内容正文:
八上物理专题十八 4.4光的折射
分考点精练 · 基础巩固 · 培优提高
目 录
第一部分 分考点精练(共18题)
考点01 光的折射的概念和特点(3题)
考点02 探究光的折射规律的实验(3题)
考点03 光的折射光路图(3题)
考点04 根据光路图区分入射、反射和折射光线(3题)
考点05 生活中的光的折射现象(3题)
考点06 光的折射规律的应用(3题)
第二部分 基础巩固(共12题)
第三部分 培优提高(共12题)
第一部分 分考点精练
考点01 光的折射的概念和特点
【典例01】下列属于光的折射现象的是( )
A.小孔成像 B.水面倒影 C.“弯曲”的筷子 D.手影
【变式1-1】如图所示,入射光线 PO斜射人到空气和水的交界面上,虚线OB 与光线 PO 在同一直线上,则入射光线 PO 的折射光线将沿着 方向射出。(选填“OA”“OB”或“OC”)
【变式1-2】一束单色光从空气斜射入水中的情境如图所示。以下描述无误的是( )
A.∠NOB是反射角,∠NOC是折射角 B.∠AOM大于∠BON
C.OB是反射光,OC是折射光 D.若光沿CO入射,将沿OA和OB射出
考点02 探究光的折射规律的实验
【典例02】某小组选用了图甲中光源、水、水槽、可折转的光屏(带刻度)等器材,用于完成探究“光从空气射入水中时的折射规律”。
(1)使用可折转的光屏,是为了观察折射光线和入射光线是否 .
(2)光从空气射入水中,入射点为O点,不断改变入射角,读出刻度盘上对应的折射角,将实验结果画在图丙中,其中1和1′、2和2′…4和4′分别表示各次入射光线和对应的折射光线的位置.由此可得出,光从空气斜射入水中时,折射角随入射角的增大而 ,且折射角 (选填“大于”、“等于”“小于”)入射角;当光从空气垂直射入水中时,折射角等于 度.
【变式2-1】 在“探究光从玻璃斜射入空气的折射规律”的实验中,小东借助激光笔、半圆形玻璃块和带刻度的光具盘完成了实验,观察到如图所示的1、2、3三条光束,并在光具盘上用笔描出了对应的光路。
(1)图中的折射角大小为 ;
(2)根据实验现象初步发现,光从玻璃斜射入空气时,折射角 (选填“>”、“=”或“<”)入射角;
(3)现在要探究光的折射现象中光路是否可逆,具体的操作是 ,如果看到 现象,就可证明光路是可逆的。
【变式2-2】如图所示,是实验小组在“探究光的折射特点”的实验中拍下的一张照片。照片显示的是激光笔发出的光经空气和矩形玻璃砖传播时所呈现的光路。现根据这张照片,来探究下列问题:
(1)如果AB为入射光,BE就是 光,BC就是 光;
(2)如果以ABC段光路来探究折射特点,还需要作辅助线,请在答题卡对应图中画出辅助线;
(3)照片中未标注光的传播方向,请根据照片中的光路判断光是从A端入射,还是D端入射? ;理由是: 。
考点03 光的折射光路图
【典例03】 作图题:如图所示,一束光从空气斜射入玻璃,请画出折射光线。
【变式3-1】如图所示,有一束光线射到一块玻璃制成的三棱镜上,请在图中画出这束光线穿过三棱镜的大致传播方向。
【变式3-2】如图所示,两块完全相同的直角三角形玻璃砖A和B放置在同一水平面内,斜边平行且相距一定距离。一条光线从空气中垂直于玻璃砖A的直角边射入,从玻璃砖B的直角边射出,请画出它的光路图。
考点04 根据光路图区分入射、反射和折射光线
【典例04】如图所示,一束光在空气和玻璃的界面上同时发生反射和折射。下列说法正确的是( )
A.OG为反射光线 B.∠AOG为折射角,大小为45°
C.CD为空气和玻璃的界面 D.这束光由玻璃斜射入空气中
【变式4-1】 如图所示,是一束光从空气以一定角度射到水面某点后,在水中和空气中的径迹。若这束光沿水中径迹从水中射到水面同一点,光路图可能的是( )
A B C D
【变式4-2】如图为光在空气和玻璃两种介质中传播的情形,下列说法正确的是( )
A.入射角等于50° B.折射角等于20°
C.是界面 D.的右边是玻璃
考点05 生活中的光的折射现象
【典例05】 孩子在湖边观鱼,这条鱼实际在C点处,但孩子看见鱼是在D点处。则小孩这样看的结果是因为从水下发射的光发生了 ,所看的是鱼的 像(填实像或虚像),光是从 (选填“空气中射到水中或”或“水中射到空气中”)。
【变式5-1】 古诗词是中国传统文化的精髓,下列诗词描述的情景都与光现象有关。其中,蕴含着光的折射原理的是( )
A.谁知明镜里,形影自相怜 B.举杯邀明月,对影成三人
C.潭清疑水浅,荷动知鱼散 D.野旷天低树,江清月近人
【变式5-2】 蓝蓝的天上白云飘,站在湖边的小明看到清澈的水中鱼儿在云中游动,下列说法正确的是( )
A.看到的水中的鱼是实像
B.看到的水中的云是实像
C.看到的水中的云是由于光的折射形成的
D.看到的水中的鱼是由于光的折射形成的
考点06 光的折射规律的应用
【典例06】一固定激光笔向水面发出一束激光,光线在水面的O点同时发生反射和折射的光路如图所示,同时墙面和池底分别出现了光斑P和Q,下列说法正确的是( )
A.反射角为40° B.反射角为50°
C.若水面上升,光斑P将向右移动 D.若水面下降,光斑Q将向左移动
【变式6-1】 长江十年禁渔的政策实施以来,长江里的鱼儿越来越多。在一段清澈的江水中游来游去的鱼儿,看见岸上的“人”会比实际的人更 (填“高大”或“矮小”),这是因为光发生了 现象。
【变式6-2】学习物理需要从实验中获取知识,甲、乙两图都是光从空气射向水中,依据光的反射和折射回答下列问题。
(1)如图甲所示,一个烧杯中装有半杯水,放在水平木板AB上,一束光线竖直向下照在水面上,在杯底D点有一光斑。现在A端下方垫一个小木块C(烧杯未滑动),则水面静止时杯底的光斑将在 (选填“D点”“D点左边”或“D点右边”);
(2)同学们自制的水位测量仪的示意图如图乙所示,A点与光屏PQ在同一水平面上,从A点发出一束与水平面成45°角且方向不变的激光,经水面反射后,在光屏上B点形成一个光斑,光斑位置随水位变化而发生变化。若某时间内光斑B向右移动了,说明水位 (选填“上升”或“下降”)了。
第二部分 基础巩固
1.如图所示,由于光的折射形成的是( )
A.变幻的“手影” B.“折断”的铅笔
C.金色的“日环” D.倒立的“烛焰”
2.如图所示的情景中,是由光的折射形成的是( )
A.墙上的竹影 B.水中的倒影
C.“分离”的勺子 D.
