内容正文:
3.1探究:光的反射定律
一、单选题
1.如图所示,一本书掉在了地上,小明和小聪从不同方向同时看到了它( )
A.小明和小聪都能看到书是因为光路是可逆的
B.小明和小聪看到书都是光发生镜面反射
C.小明和小聪看到书都是光发生漫反射
D.小明和小聪都能看到书是因为书是光源
2.如图所示,一束光线与水平面成35°角射向镜面,下列说法正确的是
A.入射角是35°
B.反射角是35°
C.反射角是65°
D.反射光线和入射光线的夹角是110°
3.一束光线射到平面镜上,若要使反射角为30°,则入射光线与平面镜的夹角应为( )
A.30° B.40° C.50° D.60°
4.晓丽在观察河对岸树木在水中的倒影,下列四幅光路图中,能正确反映出该情景的是( )
A. B.
C. D.
5.如图所示,为了探究光反射时的规律,把一个平面镜放在水平桌面上,纸板ENF是用两块纸板连接起来的,纸板NOF可以向前或向后折。下列说法正确的是( )
A.纸板NOF向前或向后折,是为了探究反射光线、入射光线和法线是否在同一平面内
B.入射光线靠近ON时,反射光线远离ON
C.使一束光贴着纸板沿NO方向射到O点,这时没有反射光射出
D.入射光线和反射光线的夹角总等于90°
6.如图所示,一束光在平面镜上发生反射,反射光恰好照在光屏的A处,若入射光线保持不变,要让反射光照在光屏的B处,下列方法中可行的是( )
A.只将光屏竖直向下移动一段距离
B.只将平面镜水平向右移动一段距离
C.只将平面镜竖直向下移动一段距离
D.平面镜绕入射点O逆时针转过一定角度(<90°)
7.下列诗词中涉及到的光现象,解释正确的是( )
A.
楼台倒影入池塘——倒影是楼台经水面反射成的虚像
B.
雾雨当空飞彩虹——彩虹的形成是由于光的反射
C.
明镜可鉴形——镜子可以成像是因为光发生了折射
D.
长河落日圆——水中“落日”能用照相机拍摄,所以是实像
8.关于光的反射,如图所示光路图正确的是( )
A. B. C. D.
9.如图所示,平面镜M与N的夹角为θ,一条平行于平面ON的光线经过两个平面镜的多次反射后,能够沿着原来的光路回,则两平面镜之间的夹角θ不可能是( )
A.4o B.3o C.2o D.1o
10.卡文迪许扭秤是用来测定万有引力恒量的重要仪器,为了观察悬挂的石英丝发生的微小扭转形变,卡文迪许采用了光放大的原理,如图所示,图中悬挂在石英丝下端的T形架的竖直杆上装一块小平面镜M,M可将由光源S射来的光线反射到弧形的刻度尺上(圆弧的圆心即在M处),已知尺子距离M为2m,若反射光斑在尺子上移动2π cm,则平面镜M转过的角度是( )。
A.0. 9° B.1. 8° C.2. 7° D.3. 6°
二、填空题
11.用如图所示的装置探究光的反射规律,纸板由E、F两部分组成,可以绕ON翻折,实验时平面镜水平放置,纸板应 立在平面镜上,并且让一束光 纸板射向镜面O点;将纸板F绕ON向前或向后翻折,这样做的目的是探究反射光线、入射光线和法线是否在 。
12.如图所示是一种液面升降监测装置原理图。点光源S发出的一束激光与水平液面成45°角射向平静的液面,入射光线与反射光线的夹角为 ;光经液面反射后射到液面上方水平标尺上的点,当液面上升0.2m时,光点将 (选填“向左”或“向右”)移动 m。
13.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,其中折射光线是 ,反射角 °,玻璃在界面的 侧。
14.如图,固定在水面上方的光源S发出一束光经水面反射后在光屏上有一个光斑A,已知光束与水面的夹角为45°,当水面降低时,反射角将 (选填“变大”、“不变”或“变小”),光斑A将 (选填“向左”、“向右”或“不”)移动。
15. 如图是一种液面升降监测装置原理图。点光源S发出的一束激光保持一定的入射角射向平静的液面,光经液面反射后射到液面上方水平标尺上的S′点。当液面下降时,光点S′将 (选填“向左”“向右”或“不会”)移动。若S′移动的距离是液面变化高度的2倍,则激光射向液面的入射角等于 (填度数)。
16.有一光电控制液面高度的仪器,通过光束在液面上的反射光线打到光电屏上来显示液面高度,光路图如图所示。当入射光方向不变,光屏上的点由S1移到S2时,表示液面 (选填“上升”、“下降”或“不变”),若此时入射光束与液面的夹角是50°,则反射角的大小是 。
三、实验探究题
17.在“探究光的反射规律”时,小明进行了如图所示的实验。
(1)他先将平面镜放在水平桌面上,再把白色硬纸板 放置在平面镜上,选择粗糙白色的硬纸板为了显示 ;
(2)让一束光EO贴着纸板射到平面镜上,在纸板上会看到反射光线OF,然后将纸板绕ON向后折,如图乙所示,此时在NOF面上 看到反射光线,此时,反射光 (存在/不存在);以上实验操作为了探究反射光线、入射光线和法线是否在 ;
(3)在图甲中,如果让光线逆着OF的方向射向镜面,会看到反射光线沿着 方向射出,这表明光反射时,光路是 ;
(4)小明探究反射角和入射角之间的关系时,三次改变入射角i的大小,实验所测数据如表,他根据表中数据得出的结论和其他同学的结论并不一致。请你根据表中的数据分析小明实验中出现错误的原因 。
实验次数
入射角/°
反射角/°
第一次
30
60
第二次
40
50
第三次
50
40
四、简答题
18.若使一束光先后经两平面镜反射后,出射光线与入射光线垂直,这两平面镜应如何放置?
