高中物理人教版教学案：第十三章 第1节 光的反射和折射

第十三章兆

1DISHISANZHANG

光的反射和折射

1.光的反射定律：简记为，共面、两侧、相等。

2.荷兰数学家斯涅耳总结的光的折射定律：

⑴内容：折射光线与入射光线、法线处在同一平面内，折

射光线与入射光线分别位于法线的两侧；入射角的正弦与折射

角的正弦成正比。

概念、规律⑵表达式：黯=为2,式中"12是比例常数。

卷记牢

3.物理学中把光从真空射入某种介质发生折射时，入射

角的正弦与折射角的正弦之比，叫做这种介质的绝对折射率，

简称折射率，用符号”表示。

4.折射率n由介质本身及入射光的频率决定，且有"=条

第一课时光的反射和折射

「座堂诙act加政田课前自主学习,基稳才能楼高

一、反射及反射定律

1.光的反射

光从第1种介质射到它与第2种介质的分界面时,一部分光会返回到第1种介质的现象。

2.反射定律

反射光线与入射光线、法线处在同一平面内,反射光线与入射光线分别位于法线的两侧；反射角等于

入射角。

二、光的折射和折射率

1.光的折射和折射定律

光从第1种介质射到它与第2种介质的分界面时，一部分光进入第2种

光的折射

介质的现象

入射角折射角入射角：入射光线与法线的夹角

折射角：折射光线与法线的夹角

折射光线与入射光线、法线处在同一平面内,折射光线与入射光线分别

折射定律位于法线的两侧；入射角的正弦与折射角的正弦成正比,即随々二皿

sin02

光路可逆性在光的反射和折射现象中，光路都是亘逆的

2.折射率

(1)物理意义

反映介质的光学性质的物理量。

(2)定义

光从会射入某种介质发生折射时，入射角的正弦与折射角的正弦之比，简称折射率，即。=覆得。

(3)折射率与光速的关系

某种介质的折射率,等于光在真空中的传播速度c与光在这种介质中的传播速度v之比'即n=?

(4)特点

任何介质的折射率都大于1。

密里£里］

1.自主思考一一判一判

(1)反射定律是确定反射光线的位置的规律。(J)

(2)不是所有的反射现象都遵循反射定律。(X)

(3)发生漫反射时，反射角不等于入射角。(X)

(4)一束光从空气进入水中时，传播方向一定发生变化。(义)

(5)折射率大的介质，密度不一定大。(J)

(6)光的反射现象中，光路是可逆的，光的折射现象中，光路不是可逆的。(X)

2.合作探究一一议一议

如图13-1-1甲、乙所示是一狭窄光束射到玻璃面上时发生折射和反射的情景，结合情景讨论下列问

题。

甲乙

图13-1-1

(1)反射光线、折射光线、入射光线和法线的位置关系如何？提示：反射光线、折射光线、入射光线

和法线在同一平面内，反射光线、折射光线和入射光线分居法线两侧。

(2)在光的反射和折射中如果逆着反射光线或折射光线的方向射入，出射光线会沿什么方向？

提示：出射光线会沿原入射光线的方向射出，因为在光的反射和折射中光路是可逆的。

课堂讲练设计，举一能通类题

字HP.