E.拐角镜
3.以下四幅景象是由于光的折射形成的是 ( )
A. 阳光下树下形成树荫B. 石桥在水中形成倒影
C. 池中的鱼看起来位置很浅
D. 阳光透过树叶的缝隙在地上形成圆形光斑
4. 在日常学习中,会遇到很多有趣的光现象,下列现象中由于光的折射形成的是( )
A.窗框在桌面的影子 B.黑板的反光 C.刻度尺下的字“扭曲” D.傍晚时窗户中的“教学楼”
5. 唐朝诗人李白在《渡荆门送别》诗中有“云生结海楼”的写景名句,其中“海楼”指海市蜃楼,其产生的主要原因是( )
A.小孔成像 B.光的折射 C.平面镜成像 D.凹面镜成像
6. 下列光现象:①手影游戏;②海市蜃楼;③小孔成像;④池水变“浅”, (选填序号)是由于光的直线传播产生的, (选填序号)是由于光的折射产生的。
7.小明在家为弟弟表演了一个“变硬币”的魔术,如图所示,将不透明的杯子放在弟弟面前,弟弟看到杯中“无”硬币,是由于光的_____(选填“直线传播”、“反射”或“折射”,下同),然后缓慢向杯中注入水,弟弟惊讶地看到了“硬币”。弟弟看到的“硬币”是由于光的_____形成的_____(选填“实”或“虚”)像,像的位置比实际硬币的位置_____(选填“深”或“浅”)。
8.如图所示,光线从空气射入水中。如图所示光路图中正确的是( )
A. B. C. D.
9.夏季来临,要严防溺水。因为清澈见底的湖水,人在岸边看见的池底要比实际浅一些,下列能正确解释此现象的光路图是( )
A. B.
C. D.
10.有经验的渔民叉鱼时总是叉向鱼的下方,能说明这一现象的光路图是( )
A. B.
C. D.
11. 如图,潜水员在水中能看到岸上的建筑物,是光从 斜射入 中时发生的折射现象,潜水员看到建筑物的位置会在它实际位置 (填“下方”、“上方”或“本身”)。
12. 坐在桌前,将硬币放在空碗底部,保持坐姿,使自己能够看到硬币,如图甲所示,能看到本身不发光的硬币是光的 现象;保持坐姿不变,将碗向前推,直到在A处刚好看不到硬币,如图乙所示,这是因为光的 ;保持坐姿不变,向碗中缓缓注水后,能看到硬币,如图丙所示,这是光的 现象。若在图丙中A处用激光手电对准虚像照射,则激光手电发出的光 (选填“能”或“不能”)照射到硬币上。
第三部分 培优提高
1.下列关于光的折射的说法正确的是
A.光从空气斜射入水中时,折射角大于入射角
B.岸上的人看到的水中的石块是光的折射形成的虚像
C.水中的石块看起来比实际位置浅一些,是因为光从水中斜射入空气时发生折射
D.水的温度影响了光的传播路径,使光线发生弯曲
E.折射角一定小于入射角
F.入射光线靠近法线,折射光线也靠近法线
G.入射角减小5°时,折射角也减小5°
H.光的折射过程中,光路是不可逆的
I.“杯弓蛇影”中的“蛇影”是光的折射形成的
2. 一束光射到平静的水面上,入射光线与水面的夹角为15°,下列说法中正确的是( )
A.反射角为15° B.折射角为75°
C.反射光线与入射光线的夹角为30° D.反射光线与折射光线的夹角大于30°
3.小凤在演示光的折射实验时,在一圆柱形敞口容器左侧某一高度斜射入一束激光后,发现容器底部产生一个光斑O,如图所示。若她保持水面高度和入射点不变,使激光入射角减小,折射角会 (选填“增大”、“减小”或“不变”);若她保持激光笔位置和激光入射角不变,使水面 (选填“上升”、“下降”或“不变”),会观察到光斑向右移动。
4.如图所示,一束单色光从空气斜射到某液面上,与液面的夹角为30°,反射光线与折射光线的夹角为90°。下列说法正确的是( )
A.∠AOM是入射角,入射角为30° B.OC是折射光线,折射角为30°
C.∠M'OC是反射角,反射角为60° D.OB是反射光线,反射角为30°
5.C是球形水滴的球心,入射球形水滴的光线与C点所在的一个圆在同一平面上,它进入并穿过水滴的传播径迹可能是( )
A.① B.② C.③ D.④
6.如图所示,一束方向不变的光线从右方斜射向水面。这时反射角是,折射角是。若把水槽左端稍垫高一点,等水面重新平静后,反射角是,折射角是。则( )
