识认识，平面，平面镜镜成像的特点是：等大正立的虚像。方法是先成像的特点是：等大正立的虚像。方法是先确定像点的位置，然后再画符合要求的光确定像点的位置，然后再画符合要求的光线线以及与之以及与之对应对应的入射光的入射光线线。 。(1)先确定先确定 S 对应对应的像的像 S， ，连连接接 PS与与 MN 交于交于 Q 点，点，Q 点即点即是是过过 P 点的反射点。点的反射点。连连接接 SQ 即得即得对应对应的入射光的入射光线线，如，如图图甲所示。甲所示。(2)由由对对称性确定称性确定 S后，后，过过 S连连接接 MN 两端点的两端点的边边界光界光线线SM 和和 SN，此区域即，此区域即为为像点像点 S的的观观察范察范围围，如，如图图乙所示。乙所示。6光在某种介质中的传播速度是光在某种介质中的传播速度是 1.73××108m/s，要使光由这种，要使光由这种介质射入空气时折射光线与反射光线成介质射入空气时折射光线与反射光线成 90°夹角，求入射角。夹角，求入射角。答案：答案：30°解析：解析：依依题题意作光路意作光路图图如如图图所示，所示，则则折射角折射角 290°1，其中，其中，1为为入射角。入射角。这这种介种介质质的折射率的折射率 n ，由折射定，由折射定cv3 ×× 1081.73 ×× 1083律知律知 n，即，即 nsin1cos1，故入射角，故入射角为为 30°。 。sin2sin17为从军事工事内部观察到外面的目标，在工事壁上开一长方为从军事工事内部观察到外面的目标，在工事壁上开一长方形孔。设工事壁厚形孔。设工事壁厚 d34.64cm，孔的宽度，孔的宽度 L20cm，孔内嵌入折射，孔内嵌入折射率率 n的玻璃砖如图所示，试问：的玻璃砖如图所示，试问：3(1)嵌入玻璃砖后，工事内部人员观察到外界的视野的最大张角嵌入玻璃砖后，工事内部人员观察到外界的视野的最大张角为多少？为多少？(2)要想使外界要想使外界 180°范围内景物全被观察到，应嵌入多大折射率范围内景物全被观察到，应嵌入多大折射率的玻璃砖？的玻璃砖？答案：答案：(1)120° (2)2解析：解析：当人眼当人眼处处于底端呈于底端呈对对角角线线向外看向外看时时， ，视视野最大，光路如野最大，光路如图图所示，又所示，又 d34.64cm， ，L20cm， ，则则tan，所以，所以 30°2034.6413(1)折射定律折射定律，所以，所以 60°， ，sinsin3所以所以视视野最大野最大张张角角为为 120°(2)要使要使视视野的野的张张角角为为 180°，即，即 90°，由折射定律得，由折射定律得n，所以，所以 n2sin90°sin能力提升能力提升1一束复色光由空气射向玻璃，发生折射而分为一束复色光由空气射向玻璃，发生折射而分为 a、b 两束单两束单色光，其传播方向如图所示。设玻璃对色光，其传播方向如图所示。设玻璃对 a、b 的折射率分别为的折射率分别为 na和和nb，a、b 在玻璃中的传播速度分别为在玻璃中的传播速度分别为 va和和 vb，则，则( )Ana>nb Bnavb Dva<vb答案：答案：AD解析：解析：根据折射定律根据折射定律 n和和 n 可判可判 A、 、D 正确。正确。sinisinrcv2把用相同玻璃制成的厚度为把用相同玻璃制成的厚度为 d 的正方体的正方体 a 和半径亦为和半径亦为 d 的半的半球体球体 b，分别放在报纸上，且让半球的凸面向上。从正上方分别观，分别放在报纸上，且让半球的凸面向上。从正上方分别观察察 a、b 中心处报纸上的字，下面的观察记录中正确的是中心处报纸上的字，下面的观察记录中正确的是( )Aa 中的字比中的字比 b 中的字高中的字高Bb 中的字比中的字比 a 中的字高中的字高C一样高一样高Da 中的字较没有玻璃时的高，中的字较没有玻璃时的高，b 中的字和没有玻璃时的一样中的字和没有玻璃时的一样答案：答案：AD解析：解析：如如图图所示，放在所示，放在 b 中的字反射的光中的字反射的光线经线经半球体向外半球体向外传传播播时时， ，传传播方向不播方向不变变，故人看到字的位置是字的真，故人看到字的位置是字的真实实位置。