折射定律的理解和应用

。通知回

i.光的方向

(1)光从一种介质进入另一种介质时，传播方向一般要发生变化(斜射)，并非一定变化，当光垂直界

面入射时，传播方向就不发生变化。

2.光的传播速度

光从一种介质进入另一种介质时，传播速度一定发生变化，当光垂直界面入射时，光的传播方向虽然

不变，但也属于折射，光传播的速度发生变化。

3.入射角与折射角的大小关系

光从一种介质进入另一种介质时，折射角与入射角的大小关系不要一概而论，要视两种介质的折射率

大小而定。当光从真空斜射入介质时，入射角大于折射角；当光从介质斜射入真空时，入射角小于折射角。

包画方用

［典例］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。(真空中的光速c

=3.0X108m/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，折射角等于多大？

(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。

［思路点拨］

(1)找准入射角和折射角，准确作图。

⑵利用『普令和n弋分析计算。

［解析］(1)由题意知入射角91=60°,反射角6=60°,折射角02=180°-60°-90°=30°,

折射光路图如图所示。

/、sin01sin60°r-

—

(2)n-—:x-—=y/v3

sin82sin30

c3.0X108

根据n=?得v8

=『飞m/s,v«=l.7X10m/so

⑶据『若看得‘in°sin0i

=

2n

n=/代入上式，可求得sin92=坐,解得92=arcsin*,

将sin0i=sin45°

(4)折射率不会变化，折射率反映介质的光学性质，而跟入射角的大小无关。

［答案］⑴图见解析⑵小1.7X108m/s(3)arcsin噜(4)见解析

~~~~~解决光的折射问题的思路

(1)根据题意正确画出光路图。

(2)利用几何关系确定光路中的边、角关系，注意入射角、反射角、折射角的确定。

(3)利用反射定律、折射定律求解。

(4)注意光路的可逆性的利用。

万通题组］

1.(多选)如图13-1-2所示，虚线表示两种介质的界面及其法线，实线表示一条光线射向界面后发生

反射和折射的光线，以下说法正确的是()

p

图13-1-2

A.bO不可能是入射光线

B.aO可能是入射光线

C.cO可能是入射光线

D.0b可能是反射光线

解析：选ABD由于入射角等于反射角，入射光线、反射光线关于法线对称，所以aO、0b应是入射

光线或反射光线，PQ是法线。又因为反射光线、折射光线都不与入射光线位于法线同侧，所以aO是入射

光线，0b是反射光线，0c是折射光线。

2.一条光线以40。的入射角从真空射到平板透明材料上，光的一部分被反射，一部分被折射，折射

光线与反射光线的夹角可能是()

A.小于40°B.在50°〜100°之间

C.在100°~140°之间D.大于140°

解析：选C由玛T=n>l,得折射角0<61=40°,由反

2“射定律得93

sinv2

=%=40°,如图所示，故折射光线与反射光线的夹角4)=180°-；。3—e2=

\

140°-02,所以100。<4><140°,故C正确。

3.光线以入射角0।从空气射入折射率n=镜的透明介质表面，如图13-1-3

图13-1-3

(1)当入射角％=45°时，求反射光线与折射光线间的夹角0o

(2)当入射角01为何值时，反射光线与折射光线间的夹角9=90°o

解析：设折射角为02,反射角为03,

由光路图知0=180°—6②—83①

由反射定律知：83=%=45°②

由折射定律知：婴T=n③

sinw2

⑴当。1=45°时，由③得02=30°

代入①得。=105°。

(2)当0=90°时，由①得。2=90°-03=90°—01,代入③得tan0贝!J。i=arctan镉。

答案：(1)105°(2)arctan也

考点二「对折射率的理解

。通知识」

1.关于正弦值

当光由真空中射入某种介质中，入射角、折射角以及它们的正弦值是可以改变的，但正弦值之比是一

个常数。

2.关于常数n

