3.4 探究光的折射规律 练习题（含解析）

3.4　探究光的折射规律
题组1　光的折射现象
1.[2020·阜新] 如图1所示的四个现象中,属于光的折射的是 (　　)
图1
A.①② B.①③
C.①②④ D.②③④
2.[2020·湖州] 如图2所示是游客在公园观赏金鱼的场景,游客能看到水中的金鱼是因为眼睛接收到了金鱼反射出来的光,图3中能表示金鱼反射出来的光进入人眼的路径的是 (　　)
图2
图3
3.如图4所示,小刚将一枚硬币放在碗底,眼睛在A处恰好看不到它,沿碗壁缓缓向碗中加水,小刚又能看到“硬币”了,这是因为光从　　　　中斜射入　　　　中发生了光的_________现象。?
图4
题组2　光的折射规律　
4.光以45°的入射角从空气射入玻璃中,则折射角可能为 (　　)
A.0° B.30° C.45° D.60°
5.[2020·恩施州] A处一盏探照灯的灯光射向水池,如图5所示,在没有水的池底C处形成一个光斑。在逐步注水的过程中,B处的人看到池底的光斑会 (　　)
图5
A.在原地不动 B.先向左移再向右移
C.向左移动 D.向右移动
6.[2020·镇江] 光在空气和水的分界面处同时发生反射和折射的光路如图6所示,其中折射角为∠　　　　(选填“1”“2”或“3”),分界面为　　　　(选填“①”或“②”),分界面的　　　　方为水。当入射角减小时,反射光线与折射光线的夹角将变　　　　。?
　图6
7.在水边拍摄的照片上,建筑物在水中的“倒影”看起来比建筑物本身要暗一些,主要是因为建筑物反射的光射到水面时,有一部分发生了　　　　进入水中。?
题组3　光的折射作图
8.[2020·黔东南州] 如图7所示,一束光从空气射入水中,在空气和水的分界面上同时发生反射和折射。请在图中作出反射光线,并作出折射光线的大致方向。
图7
9.[2020·广西] 请在图8中作出折射光线OB的大致方向,并标出折射角r。
图8
10.[2020·南通] 如图9所示,请作出入射光线在玻璃砖AC面上的反射光线和折射光线的大致方向。
图9
11.[2020·日照] 五一期间,小明跟随爸爸学习钓鱼。如图10所示,小明的眼睛位于N处,浮标位于水面的O处,鱼饵灯位于水下M处,此时小明发现鱼饵灯刚好被浮标挡住。已知N、O、M在同一竖直面内,请画出小明看到鱼饵灯光的光路图。
图10
12.[2020·潍坊] 如图11所示,在清澈的池底水平放置一块平面镜,一束光射向水面的A点,经水折射和平面镜一次反射后射向水面的B点,请作出该过程的光路图。
图11
13.[2020·随州改编] 如图12所示是一正方形玻璃砖ABCD,其中AB、BC面涂有反射涂层,一条光线从AD面射入玻璃砖,请画出该光线进入玻璃砖后经过AB、BC面的两次反射,并最终从AD面射出的光路图。
图12
题组4　光的折射应用
14.如图13所示是透过一块玻璃砖看钢笔的情形,你判断观察者的眼睛在哪个位置才能看到图示的情况 (　　)
图13
A.A位置 B.B位置
C.C位置 D.三个位置都可看到
15.在一口干枯井底的正中央P点有一只青蛙,它观察到井口外的视野范围如图14所示,一场大雨过后,井中灌满水,若青蛙仍在P点,则青蛙的视野范围将 (　　)
图14
A.变大 B.变小
C.不变 D.无法确定
题组5　探究光的折射规律
16.小宇利用如图15所示装置将一细光束从水中斜射入空气中,用于探究“光的折射规律”。
图15
(1)为了更清晰地观察水中的光路,可以采用的办法是　　　　　　　　　　。实验中, _________ (选填“能”或“不能”)看见反射光。?
