专题10 光的折射与色散压轴培优专题训练（解析版）

考点1光的折射现象和规律的应用1.关于光的折射现象，下列说法中错误的是()C.当光从空气垂直射入玻璃(或水)中时，传播方向改变90°①已知AE⊥CG,则AE和CG有可能是界面。根据∠4=∠5可知，AE下方发生了光②光由空气斜射进入水中或其它透明介质中时，折射光线向法线偏折，折射角小于入射由∠1<∠5可知，∠1是折射角，∠5是入射角，HF为折射光线；所以AE的下方是空3.如图，在桌面上有一倒立的玻璃圆锥，其顶点恰好与桌面接触，圆锥的轴(图中虚线)与桌面垂直，过轴线的截面为等边三角形。有一半径为r的圆柱形平行光束垂直入射到圆锥的底面上，光束的中心轴与圆锥的轴重合。已知玻璃的折射率为1.5,则光束在桌面上形成的光斑半径为2r,并在图中画出光路图。【答案】2r。【解答】解：因为折射率n=1.5,全反射的临界角：AC面发生全反射，故光在AB面而入射角为60°,有,所以C<60°。此时光线在第一个界面上发生全反射后垂直射在相对一侧的界面上，直线射出，如图所示，由几何知识可判得桌面上光斑的半径为2r。故答案为：2r。4.如图所示，在用光具盘和激光来进行研究光的折射现象的实验中。(1)实验中无论光从空气射人半圆形玻璃还是从半圆形玻璃射人空气，当入射角逐渐减小时，折射角逐渐0(2)分析折射角和入射角的大小关系，可以归纳出：光从空气斜射入玻璃时折射角小于入射角;光从玻璃斜射入空气时折射角大于入射角o(3)使实验2中的入射角大小等于实验1中的折射角大小，根据实验结果可以说明在光O【答案】(1)减小；(2)折射角小于入射角；折射角大于入射角；(3)光路是可逆的。【解答】解(1)据光的折射规律的特点分析可知，不管是从哪种介质斜射向哪种介质，入射角发生改变，折射角也会发生改变，即入射角变大，折射角也会变大，入射角变小，(2)据图可知，光从空气斜射入玻璃时折射角小于入射角；光从玻璃斜射入空气时折射(3)使实验2中的入射角大小等于实验1中的折射角大小，根据实验结果可以说明在光的折射现象中光路是可逆的。故答案为：(1)减小；(2)折射角小于入射角；折射角大于入射角；(3)光路是可逆的。5.陶瓷茶杯底部放有一枚硬币，人移动到某一位置时看不见硬币(如图甲),往茶杯中倒入一些水后，又能够看见硬币了(如图乙)。请解释造成“看不见”和“又看见了”的原因。又看见了【解答】答：硬币反射出的光线被陶瓷茶杯侧壁挡住，人看不见硬币了，这是光在同种均匀介质中沿直线传播的缘故；倒入一些水后，硬币反射的光线从水中斜射入空气中时，在水面处发生折射，折射光线6.小云同学用一只新买的激光笔照射水平水面，在竖直白墙上出现了两个红色亮点A和B,如图所示，现保持入射点O的位置不变，欲使光点A下移至A′处，应使入射光线MO不变，欲使光点B下移至B′处，应使入射光线MO绕着点O沿逆时针方向转动(填【答案】顺时针；逆时针。【解答】解：(1)当光从空气斜射到水面时，同时会发生反射和折射现象，反射角等于入射角，折射角小于入射角现保持入射点O的位置不变，欲使光点A下移至A′处，根据反射角等于入射角，则应使入射光线绕着O点沿顺时针方向转动。(图中蓝色光线标注)。(2)首先要知道B点是光的折射到达的点，根据光的折射定律，现保持入射点O的位置不变，欲使光点B下移至B’处，则入射光线由OM变为OC,折射光线由OB变为OB',所以应使入射光线MO绕着点O沿逆时针方向转动。故答案为：顺时针；逆时针。考点2作光的折射光路图7.