2018-2019學年八年級物理上冊 4.4光的折射習題（含解析）（新版）新人教版.doc

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光的折射 本節(jié)知識學習的重點是光的折射規(guī)律，難點是正確確定折射角、入射角，根據(jù)兩角的大小關(guān)系判斷介質(zhì)的種類，以及用光的折射規(guī)律解釋一些生活現(xiàn)象。中考命題多以光的折射現(xiàn)象辨析、光的折射規(guī)律計算為主。近年來，各地中考對光的折射作圖的考查呈上升趨勢，題型以選擇題、填空題、作圖題為主。 一、光的折射 1．光的折射的概念 光從一種物質(zhì)斜射人另-一種物質(zhì)時 ，傳播方向通常會發(fā)生偏折，這種現(xiàn)象叫做光的折射。 2．基本概念 一點：人射點O，人射光線與界面的交點； 兩角：人射角，人射光線與法線的夾角；折射角，折射光線與法線的夾角； 三線：人射光線，折射光線，法線（通過人射點與界面垂直的直線）。 3．深化理解 從“發(fā)生條件”“傳播方向”和“傳播速度”三個方面理解光的折射現(xiàn)象： a．光發(fā)生折射的條件是光從一種物質(zhì)斜射入另一種物質(zhì)。 b．當光從一種物質(zhì)斜射入另一種物質(zhì)中時，在兩種物質(zhì)的分界面上，光的傳播方向通常會發(fā)生偏折。光垂直射到兩種物質(zhì)的分界面上時，光的傳播方向不變。 3．光從一種物質(zhì)射入另一種物質(zhì)，光的傳播速度會發(fā)生改變。 二、探究光的折射定律 1．實驗器材：激光手電筒，水槽，水，可轉(zhuǎn)折光屏，玻璃磚 2．實驗步驟及分析：（圖甲所示） a．觀察折射光線、法線與入射光線之間的位置關(guān)系(折射光線、入射光線與法線在同平面內(nèi)；折射 光線和入射光線分別位于法線的兩側(cè)) 。 b．比較折射角與入射角的大小(折射角小于入射角) 。 c．改變?nèi)肷浣堑拇笮?，觀察折射角的變化情況(折射角隨著入射角的改變而改變，入射角增大時，折射角也增大；入射角減小時，折射角也減小)。 d．換用玻璃磚代替水槽，將上面的實驗過程重復(fù)次(得到的實驗現(xiàn)象與在水中的實驗現(xiàn)象相同) e．如果讓光逆著折射光線OB的方向從水或玻璃射入空氣中，可以看到，射入空氣中的折射光線也逆著入射光線AO的方向射出，此時的入射角α =γ，折射角γ =α，如圖乙所示，也就是說，在折射時光路是可逆的，這時折射角(γ )大于入射角(α )。 3．實驗結(jié)論(光的折射規(guī)律)： 光折射時，折射光線、入射光線與法線在同平面內(nèi);折射光線和入射光線分別位于法線的兩側(cè)，折射角隨入射角的增大而增大，隨入射角的減小而減小。 光從空氣斜射入水中或玻璃等透明物質(zhì)中時，折射角小于入射角，如圖甲所示;光從水、玻璃等透明物質(zhì)斜射入空氣中時，折射角大于入射角，如圖乙所示。當垂直入射到兩種介質(zhì)的分界面上時傳播方向不變，如圖丙所示。 4．注意事項 a．實驗中的光源最好使用激光電筒,光線粗細均勻且更醒目，水中加入少量牛奶后攪拌均勻，顯示光路。 b．實驗中的背景最好使用白紙屏，一是可使光線發(fā)生漫反射，便于從各個角度觀察；二是可使光線醒目。 ８ 三、光的折射現(xiàn)象 1．岸上看水中物體 我們能夠看見物體是由于物體表面有光發(fā)出 (或表面反射光) 射入我們的眼睛里。假設(shè)A點射出的兩條光線經(jīng)折射后射入人眼，根據(jù)光的直線傳播，我們感覺光好像是從A點發(fā)出射人我們眼睛里的，水中的A點看起來變淺了。 2．