内容正文:
【第三章光和眼睛】
3.4光的折射规律
一、单选题
1.下列图中,哪一幅图正确地表示了光从空气斜射入水中的光路( )
A. B.
C. D.
2.如图所示,小梦在一只空碗中放一枚硬币,后退到某处时眼睛刚好看不到它。此时另一位同学沿碗壁慢慢向碗中倒入一定量的水,小梦再次看到硬币,可以解释小梦再次看到硬币的光路图是( )
A. B.
C. D.
3.下列光现象与日食原理相同的是( )
A.湖面倒影 B.树下光斑
C.铅笔弯折 D.雨后彩虹
4.光从玻璃射向空气中,在玻璃与空气的交界面上发生折射和反射,以下符合实际情况的是( )
A. B.
C. D.
5.如图所示的光现象的原理和彩虹的形成原理相同的是( )
A.日食现象 B.手影戏
C.水中“倒影” D.海市蜃楼
6.图中能表示水中的潜水员看到岸上树木的正确光路图是( )
A. B.
C. D.
7.下列关于光现象的分析与描述正确的是( )
A.平面镜成像大小与物体到镜面的距离有关,物体距平面镜越近所成的像越大
B.站在湖水边,看到“鱼儿”在清澈的水中游动,我们实际看到的是鱼儿的实像
C.针孔照相机是利用光的直线传播原理工作的,成的一定是倒立实像
D.遥控器是利用紫外线进行遥控的
8.岸边看水中的鱼,看到“鱼”的位置与实际位置不同。下列模型能解释此现象的是( )
A. B.
C. D.
二、多选题
9.如图,空茶碗底部有一枚硬币,眼睛在P处看不见硬币,缓慢往茶碗中倒水,当水面上升到一定的高度,在P处就能看见硬币。下列说法正确的是( )
A.倒入水之前没看见硬币,是因为光沿直线传播
B.倒入水之前没看见硬币,是因为硬币没有发生漫反射
C.倒入水之后,人在P处看见的是硬币所成的实像
D.倒入水之后,看见硬币像的位置比硬币实际位置高
10.小明跟家人在南湖边散步,看到湖中柳影摇曳,鱼儿戏水。下列说法中正确的是( )
A.看到的柳影是光的反射形成的虚像
B.看到的柳影是光的折射形成的虚像
C.看到的鱼儿是光的反射形成的虚像
D.看到的鱼儿是光的折射形成的实像
11.如图所示的四个光现象中,与“凿壁偷光”的原理相同的是( )
A.小孔成像
B.墙上的手影
C.日食
D.水中的筷子弯折
12.如图是光在空气和水的界面处发生反射和折射的光路图,∠AOS=60°,下列判断正确的是( )
A.AO是入射光线、∠POC是反射角,OB是折射光线
B.BO是入射光线、RS为法线、PQ为界面,PQ上方介质是水
C.入射角为30°,PQ为法线、RS为界面,RS右侧介质是空气
D.入射角为30°,PQ为法线、RS为界面,RS左侧介质是空气
13.光从空气中斜射到一块水平透明玻璃板上,设入射角为α,反射光线跟折射光线之间的夹角为β。则下列说法正确的是( )
A.β随α的减小而增大
B.β随α的增大而增大
C.当α=30°时,β在120°到150°之间
D.当α=30°时,β可能大于150°
14.在湖边看平静湖水中的“鱼”和“云”,看到的是( )
A.“鱼”是光的反射形成的虚像,“云”是光的折射形成的虚像。
B.“鱼”是光的折射形成的虚像,“云”是光的反射形成的虚像。
C.“鱼”和“云”都和原对应的物体是等大的。
D.“鱼”和“云”都比实际物体小。
15.中华民族有着悠久的文化历史,流传着许多朗朗上口、生动形象的诗句,我们鉴赏这些诗句的同时,常常能体会出其中蕴含的物理知识。下列几种现象的解释中正确的是( )
A.“群峰倒影山浮水”——光的直线传播
B.“潭清疑水浅”——光的折射现象
C.“风吹草低现牛羊”——光的直线传播
D.“雨霁彩虹卧”——光的色散现象
16.下列关于光现象的中华古诗句(词)中解释正确的是:
A.潭清疑水浅——光的反射形成潭底的像
B.端阳逢日食——日食是光的直线传播形成的
C.双桥落彩虹——彩虹是光的反射形成色散现象
D.长河落日圆——落日是光经过不均匀的空气折射形成的
17.将铅笔放入盛水的烧杯中,下列现象符合事实的是( )