(2)实验中的折射光路如图所示,可以判定折射角　　　　(选填“大于”“小于”或“等于”)入射角。增大入射角,观察到折射角　　　　(选填“增大”或“减小”)。若不断增大光在水中的入射角,会观察到的现象是:当入射角增大到一定值时, 　　　　　　　。?
17.某小组同学在研究光的折射规律时,记录的实验数据如下表所示。
序号
传播路径
入射角
折射角
序号
传播路径
入射角
折射角
1
空气
到水
30°
20°
6
空气到
玻璃
30°
18°
2
45°
30°
7
45°
25°
3
60°
45°
8
60°
38°
4
水到
空气
20°
30°
9
玻璃到
空气
25°
45°
5
30°
45°
10
38°
60°
请仔细观察并分析上表的实验数据,归纳实验结论。
(1)当光从一种介质斜射入另一种介质时, 　　　　　　　　　　　　　。?
(2)当光从空气斜射入玻璃或水中时,折射角　　　　(选填“大于”或“小于”)入射角。?
(3)当入射光线逐渐远离法线时,入射角增大,折射角　　　　(选填“增大”或“减小”)。?
(4)　　　　(选填“玻璃”或“水”)对光的折射本领强。?
(5)分析实验序号1与4、2与5、7与9、8与10中的数据,可以发现折射时, 　　　　　　　。?
18.下表是15 ℃时光在几种介质中传播的速度,如图16所示是光在几种介质中发生折射时的光路图。
介质
光速/(m·s-1)
密度/(kg·m-3)
空气
3×108
1.29
水
2.25×108
1.0×103
玻璃
2×108
(2.5~3)×103
图16
(1)分析表中数据并总结光速和介质密度的关系,可以得出的结论是?　　　　　　　。?
(2)根据表中数据并结合图中的光路分析,光在两种密度不同的介质中传播的规律是??　　　　　　　　　　　　　。?
19.小林在探究光的折射规律时发现:当光由空气沿半圆玻璃砖边缘射入圆心处发生反射和折射时,不断加大入射角会发生折射光消失而反射光却变得更亮的情况,如图17所示,老师告诉他这是光的全反射现象。课后,小林查到光从玻璃射向空气时的一些数据如下表所示:
入射角i
0°
10°
20°
30°
40°
41.2°
41.8°
42°
折射角r
0°
15.20°
30.9°
48.6°
74.6°
81°
90°
/
反射能量
5%
7%
26%
43%
77%
84%
100%
100%
图17
表中数据说明:
(1)光从玻璃斜射向空气时,折射角、反射能量随着入射角的增大而　　　　,当入射角达到_________度时,反射能量达到100%,就发生了全反射现象。?
(2)根据光路可逆原理,当光从空气斜射向玻璃时,折射角　　　　(选填“大于”“等于”或“小于”)入射角。?
20.如图18甲所示,将透明的薄壁(厚度可忽略不计)方形水槽水平放置,固定在水槽底部的激光笔沿图示方向发出一细光束,小彬通过缓慢改变水槽中的水量来探究光的传播现象。
图18
(1)图甲水槽中未注水时可在侧壁上A处得到一个光点,注入一定量的水后,光点移至B处,这是由于光在水面处发生了　　　　现象,此时入射角　　　　(选填“大于”“等于”或“小于”)∠θ。?
(2)为使B处的光点移至C处,则应使水槽中的水量　　　　。若B、C间距离为2 cm,则水面高度的变化量Δh　　　　(选填“>”“=”或“<”)2 cm。?
(3)如图乙所示,小彬将激光笔移至虚线框内向水槽底部照射,为使光束第一次从水面射出后沿DE方向传播,则激光笔照射的方向应满足的条件是　　　　　　　　　　　　,且激光笔照射在水槽底部的位置必须在区域　　　　(选填“①”“②”或“③”)内。?