A. B.
C. D.
7.光从水中射入空气中,反射光线恰好和折射光线垂直,入射角可能为( )
A.0° B.30° C.45° D.60°
8.有一圆柱形敞口容器,从其左侧某一高度斜射入一束激光,在容器底部产生一个光斑O,如图所示。下列操作将使光斑向左移动的是( )
A.保持水面的高度和入射点不变,使激光的入射角增大
B.保持水面的高度不变,使激光笔向右平移
C.保持激光射入的角度不变,使水面上升
D.保持激光射入的角度不变,使水面下降
9. 阳光照射到喀纳斯湖平静的水中时发生折射,从太阳升起到落山的过程中,折射角( )
A.一直减小 B.一直增大
C.先减小后增大 D.先增大后减小
10. 如图所示,水槽内装满水,槽底有一点光源S,紧贴右侧槽壁竖直固定一平面镜。S发出的一条光线经水面折射,又经平面镜反射后过P点。
(1)画出P点在平面镜中所成的像;
(2)将S点到P点的光路图补充完整。
11. 承德避暑山庄湖景如画,如图甲所示。小玉同学在岸边,通过平静的湖面,既可看到建筑物的倒影,又可看到水中的鲤鱼。图乙中,A点代表建筑物的顶点,B点代表小玉看到的鱼,C点代表小玉的眼睛。请在图乙中画出:
(1)A点在水中的像A';
(2)小玉看到A'的光路;
(3)鱼的大致位置B'并完成看到B'的光路图。
12.如图所示的是一束光从空气斜射入玻璃时发生的反射与折射图像。根据图像可以判断: 是界面(选填“MN”或“PQ”);在 (选填“MN上方”、“MN下方”、“PQ左侧”或“PQ右侧”)是玻璃;若∠AOB=80°,则反射角的度数为 。
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八上物理专题十八 4.4光的折射
分考点精练 · 基础巩固 · 培优提高
目 录
第一部分 分考点精练(共18题)
考点01 光的折射的概念和特点(3题)
考点02 探究光的折射规律的实验(3题)
考点03 光的折射光路图(3题)
考点04 根据光路图区分入射、反射和折射光线(3题)
考点05 生活中的光的折射现象(3题)
考点06 光的折射规律的应用(3题)
第二部分 基础巩固(共12题)
第三部分 培优提高(共12题)
第一部分 分考点精练
考点01 光的折射的概念和特点
【典例01】下列属于光的折射现象的是( )
A.小孔成像 B.水面倒影 C.“弯曲”的筷子 D.手影
【答案】C
【详解】A.小孔成像是由于光的直线传播,物体发出的光通过小孔在光屏上形成倒立的实像,故A不符合题意;
B.水面倒影属于平面镜成像,是由光的反射形成的,故B不符合题意;
C.筷子反射的光从水中斜射入空气时,在水与空气的交界面上发生折射,进入空气中的折射光线向水面偏折,折射角大于入射角。由于我们认为光是沿直线传播的,看到的筷子位置在折射光线的反向延长线上,像的位置比实际位置偏高,因此筷子在水中看起来“弯曲”是由于光的折射形成的,故C符合题意;
D.手影是因为光的直线传播,手挡住了光的传播路径,在后面形成了手的影子,故D不符合题意。
故选C。
【变式1-1】如图所示,入射光线 PO斜射人到空气和水的交界面上,虚线OB 与光线 PO 在同一直线上,则入射光线 PO 的折射光线将沿着 方向射出。(选填“OA”“OB”或“OC”)
【答案】OC
【详解】光从空气斜射入水中时,折射角小于入射角,所以,入射光线 PO 的折射光线将沿着OC方向射出。
【变式1-2】一束单色光从空气斜射入水中的情境如图所示。以下描述无误的是( )
A.∠NOB是反射角,∠NOC是折射角 B.∠AOM大于∠BON
C.OB是反射光,OC是折射光 D.若光沿CO入射,将沿OA和OB射出
【答案】C
【详解】AC.过入射点O作垂直于界面的垂线即为法线PQ,如图所示:
根据反射光线与入射光线分居法线两侧,反射角等于入射角,折射光线与入射光线分居法线两侧,光由空气斜射入其它透明介质时,折射角小于入射角,可知AO为入射光线、OB为反射光线,OC为折射光线,则∠AOP是入射角,∠BOP是反射角,∠COQ是折射角,故A错误,C正确;
B.根据光的反射规律,反射角等于入射角,即∠BOQ=∠AOP,因而其余角∠AOM一定等于∠BON,故B错误;
D.根据光路是可逆的可知,光若沿CO入射,将沿OA射出,但反射光线在水中,不是OB,故D错误。
故选C。
考点02 探究光的折射规律的实验
【典例02】某小组选用了图甲中光源、水、水槽、可折转的光屏(带刻度)等器材,用于完成探究“光从空气射入水中时的折射规律”。
(1)使用可折转的光屏,是为了观察折射光线和入射光线是否 .
(2)光从空气射入水中,入射点为O点,不断改变入射角,读出刻度盘上对应的折射角,将实验结果画在图丙中,其中1和1′、2和2′…4和4′分别表示各次入射光线和对应的折射光线的位置.由此可得出,光从空气斜射入水中时,折射角随入射角的增大而 ,且折射角 (选填“大于”、“等于”“小于”)入射角;当光从空气垂直射入水中时,折射角等于 度.
【答案】 在同一平面内 增大 小于 0
【详解】(1)将光屏的半部分向前后翻折,就不会看到折射光线,只有当整个光屏为一平面时,才能够看到折射光线,说明入射光线、折射光线、法线共面.这说明使用可折转的光屛,是为了观察折射光线和入射光线是否在同一平面内.
(2)由图丙可以看出,当入射角逐渐减小,则折射角逐渐减小,入射角增大时,折射角也随着增大;即:光从空气斜射入水中时,折射角随入射角的增大而增大,随入射角的减小而减小,且折射角小于入射角.当光从空气垂直射到水面时,传播方向不变,此时入射角等于0度,折射角等于0度.