水中看岸上物體 若從水中觀察岸上的物體,正好出現(xiàn)與上述現(xiàn)象相反的現(xiàn)象,水面上的P點位置將會升高(如圖所示) 3．總結(jié) 無論是岸上看水中物體，還是從水中看岸上物體，我們看到的都是升高了的虛像。光折射時，我們看到的都不是物體本身，而是物體的虛像，如海市蜃樓。 重難點01 光的折射 如圖所示，水面上方有一發(fā)光點A1，水中另有一發(fā)光點A2，人在空氣中看到A2在水中的位置就是A1在水中的像的位置。畫出： （1）A1發(fā)出的光經(jīng)水面反射進入人眼的光路圖； （2）A2發(fā)出的光進入人眼的光路圖。 【參考答案】見解析圖 【詳細解析】（1）根據(jù)平面鏡成像的特點作出A1關(guān)于水面的像點A1′，連接A1′與人眼，交于水面一點O，過O點垂直水面作出法線，A1到O為入射光線，O到人眼為反射光線，如圖； （2）A2到O為入射光線，O到人眼為折射光線，如圖： 【名師點睛】做題時把握以下幾點：（1)發(fā)生光的反射時，光線始終是在同一介質(zhì)中，只是傳播方向發(fā)生了改變，而發(fā)生光的折射時，光線要從一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì)，所以識別反射和折射時關(guān)鍵要看光是在同種介質(zhì)中還是在不同介質(zhì)中傳播。 (2)看到岸上的物體在水中的像，是光的反射光線的反向延長線會聚而成的;在岸上看到本身就在水中的物體，是光的折射光線的反向延長線會聚而成的。 (3)在作圖時，虛像、入射點或折射點、人眼一定在同一條直線上。 1．如圖所示，一束光在空氣和玻璃兩種介質(zhì)的界面AB上同時發(fā)生反射和折射（圖中入射光線、反射光線和折射光線的方向均未標出）。下列說法中正確的是 A．入射角為60，界面AB的左邊是玻璃 B．EO是入射光線，OG是折射光線 C．GO是入射光線，OE是折射光線 D．FO是入射光線，OE是反射光線 【參考答案】B 【詳細解析】由圖可知，∠BOE=60，所以∠COE=90–60=30，而∠COF=30，根據(jù)反射角等于入射角，所以CD為法線，AB為界面，而折射光線和入射光線分別位于法線兩側(cè)，則OG一定為折射光線，EO為入射光線，OF為反射光線。入射角∠COE=30，折射角∠GOE=45，所以界面AB的左邊是玻璃，故可判斷只有選項B正確。故選B。 2．小李同學用一只新買的激光筆照射平靜的水面，在豎直白墻上出現(xiàn)了兩個紅色亮點A和B，其中A點形成的原因是光的 （選填“反射”或“折射”），B點形成的原因是光的 （選填“反射”或“折射”），如圖所示，現(xiàn)保持入射點O的位置不變，欲使亮點A下移至A1處，應(yīng)使入射光線MO繞著點O沿 方向轉(zhuǎn)動（選填“順時針”或“逆時針”），同時觀察到另一亮點由B點可能會移到 點（選填“B1”或“B2”）。 【參考答案】反射 折射 順時針 B1 【詳細解析】由題圖示可知，A點與入射光線在同一種介質(zhì)中，所以是由于光的反射形成的；B點在水面以下，是由于光透過水面后發(fā)生了折射形成的；現(xiàn)保持入射點O的位置不變，欲使光點A下移至A1處，根據(jù)反射角等于入射角，則應(yīng)使入射光線繞著O點沿順時針方向轉(zhuǎn)動（圖中藍色光線標注）；同時觀察到另一亮點由B點可能會移到B1點。 重難點02 探究光的折射定律 小明同學和小華同學利用如圖所示儀器進行光的折射規(guī)律的探究實驗。 （1）實驗前，小華問了一個問題：光從空氣中斜射入水中時，折射角和入射角一定不相等嗎？小明說，如果相等，那么折射光線和入射光線將會_______________。 （2）在實驗中，小明認為，水里最好加幾滴牛奶，這樣做的好處是______________。 （3）在探究折射光線的位置時，小華將一光屏放入裝置中，發(fā)現(xiàn)只有入射光線出現(xiàn)在光屏上，為了使折射光線也出現(xiàn)在光屏上，小華應(yīng)保持讓入射光線出現(xiàn)在光屏上的同時，讓光屏垂直于______。 （4）在光從空氣斜射入水中時，折射角和入射角的數(shù)據(jù)關(guān)系如下表所示： 總結(jié)得到結(jié)論：折射角隨入射角的增大而增大，折射角和入射角_____正比關(guān)系（填“是”或“不是”）。 【參考答案】（1）在一條直線上 （2）便于顯示出折射光線 （3）液面 （4）不是 【詳細解析】（1）光從空氣中斜射入水中時，折射角和入射角應(yīng)該是不相等的，如果相等，那么折射光線和入射光線將會在一條直線上。 （2）在實驗中，水里加幾滴牛奶，這樣做能較明顯地顯示光路，使實驗現(xiàn)象更容易觀察。 （3）因為光在折射時，折射光線、入射光線、法線在同一平面內(nèi)，因此，將一光屏放入裝置中，發(fā)現(xiàn)只有入射光線出現(xiàn)在光屏上，為了使折射光線也出現(xiàn)在光屏上，應(yīng)保持讓入射光線出現(xiàn)在光屏上的同時，讓光屏垂直于水面。 （4）兩個量成正比的含義是它們的比值始終不變，分析表中數(shù)據(jù)可知，雖然折射角隨入射角的增大而增大，但它們的比值并不是不變的，故二者不是成正比的。 1．如圖是小張和小李兩位同學利用光具盤等工具探究光的折射規(guī)律時分別觀察到的兩種光路情況。并記錄了如下數(shù)據(jù)： （1）實驗中，光具盤除具有知道入射角和折射角大小的作用外，還有____作用（僅說一條）。 （2）根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)，寫出一條關(guān)于折射的規(guī)律：_____。 （3）當光線從30的入射角從玻璃射向空氣時，其折射角是____。 （4）如果光從水中斜射入玻璃，其折射角____（選填“大于”、“等于”或“小于”）入射角。 【參考答案】（1）顯示光路（或驗證折射光線與入射光線共面） （2）光從空氣斜射入水中時，折射角小于入射角（或向法線偏折） （3）60 （4）小于 【詳細解析】（1）實驗中，光具盤除具有知道入射角和折射角大小的作用外，還有顯示光路的作用。 （2）根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)，可知：光從空氣斜射入水中時，折射角小于入射角。 （3）因為折射光路是可逆的，當光線從30的入射角從玻璃射向空氣時，其折射角是60。 （4）如果光從水中斜射入玻璃，其折射角小于入射角。 2．某同學在做探究光的折射特點實驗，如圖是光從空氣射入水中時的光路。實驗中發(fā)現(xiàn)，入射光線、折射光線和法線在同一平面內(nèi)，折射光線和入射光線分別位于法線的兩側(cè)。通過實驗還得到如下數(shù)據(jù)： （1）分析表中數(shù)據(jù)，可得出結(jié)論： ①光從空氣斜射到水面時，將同時發(fā)生反射和折射現(xiàn)象； ②光從空氣斜射到水面時，折射角隨入射角的變化關(guān)系是：___________，且折射角____（填“大于”、“等于”、“小于”）入射角。當光從空氣垂直射到水面時，折射角等于零。 該同學根據(jù)上述實驗中的發(fā)現(xiàn)和結(jié)論②總結(jié)出了光的折射特點_________。 （2）請你對該同學通過上述探究實驗得出光的折射特點的過程作出評價。 是否存在不足？答：____（填“是”、“否”）；請簡要說明理由：________________________。 