章末整合提升4-【精讲精练】2023-2024学年高中物理选择性必修第一册人教版（教师用书）

光 一、光的折射和全反射 　如图所示，直角三角形ABC为一棱镜的横截面，∠A＝90°，∠B＝30°。一束光线平行于底边BC射到AB边上并进入棱镜，然后垂直于AC边射出。 (1)求棱镜的折射率； (2)保持AB边上的入射点不变，逐渐减小入射角，直到BC边上恰好有光线射出。求此时AB边上入射角的正弦值。 [解析]　(1)光路图及相关量如图所示。 光束在AB边上折射，由折射定律得＝n① 式中n是棱镜的折射率。由几何关系可知 α＋β＝60°② 由几何关系和反射定律得 β＝β′＝∠B③ 联立①②③式，并代入i＝60°得 n＝。④ (2)设改变后的入射角为i′，折射角为α′， 由折射定律得＝n⑤ 依题意，光束在BC边上的入射角为全反射的临界角θc，且sin θc＝⑥ 由几何关系得θc＝α′＋30°⑦ 由④⑤⑥⑦式得入射角的正弦为 sin i′＝。 [答案]　(1)　(2)sin i′＝ 二、实验：测定玻璃的折射率 　学校开展研究性学习，某研究小组的同学根据所学的光学知识，设计了一个测量液体折射率的仪器，如图所示，在一圆盘上，过其圆心O作两条互相垂直的直径BC、EF，在半径OA上，垂直盘面插下两枚大头针P1、P2，并保持P1、P2位置不变，每次测量时让圆盘的下半部分竖直浸入液体中，而且总保持液面与直径BC相平，EF作为界面的法线，而后在图中右上方区域观察P1、P2的像，并在圆周上插上大头针P3，使P3正好挡住P1、P2的像，同 学们通过计算，预先在圆周EC部分刻好了折射率的值，这样只要根据P3所插的位置，就可直接读出液体折射率的值，则： (1)若∠AOF＝30°，OP3与OC的夹角为30°，则P3处所对应的折射率的值为____________。 (2)图中P3、P4两位置所对应的折射率大的是____________。 (3)作AO的延长线交圆周于K，K处所对应的折射率的值应为____________。 [解析]　(1)根据折射定律n＝，题中θ1＝∠EOP3＝60°，θ2＝∠AOF＝30°，所以n＝＝。 (2)题图中P4所对应的空气中光线与法线夹角大于P3所对应的空气中光线与法线夹角，所以P4所对应的折射率的值大。 (3)因A、O、K在一条直线上，入射角等于折射角，所以K处所对应的折射率的值应为1。 [答案]　(1)　(2)P4　(3)1 [名师点拨]　 测折射率常见的方法有成像法、插针法及全反射法，不管哪种方法其实质相同，由折射定律n＝知，只要确定了入射角及折射角，即可测出介质的折射率。 (本卷满分100分) 一、单项选择题(本题共8小题，每小题3分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的) 1．以下说法正确的是(　　) A．真空中蓝光的波长比红光的波长长 B．天空中的彩虹是由光的干涉形成的 C．光纤通信利用了光的全反射原理 D．机械波在不同介质中传播，波长保持不变 解析　红光的频率小于蓝光的频率，在真空中红光和蓝光的传播速度相同，由λ＝，得红光波长比蓝光波长长，故选项A错误；天空中的彩虹是水滴对不同色光的折射程度不同造成的，选项B错误；光纤通信利用了光的全反射原理，选项C正确；机械波在不同介质中传播时，其频率不变，但传播速度不同，由v＝λf知，波长也不同，选项D错误。 答案　C 2．单色光通过双缝产生干涉现象，同种单色光通过单缝产生衍射现象，在光屏上都得到明暗相间的条纹，比较这两种条纹(　　) A．干涉、衍射条纹间距都是均匀的 B．干涉、衍射条纹间距都是不均匀的 C．干涉条纹间距不均匀，衍射条纹间距均匀 D．干涉条纹间距均匀，衍射条件间距不均匀 解析　干涉条纹间距均匀，而衍射条纹间距不均匀，中央亮条纹最宽。D正确。 答案　D 3．(2023·玉田期末)光从介质a射向介质b，如果要在a、b介质的分界面上发生全反射，那么必须满足的条件是(　　) A．b是光密介质，a是光疏介质 B．光在介质a中的速度必须大于在介质b中的速度 C．光的入射角必须大于或等于临界角 D．必须是单色光 解析　光从介质a射向介质b，要在a、b介质的分界面上发生全反射，则a是光密介质，b是光疏介质，故A错误。由上分析得知，a的折射率大于b的折射率，由v＝得知，光在介质a中的速度小于在介质b中的速度，故B错误。要发生全反射，则光的入射角必须大于或等于临界角，故C正确。此光可以是单色光，也可以是复色光，故D错误。故选C。 答案　C 4．(2023·济南期末)如图所示，一小孩在家长的陪同下，在游泳池的水面上沿直线以0.5 m/s的速度游泳，已知泳池内水的深度为 m，不考虑水面波动对视线的影响。t＝0时刻他看到自己正下方的水底有一小物块，t＝6 s时他恰好看不到小物块了，下列说法正确的是(　　) A．6 s后，小孩会再次看到水底的物块 B．水的折射率n＝