【变式2-1】 在“探究光从玻璃斜射入空气的折射规律”的实验中,小东借助激光笔、半圆形玻璃块和带刻度的光具盘完成了实验,观察到如图所示的1、2、3三条光束,并在光具盘上用笔描出了对应的光路。
(1)图中的折射角大小为 ;
(2)根据实验现象初步发现,光从玻璃斜射入空气时,折射角 (选填“>”、“=”或“<”)入射角;
(3)现在要探究光的折射现象中光路是否可逆,具体的操作是 ,如果看到 现象,就可证明光路是可逆的。
【答案】 80° > 让入射光沿光路2射入 折射光从光路1射出
【详解】(1)由图可知,光束1是入射光,光束3是反射光,光束2是折射光。光束1和3中间所夹的直线为法线,与玻璃砖底面一致的直线为界面,折射光线与法线的夹角为折射角,则折射角为80°。
(2)由图可知,反射角约为40°,由光的反射定律可知,反射角等于入射角,则入射角为40°,因此折射角大于入射角。
(3)要探究光的折射现象中光路是否可逆,则只需让入射光沿折射光(光路2)入射到玻璃砖,若看到折射光沿光路1射出,就能说明折射现象中光路是可逆的。
【变式2-2】如图所示,是实验小组在“探究光的折射特点”的实验中拍下的一张照片。照片显示的是激光笔发出的光经空气和矩形玻璃砖传播时所呈现的光路。现根据这张照片,来探究下列问题:
(1)如果AB为入射光,BE就是 光,BC就是 光;
(2)如果以ABC段光路来探究折射特点,还需要作辅助线,请在答题卡对应图中画出辅助线;
(3)照片中未标注光的传播方向,请根据照片中的光路判断光是从A端入射,还是D端入射? ;理由是: 。
【答案】(1) 反射 折射
(2)
(3) 从A端入射 见解析
【详解】(1)[1][2]光射向两种介质分界面时,会同时发生反射和折射,且反射光和入射光在同种介质中,所以BE就是反射光,BC就是折射光。
(2)要探究折射特点,需要作出法线。方法是:过入射点与玻璃砖上表面垂直作直线,就是法线,如图所示:
(3)[1][2]若光线从D端入射,DC为入射光,射向玻璃砖下表面时会发生反射和折射,实际没有发生反射;其折射光CB射向玻璃砖上表面时,发生折射,但不会出现光线BE。所以光是从A端入射。
考点03 光的折射光路图
【典例03】 作图题:如图所示,一束光从空气斜射入玻璃,请画出折射光线。
【答案】见右图。
【详解】图中已画出法线,光从空气斜射入玻璃中,折射角小于入射角,折射光线与入射光线分居法线两侧,据此在法线左侧的玻璃中画出折射光线,如图所示。
【变式3-1】如图所示,有一束光线射到一块玻璃制成的三棱镜上,请在图中画出这束光线穿过三棱镜的大致传播方向。
【答案】
【详解】据折射规律可知,在三棱镜的第一个界面,光从空气垂直入射玻璃中,光线的传播方向不会发生改变。在三棱镜的第二个界面,光线从玻璃斜射入空气时,它会向远离法线方向偏折。如图所示:
【变式3-2】如图所示,两块完全相同的直角三角形玻璃砖A和B放置在同一水平面内,斜边平行且相距一定距离。一条光线从空气中垂直于玻璃砖A的直角边射入,从玻璃砖B的直角边射出,请画出它的光路图。
【答案】
【详解】光线垂直于界面入射时,光线的传播方向不变;光从玻璃砖A中斜射入空气中时,折射角大于入射角,故从A出来的折射光线会向上偏折;光从空气中斜射入B中时,折射角小于入射角此时的折射角等于A中的入射角,故折射光线与原入射光线平行射出,且折射光线垂直射向B的右侧,所以从B右侧射出的光线方向不变,如图所示:
考点04 根据光路图区分入射、反射和折射光线
【典例04】如图所示,一束光在空气和玻璃的界面上同时发生反射和折射。下列说法正确的是( )
A.OG为反射光线 B.∠AOG为折射角,大小为45°
C.CD为空气和玻璃的界面 D.这束光由玻璃斜射入空气中
【答案】D
【详解】根据光的反射定律,反射角等于入射角,和折射规律分析;
C.确定界面和法线, 由图可知,
且,即,说明这两个角是入射角和反射角,因此是法线,与法线垂直的才是空气和玻璃的界面,故C错误;
A.折射光线和入射光线分别在法线两侧,因此是入射光线,是反射光线,是折射光线,故A错误;
B.折射角是折射光线与法线的夹角,因此折射角是,不是,是折射光线与界面的夹角,故B错误;
D.入射角为,折射角为,折射角大于入射角,根据折射规律:光从玻璃斜射入空气中时,折射角大于入射角,因此这束光由玻璃斜射入空气中,故D正确。
故选D。
【变式4-1】 如图所示,是一束光从空气以一定角度射到水面某点后,在水中和空气中的径迹。若这束光沿水中径迹从水中射到水面同一点,光路图可能的是( )
A B C D
【答案】A
【详解】光从水中斜射入空气中时,反射光线仍在水中,折射光线向远离法线的方向偏折,折射角大于入射角,故A符合题意,BCD不符合题意。故选A。
【变式4-2】如图为光在空气和玻璃两种介质中传播的情形,下列说法正确的是( )
A.入射角等于50° B.折射角等于20°
C.是界面 D.的右边是玻璃
【答案】D
【详解】光在玻璃表面同时发生反射和折射,在光的反射现象中,反射角等于入射角。由图示知,直线MM′左侧的两条射线与直线NN′的夹角都为70度,则此两射线分别为入射光线和反射光线。在折射现象中,折射光线和入射光线分居法线两侧,则NN′为法线,MM为玻璃界面, NN′下侧的射线为入射光线,则入射角为70度。MM右侧的射线为折射光线,则折射角为40度。折射角小于入射角,光线由空气斜射入玻璃中,MM′的左侧为空气,右侧为玻璃。故ABC错误,D正确。