入射角的正弦值跟折射角的正弦值之比是一个常数，但不同介质具有不同的常数，说明常数反映着该

介质的光学特性。

3.光传播速度

介质的折射率n跟光在其中的传播速度v有关，即n=*由于光在真空中的传播速率c大于光在任

何介质中的传播速率v,所以任何介质的折射率n都大于1,因此，光从真空斜射入任何介质时，入射角

均大于折射角；而光由介质斜射入真空时，入射角均小于折射角。

4.决定因素

介质的折射率是反映介质的光学性质的物理量，它的大小只能由介质本身及光的性质共同决定，不随

入射角、折射角的变化而变化。

。通题组

1.若某一介质的折射率较大，那么()

A.光由空气射入该介质时折射角较大

B.光由空气射入该介质时折射角较小

C.光在该介质中的速度较大

D.光在该介质中的速度较小

解析：选D由1!=绡一¥可知，光由空气射入介质时的折射角是由折射率n和入射角口共同决定

sinu2

的，所以A、B均错；由n=：可知，介质的折射率越大，光在该介质中的速度越小，故C错，D正确。

2.一束光由空气射入某介质时，入射光线与反射光线间的夹角为90°,折射光线与反射光线间的夹

角为105。，则该介质的折射率及光在该介质中的传播速度为（）

A.A/2,yf2cB.事,

乖cD.^/2,

解析：选D由反射定律和题意可知，反射角和入射角均为45°,折射角为r=180°-45°-105°

sin45°1—ppA!-O

=30°,则折射率!!=./。=由,所以光在该介质中的速度V=£=F=半c,故D选项正确。

sin3Uvn勺2△

3.人造树脂是常用的眼镜镜片材料。如图13-1-4所示，光线射在一人造树脂立方体上，经折射后，

射在桌面上的P点。已知光线的入射角为30°,0A=5cm,AB=20cm,BP=12cm,求该人造树脂材料

图13-1-4

解析：设折射角为Y，由折射定律知：s；；；；=n

由几何关系知：sin丫=2泮

且0P=^/-2+AB2

代入数据得n=^gl.5。

答案：1.5

考点三视深的判断与计算

D通方法

［典例］一小孩站在宽6nl的河边，在他正对面的岸边有一距离河面高度为3nl的树，树的正下方河

底有一块石头，小孩向河面看去，同时看到树顶和石头两者的像且重合。若小孩的眼睛离河面高为1.5m,

4

如图13-1-5所示，河水的折射率为王试估算河水深度。

O

图13-1-5

［解析］光路如图所示，得

sina

n=":，

sinP

由几何关系得1.5tana+3tana=6,

解得tana=?sina=,

4

P点至树所在岸边的距离为3tana=4m,sinB=由以上几式解得h=5.3m0

［答案］5.3m

视深度公式及应用技巧

（1）视深是人眼看透明物质内部某物体时像点离界面的距离。一般都是沿着界面的法线方向去观察，

在计算时，由于入射角很小，折射角也很小，故有v怨in一Q世七十3黑n£A心百Q

sinu2tanw22

（2）当沿竖直方向看水中的物体时，“视深”是实际深度的n是水的折射率。如果从折射率为n的

介质中观察正上方距液面高为H的物体，观察到的高度h=nH（h为视高）o

。通题组

1.（多选）如图13-1-6所示，把由同种材料（玻璃）制成的厚度为d的立方体A和半径为d的半球体B

分别放在报纸上，从正上方（对B来说是最高点）竖直向下分别观察A、B中心处报纸上的字，下面的说法

正确的是（）

，〃〃〃/〃/〃〃〃〃〃〃〃〃/〃〃〃〃/〃〃.

图13-1-6

A.看到A中的字比B中的字高

B.看到B中的字比A中的字高

C.看到A、B中的字一样高

D.A中的字比没有玻璃时的高，B中的字和没有玻璃时的一样

解析：选AD如图所示，放在B中的字反射的光线经半球体向外传播时，传播方向不变，故人看到

字的位置是字的真实位置。而放在A中的字经折射，人看到的位置比真实位置要高。

V//////////////////////////////////////Z.

AB

4

2.有人在游泳池边“竖直”向下观察池水的深度，池水的视深为h,已知水的折射率为王那么池水

O

的实际深度为多少？

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

都很小，