【參考答案】（1）折射角隨入射角的增大而增大（或折射角隨入射角的減小而減?。? 小于 光從空氣斜射到水面時，折射角隨入射角的增大而增大，且折射角小于入射角，當光從空氣垂直射到水面時傳播方向不變，折射角等于零 （2）是 探究過程不完整，還應(yīng)該做其他多種透明介質(zhì)之間的折射實驗 【詳細解析】（1）分析表中數(shù)據(jù)，可知光從空氣斜射到水面時，折射角隨入射角的變化關(guān)系是：折射角隨入射角的增大而增大。且折射角小于入射角?？偨Y(jié)得出光的折射特點：光從空氣斜射到水面時，折射角隨入射角的增大而增大，且折射角小于入射角，當光從空氣垂直射到水面時傳播方向不變，折射角等于零。 （2）從實驗過程可以看出該同學的探究存在不足。探究過程不完整，還應(yīng)該做其他多種透明介質(zhì)之間的折射實驗。 重難點03 光的折射作圖 樂樂用魚叉叉水中的魚，這種光現(xiàn)象可以用下列哪個光路圖來解釋？ A． B． C． D． 【參考答案】B 【詳細解析】A、圖中光從水中斜射入空氣中發(fā)生折射時，光的傳播方向沒有發(fā)生改變，故A錯誤；BC、水中魚反射出的光，在水面處發(fā)生了折射，折射角應(yīng)大于入射角，折射光線應(yīng)遠離法線偏折，故B正確，C錯誤；D、圖中光由空氣射入水中，不合題意，故D錯誤。故選B。 1．如圖所示，將一平面鏡斜放在裝有水的水槽中，有一束光線垂直射向水面，請畫出這束光線在水中行進、最后射出水面的光路圖。 【參考答案】如圖所示 【詳細解析】先畫出光線垂直射入水中，此時光線方向不變。接著畫光在平面鏡上的反射：先畫法線，然后反射光線和入射光線分居法線的兩側(cè)，反射角等于入射角。最后畫光從水中射入空氣中：先畫法線，然后入射光線和折射光線分居法線的兩側(cè)，且折射角大于入射角。如圖所示。 2．如圖所示，一束光從半球面上的A點沿半徑方向射入半球形玻璃磚，已知半球形玻璃磚的球心為O，且光線到達半球形玻璃磚下表面處時可以發(fā)生折射和反射。請畫出這束光線從射入玻璃磚到射出玻璃磚的完整光路圖。 【參考答案】如圖所示 【詳細解析】首先過入射點O點作玻璃磚下表面垂線即法線，然后根據(jù)反射角等于入射角作出反射光線。再根據(jù)光線從玻璃斜射入空氣時，折射角大于入射角，折射光線更遠離法線作出折射光線。如圖所示。 1．如圖所示，下列成語與其物理知識相符的是 A．鑿壁偷光--光的折射 B．井底之蛙--光的反射 C．猴子撈月--光的折射 D．杯弓蛇影--光的反射 【答案】D 2．物理老師在實驗室用某種方法在長方形玻璃缸內(nèi)配制了一些白糖水。兩天后，同學們來到實驗室上課，一位同學用激光筆從玻璃缸的外側(cè)將光線斜向上射入白糖水，發(fā)現(xiàn)了一個奇特的現(xiàn)象：白糖水中的光路不是直線，而是一條向下彎曲的曲線，如圖所示。關(guān)于對這個現(xiàn)象的解釋，同學們提出了以下猜想，其中能合理解釋該現(xiàn)象的猜想是 A．制成玻璃缸的玻璃起到折射作用 B．激光筆發(fā)出的光線原本就是彎曲的 C．激光筆發(fā)出的光發(fā)生了反射的緣故 D．白糖水的密度不是均勻的引起的折射現(xiàn)象 【答案】D 3．如圖所示，容器底部有一探照燈S發(fā)出一束光線投射到MN木板上，在B點形成一光斑，當向容器中注水時，光斑B將移向 A．B的上方 B．B的下方 C．B的左邊 D．B的右邊 【答案】B 【解析】在入射點O做出法線，因為光從水斜射入空氣中，折射角大于入射角，折射光線應(yīng)遠離法線，所以注水后光斑應(yīng)向下方移動，如圖所示。故選B。 4．如圖所示，光在玻璃和空氣的界面MN同時發(fā)生了反射和折射，以下說法正確的是 A．