新教材2024-2025学年高中物理第4章光及其应用分层作业21光的折射定律教科版选择性必修第一册

第四章分层作业21光的折射定律A级必备学问基础练1.某同学视察一束光从空气射向水中的反射和折射现象,画出的光路图正确的是()2.一个镇纸(压纸用的)是用玻璃做成的,其横截面是一个如图所示的直角三角形,其中∠C=30°。同学们用它做了一个光学试验:在镇纸的AC边上用黑墨迹标记了一个O点,然后让一束单色光从O点斜射入镇纸内,当入射光与AC边的夹角为45°时,光线进入镇纸后能到达BC边上的某处,且没有光从BC边射出,光线经BC反射后又垂直于AB边射出。镇纸对该单色光的折射率为()A.3 B.2C.1.5 D.63.一般材料的折射率都为正值(n>1),现已有针对某些电磁波设计制造的人工材料,其折射率可以为负值(n<0),称为负折射率材料。位于空气中的这类材料,入射角i与折射角r依旧满意n=sinisinr,但是折射光线与入射光线位于法线的同一侧(此时折射率为负值)。有一种新型材料的折射率n=-4.一束光从空气射向某介质,在界面上发生反射和折射现象的光路图如图所示,下列推断正确的是()A.AO为入射光,OB为反射光,OC为折射光B.BO为入射光,OC为反射光,OA为折射光C.CO为入射光,OB为反射光,OA为折射光D.条件不足,无法确定5.如图所示,两个并排而且深度相同的水池,一个装水,另一个未装水,在两池中各直立着一根长度相同而且比池深略高的标杆。当阳光斜照时就会在池底形成标杆的影子,下列说法正确的是()A.装水的池中标杆影子较长B.未装水的池中标杆影子较长C.两池中标杆影子长度相同D.装水的池中标杆没有影子6.(多选)一束光线以50°的入射角从真空中射到平板透亮材料上,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大小可能()A.小于40°B.大于80°C.小于130°D.大于140°B级关键实力提升练7.一块环形玻璃砖俯视图如图所示,其内圆半径为R,外圆半径为2R,光线a沿半径方向射入玻璃砖,光线b与光线a平行,两束光线之间的距离x=3R,光线b经折射后恰好与内圆相切,光在真空中的传播速度为c,不考虑光线反射,求:(1)光在该玻璃中的折射率n;(2)光线a、b在该玻璃砖(包括内圆)中传播的时间差Δt。8.如图所示,一同学站在深为4m的蓄水池旁边,其眼睛到地面的高度h为1.5m。当他到充溢水的蓄水池边的水平距离为2.0m时,池底有一块看不见的区域(盲区)。已知池底足够大,池水的折射率为43(1)求池底盲区的宽度;(2)当蓄水池内水被抽出一半的时候,该同学向右移动了0.5m,此时盲区的宽度增加了多少?(23取4.8)9.如图所示,等边三角形ABC为某透亮玻璃三棱镜的截面图,边长等于L,在截面上一束足够强的细光束从AB边中点与AB边成37°角由真空射入三棱镜,从BC边射出的光线与BC的夹角为37°。sin37°=0.6,cos37°=0.8,光在真空中的速度为c,求:(1)玻璃的折射率;(2)光在三棱镜中的传播时间。答案：1.B解析光由空气射入水中时,同时发生反射和折射,由反射定律知,反射角等于入射角,且分居法线两侧。又因为水相对于空气是光密介质,则由折射定律知,光由空气射入水中发生折射时,入射角大于折射角,且分居法线两侧,故B正确。2.B解析依据题意,光路图如图所示,由几何关系可得,光线在O点斜射入镇纸内的折射角为θ=180°-90°-2×30°=30°,故镇纸对该单色光的折射率为n=sin45°3.C解析由题知该材料的折射率n=-1,则折射线与入射线位于法线的同一侧,且入射角i与折射角r相等,符合条件的只有C。4.C解析由题图可知,三条光线AO、BO和CO中,BO与CO上下对称,而AO与它们没有对称性,所以OA是折射光线,水平线是法线,由于折射光线与入射光线不对称,且位于法线的两侧,所以CO是入射光线,OB是反射光线,故选项C正确。5.B解析未装水时,光沿直线传播从杆顶照耀到池底的P点,而装水时,光从杆顶照耀到水面时发生折射,由于折射角较小,故照耀到池底的Q点,如图所示,可知未装水的池中标杆影子较长,故选项B正确。6.BC解析依据折射的特点可知光线的折射角0<r<50°,则折射光线与反射光线的夹角α=180°-50°-r=130°-r,所以80°<α<130°,B、C正确。7.答案(1)3(2)(解析(1)如图所示,依据几何关系得sini=x2R,sin依据折射率公式n=sin代入数据解得n=3。(2)光线在该玻璃砖中传播的速度为v=c光线b在该玻璃砖中传播的时间为tb=2光线a在该玻璃砖中传播的时间为ta=2光线a、b在该玻璃砖中传播的时间差Δt=tb-ta=(48.答案(1)3m(2)0.25m解析(1)当池中充溢水时,光路图如图所示依据几何关系有sinα=2m又依据折射定律有n=sin联立解得sinθ=3设盲区的宽度为L,则有sinθ=L解得L=3m。(2)当该同学向右移动0.5m且池中蓄水深度变为一半时,光路图如图所示依据几何关系知tanα1=2m-0得α1=45°依据折射定律有n=sin解得sinθ1=3设盲区的宽度为L1,则有sinθ1=L解得L1=623m+2m=3.盲区的宽度增加了Δx=L1-L=0.25m。9.答案(1)1.6(2)4解析(1)光射入三棱镜的光路图如图所示,则有i1=90°-37°=53°光在BC边折射时,有r2=90°-37°