在池边“竖直”向下观看,所以光线在水面处的入射角口和折射角62

根据数学知识可知

sin9产tan9i=伊）

sin02^tan92=鹘）

根据折射定律有n=也

sinv1

将①②两式代入③式得n=1

n

4

解得池水实际深度为H=nh=-ho

O

4

答案：葩

懿毒毒比唳;、课后层级训练，步步提升能力

一、基础题与熟

i.如图1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太阳光线进入大气层发生折射，使传播方向改变，而使人感觉太阳的位置比实际位置偏

高。

2.光射到两种不同介质的分界面，分析其后的传播情形可知（）

A.折射现象的出现说明光的传播需要介质

B.发生折射现象时光沿曲线传播

C.折射光与入射光的传播方向总是不同的

D.发生折射是因为光在不同介质中的传播速度不同

解析：选D光可以在真空中传播，即介质并不是必需的，故A选项错误；发生折射现象时光仍沿直

线传播，只是一般情况下折射光线与入射光线方向不在同一直线上，故B选项错误；当光垂直射到两种不

同介质的分界面时，折射光线与入射光线的传播方向是相同的，故C选项错误；当光射到两种不同介质的

c

分界面时会发生折射现象，这是因为不同介质对光的（绝对）折射率n=7不同，即光在不同介质中的传播

速度不同，故D选项正确。

3.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：选A由光的折射定律知，水中的筷子所成的像比实际位置浅，则应向上曲折，选项A正确。

4.（多选）如图2所示，一束复色光从空气中沿半圆形玻璃错半径方向射入，从玻璃砖射出后分成a、

b两束单色光。贝！|（）

图2

A.玻璃砖对a光的折射率为镜

B.玻璃砖对a光的折射率为1.5

C.b光的频率比a光的大

D.b光在玻璃中的传播速度比a光的大

解析：选AC由a光的偏折程度比b光的小，可知a光的频率、在玻璃中的折射率均较小，则a光

在玻璃中的传播速度较大，故C正确，D错误；根据折射定律a光在玻璃中的折射率n=示Qii■n4册5°=也f—,

故A正确，B错误。

5.如图3所示，一束单色光从空气入射到棱镜的AB面上，经AB和AC两个面折射后从AC面进入空气。

当出射角i'和入射角i相等时，出射光线相对于入射光线偏转的角度为6»已知棱镜顶角为a,则计

算棱镜对该色光的折射率表达式为（）

a+0a+0

sin—~—sin—~—

sin—sin—

sin0sina

解析：选A当出射角i'和入射角i相等时，由几何知识，作角A的平分线，角平分线过入射光线的

延长线和出射光线的反向延长线的交点、两法线的交点，如图所示。

,8a

可知N1=N2=方，Z4=Z3=—

0a

而1=/1+/4=5+吃-

4LA

a+0

..sin~~--

由折射率公式n=^^=——

sE5

选项A正确。

6.如图4所示，一束激光从。点由空气射入厚度均匀的介质，经下表面反射后，从上表面的A点射出。

已知入射角为i,A与。相距1,介质的折射率为n,试求介质的厚度d。

解析：设折射角为r,由折射定律需=n；

几何关系l=2dtanr

r~2;~rr

解得d='n_sini

解倚a2sini1»

r~2-rr

小心A/n—sin

答口案末.a.-2-s--i-n--i---1

二、能力题与通

7.如图5所示，一束光线从空气射入某介质，入射光线与反射光线夹角为90。，折射光线与入射光

线延长线间夹角0为15°,求：

图5

(1)该介质的折射率。

(2)光在该介质中传播的速度。

解析：(1)入射光线与反射光线夹角为90°,故入射角a=45°,折射光线与入射光线延长线间夹角

。为15°,故折射角Y=30°,由折射率公式可得：

sinasin45°厂

n=WT=sin30。=中。

(2)由光速与介质折射率的关系可得：

c3.0X108,&,

v=-=---,=—m/s=2.12X10m/so

ny/2

答案：(1)镉(2)2.12X108m/s

8.如图6所示，半圆玻璃砖的半径R=10cm,折射率为n=/,直径AB与屏幕垂直并接触于A点，

