
A.B.C.D.
【答案】B
【詳解】由于只發(fā)生一次反射,根據(jù)對(duì)稱性可知光路圖如圖所示
由幾何關(guān)系可得由折射率公式可知故選B。
2.傍晚,太陽(yáng)從西邊落下,在人們觀察到日落的時(shí)刻(太陽(yáng)剛落在地平線上),太陽(yáng)的實(shí)際位置( )
A.完全在地平線下方B.完全在地平線上方
C.恰好落在地平線上D.部分在地平線上方,部分在地平線下方
【答案】A
【詳解】由于太陽(yáng)光從真空進(jìn)入地球大氣層時(shí)要發(fā)生折射,使我們看到的太陽(yáng)位置比實(shí)際位置要高,因此當(dāng)人們觀察到太陽(yáng)還在地平線上時(shí),太陽(yáng)的實(shí)際位置已在地平線以下。故選A。
3.如圖所示,在“測(cè)量玻璃的折射率”實(shí)驗(yàn)中,下列說(shuō)法正確的是( )
A.為了提高實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確度,必須選用兩光學(xué)表面平行的玻璃磚
B.判斷像與針是否在同一直線時(shí),應(yīng)該觀察大頭針的頭部
C.大頭針與與,與的間距適當(dāng)遠(yuǎn)一些,可以減小實(shí)驗(yàn)誤差
D.在白紙上放好玻璃磚后,首先要用鉛筆貼著玻璃磚的光學(xué)面畫出邊界
【答案】C
【詳解】A.光學(xué)表面是否平行不影響該實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確度,A錯(cuò)誤;
B.判斷像與針是否在同一直線時(shí),應(yīng)觀察大頭針的整個(gè)部分,不能只觀察大頭針的頭部,B錯(cuò)誤;
C.大頭針與與,與的間距適當(dāng)遠(yuǎn)一些,可以減小實(shí)驗(yàn)誤差,C正確;
D.為了防止弄臟玻璃磚,不能用鉛筆貼著玻璃磚的光學(xué)面畫出邊界,D錯(cuò)誤。故選C。
4.如圖所示,甲、乙兩同學(xué)用插針法測(cè)量梯形玻璃磚的折射率,、、和是實(shí)驗(yàn)中甲同學(xué)插的大頭針,、是乙同學(xué)插的大頭針。下列說(shuō)法正確的是( )
A.甲同學(xué)利用大頭針、及、作圖,測(cè)出入射角和折射角,用角度比值即可求出折射率
B.甲同學(xué)插好大頭針、并畫好兩平行邊界后,不小心將玻璃磚向上平推了一下,則實(shí)驗(yàn)測(cè)得的折射率變大
C.沿、方向的入射光線,經(jīng)AB面折射到達(dá)CD面時(shí),在CD面可能發(fā)生全反射
D.乙同學(xué)在界面BD觀察到大頭針、的像,也可以測(cè)量玻璃磚的折射率
【答案】D
【詳解】A.甲同學(xué)利用大頭針、及、作圖,測(cè)出入射角和折射角,根據(jù)折射定律用角度的正弦值的比值即可求出折射率,而不是用角度比值即可求出折射率,故A錯(cuò)誤;
B.甲同學(xué)插好大頭針、并畫好兩平行邊界后,不小心將玻璃磚向上平推了一下,由幾何關(guān)系得入射角和折射角沒有改變,故實(shí)驗(yàn)測(cè)得的折射率不變,故B錯(cuò)誤;
C.沿、方向的入射光線,經(jīng)AB面折射到達(dá)CD面時(shí),在CD面不會(huì)發(fā)生全反射,故C錯(cuò)誤;
D.乙同學(xué)在界面BD觀察到大頭針、的像,也能測(cè)得入射角和折射角,即也可以測(cè)量玻璃磚的折射率,故D正確。故選D。
5.在觀察光的全反射實(shí)驗(yàn)中,用激光筆從A點(diǎn)照射半圓形玻璃磚的圓心O點(diǎn),發(fā)現(xiàn)有OB、OC兩條細(xì)光束。當(dāng)入射光束AO繞O點(diǎn)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)小角度θ,OB、OC也會(huì)隨之轉(zhuǎn)動(dòng)。則( )
A.光束OB順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的角度大于θB.光束OC逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的角度小于θ
C.光束OB逐漸變亮D.光束OC逐漸暗
【答案】A
【詳解】A.由圖可知,OB為折射光線,光從光密介質(zhì)到光疏介質(zhì),入射角小于折射角,當(dāng)入射光束AO繞O點(diǎn)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),OB為折射光線也順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),但轉(zhuǎn)動(dòng)的更快,所以光束OB順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的角度大于θ,A正確;
B.由圖可知,光束OC為反射光線,轉(zhuǎn)動(dòng)方向與入射光線相反,但轉(zhuǎn)動(dòng)快慢相同,光束OC逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的角度等于θ,B錯(cuò)誤;
CD.當(dāng)入射光線AO轉(zhuǎn)動(dòng)到一定程度時(shí),入射角等于臨界角,發(fā)生全發(fā)射,折射光線會(huì)消失,這一過程中,折射光線OB逐漸變暗,反射光線OC逐漸變亮,CD錯(cuò)誤。故選A。