故选D。
考点05 生活中的光的折射现象
【典例05】 孩子在湖边观鱼,这条鱼实际在C点处,但孩子看见鱼是在D点处。则小孩这样看的结果是因为从水下发射的光发生了 ,所看的是鱼的 像(填实像或虚像),光是从 (选填“空气中射到水中或”或“水中射到空气中”)。
【答案】 折射 虚 水中射到空气中
【详解】鱼实际位于C点,它反射的光由水斜射入空气时,在水面上发生折射,折射角大于入射角,折射光线远离法线,折射光线向水面偏折射向B点,人眼逆着折射光线的方向看去,看到的“鱼”位于D点。
【变式5-1】 古诗词是中国传统文化的精髓,下列诗词描述的情景都与光现象有关。其中,蕴含着光的折射原理的是( )
A.谁知明镜里,形影自相怜 B.举杯邀明月,对影成三人
C.潭清疑水浅,荷动知鱼散 D.野旷天低树,江清月近人
【答案】C
【详解】A.谁知明镜里,形影自相怜,是平面镜成像,属于光的反射,故A不符合题意;
B.举杯邀明月,对影成三人,地上的影子是光的直线传播形成的,故B不符合题意;
C.潭清疑水浅是因为由潭底反射的光从水进入空气时,发生了折射,潭水上方的人看到的“潭底”实际上是位于潭底上方的虚像,因此觉得潭水较浅,故C符合题意;
D.“江清月近人”属于平面镜成像,是光的反射形成的,故D不符合题意。
故选C。
【变式5-2】 蓝蓝的天上白云飘,站在湖边的小明看到清澈的水中鱼儿在云中游动,下列说法正确的是( )
A.看到的水中的鱼是实像
B.看到的水中的云是实像
C.看到的水中的云是由于光的折射形成的
D.看到的水中的鱼是由于光的折射形成的
【答案】D
【详解】当光遇到水面时会发生反射,此时水面相当于一平面镜,所以看见水中的“云”是由光的反射现象形成的云的虚像;鱼生活在水里,鱼反射的光线由水中斜射入空气时,在水面上发生折射,折射角大于入射角,折射光线进入人眼,人眼会逆着折射光线的方向看去,就会觉得鱼变高了,所以看到了鱼的虚像,故D正确,ABC错误。故选D。
考点06 光的折射规律的应用
【典例06】一固定激光笔向水面发出一束激光,光线在水面的O点同时发生反射和折射的光路如图所示,同时墙面和池底分别出现了光斑P和Q,下列说法正确的是( )
A.反射角为40° B.反射角为50°
C.若水面上升,光斑P将向右移动 D.若水面下降,光斑Q将向左移动
【答案】B
【详解】AB.如图,入射光线与水面夹角为40°,则入射角为50°,反射角等于入射角,所以,反射角为50°,故A错误,B正确;
C.若水面上升,入射光方向不变,入射点向左上方移动,反射光线平行左移,光斑P将向左移动,故C错误;
D.若水面下降,入射光方向不变,入射点向右下方移动,折射光线平行右移,光斑Q将向右移动,故D错误。
故选 B。
【变式6-1】 长江十年禁渔的政策实施以来,长江里的鱼儿越来越多。在一段清澈的江水中游来游去的鱼儿,看见岸上的“人”会比实际的人更 (填“高大”或“矮小”),这是因为光发生了 现象。
【答案】 高大 折射
【详解】[1][2]岸上的“人”射出的光线,在水面处发生折射,折射光线远离法线,鱼儿的眼睛逆着光线看来,折射光线好像在A′点射出的,A′点就是A点的像,所以鱼儿看到岸上的人比实际的要高(如下图)。
【变式6-2】学习物理需要从实验中获取知识,甲、乙两图都是光从空气射向水中,依据光的反射和折射回答下列问题。
(1)如图甲所示,一个烧杯中装有半杯水,放在水平木板AB上,一束光线竖直向下照在水面上,在杯底D点有一光斑。现在A端下方垫一个小木块C(烧杯未滑动),则水面静止时杯底的光斑将在 (选填“D点”“D点左边”或“D点右边”);
(2)同学们自制的水位测量仪的示意图如图乙所示,A点与光屏PQ在同一水平面上,从A点发出一束与水平面成45°角且方向不变的激光,经水面反射后,在光屏上B点形成一个光斑,光斑位置随水位变化而发生变化。若某时间内光斑B向右移动了,说明水位 (选填“上升”或“下降”)了。
【答案】(1)D点左边
(2)下降
【详解】(1)光线垂直射入水面时不发生折射。将A端垫起时,相当于以B为圆心顺时针转动,转动时,光线不动,D应该转动到光线的右侧,光线在D的左侧,所以最终光斑在D点左边。
(2)从A点发出一束与水平面成45°角且方向不变的激光,经水面反射后,在光屏上B点形成一个光斑,入射角不变,入射光不变,则水位升降前后的反射角不变,升降前后的反射光线平行。光斑B向右移动,说明反射点右移,所以水位下降了。
第二部分 基础巩固
1.如图所示,由于光的折射形成的是( )
A.变幻的“手影” B.“折断”的铅笔
C.金色的“日环” D.倒立的“烛焰”
【答案】B
【详解】A.影子形成的原理是光的直线传播。变幻的“手影”是由光的直线传播形成的,故A不符合题意;
B.“折断”的铅笔是由于光的折射形成的,故B符合题意;
C.日食、月食形成的原理是光的直线传播。金色的“日环”是由光的直线传播形成的,故C不符合题意;
D.倒立的“烛焰”属于小孔成像,而小孔成像的原理是光的直线传播,故D不符合题意。
故选B。
2.如图所示的情景中,是由光的折射形成的是( )
A.墙上的竹影 B.水中的倒影
C.“分离”的勺子 D.