激光a以入射角i=30°射向半圆玻璃砖的圆心0,结果在水平屏幕MN上出现了两个光斑。求两个光斑之

间的距离L

图6

解析：画出光路图，设折射角为丫，““

MN

根据折射定律n=£好，解得丫=60°,由几何知识得，△0PQ为直角三角

形，所以两个光斑PQ之间的距离L=PA+AQ=Rtan30°+2Rsin60°B

解得cms»23.1cm。

J

答案：23.1cm

第二课时实验：测定玻璃的折射率

实验知能•清清楚楚

一、实验目的

掌握测定玻璃折射率的方法。

二、实验原理

用插针法确定光路，找出跟入射光线相对应的折射光线，用量角器测入射角口和折射角e2,根据折

射定律计算出玻璃的折射率n=H%。

sinv2

三、实验器材

玻璃褥、白纸、木板、大头针四枚、图钉四枚、量角器、三角板(或直尺)、铅笔。

四、实验步骤

(1)如图1所示，将白纸用图钉钉在平木板上。

图1

(2)在白纸上画出一条直线aa，作为界面(线)，过aa，上的一点0画出界面的法线NN',并画一条

线段A0作为入射光线。

(3)把长方形玻璃砖放在白纸上，使它的长边跟aa'对齐，画出玻璃砖的另一边bb'。

(4)在直线A0上竖直插上两枚大头针巴、P2,透过玻璃砖观察大头针Pi、P2的像，调整视线方向直到

Pz的像挡住Pi的像。再在观察者一侧竖直插上两枚大头针P3、P4,使P3挡住R、Pz的像，P,挡住P3及巴、

Pz的像，记下P3、P4的位置。

(5)移去大头针和玻璃砖，过P3、P4所在处作直线O'B与bb'交于0，，直线5B就代表了沿A0方

向入射的光线通过玻璃砖后的传播方向。

(6)连接00,，入射角％=NA0N,折射角匕=/0'0N，,用量角器量出入射角和折射角，从三角

函数表中查出它们的正弦值，把这些数据记录在自己设计的表格中。

(7)用上述方法求出入射角分别为30°、45。、60°时的折射角，查出它们的正弦值，填入表格中。

(8)算出不同入射角的比值辿T，最后求出在几次实验中所测史一3的平均值，即为玻璃砖的折射

sinv2sinu2

率。

五、数据处理

处理方式一：在找到入射光线和折射光线以后，以入射点。为圆心，以任意长为半径画圆，分别与

A0交于C点，与00'(或00'的延长线)交于D点，过C、D两点分别向NN'作垂线，交NN'于C'、),

用直尺量出CC'和DD，的长，如图2甲所示。

.aCC'人DD'

由于sin°1=-^-，sin‘2=^-,

而C0=D0'所以折射率n=1|*=爱。

重复以上实验，求得各次折射率的计算值，然后求其平均值即为玻璃砖折射率的测量值。

图2

sin81

处理方式二：根据折射定律可得n=

sin02

因此有sin0=-sin。io

2n

在多次改变入射角、测量相对应的入射角和折射角正弦值基础上，以sin%值为横坐标、以sin。2

值为纵坐标，建立直角坐标系如图乙所示，描数据点，过数据点连线得到一条过原点的直线。

求解图线斜率，设斜率为k,则k=±故玻璃砖折射率n=g

nk

六、注意事项

(1)实验时，尽可能将大头针竖直插在纸上，且大头针之间及大头针与光线转折点之间的距离要稍大

一些。

(2)入射角％应适当大一些，以减小测量角度的误差，但入射角不宜太大。

(3)在操作时，手不能触摸玻璃语的光洁面。更不能把玻璃砖界面当尺子画界线。

(4)在实验过程中，玻璃砖与白纸的相对位置不能改变。

(5)玻璃豉应选用宽度较大的，宜在5cm以上。若宽度太小，则测量误差较大。

七、实验误差

(1)入射光线和出射光线确定的不够精确。因此要求插大头针时两大头针间距应稍大。

(2)入射角、折射角测量的不精确。为减小测角时的相对误差，入射角要稍大些，但不宜太大，入射

角太大时，反射光较强，折射光会相对较弱。

常考题点•明明白白

［例1］如图3所示，某同学用插针法测定一半圆形玻璃砖的折射率。在平铺的白纸上垂直纸面插

大头针P1、B确定入射光线，并让入射光线过圆心0,在玻璃砖(图中实线部分)另一侧垂直纸面插大头针

P3,使P3挡住Pi、P2的像，连接0P3,图中MN为分界面，虚线半圆与玻璃砖对称，B、C分别是入射光线、

折射光线与圆的交点，AB、CD均垂直于法线并分别交法线于A、D点。

图3

(1)设AB的长度为li,A0的长度为1”CD的长度为DO的长度为"为较方便地表示出玻璃砖的