图中OA′是入射光线AO的折射光线，请在图中画出入射光线BO的折射光线OB′的大致位置。此入射角是90°-40°=50°;40°空气40°水A空气水S折射光线，如图所示：12.画出如图所示的折射光线的入射光线。【解答】解：(1)过入射点垂直界面作出法线，用虚线表示，并标清垂直符号；(2)当光由空气斜射进入水中时，折射光线向法线偏折，折射角小于入射角，根据折射角的大小确定入射角，从而画出入射光线，如下图：考点3光学实验设计与探究13.光从一种介质进入另一种介质时，可同时发生反射和折射。(1)下图是光从空气进入水中的光路图，但没有标明光的传播方向，图中入射光线应该(2)请你设计一个实验来观察光从一种介质进入另一种介质时同时发生反射和折射的现象，可供选择的器材有：光源组：白炽灯、激光笔、蜡烛介质组：玻璃砖、平面镜、盛水的玻璃水槽辅助显示光路的器材：大小合适的光屏、牛奶、烟雾发生器在玻璃砖的上表面产生烟雾，观察光的传播现象o【答案】(1)OB;(2)用当用激光笔发出的激光从空气斜射入玻璃砖的上表面时，用烟雾发生器在玻璃砖的上表面产生烟雾，观察光的传播现象。【解答】解：(1)根据光的折射定律知：OA和OB在同一种介质中，OC在另一种介质的角平分线是法线；根据“入射光线和折射光线分居法线的两侧”知OA是入射光线，则OB是反射光线；(2)因为光的传播在空气中不易观察，若在空气中充入烟雾，就容易观察光线了，故当用激光笔发出的激光从空气斜射入玻璃砖的上表面时，用烟雾发生器在玻璃砖的上表面产生烟雾，观察光的传播现象。故答案为：(1)OB;(2)用当用激光笔发出的激光从空气斜射入玻璃砖的上表面时，用烟雾发生器在玻璃砖的上表面产生烟雾，观察光的传播现象。14.综合实验(可配图说明)器材①激光笔②透明塑料块③水④刻度尺⑤烧杯⑥玻璃砖⑦量角器要选择的器材序号实验步骤数据记录表格【答案】①②⑥⑦。【解答】解：(1)要探究“光从透明塑料斜射入玻璃中时折射角与入射角的关系”,需要由激光笔作为光源，需要有透明塑料和玻璃砖以及测量角度的量角器，即①②⑥⑦;法线法线透明塑料0玻璃砖0②让入射角分别为30°、40°,重复上述实验；④分析数据，得出结论。实验次数23入射角i/折射角r/°15.大约两千四百年前，我国的学者墨翟和他的学生做了世界上第一个小孔成像的实验，解释了小孔成像的原因；在制作“小孔成像观察仪”的活动中，小明同学将圆筒插入易拉罐中制成如图的仪器(圆筒能在易拉罐中前后移动)。小孔插入甲B乙丙(1)圆筒的A(A/B)端是用半透明塑料薄膜制成的光屏；(2)开始实验时，眼睛从光屏一侧看过去，无论怎样调节易拉罐与蜡烛之间的距离，屏A.小孔扎成了三角形B.小孔扎成了正方形C.小孔太大D.小孔太小(3)图乙中，保持易拉罐和圆筒位置不变，应将蜡烛向右移动(左/右),可以使(4)小明到室外研究小孔成像，正午时，在地上铺一张白纸，将刻有边长为2cm等边三角形孔的纸板正对着太阳，当纸板逐渐远离白纸时，白纸上光斑的形状由三角形变成圆形(由圆形变成三角形/由三角形变成圆形),同时光斑的亮度减弱(增强/不变(5)保持纸板与白纸的距离不变，用另一卡片覆盖在三角形孔上向左移动(如图丙),(6)小明进一步实验，分别测出烛焰的高度hi,烛焰到小孔的距离x1,像的高度h₂,【答案】(1)A;(2)C;(3)右；(4)由三角形变成圆形；减弱；(5)不变；减弱；(6)故答案为：(1)A;(2)C;(3)右；(4)由三角形变成圆形；减弱；(5)不变；减弱；光屏AB插入AB插入B圆筒易拉罐圆筒(1)为了更清楚地观察像，通常选择(选填：“较暗”或“较亮”)的物体作为观察对象，同时需要将光屏放在较暗(选填：“较暗”或“较亮”)的环境中。