E.拐角镜
【答案】C
【详解】A.墙上的竹影是光沿直线传播的现象,故A不符合题意;
B.水中的倒影是平面镜成像现象,是光的反射现象,故B不符合题意;
C.“分离”的勺子是因为水中的勺子反射的光线经过水与空气后发生折射,是折射现象,故C符合题意;
D.拐角镜工作原理是面镜成像,是光的反射现象,故D不符合题意。
故选C。
3.以下四幅景象是由于光的折射形成的是 ( )
A. 阳光下树下形成树荫B. 石桥在水中形成倒影
C. 池中的鱼看起来位置很浅
D. 阳光透过树叶的缝隙在地上形成圆形光斑
【答案】C
【详解】A.阳光下树下形成树荫,是光在同种均匀介质中沿直线传播,光被树木阻挡后在地面形成暗区,属于光的直线传播现象,不是光的折射,故A不符合题意;
B.石桥在水中形成倒影属于平面镜成像,原理是光的反射,不属于光的折射,故B不符合题意;
C.池中的鱼反射的光线从水中斜射入空气中时会发生折射,人眼逆着折射光线看去,会看到位置比实际位置更浅的鱼的虚像,该现象是光的折射形成的,故C符合题意;
D.阳光透过树叶缝隙在地上形成圆形光斑,属于小孔成像现象,原理是光的直线传播,不属于光的折射,故D不符合题意。
故选C。
4. 在日常学习中,会遇到很多有趣的光现象,下列现象中由于光的折射形成的是( )
A.窗框在桌面的影子 B.黑板的反光 C.刻度尺下的字“扭曲” D.傍晚时窗户中的“教学楼”
【答案】C
【详解】A.由于光沿直线传播,当光照到窗框上时,在其后面形成黑暗区域,在桌面形成影子,故A不符合题意;
B.黑板的反光是由于黑板较光滑,光照到上面形成镜面反射,使某些部位的学生看不清黑板,故B符合题意;
C. 在刻度尺下的字看起来扭曲的情况下,是由于刻度尺玻璃厚薄不同,导致光线通过刻度尺时发生了折射,从而使刻度尺下的字看起来发生了变形,故C符合题意;
D.窗户上的玻璃可以看做是平面镜,窗户中的“教学楼”实际上是真实教学楼的虚像,是平面镜的反射现象,故D不符合题意。
故选C。
5. 唐朝诗人李白在《渡荆门送别》诗中有“云生结海楼”的写景名句,其中“海楼”指海市蜃楼,其产生的主要原因是( )
A.小孔成像 B.光的折射 C.平面镜成像 D.凹面镜成像
【答案】B
【详解】B.海市蜃楼是光在不均匀介质中发生的折射现象,故B符合题意;
A.小孔成像是光的直线传播现象,故A不符合题意;
C.平面镜成像是光的反射现象,故C不符合题意;
D.凹面镜成像是光的反射现象,故D不符合题意。
故选B。
6. 下列光现象:①手影游戏;②海市蜃楼;③小孔成像;④池水变“浅”, (选填序号)是由于光的直线传播产生的, (选填序号)是由于光的折射产生的。
【答案】 ①③ ②④
【详解】①手影是光的直线传播形成的,光传播到不透明的物体时,被物体挡住,就形成了影子;②海市蜃楼是光在不均匀介质中发生折射形成的;③小孔成像是光的直线传播形成的;④池水变“浅”是光由水中进入空气时,在水面上发生折射,折射角大于入射角,人眼逆着折射光线的方向看去,看到的是比真实位置要浅的虚像;故由于光的直线传播产生的是①③,由于光的折射产生的是②④。
7.小明在家为弟弟表演了一个“变硬币”的魔术,如图所示,将不透明的杯子放在弟弟面前,弟弟看到杯中“无”硬币,是由于光的_____(选填“直线传播”、“反射”或“折射”,下同),然后缓慢向杯中注入水,弟弟惊讶地看到了“硬币”。弟弟看到的“硬币”是由于光的_____形成的_____(选填“实”或“虚”)像,像的位置比实际硬币的位置_____(选填“深”或“浅”)。
【答案】直线传播,折射,虚,浅。
【详解】因为光在同一种均匀介质中是沿直线传播的,弟弟在A处看不到硬币,是由于杯的边缘部分挡住了来自硬币的光线,光线进入不到眼睛,所以眼睛看不到硬币。
当杯中缓缓注水后,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。
硬币反射的光线从水中斜射入空气中时,在水面处发生折射,折射角小于入射角,折射光线远离法线方向,人眼逆着折射光线看去,像的位置比实际硬币的位置浅。
8.如图所示,光线从空气射入水中。如图所示光路图中正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【详解】当光从空气斜射入水中时,折射角小于入射角,折射光线应该偏向法线方向,B选项中的折射光线方向没变,D选项中的折射光线偏离法线。在折射光路图中,折射光线与入射光线应该分居法线两侧,A选项中的折射光线与入射光线都在法线的左侧,选项中只有C满足所有的正确规律,故ABD错误,C正确。
故选C。
9.夏季来临,要严防溺水。因为清澈见底的湖水,人在岸边看见的池底要比实际浅一些,下列能正确解释此现象的光路图是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【详解】池底反射的光从水中斜射入空气时,在水与空气的交界面上发生折射,进入空气中的折射光线向水面偏折,位置降低,而我们认为光是沿直线传播的,我们看到的池底位置在折射光线的反向延长线上,像的位置比实际位置偏高,看起来比实际的浅;故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
10.有经验的渔民叉鱼时总是叉向鱼的下方,能说明这一现象的光路图是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【详解】水中的鱼反射出的光,在水面上发生了折射,折射角大于入射角,人认为光是沿直线传播的,所以逆着折射光线看上去,看到的是变浅的鱼的虚像,所以有经验的渔民叉鱼时总是叉向鱼下方的位置,这样才能将鱼叉到,具体如图所示:
故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
11. 如图,潜水员在水中能看到岸上的建筑物,是光从 斜射入 中时发生的折射现象,潜水员看到建筑物的位置会在它实际位置 (填“下方”、“上方”或“本身”)。
【答案】 空气 水 上方
【详解】[1][2][3]潜水员在水中能看到岸上的建筑物,是建筑物反射的光线从空气斜射入水中时发生的折射现象,此时折射角小于入射角,人逆着折射光线看到的是真实物体上方的虚像。
12. 坐在桌前,将硬币放在空碗底部,保持坐姿,使自己能够看到硬币,如图甲所示,能看到本身不发光的硬币是光的 现象;保持坐姿不变,将碗向前推,直到在A处刚好看不到硬币,如图乙所示,这是因为光的 ;保持坐姿不变,向碗中缓缓注水后,能看到硬币,如图丙所示,这是光的 现象。若在图丙中A处用激光手电对准虚像照射,则激光手电发出的光 (选填“能”或“不能”)照射到硬币上。
【答案】 反射 直线传播 折射 能
【详解】[1]硬币本身不发光,我们能从不同的方向看到硬币,是因为它反射其它光源的光。
[2]看不到硬币,是由于碗的边缘部分挡住了来自硬币的光线,光线进入不到人眼,所以看不到硬币,这说明了光在均匀介质中是沿直线传播的。
[3]当光线从一种介质斜射入另一种介质时,传播方向会发生改变,这种现象称为光的折射。在本例中,硬币反射的光线在水面处发生折射,折射光线远离法线进入空气。我们看硬币是逆着光的传播方向看的,即逆着折射光线看,由于视觉习惯,我们始终认为光是沿直线传播的,所以看到硬币的位置比实际位置浅,看到的是硬币的虚像。
[4]由于光路可逆,若在图丙中A处用激光手电对准虚像照射,则激光手电发出的光能照射到硬币上。
第三部分 培优提高
1.下列关于光的折射的说法正确的是
A.光从空气斜射入水中时,折射角大于入射角
B.岸上的人看到的水中的石块是光的折射形成的虚像
C.水中的石块看起来比实际位置浅一些,是因为光从水中斜射入空气时发生折射
D.水的温度影响了光的传播路径,使光线发生弯曲
E.折射角一定小于入射角
F.入射光线靠近法线,折射光线也靠近法线
G.入射角减小5°时,折射角也减小5°
H.光的折射过程中,光路是不可逆的
I.“杯弓蛇影”中的“蛇影”是光的折射形成的
【答案】BCF
【详解】A.光从空气斜射入水中时,折射光线向法线方向偏折,折射角小于入射角,故A错误;
B.岸上的人看到的水中的石块是光从水中斜射入空气时,光进入人的眼睛,看到的石块是由光的折射形成的虚像,故B正确;
C.水中的石块看起来比实际位置浅一些,是因为光从水中斜射入空气时发生折射,折射光线向偏离法线方向偏折而造成的,故C正确;
D.光在同种均匀介质中沿直线传播,光在水中沿直线传播,故D错误;
E.光从空气斜射入水中时,折射光线向法线方向偏折,折射角小于入射角;根据光路可逆性原理可知,光从水中斜射入空气中时,折射光线向偏离法线方向偏折,折射角大于入射角,故E错误;
F.根据光的折射规律可知,入射光线靠近法线,折射光线也靠近法线,故F正确;
G.非垂直入射时,由于折射角不等于入射角,所入射角减小5°时,折射角也减小,但不可能是5°,故G错误;
H.光的折射过程中,光路是可逆的,故H错误;
I.“杯弓蛇影”中的“蛇影”是光的反射形成的,故I错误。
故选BCF。
2. 一束光射到平静的水面上,入射光线与水面的夹角为15°,下列说法中正确的是( )
A.反射角为15° B.折射角为75°
C.反射光线与入射光线的夹角为30° D.反射光线与折射光线的夹角大于30°
【答案】D
【详解】AC.已知入射光线与水面的夹角为15°,则入射角为
由于反射角等于入射角,则反射光线与入射光线的夹角为
故AC错误;
B.光线是从空气斜射入水中,折射角小于入射角,即小于75°,故B错误;
D.已知入射光线与水面的夹角为15°,因折射角小于75°,则反射光线与折射光线的夹角大于30°,故D正确。
故选D。
3.小凤在演示光的折射实验时,在一圆柱形敞口容器左侧某一高度斜射入一束激光后,发现容器底部产生一个光斑O,如图所示。若她保持水面高度和入射点不变,使激光入射角减小,折射角会 (选填“增大”、“减小”或“不变”);若她保持激光笔位置和激光入射角不变,使水面 (选填“上升”、“下降”或“不变”),会观察到光斑向右移动。
【答案】 减小 下降
【详解】由光的折射规律知,折射角随入射角减小而减小,当入射角减小时,折射角也随之减小。
由于光从空气中斜射入水中折射率不变,光斑向右移动时,折射光线平行于原折射光线,则折射点降低,所以应使水面下降。
4.如图所示,一束单色光从空气斜射到某液面上,与液面的夹角为30°,反射光线与折射光线的夹角为90°。下列说法正确的是( )
A.∠AOM是入射角,入射角为30° B.OC是折射光线,折射角为30°
C.∠M'OC是反射角,反射角为60° D.OB是反射光线,反射角为30°
【答案】B
【详解】A.入射光线与法线的夹角为入射角,图中光线AO与法线的夹角是入射角为,故A错误;
BCD.根据光的反射定律,反射光线与入射光线在同种介质中,且分居法线的两侧,因此OB是反射光线,OC是折射光线,反射角等于入射角为60°,折射角是折射光线与法线的夹角,由于反射光线与折射光线的夹角为90°,则折射角为
故B正确,CD错误。
故选B。
5.C是球形水滴的球心,入射球形水滴的光线与C点所在的一个圆在同一平面上,它进入并穿过水滴的传播径迹可能是( )