而放在位置。而放在 a 中的字中的字经经折射，人看到的位置比真折射，人看到的位置比真实实位置要高位置要高3.(2010·河北衡水中学高二检测河北衡水中学高二检测)现在高速公路上的标志牌都用现在高速公路上的标志牌都用“回归反光膜回归反光膜”制成，夜间行车时，它能把车灯射出的光逆向返回，制成，夜间行车时，它能把车灯射出的光逆向返回，标志牌上的字特别醒目。这种标志牌上的字特别醒目。这种“回归反光膜回归反光膜”是用球体反射元件制是用球体反射元件制成的，如图所示，反光膜内均匀分布着直径为成的，如图所示，反光膜内均匀分布着直径为 10m 的细玻璃珠，的细玻璃珠，所用玻璃的折射率为所用玻璃的折射率为，为使入射的车灯光线经玻璃珠折射，为使入射的车灯光线经玻璃珠折射反射反射3再折射后恰好和入射光线平行，那么第一次入射的入射角应是再折射后恰好和入射光线平行，那么第一次入射的入射角应是( )A15° B30°C45° D60°答案：答案：D解析：解析：作光路作光路图图如如图图所示，所示，设设入射角入射角为为 ，折射角，折射角为为 ， ，则则 2， ，n， ，cos ， ，30°sinsin2sincossinn232所以，所以，60°。 。故故选项选项 D 正确。正确。4河中有条小鱼，某时刻小鱼的实际深度为河中有条小鱼，某时刻小鱼的实际深度为 H，一人从水面正，一人从水面正上方往水中看，他感觉到的小鱼的深度为多大？上方往水中看，他感觉到的小鱼的深度为多大？(设水的折射率为设水的折射率为n。)答案：答案：Hn解析：解析：如如图图所示，所示，设设小小鱼鱼在在 S 处处，从，从鱼鱼反射出的光反射出的光线线 SO 垂直水垂直水面射出，光面射出，光线线 SO1与与 SO 间间的的夹夹角很小。因一般人的瞳孔的角很小。因一般人的瞳孔的线线度度为为23mm， ，1、 、2为为一一组对应组对应的折射角和入射角，可知的折射角和入射角，可知 1、 、2均很小。均很小。由数学知由数学知识识知：知：sin1tan1， ，sin2tan2OO1hOO1H由折射定律得：由折射定律得：n ，得，得 hsin1sin2OO1/hOO1/HHhHn即他感即他感觉觉到的小到的小鱼鱼的深度的深度为实际为实际深度的深度的 ，即，即变变浅。浅。1n5一个圆柱形筒，直径为一个圆柱形筒，直径为 12cm，高，高 16cm，人眼在筒侧上方某，人眼在筒侧上方某处观察，所见筒侧的深度为处观察，所见筒侧的深度为 9cm。当筒中盛满液体时，则人眼又恰。当筒中盛满液体时，则人眼又恰能看到筒侧的最低点，求：能看到筒侧的最低点，求：(1)此液体的折射率；此液体的折射率；(2)光在此液体中的传播速度。光在此液体中的传播速度。答案：答案：(1) (2)2.25××108m/s43解析：解析：先画出一先画出一圆圆柱形筒，筒高柱形筒，筒高为为 H16cm，直径，直径 d12cm。人。人眼在眼在 A 处处，筒，筒侧侧底部底部“最低点最低点”为为 B，筒内无液体，筒内无液体时时，人眼能，人眼能见见深度深度h9cm。筒内盛。筒内盛满满液体液体时时，人眼看到，人眼看到 B 点。根据光的折射画出光路如点。根据光的折射画出光路如图图所示。所示。(1)sin1dd2h2sin2dd2H2此液体的折射率此液体的折射率 nsin1sin2d2H2d2h243(2)光在此液体中的光在此液体中的传传播速度播速度 v 2.25××108m/scn6(2012·寿光模拟寿光模拟)下图是北京奥运会期间安置在游泳池底部的下图是北京奥运会期间安置在游泳池底部的照相机拍摄的一张照片，相机的镜头竖直向上。照片中，水立方运照相机拍摄的一张照片，相机的镜头竖直向上。照片中，