参考答案
1.B　[解析] ①海市蜃楼是由于空气不均匀,产生的折射现象。
②日环食是由于光沿直线传播形成的现象。
③水中的筷子折断,是光的折射形成的。
④鸟的倒影是由于光的反射形成的虚像。
故属于光的折射现象的是①③。
2.A　[解析] 水中的金鱼反射的光从水中斜射入空气,折射角大于入射角,折射光线偏向水面,故选A。
3.水　空气　折射　[解析] 当沿碗壁缓缓向碗中加水时,来自硬币的光会从水中斜射入空气中从而发生折射,当折射光线进入人眼时,人眼逆着折射光线看去,看到的便是由于光的折射而形成的虚像(虚像的位置比物体的实际位置偏高),所以小刚在A处能看到硬币的虚像,这是利用了光的折射现象。
4.B　[解析] 光从空气斜射入玻璃或其他透明介质中时,折射角小于入射角。
5.D　[解析] 如图所示,在没有注水时,根据光的直线传播,人直接能看到C处的光斑;当注水后(以注满水为例),探照灯射出的光在水面处发生折射,折射光线靠近法线照射到C'处,人看C'处时,C'处射出的光线在水面处再次发生折射,折射光远离法线进入人眼,眼睛逆着光看会感觉光是从C″处射出的,所以在逐步注水的过程中,人看到光斑向右移动。
6.2　②　上　大
[解析] 由图可知,∠1等于∠3,因此①是法线,②是界面,CO是入射光线,OA是反射光线,OB是折射光线;
又因为∠2大于∠3,即折射角大于入射角,所以分界面下方是空气,上方是水;因反射角等于入射角,所以当入射角变小时,反射角变小,折射角也会减小,所以反射光线与折射光线的夹角将变大。
7.折射　
8.如图所示
9.如图所示
10.如图所示
11.如图所示
12.如图所示
13.如图所示
14.C　[解析] 如图所示,人眼位于C位置时,看到的虚像偏左。
15.A　[解析] 当井里灌满水后,光射向水面会发生折射现象;由于光从空气斜射向水中,所以折射角小于入射角,因此井底的青蛙看到的视野范围比没水时大;增加的视野大致范围如图中的阴影区域所示。
16.(1)在水中加入少许牛奶　能
(2)大于　增大　将观察不到折射光线
[解析] (1)为了更清晰地看到水中的光路,可使水稍微浑浊一些,可以放入少量牛奶。(2)折射光线和法线的夹角是折射角,入射光线和法线的夹角是入射角。光从水中斜射入空气中,折射角大于入射角,不断增大入射角,增大到一定程度时,将看不到折射光线。
17.(1)光的传播方向发生偏折
(2)小于
(3)增大　(4)玻璃
(5)光路是可逆的
18.(1)光在密度大的介质中传播速度小
(2)光从密度小的介质传播到密度大的介质中,折射光线向法线偏折
19.(1)增大　41.8　(2)小于
[解析] (1)光从玻璃斜射向空气时,折射角、反射能量随着入射角的增大而增大;当入射角达到41.8°时,反射能量达到100%,就发生了全反射现象。
(2)光从玻璃斜射向空气时,折射角大于入射角;因为光在发生折射时光路具有可逆性,所以,当光从空气斜射向玻璃时,折射角小于入射角。
20.(1)折射　小于　(2)增加　>　(3)平行于DE　②
[解析] (1)水槽中未加水时,由于光沿直线传播,激光射到侧壁上的A点,当水槽中加水时,光点下移到B点位置,这是由于光发生了折射现象。当光从水中射入空气中时,折射角大于入射角,即入射角小于∠θ。
(2)要使B处的光点移到C处,则应使水槽中的水量增加;若B、C间距离为2 cm,根据几何关系可知,水面高度的变化量大于2 cm。
(3)光从空气射入水中,再从水中射向空气中发生折射时,折射角一次减小,一次增大,最终的折射光线与开始入射的光线是平行的,则激光笔照射的方向应该与DE平行且入射到区域②的位置,才能使最终的折射光线沿DE方向传播。