A.① B.② C.③ D.④
【答案】B
【详解】根据光的折射规律可知,光从空气中斜射入球形水滴的时,折射光线和入射光线分居法线两侧,折射角小于入射角。然后在球形水滴中传播方向不变。光从球形水滴垂直射入空气中时,折射光线和入射光线分居法线两侧,折射角大于入射角。故它进入并穿过水滴的传播径迹可能是②。故ACD不符合题意,B符合题意。
故选B。
6.如图所示,一束方向不变的光线从右方斜射向水面。这时反射角是,折射角是。若把水槽左端稍垫高一点,等水面重新平静后,反射角是,折射角是。则( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【详解】若把水槽左端稍垫高一点,等水面重新平静后,水面仍然是水平的,即法线方向仍然是竖直方向,故入射角不变,根据光的反射定律和折射规律可得,入射角不变,所以反射角和折射角也不变,即,,故ACD不符合题意,B符合题意。
故选B。
7.光从水中射入空气中,反射光线恰好和折射光线垂直,入射角可能为( )
A.0° B.30° C.45° D.60°
【答案】B
【详解】当光从水斜射入空气中,折射角大于入射角,如果反射光线恰好与折射光线垂直,那么入射角大于0°小于45°,故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
8.有一圆柱形敞口容器,从其左侧某一高度斜射入一束激光,在容器底部产生一个光斑O,如图所示。下列操作将使光斑向左移动的是( )
A.保持水面的高度和入射点不变,使激光的入射角增大
B.保持水面的高度不变,使激光笔向右平移
C.保持激光射入的角度不变,使水面上升
D.保持激光射入的角度不变,使水面下降
【答案】C
【详解】A.保持水面高度和入射点不变,使激光的入射角增大,激光束远离法线时,折射角随之变大,光斑会向右移动,故A不符合题意;
B.保持水面高度不变,使激光笔向右平移,则入射光线和折射光线都向右平移,所以光斑右移,故B不符合题意;
CD.保持激光射入角度不变,使水面上升,如下图所示
入射点向左移动,则光斑向左移动;同理使水面下降,入射点向右移动,则光斑向右移动,故C符合题意,D不符合题意。
故选C。
9. 阳光照射到喀纳斯湖平静的水中时发生折射,从太阳升起到落山的过程中,折射角( )
A.一直减小 B.一直增大
C.先减小后增大 D.先增大后减小
【答案】C
【详解】当光从空气中斜射入水时,会发生折射,折射角随入射角的增大而增大。太阳从升起到落山的过程中,日出到正午:太阳高度逐渐增大,入射角由接近90°逐渐减小到最小,折射角随之逐渐减小。正午到日落:太阳高度逐渐减小,入射角由最小逐渐增大到接近90°,折射角随之逐渐增大。因此,折射角的变化为先减小后增大。故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
10. 如图所示,水槽内装满水,槽底有一点光源S,紧贴右侧槽壁竖直固定一平面镜。S发出的一条光线经水面折射,又经平面镜反射后过P点。
(1)画出P点在平面镜中所成的像;
(2)将S点到P点的光路图补充完整。
【答案】(1)
(2)
【详解】(1)平面镜所成的像与物关于平面镜对称,因此P点在平面镜中的像和P点关于水面对称,过P做P点关于平面镜的对称点。如图所示:
(2)平面镜所成的像与物关于平面镜对称,因此P点在平面镜中的像和P点关于水面对称,过P做P点关于平面镜的对称点,与平面镜交于A,在光的反射中,光路是可逆的,若光由P点发出,则经过平面镜反射后,其反射光线的反向延长线经过,故将和A点连接并延长,与水面的交点O即为光由水中射出时的出射点,连接SO,即为光在水中的光线,如图所示:
11. 承德避暑山庄湖景如画,如图甲所示。小玉同学在岸边,通过平静的湖面,既可看到建筑物的倒影,又可看到水中的鲤鱼。图乙中,A点代表建筑物的顶点,B点代表小玉看到的鱼,C点代表小玉的眼睛。请在图乙中画出:
(1)A点在水中的像A';
(2)小玉看到A'的光路;
(3)鱼的大致位置B'并完成看到B'的光路图。
【答案】见下图。
【详解】(1)作出建筑物的顶点A关于水面的对称点A',即为建筑物的顶点A在水中的像A'。
(2)连接A'和小玉的眼睛C的连线,交水面于O,OC为反射光线,连接AO为入射光线,即为小玉看到A'的光路。
(3)水中的鱼反射的光线斜射入空气中时,折射角大于入射角;折射光线进入人眼,人眼逆着折射光线看过去,看到鱼的虚像在鱼的实际位置的上方;连接BC交水面于O',过点O'作法线,O'C为折射光线,根据折射角大于入射角作出入射光线B' O',即为看到B'的光路图,鱼的大致位置B'在B的正下方,如图所示:
12.如图所示的是一束光从空气斜射入玻璃时发生的反射与折射图像。根据图像可以判断: 是界面(选填“MN”或“PQ”);在 (选填“MN上方”、“MN下方”、“PQ左侧”或“PQ右侧”)是玻璃;若∠AOB=80°,则反射角的度数为 。
【答案】 MN MN下方 40°
【详解】[1]光反射时,入射光线和反射光线分居法线两侧,且在同种介质中,反射角等于入射角,可确定PQ是法线,则MN是界面。
[2]光由空气斜射入其它透明介质时,入射光线和折射光线分居法线两侧,折射角小于入射角,所以AO为入射光线,OB是反射光线,OC为折射光线,由折射角小于入射角可知,MN的上方是空气,下方是玻璃。
[3]若∠AOB=80°,该角为反射角和入射角的和,则反射角的度数为40°。
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