A. B.
C. D.
三、填空题
18.如图所示,一束光在空气和玻璃两种介质的界面上同时发生反射和折射(图中入射光线、反射光线和折射光线的方向均未标出),其中折射光线是 (用字母表示),反射角等于 °,界面的 (选填“上”、“下”或“左”、“右”)方是玻璃。
19.平常我们从岸上看游泳池底,感觉比实际深度要浅,这是由于光的 现象而产生的错觉。如图所示,检查视力的时候,视力表放在被检测者头部的后上方,被检测者识别对面墙上镜子里的像。视力表在镜中的像与被测者相距 m。
20.射击瞄准时应做到“三点一线”,是运用了光的 ;游泳池注水后,看上去好像变浅了,是由于光的 形成的。
21.假日小亮和同学去沙湖游玩,看到大片大片的芦苇倒映在水中,时不时还能看到大大小小的鱼在水中游窜,他们看到的芦苇倒影是光的 现象,看到水中的鱼是光的 现象.
22.用气枪射击池水中的鱼,为了提高命中率,在射击时应瞄准看到的鱼的 方(选填“上”、“下”).这是因为光的 现象,把鱼看 的缘故.
23.如图,一束激光与水平方向成45°角斜射到空水槽底部O点,形成一个光斑。现向水槽中注入适量水后,则水槽底部光斑移到O点的 (选填“左”或“右”)侧。继续沿水槽壁缓慢注水,则折射角将 (选填“增大”、“不变”或“减小”)。
24.如图所示,小明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,小明在A处又能看到“硬币”.这是因为光从 斜射入 中时发生了 现象.
25.如图所示,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—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。水槽中未注水时可在侧壁上A处得到—个光点,注入一定量的水后,光点移至B处,为使B处的光点移至C处,则应使水槽中的水量 ;若BC间距离为2cm,则水面高度的变化量Δh (选填“>”“=”或“<”)2cm。
四、作图题
26.如图,是空气和水的分界线,已知一入射光线从水中射向空气中,请你画出这条入射光线对应的反射光线和折射光线。
27.如图甲所示,一束光斜射人盛有水的容器中,在容器底形成光斑P1。保持光束和容器的位置不变,向容器中缓慢加水,光斑移到P2位置时,请在图中画出此时的折射光线及水面位置。
五、实验探究题
28.小华在实验时偶然间发现竖直向下看到放在玻璃砖下面的字发生了错位。
(1)①联想到“平面镜成像”找像位置的方法,于是他按如图甲所示将玻璃砖紧贴物体摆放在水平桌面上的一张白纸上,标记出物体的位置。再按照图乙的方式沿水平方向观察物体(观察盒上的条形码)。当看到物体经玻璃砖成的像时,前后移动小卡片,使小卡片与像在同一个平面上,将小卡片此时的位置标记在白纸上,这样就找到了放置一块玻璃砖时 的位置;
②随后,他将玻璃砖离开物体且向自己移动一小段距离后进行观察,发现像的位置不变,说明玻璃砖与物体的距离 (选填“会”或“不会”)影响成像位置;
(2)为了观察不同厚度玻璃的成像情况,他将第二块相同玻璃砖紧贴在第一块后面,如图丙所示,观察并记录像的位置;他再将第三块相同玻璃砖紧贴在前两块后面,如图丁所示,观察并记录像的位置。记录的数据如图戊所示;
①分析图戊的数据可知,用两块玻璃砖观察时,像与物体的距离是 cm;
②三次实验都说明了光在垂直入射时,像的位置会 (选填“靠近”或“远离”)观察者;
(3)从图戊的实验数据还可以得出∶玻璃的厚度越厚,像与物的距离越 ;
(4)从以上探究可知,从竖直方向看到的池底比它的实际位置 (选填“浅”或“深”)。
29.小华偶然间垂直向下看到放在玻璃砖下面的字发生了错位。