折射率，需用刻度尺测量_______,则玻璃砖的折射率可表示为。

(2)该同学在插大头针P3前不小心将玻璃豉以0为圆心顺时针转过一小角度，由此测得玻璃褥的折射

率将(选项“偏大”“偏小”或“不变”)。

11

［解析］⑴sini=J;,sin「=焉因此玻璃的折射率n=^U="=F，因此只需测量L和卜即

DU3sinris13

co

可。

(2)当玻璃褥顺时针转过一个小角度时，在处理数据时，认为L是不变的，即入射角不变，而h减小,

所以测量值n=?将偏大。

13

［答案］(1)L和13n=1i(2)偏大

13

［例2］如图4所示某同学在测定一厚度均匀的圆柱形玻璃的折射率时，先在白纸上作一与玻璃圆柱

同半径的圆，圆心为0,将玻璃圆柱平放在白纸上，使其边界与所画的圆重合。在玻璃一侧竖直插两枚大

头针Pl和P2,再在另一侧先后插两枚大头针P3和P4,使从另一侧隔着玻璃观察时，大头针P4和P3与Pz和

Pl的像恰在一直线上，移去玻璃圆柱和大头针后，在白纸上的图中画出：

图4

(1)沿P1和P2连线方向的入射光线通过圆柱形玻璃后的传播方向。

(2)光线在玻璃内的传播方向。

(3)在光线的入射点作法线，标出入射角口和折射角92=

(4)写出计算玻璃折射率的公式(不必计算)。

［解析］

过R、A作直线交圆周于a点，过点a作法线OQ；过P3、P,作直线为出射光线，交圆周于a点；过

0Q作直线为法线。连接0Q为入射光线在玻璃内的折射光线。量出入射角口和折射角02,由公式m2

=也詈可求出折射率。如图所示。

sinu2

［答案］见解析

跟踪训练•扎扎实实

1.在测定玻璃砖折射率的实验中为了减小实验误差，以下说法错误的是（）

A.玻璃砖的宽度宜大些

B.入射角应尽量小些

C.大头针应垂直地插在纸面上

D.大头针R与Pz及P3与P,之间的距离应适当大些

解析：选B玻璃砖宽度大些，可减小测量误差；大头针垂直插在纸面上以及大头针Pl与P2及P3与

P4之间的距离适当大些，可减小确定光路方向时的误差，A、C、D正确；入射角不能太大也不能太小，入

射角较小时，测量误差较大，B错误。

2.用两面平行的玻璃砖测定玻璃的折射率的实验中，已画好玻璃砖界面aa'和bb',不慎将玻璃砖

向上平移了一些，放在如图5所示的位置上，而实验中其他操作均正确，测得的折射率将（）

a-

b...........bf

图5

A.偏大B.偏小

C.不变D.无法确定

解析：选C可作出经过玻璃砖的光路图，由几何知识可知，测出的折射角与正确值相同。

3.某同学通过实验测定半圆形玻璃砖的折射率n。如图6甲所示，。是圆心，MN是法线，AO、B0分

别表示某次测量时光线在空气和玻璃砖中的传播路径。该同学测得多组入射角i和折射角r,作出sin

i-sinr图像如图乙所示。贝！J（）

A.光由A经0到B,n=l.5

B.光由B经0至IjA,n=l.5

C.光由A经0至IjB,n=0.67

D.光由B经0至l」A,n=0.67

解析：选B由sini-sinr图像可知，同一光线sinr>sini,即r>i,故r为光线在空气中传

播时光线与法线的夹角,则B°为入射光线,°A为折射光线,即光线由B经。到A,折射率n=1^=翟

=1.5,故选项B正确，选项A、C、D错误。

4.用圆弧状玻璃砖做测定玻璃折射率的实验时，先在白纸上放好圆弧状玻璃砖，在玻璃砖的一侧竖

直插上两枚大头针R、Pz,然后在玻璃砖的另一侧观察，调整视线使R的像被P2的像挡住，接着在眼睛所

在的一侧插两枚大头针P3和P4,使P3挡住P1和Pz的像，R挡住P3以及P1和P2的像，在纸上标出大头针位

置和圆弧状玻璃砖轮廓如图7甲所示（0为两圆弧圆心，图中已画出经过H、P2点的入射光线）。

（1）在图上补画出所需的光路。

（2）为了测出玻璃的折射率，需要测量入射角口和折射角0z,请在图中的AB分界面上画出这两个角。

（3）多次改变入射角，测得几组入射角和折射角，根据测得的入射角和折射角的正弦值，画出了如图

乙所示的图像，由图像可知该玻璃的折射率n=

。

.8

O..6.

4

flO.

O.

.2

00.20.40.60.8sin%

甲

图7