五、作图题
19.作图题:
(1)在图甲中作出物体做匀速直线运动的图像;
(2)根据图乙中的入射光线,画出相应的反射光线并标出入射角的大小。
六、综合题
20.如图所示是河南省郑州市郑东新区的蝴蝶桥,桥梁长度为150m。
(1)蝴蝶桥在水中的倒影是由于(选填“光沿直线传播”、“光的反射”或“光的折射”)而形成的(选填“虚”或“实”)像;
(2)若小强同学骑着电动车以18km/h的速度匀速通过蝴蝶桥,则他用了多少时间?
(3)小强仍按上述速度匀速行驶,若他突然发现前方有意外情况,经过0.6s(从发现情况到制动刹车的反应时间)开始制动刹车,再经过5.4s又滑行21m后停止,则从发现情况到完全停止过程中,其平均速度多大?
七、科普阅读题
21.阅读短文,回答问题。
光的全反射
小慧在做光的折射规律实验时偶然发现:当激光从水中斜射向空气中时,当入射角增大到一定角度时,折射光线会消失,只剩下反射光线(如图甲所示)。这到底是什么原因呢?通过查阅资料,他终于明白了其中的奥妙。
当光线从一种介质1(如水)射向另一种介质2(如空气)时,本来应该有一部分光进入介质2,称为折射光,另一部分光反射回介质1,称为反射光(如图乙所示)。但当介质1(如水)的折射率大于介质2(如空气)的折射率,即光从光密介质射向光疏介质时,折射角大于入射角,当入射角增大时,折射角也增大,但折射角先增大到90度,此时折射光消失,只剩下反射光,这种现象称为全反射现象。刚好发生全反射时的入射角叫做临界角。只有入射角大于或等于临界角时,才会发生全反射现象。
光密介质和光疏介质是相对的。例如,水折射率大于空气,所以相对于空气而言,水就是光密介质;而玻璃的折射率比水大,所以相对于玻璃而言,水就是光疏介质。介质的折射率小越小,光在其中传播的速度越快。
光纤通信就是利用光的全反射原理。光导纤维在结构上有内芯和外套两种不同介质,光从内芯传播时遇到光纤弯曲处,会发生全反射现象,而保证光线不会泄漏到光纤外。
(1)由全反射的条件可知,当光从空气斜射到水中时 (会/不会)发生全反射现象;
(2)若光由水进入空气的临界角是48.5°,则入射光以60°的入射角从水射向空气时 (会/不会)发生全反射现象;
(3)光导纤维的外套相对于内芯介质来说是 (光疏介质/光密介质);外套的折射率 内芯介质;(大于/等于/小于)
(4))一个三棱镜由上述玻璃构成,让一束光垂直于玻璃三棱镜的一个面射入(如图所示),请在图中完成这束入射光的光路图 。(光由玻璃进入空气的临界角是41.8°)
参考答案
1.C
2.D
3.D
4.A
5.A
6.C
7.A
8.C
9.A
10.A
11.竖直(垂直);紧贴;同一平面
12.90°;向左;0.4
13.OG;30;左
14.不变;向右
15.向右;45º
16.下降;40°
17.垂直;显示;不能;存在;同一平面内;OE;可逆的;错把反射光线与镜面的夹角当成了反射角
18.画出如图所示的光路示意图,
设入射光线与镜面OM的夹角为α,则结合反射定律可知
∠OBC=α,∠ABC=180°-2α
则∠OCB=180°-α-θ
∠BCD=180-2∠OCB=2α+2θ-180°
φ= 180°-∠ABC-∠BCD= 180°-2θ
令φ=90°,可得θ=45°。因此两镜面夹角应为45°。
19.(1)
(2)
20.光的反射,虚,30s,4m/s
21.(1)不会
(2)会
(3)光疏介质;小于
(4)
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