(1)他想光斜射时才发生偏折,才会出现“池底变浅”的现象,那么光在垂直入射时,光线不再偏折,还会有“池底变浅”的现象吗?上述过程在科学探究中做 (选填“设计实验”“提出问题”或“分析论证”)。
(2)①联想到“平面镜成像”找像位置的方法,于是他按如图所示将玻璃砖紧贴物体摆放在水平桌面上的一张白纸上,标记出物体的位置。按照图乙的方式沿水平方向观察物体(观察盒上的条形码)。当看到物体经玻璃砖成的像时,前后移动小卡片,使小卡片与像在同一个平面上,将小卡片此时的位置标记在白纸上,这样就找到了放置一块玻璃砖时 的位置。
②随后,他将玻璃砖离开物体向观察者移动一小段距离后进行观察,发现像的位置不变,说明玻璃砖与物体的距离 影响成像位置(选填“会”或“不会”)。
(3)为了观察不同厚度玻璃的成像情况,他将第二块相同玻璃砖紧贴在第一块后面,如图丙所示,观察并记录像的位置;他再将第三块相同玻璃砖紧贴在前两块后面,如图丁所示,观察并记录像的位置。记录数据如下图所示:
①分析图的数据可知,用一块玻璃砖观察时,像与物体的距离是 cm;
②三次实验都说明了光在垂直入射时,像的位置会 观察者(选填“靠近”或“远离”)。
(4)从图的实验数据还可以得出:玻璃的厚度越厚,像与物的距离越 。
(5)从以上探究可知,从竖直方向看到的池底比它的实际位置 (选填“浅”或“深”)。
六、综合题
30.水池的池壁垂直于水平池底,水池上方支架(AB)装有一激光器,水池中没有水时,激光器发出的光线a正好射到池底和池壁的交点上,且与池底的夹角为45°,如图甲所示.往池中注水,并待水面平静时,如图乙所示,激光被反射到池壁上,使池壁上出现一个光点S,同时池底也出现光点(图中均没有画出)
(1)图乙中,光点S位于池壁上6dm刻度处:它在水中的像S'在 (选填“0”、“1”、“2”、“3”)的刻度处;
(2)光点S从6dm平稳下降至3dm的过程中,水面 (选填“上升”或“下降”)了 dm;此过程中它的像S'在池壁刻度线处 (选填“上升”、“静止”或“下降”);打在池底的光斑(未画出)会向 (选填“左”或“右”)移动。
答案解析部分
1.【答案】A
2.【答案】B
3.【答案】B
4.【答案】D
【解析】【解答】解:A、图中描述的是光从玻璃斜射入空气中的情境,反射光线的方向错误,不符合反射定律;折射角小于入射角,不符合折射定律,A图不符合题意。
B、图中描述的是光从空气斜射入玻璃中的情境,反射光线的方向错误,不符合反射定律;折射角大于入射角,符合折射定律,B图不符合题意。
C、图中描述的是光从空气斜射入玻璃中的情境,反射角等于入射角,符合反射定律;折射角等于入射角,不符合折射定律,C图不符合题意符合题意。
D、图中描述的是光从空气斜射入玻璃中的情境,反射角等于入射角,符合反射定律;折射角大于入射角,符合折射定律,D图符合题意。
故答案为:D。
【分析】结合图像,利用光的反射定律、折射定律分析解答.
5.【答案】D
6.【答案】A
7.【答案】C
8.【答案】D
【解析】【解答】要解决此题,需要掌握光的折射定律的内容:光在两种不同介质的分界面处发生折射时,折射光线与入射光线、法线在同一平面内,折射光线与入射光线分居法线的两侧,当光由空气斜射入水或其它介质中时,折射角小于入射角,当光从水或其他介质斜射入空气时折射角大于入射角,即空气中的角始终是大的,并且折射光路是可逆的.要搞清看水中的“鱼”,是因为看到了由水中鱼发出或反射的光.看水中的鱼,是看到由鱼发出的光进入人眼,所以A、C不符合题意.光由水中斜射入空气时,折射角大于入射角,折射光线远离法线,看到鱼的位置比其实际位置要浅.选项B不符合题意,选项D符合题意.