解析：（1）连接P3、P4与CD交于一点，此交点即为光线从玻璃砖中射出的位置，又由于Pl、P2的连线

与AB的交点即为光线进入玻璃砖的位置，连接两点即可作出玻璃砖中的光线，如图所示。

（2）连接0点与光线在AB上的入射点即为法线，作出入射角和折射角如图中口、匕所示。

⑶图像的斜率k=4L*=n,由题图乙可知斜率为1.5,即玻璃的折射率为1.5。

smu2

答案：（1）如解析图所示（2）如解析图中以、所示（3）1.5

5.如图8所示是利用插针法测定玻璃砖的折射率的实验得到的光路图。玻璃砖的入射面AB和出射面

CD并不平行，则

图8

（1）出射光线与入射光线（选填“仍平行”或“不再平行”）。

（2）以入射点。为圆心，以R=5cm长度为半径画圆，与入射光线PO交于M点，与折射光线0Q交于

F点，过M、F点分别向法线作垂线，量得MN=1.68cm,EF=1.12cm,则该玻璃砖的折射率n=。

解析：（1）由于玻璃砖的入射面AB和出射面CD并不平行，所以出射光线与入射光线不再平行。

MN

sinZMON0MMN1.68

=

（2）该玻璃褥的折射率n=sinZEOF=EF=EF17121.5o

OF

答案：（1）不再平行（2）1.5

6.如图9甲所示为光学实验用的长方体玻璃褥，它的___面不能用手直接接触。在用插针法测

定玻璃砖折射率的实验中，两位同学绘出的玻璃砖和三个针孔a、b、c的位置相同，且插在c位置的针正

好挡住插在a、b位置的针的像，但最后一个针孔的位置不同，分别为d、e两点，如图乙所示，计算折射

率时，用（填"d”或"e”）点得到的值较小，用（填"d”或"e”）点得到的值误差较小。

_________:砂面

磨一面/

甲

图9

解析：进行实验时，应保持玻璃砖的光学面清洁，不能用手直接触摸光学面。计算玻璃的折射率时,

需将c点与d点或e点连接，即为出射光线，连接d点时，入射光ab的折射角较大，计算出的折射率较

小。因为玻璃砖的两光学面平行，出射光与入射光应该平行，根据图中d、e两点的位置，用e点时出射

光与入射光更接近于平行，误差较小。

答案：光学de

高考理综物理模拟试卷

注意事项：

1.答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。

2.选择题必须使用2B铅笔填涂；非选择题必须使用0.5毫米黑色字迹的签字笔书写，字体工整、笔迹清

楚。

3.请按照题号顺序在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答

题无效。

4.保持卡面清洁，不要折叠，不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。

一、单项选择题

1.蹦极是一项考验体力、智力和心理承受能力的空中极限运动。跳跃者站在约50m高的塔台上，把一根

原长为L的弹性绳的一端绑在双腿的踝关节处，另一端固定在塔台上，跳跃者头朝下跳下去。若弹性绳的

弹力遵守胡克定律，不计空气阻力，则在跳跃者从起跳到第一次下落到最低点的过程中，跳跃者的动能

Ek（图线①）和弹性绳的弹性势能Ep（图线②）随下落高度的变化图象中，大致正确的是

2.应用物理知识分析生活中的常见现象,可以使物理学习更加有趣和深入。例如你用手掌平托一苹果,

保持这样的姿势在竖直平面内以速率v按顺时针方向做半径为R的匀速圆周运动。假设t=0时刻苹果在最

低点a且重力势能为零，关于苹果从最低点a运动到最高点c的过程，下列说法正确的是（）

A.苹果在最高点c受到手的支持力为.g+%!—

R

B.苹果的重力势能随时间的变化关系为=1-cos

C.苹果在运动过程中机械能守恒

D.苹果在运动过程中的加速度越来越小

3.如图所示，'」、）是围绕地球做匀速圆周运动的两个卫星，已知,为地球的同步卫星，的轨道半径小

于'的轨道半径，A为静止在赤道上的物体，则下列说法正确的是

°MON

A.、：绕地球运行的周期大于24小时

B.M适当减速有可能与、实现对接

C.的运行速度大于A随地球自转的线速度

D.'的运行速度大于地球的第一宇宙速度

4.如图所示，一根弹簧一端固定在左侧竖直墙上，另一端连着A小球，同时水平细线一端连着A球，另