因此，制作观察仪时，用半透明塑料薄膜制成的光屏应放在圆筒的A(填“A”或“B”)端。(2)实验中，物体通过小孔所成的像是倒立(选填：“正立”或“倒立”)的实 (选填：“实像”或“虚像”),像的形状与物体(选填：“小孔”或“物体”)相同。小孔成像的现象可以用的知识来解释，请在图乙中画出物体AB通过小孔在光屏上成像的光路图。(3)用制成的小孔成像观察仪观察物体时，保持物体和小孔间的距离不变，移动圆筒，使光屏远离小孔，则光屏上像的大小将变大(选填“变大”、“变小”或“不变”)。【答案】(1)较亮；较暗；A;(2)倒立；实像；物体；光沿直线传播；(3)变大。【解答】解：(1)为了更清楚地观察像，通常选择较亮的物体作为观察对象，同时需要将光屏放在较暗的环境中，使像更清晰；为了成的像更清晰，便于观察，半透明的薄纸应该放在圆筒的前端即A端；(2)小孔成像是实际光线的会聚，所以是倒立的实像，像的形状与孔的形状无关，与物体的形状有关；小孔成像是光在同一均匀介质中沿直线传播的具体应用；发光物体的每一个点都可看作为点光源，每个点光源发出的光都会通过小孔照到屏幕的某个区域。A点发出的光线经小孔下边缘，到达光屏下部，B点发出的光线经小孔上边缘，到达光屏的上部，成的像是倒立的实像。如图：(3)当增大光屏与小孔之间的距离时，光屏上的像将变大。17.如下图所示，某同学用硬纸筒探究小孔成像。(1)小孔成像的原理是光在均匀介质中沿直线传播o(2)请在下图中作出蜡烛AB在屏上所成的像A′B′(要求标出A′、B′)。(3)该同学将一根高3cm的蜡烛固定在小孔前6cm处，改变像到小孔的距离，测出了不同距离时像的高度，填在表格中：像的高度h/cm像到小孔的距离S/cm根据表中的数据及实验观察到的现象可以得到的结论是：蜡烛和小孔的位置固定后，像的高度h与像到小孔的距离S成正比(选填“正比”或“反比”),当像到小孔的距的，物体通过小孔所成的像一定是倒立的【答案】(1)光在均匀介质中沿直线传播；(2)如上图所示；(3)正比；缩小；倒立的。【解答】解：(1)小孔成像的原理是：光在均匀介质中沿直线传播。(2)发光物体的每一个点都可看作为点光源，每个点光源发出的光都会通过小孔照到屏幕的某个区域。蜡烛A点发出的光线经小孔下边缘，到达光屏下部，蜡烛B点发出的光线经小孔上边缘，到达光屏的上部，成的像是倒立的实像，蜡烛成像的光路图如图所示。(3)①由表格上的数据可知，像的高度随像到小孔距离的增大而增大，求出像的高度成正比。所以当像到小孔的距离小于蜡烛到小孔的距离时，所成的像是缩小的。③由表可知，当像到小孔的距离和蜡烛到小孔的距离相等时，即为6.0cm,此时蜡烛和像均为3.0cm;当像到小孔的距离大于蜡烛到小孔的距离相等时，即8.0cm、10.cm,成像的长度为4.0cm、5.0cm,均大于蜡烛的长3cm;所以物体通过小孔所成的像可能是放大的、可能是等大、可能是缩小的，但一定是倒立故答案为：(1)光在均匀介质中沿直线传播；(2)如上图所示；(3)正比；缩小；倒立18.在探究“光从空气斜射入水和油时，哪种液体对光的偏折本领较大”的实验中，小明提出如下实验方案：先让一束入射光从空气直接斜射入透明的空水槽中，记录下光斑位置(如图甲所示),接着分别倒入适量的油和水(如图乙所示),再用一束光斜射入油和水中，记录对应的光斑位置，再通过分析就可得到实验结论。