故答案为:D.
【分析】我们看见水中的鱼,是因为鱼反射的光从水中到空气折射进入人的眼睛,光从水中斜射入空气时,折射光线偏离法线折射,我们的人眼沿着折射光线看过去,看到的鱼的位置要浅.
9.【答案】A,D
10.【答案】A,C
【解析】【解答】AB.看到的水中的柳影是光的反射形成的虚像,A符合题意;B不符合题意;
CD.看到的鱼儿是光的反射形成的虚像,C符合题意;D不符合题意。
故答案为:AC。
【分析】看到水中的倒影是反射形成的,看到水中的鱼,是折射形成的虚像。
11.【答案】A,B,C
12.【答案】A,C
【解析】【解答】由图可知,(1)∠AOS=60°,所以∠AOP=90°-60°=30°,并且∠COP=∠AOP,根据反射角等于入射角,所以PQ为法线,RS为界面。(2)根据折射光线和入射光线分别位于法线两侧,则OB一定为折射光线,AO为入射光线,OC为反射光线。由图可知,折射角大于入射角,当光线从水中斜射入空气时,折射角大于入射角。所以这束光线是由水进入空气。即界面RS的右侧是空气,左侧是水。故A、C正确,B、D错误。
【分析】此题通过光在水面发生的反射和折射现象,考查了对光的反射定律和折射规律的掌握。要解决此题,知道光在界面处发生折射和反射。反射定律的内容:反射光线、入射光线、法线在同一个平面内,反射光线、入射光线分居法线两侧,反射角等于入射角;
折射定律的内容:折射光线、入射光线、法线在同一个平面内,折射光线与入射光线分居法线两侧,当光由空气斜射入水中时,折射角小于入射角。
13.【答案】A,C
【解析】【解答】根据题意画出光路图.
由图知,当α减小时,反射角和折射角都会减小,所以反射光线和折射光线都会靠近法线,因此反射光线和折射光线的夹角会增大.所以A说法正确.
当α增大时,反射角和折射角都会增大,所以反射光线和折射光线都会远离法线,因此反射光线和折射光线的夹角将会减小,所以B说法错误.
当α=30°时,而反射角等于入射角为30°,所以反射光线与玻璃表面的夹角是90°-30°=60°.
而折射角要小于入射角,所以折射角小于30°但大于0°,因此折射光线与玻璃面的夹角大于60°但小于90°.所以反射光线与折射光线的夹角大于 ,而小于
.所以C符合题意,D不符合题意.
故答案为:AC.
【分析】光的折射规律:光从空气斜射入水或其他介质,折射光线与入射光线、法线在同一平面上;折射光线和入射光线分居法线两侧,折射角小于入射角;入射角增大时,折射角也随着增大;当光线垂直射向介质表面时,传播方向不改变.(折射光路也是可逆的)
光的反射定律:反射光线与入射光线、法线在同一平面上,反射光线与入射光线分居法线两侧,反射角等于入射角.(注:光路是可逆的)
14.【答案】B,C
【解析】【解答】由鱼反射的光从水中进入空气中时,在水面处发生折射进入了人的眼睛,就能看到鱼儿的等大虚像,所以,是由光的折射形成的;水中的“云”,是天上的云在水中的倒影,属于平面镜成的虚像;看到水中的“云”是由光的反射形成的,所以只有BC符合题意,
故答案为:BC。
【分析】(1)光在同种、均匀、透明介质中沿直线传播,产生的现象有小孔成像、激光准直、影子的形成、日食和月食等;
(2)光线传播到两种介质的表面上时会发生光的反射现象,例如水面上出现岸上物体的倒影、平面镜成像、玻璃等光滑物体反光都是光的反射形成的;
(3)光线在同种不均匀介质中传播或者从一种介质进入另一种介质时,就会出现光的折射现象,例如水池底变浅、水中筷子变弯、海市蜃楼等都是光的折射形成的.