一端固定在右侧竖直墙上，弹簧与竖直方向的夹角是60°,A、B两小球分别连在另一根竖直弹簧两端。

开始时A、B两球都静止不动，A、B两小球的质量相等，重力加速度为g,若不计弹簧质量，在水平细线

被剪断瞬间，A、B两球的加速度分别为（）

B.aA=2g,a£=0

C.aA=>/3g>a_g=0

D.心=2乖g，a1e=0

5.如图，一小球从一半圆轨道左端A点正上方某处开始做平抛运动（小球可视为质点），飞行过程中恰好

与半圆轨道相切于B点。。为半圆轨道圆心，半圆轨道半径为R,0B与水平方向夹角为60°,重力加速度

为g,则小球抛出时的初速度为

，，工，，，，，，”一%；，，，），£

AO

A.f点雨B.C.1零D.J病氏

6.如图所示,固定的竖直光滑长杆上套有质量为m的小圆环，圆环与水平状态的轻质弹簧一端连接,弹簧的

另一端连接在墙上,且处于原长状态。现让圆环由静止开始下滑，已知弹簧原长为L,圆环下滑到最大距离

时弹簧的长度变为2L（未超过弹性限度），则在圆环下滑到最大距离的过程中（）

A.圆环的机械能守恒

B.弹簧弹性势能变化了、“igL

C.圆环下滑到最大距离时,所受合力为零

D.圆环重力势能与弹簧弹性势能之和保持不变

二、多项选择题

7.如图，两条水平光滑金属导轨固定在电磁铁两磁极之间，导轨两端a、b断开，金属杆L垂直导轨放置。

闭合开关S,下列判断正确的是

A.电磁铁两磁极之间的磁场方向向下

B.若给金属杆向左的初速度，则a点电势高于b点

C.若a、b间接导线，向下移动滑片p,则金属杆向左运动

D.若a、b间接直流电源，a接正极、b接负极，则金属杆向左运动

8.如图所示，光滑水平面上静置一质量为m、长为L的长木板B,木板上表面各处粗糙程度相同，一质

量为m的小物块A（可视为质点）从左端以速度v冲上木板，当v=v。时，小物块A历时t。恰好运动到木板右

端与木板共速。此过程中A、B系统生热为Q,贝!|（）

A.若丫=地，A、B相对运动时间为包

22

B.若丫=%，A、B系统生热为2

22

C.若v=2v。，A经历幺达木板右端

4

D.若v=2v。，A、B系统生热为Q

9.如图，一理想变压器原、副线圈的匝数之比原线圈通过一理想电流表A接正弦交流电源,

一个二极管和阻值为R的负载电阻串联后接到副线圈的两端；假设该二极管的正向电阻为零相当于导线,

反向电阻为无穷大相当于断路；a、b间输入交流电瞬时值的表达式为u-。贝IJ：

A.用电压表测得R两端电压为110V

B.增大负载电阻的阻值R,电流表的读数变小

C.负载电阻的阻值越大，cd间的电压加越小

D.将二极管用导线短路，电流表的读数加倍

10.回旋加速器的核心部分如图所示，两个D形盒分别与交变电源的两极相连。下列说法正确的是()

A.D形盒之间电场力使粒子加速

B.D形盒内的洛伦兹力使粒子加速

C.增大交变电压的峰值，最终获得的速率v增大

D.增大磁感应强度，最终获得的速率v增大

三、实验题

11.质量m=1kg的电动小汽车静止在粗糙水平地面上，小车与地面间的动摩擦因数11=0.2.现遥控小

汽车，使其以额定功率P=10W由静止开始做直线运动，经过1s小车的速度为4m/s,重力加速度g取10m/s2,

求：

(l)ls内牵引力对小车做的功；

(2)小汽车获得的最大速度；

(3)1s内小汽车前进了多少距离。

12.一辆汽车在教练场上沿着平直道路行驶，以x表示它对于出发点的位移。如图所示为汽车在t=0到

t=40s这段时间的x-t图象，通过分析回答以下问题。

(2)汽车在哪段时间没有行驶？

(3)汽车在哪段时间驶离出发点，在哪段时间驶向出发点？

(4)汽车在各段时间间隔内行驶的速度各是多少？

四、解答题

13.如图所示，宽度为L的金属框架竖直固定在绝缘地面上，框架的上端接有一特殊的电子元件，如果将

其作用等效成一个电阻，则其阻值与其两端所加的电压成正比，即等效电阻及式中k为恒量。框

架上有一质量为m的金属棒水平放置，金属棒与光滑框架接触良好，离地高度为h,磁感应强度为B的匀

强磁场与框架平面垂直。将金属棒由静止释放，棒沿框架向下运动。其它电阻不计，问：

(1)金属棒运动过程中，流过棒的电流多大？方向如何？

(2)金属棒经过多长时间落到地面？

(3)