6.如圖所示,ABCD是兩面平行的足夠大的透明玻璃磚,AB面和CD面是玻璃和空氣的分界面,分別設(shè)為界面Ⅰ和界面Ⅱ。光線從界面Ⅰ射入玻璃磚,再?gòu)慕缑姊蛏涑?,回到空氣中,如果改變光到達(dá)界面Ⅰ時(shí)的入射角,則( )
①只要入射角足夠大,光線在界面Ⅰ上可能發(fā)生全反射現(xiàn)象
②只要入射角足夠大,光線在界面Ⅱ上可能發(fā)生全反射現(xiàn)象
③不管入射角多大,光線在界面Ⅰ上都不可能發(fā)生全反射現(xiàn)象
④不管入射角多大,光線在界面Ⅱ上都不可能發(fā)生全反射現(xiàn)象
A.①②B.②③C.①④D.③④
【答案】D
【詳解】①③.在界面Ⅰ上光由空氣進(jìn)入玻璃磚,是由光疏介質(zhì)進(jìn)入光密介質(zhì),不管入射角多大,都不可能發(fā)生全反射現(xiàn)象,故①錯(cuò)誤,③正確;
②④.在界面Ⅱ上光由玻璃進(jìn)入空氣,是由光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì),但是,由于界面Ⅰ和界面Ⅱ平行,光由界面Ⅰ進(jìn)入玻璃后再到達(dá)界面Ⅱ,在界面Ⅱ上的入射角等于在界面Ⅰ上的折射角,則界面Ⅱ上的入射角總是小于臨界角,因此也不會(huì)發(fā)生全反射現(xiàn)象,故②錯(cuò)誤,④正確;
故③④正確,故選D。
7.2021年12月9日,“天宮課堂”第一課正式開講,某同學(xué)在觀看太空水球光學(xué)實(shí)驗(yàn)后,想研究光在含有氣泡的水球中的傳播情況,于是找到一塊環(huán)形玻璃磚模擬光的傳播,俯視圖如圖所示。光線a沿半徑方向入射玻璃磚,光線b與光線a平行,兩束光線之間的距離設(shè)為x,已知玻璃磚內(nèi)圓半徑為R,外圓半徑為2R,折射率為,光在真空中的速度為c,不考慮反射光線,下列關(guān)于光線b的說(shuō)法正確的是( )
A.當(dāng)時(shí),光不會(huì)經(jīng)過內(nèi)圓
B.當(dāng)時(shí),光線從外圓射出的方向與圖中入射光線的夾角為45°
C.當(dāng)時(shí),光線從外圓射出的方向與圖中入射光線平行
D.當(dāng)時(shí),光從內(nèi)圓通過的時(shí)間為
【答案】AD
【詳解】當(dāng)折射光線恰好和內(nèi)圓相切時(shí),光恰好不會(huì)通過內(nèi)圓
根據(jù)幾何關(guān)系得,根據(jù)折射率公式代入數(shù)據(jù)解得因此當(dāng)時(shí),光不會(huì)經(jīng)過內(nèi)圓,故A正確;
B.由上式解得由幾何分析可知,光線從外圓射出的方向與圖中入射光線的夾角小于45°,故B錯(cuò)誤;
C.當(dāng)時(shí),由幾何分析可知,光線從外圓射出的方向不可能與圖中入射光線平行
根據(jù)折射定律由于角度較小,可以得到因此光從內(nèi)圓通過距離為光從內(nèi)圓通過的時(shí)間為,故C錯(cuò)誤,D正確。故選AD。
8.如圖所示,一長(zhǎng)方形玻璃磚長(zhǎng)為、寬為,在玻璃磚上表面的中點(diǎn)A的正上方的點(diǎn)有一激光筆,、A兩點(diǎn)間的距離為,激光筆發(fā)出的激光束在豎直平面內(nèi)以點(diǎn)為圓心以一定的角速度沿逆時(shí)針方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng),激光束在玻璃磚上表面形成的光斑沿上表面移動(dòng)到B點(diǎn)(未知)時(shí)的速度大小是在A點(diǎn)時(shí)的速度大小的2倍,此時(shí)光束通過折射進(jìn)入玻璃磚后恰好從右下側(cè)頂點(diǎn)射出,不計(jì)激光筆的大小,求:
(1)光斑在B點(diǎn)時(shí),光束與玻璃磚上表面的夾角;
(2)玻璃磚的折射率。
【答案】(1);(2)
【詳解】(1)設(shè)激光束轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度大小為,則光斑在A點(diǎn)時(shí)的速度大小
設(shè)光斑在B點(diǎn)時(shí)的速度大小為,有由于解得即。
(2)光斑在B點(diǎn)時(shí),光束的入射角由幾何關(guān)系可知
折射角的正切值玻璃磚的折射率解得
9.如圖所示,一艘帆船靜止在湖面上,距水面的湖底P點(diǎn)發(fā)出的激光束射到水面時(shí)的入射角為37°,從水面出射后恰好照射到帆船上的豎直桅桿頂端,該出射光束與豎直方向的夾角為53°,桅桿到P點(diǎn)的水平距離,光在真空中傳播的速度,取,。求:
(1)豎直桅桿頂端到水面的高度;
(2)激光從P點(diǎn)發(fā)出到照到水面的時(shí)間t。
【答案】(1)3m;(2)
【詳解】(1)設(shè)光束從水面射出的點(diǎn)到桅桿的水平距離為,到P點(diǎn)的水平距離為,桅桿高度為,P點(diǎn)水深為,由幾何關(guān)系有;設(shè)桅桿到P點(diǎn)的水平距離為,則有
聯(lián)立方程代入數(shù)據(jù)解得
(2)根據(jù)折射定律可得水折射率為光在水中的傳播速度為
可得激光從P點(diǎn)發(fā)出到照到水面的時(shí)間
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