甲ABA乙(1)实验时，同学们在水槽底部贴上一把自制纸质刻度尺，这样做的目的是为了记录每一次光斑的位置(2)小明实验方案中存在明显问题，请你帮他指出来。答：没有控制液体的深度相同和入射角相同。(只要指出一处即可)(3)某小组同学根据修改后正确的实验方案实验后，所记录的三次光斑的相对位置如图丙所示，经分析可知：光从空气斜射入水和油时，油对光的偏折本领较大。(4)丁图中C点为实验(C)所形成的光斑，请在括号内用字母A、B、D标出其余三次实验所形成的光斑的对应位置。【答案】(1)记录每一次光斑的位置；(2)没有控制液体的深度相同和入射角相同；(3)【解答】解：(1)在水槽底部贴上一把自制纸质刻度尺，目的是为了记录液体对光的偏折的光斑的位置，比较液体对光的偏折程度，体现了转换法的思想；考点4光的色散A.①②B.③④C.①③D.②④性是热效应。另一外侧也存在一种看不见的光，这种光叫,其主要特性是能使荧光物质发光o【答案】光的色散；红；黄；A;红外线；热；紫外线；能使荧光物质发光。【解答】解：当太阳光经过三棱镜后，会分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种单色光，这是光的色散现象；A处于红光的外侧，即处于红外线区域，红外线的热效应强，所以温度计放在A的外侧时温度计示数上升得较快；B处于紫光的外侧，即处于紫外线区域，其能使荧光物质发光。故答案为：光的色散；红；黄；A;红外线；热；紫外线；能使荧光物质发光。21.如图所示，一束太阳光通过三棱镜射到光屏上。(1)光屏上形成一条彩色的光带，范围为ab,位于光屏a点处的色光颜色为紫色(红(2)光屏应选择白色，理由是可以反射所有色光o(3)这个实验现象叫做光的色散,举一个与此现象相同的生活事例：彩虹的形(4)若三棱镜摔坏了后，截面变成”,(能/不能)完成以上实验。(5)小雨想继续验证红光是单色光还是复色光，选择一个合理的方案：A(A/B)。A.在三棱镜之前放一个红色透明塑料纸，让太阳光通过塑料纸，再照射到三棱镜上。B.将透明的三棱镜换成红色玻璃制成的三棱镜。【答案】(1)紫；(2)白；可以反射所有色光；(3)光的色散；彩虹的形成；(4)能；(5)A。【解答】解：(1)(3)让一束太阳光通过棱镜射到白屏上，在光屏上就形成一条彩色光故答案为：(1)紫；(2)白；可以反射所有色光；(3)光的色散；彩虹的形成；(4)能；o(3)仍用图乙实验装置，用绿色的纸屏直接吸收经棱镜色散后的彩色光带，观察到纸屏上出现的颜色是绿色o硬纸板光圈如果在三棱镜的右边放置一红色透明玻璃板，即只有红光透过，所以在玻璃板后面的白色光屏上你将只能看到红色颜色的光。24.阅读下文，并在相应位置填空。“关爱生命，安全出行，争当安全模范公民”的教育活动，在全国各地轰轰烈烈地展开。“红灯停，绿灯行”是公民的基本素质。交通信号灯用红绿灯，而不用蓝色、紫色等其他颜色的灯。对此小明、小华、小宇三人展开讨论。小明说：人的眼睛对红、绿光比较敏感。用红、绿光作为交通指挥灯，容易引起视觉反应，可以提高人们的警惕性，减少交通事故的发生。小华说：红光穿透能力比蓝光、紫光等其他的色光强，从远处就能看到；人的眼睛对绿小宇说：用红、绿灯作为交通指挥灯，是国际通用的，并不具有科学依据。(1)雾天，小明等三人一起在远处观看路口的红绿灯，收集有关“红色光穿透能力强”的证