15.【答案】B,C,D
16.【答案】B,D
【解析】【解答】 A.潭清疑水浅是光的折射形成潭底的像,故A错误;
B.日食是光的直线传播形成的,故B正确;
C.彩虹是光的折射形成色散现象,故C错误;
D.落日是光经过不均匀的空气折射形成的,故D正确。
故选BD。
【分析】根据折射定义和反射定义,以及形成的现象分析判断。
17.【答案】A,B,C
18.【答案】OG;30;左
19.【答案】折射;4.6
20.【答案】直线传播;折射
【解析】【解答】射击瞄准时应做到“三点一线”,是运用了光的直线传播;游泳池注水后,池底反射的光从水中进入空气中时,由于折射光线远离法线,人沿着折射光线看上去,水池底的像向上了,看上去好像变浅了,是由于光的折射形成的。
【分析】射击时,利用光沿直线传播射中目标;空气中看水中的物体发生折射。
21.【答案】反射;折射
【解析】【解答】解:①因为水中的鱼儿是在水中的实际物体,是由于光线从水中通过空气折射进入了人的眼睛,我们看到水中的鱼,其实看到的是鱼的虚像,是由光的折射形成的.②芦苇倒影是“芦苇”是在水中形成的像,即平面镜成像,故看到芦苇倒影是由光的反射形成的与物体等大的虚像.
故答案为:反射;折射.
【分析】①要掌握光的折射现象.我们看到水中的物体,其实看到的是物体的虚像,是由光的折射形成的.②要解决此题,需要掌握平面镜成的像是与物体等大的虚像,知道平面镜成像是由于光的反射形成的.
22.【答案】下;折射;高
【解析】【解答】解:
人眼看到物体的原因是物体本身或反射的光线进入了人眼,人才看到了物体,同时,人眼感觉到物体是在最后进入人眼光线的方向上,因此,人看到水中的鱼,是光线从水中传入到空气中,发生折射,空气中的折射角大于水中的入射角,而人眼感觉到物体是在最后进入人眼光线的方向上,因此人眼看到的是鱼的虚像,比鱼的实际位置要高.而子弹的运动我们认为是沿直线的,所以为了命中目标,应该瞄准看到鱼的偏下的位置.
故答案为:下;折射;高.
【分析】在观察折射现象的物体时,首先要明确物体和观察者所处的不同介质,然后明确光的传播路径,最后根据光的折射规律(密度小的介质即空气中的角大)判断物体像的变化情况.
23.【答案】左;不变
【解析】【解答】水槽内没有注水时,光沿直线传播,照射到O点;当向水槽内注入适量的水后,光从空气斜射入水中发生折射,折射角小于入射角,因此光线移动到O点左侧。继续沿水槽壁缓慢注水,折射光线逐渐向左偏折,但是入射角不变,故折射角和反射角的大小也不变。
【分析】光从空气斜射入水中发生折射,折射角小于入射角;入射角不变,故折射角和反射角的大小也不变。
24.【答案】水;空气;折射
【解析】【解答】当沿碗壁缓缓向碗中加水时,来自硬币的光线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),所以小明在A处也能看到硬币的虚像,这是利用了光的折射现象.
【分析】 光的折射规律:光从空气斜射入水或其他介质,折射光线与入射光线、法线在同一平面上;折射光线和入射光线分居法线两侧,折射角小于入射角;入射角增大时,折射角也随着增大;当光线垂直射向介质表面时,传播方向不改变。(折射光路也是可逆的)
25.【答案】增加;>
26.【答案】
【解析】【解答】过入射点作分界面的垂线并标出垂直符号.在水中法线的右侧作出反射光线,使反射角等于入射角.在空气中法线的右侧作出折射光线,使折射角大于入射角.
【分析】根据光的折射规律作图,法线用虚线,光线要标出方向.
27.【答案】
28.【答案】(1)像;不会
(2)4.28;靠近
(3)大
(4)浅
29.【答案】提出问题;像;不会;2.13;靠近;大;浅
30.【答案】(1)0
(2)下降;1.5;静止;右
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