入射角為60，界面右側(cè)是空氣 B．折射角為40，界面右側(cè)是玻璃 C．入射角為30，界面左側(cè)是空氣 D．折射角為50，界面左側(cè)是玻璃 【答案】D 5．某校新建成一個噴水池，在池底的中央安裝一只射燈。池內(nèi)無水時，射燈發(fā)出的一束光照在池壁上，在S點形成一個亮斑，如圖所示?，F(xiàn)往池內(nèi)注水，水面升至a位置時，站在池旁的人看到亮斑的位置在P點；如果水面升至b位置時，人看到亮斑的位置在Q點，則 A．P點在S點的下方，Q點在S點的上方 B．P點在S點的上方，Q點在S點的下方 C．P點在S點的上方，Q點在S點的上方 D．P點在S點的下方，Q點在S點的下方 【答案】A 【解析】往池內(nèi)注水，水面升至a位置時，發(fā)生折射，根據(jù)折射定律，P點如圖1所示。水面上升至b位置時，光線先在水池壁反射，再折射出水面，根據(jù)反射定律和折射定律，Q點如圖2所示。通過畫圖可知：P點在S點的下方，Q點在S點的上方。故選A。 6．如圖所示，兩塊完全相同的直角三角形玻璃磚A和B放置在同一水平面內(nèi)，斜邊平行且相距一定距離。一條光線從空氣中垂直于玻璃磚A的直角邊射入，從玻璃磚B的直角邊射出，射出后的位置和方向可能是圖中的 A．光線a B．光線b C．光線c D．光線d 【答案】B 7．如圖所示，S為豎直放置的玻璃磚前的一發(fā)光點，由S發(fā)出的光經(jīng)平直玻璃面AB反射后通過M點，請在圖中畫出入射光線和反射光線以及該入射光在玻璃磚中的折射光線的大致方向。 【答案】如圖所示 【解析】先通過玻璃磚作出發(fā)光點S的對稱點S′，然后連接S′M交玻璃磚AB面于點O，OM即為反射光線，連接SO即為入射光線；再過入射點作法線，根據(jù)光從空氣斜射入其他透明介質(zhì)，折射光線和入射光線分居在法線的兩側(cè)，折射角小于入射角作出該入射光在玻璃磚中的折射光線；如上圖所示。 8．如圖所示，一束光從半球面上的A點沿半徑方向射入半球形玻璃，已知半球形玻璃的球心為O，請畫出這束光線在半球形玻璃左側(cè)平面發(fā)生的折射、反射光路圖。 【答案】如圖所示 【解析】過球心的光線不發(fā)生折射，過O點垂直于半球形玻璃左側(cè)平面作出法線，然后根據(jù)反射角等于入射角，在玻璃內(nèi)畫出反射光線，根據(jù)光線在光從玻璃中斜射入空氣時，折射角大于入射角畫出折射光線。如上圖所示。 9．如圖所示，光源S發(fā)出一條光射線射向水面，在水面處發(fā)生反射和折射，反射光線經(jīng)過A點。請畫出入射光線、反射光線和折射光線的大致方向。 【答案】如圖所示 10．閱讀短文并回答下列問題： 光的全反射 一束激光從某種玻璃中射向空氣（如圖1所示），保持入射點不動，改變?nèi)肷浣牵看卧黾?.2），當入射角增大到41.8時，折射光線消失，只存在入射光線與反射光線，這種現(xiàn)象叫做光的全反射，發(fā)生這種現(xiàn)象時的入射角叫做這種物質(zhì)的臨界角。當入射角大于臨界角時，只發(fā)生反射，不發(fā)生折射。 （1）上述玻璃的臨界角是_____。 （2）折射光線消失后反射光線的亮度會增強，其原因是折射光消失后，入射光幾乎全部變?yōu)開_____________。 （3）當光從空氣射向玻璃，__________（選填“會”或“不會”）發(fā)生光的全反射現(xiàn)象。 （4）一個三棱鏡由上述玻璃構(gòu)成，讓一束光垂直于玻璃三棱鏡的一個面射入（如圖2所示），請在圖中完成這束入射光的光路圖。 【答案】（1）41.8 （2）反射光 （3）不會 （4）光路圖如圖所示 11．如圖所示的實驗裝置，可以用來研究光從水中斜射到與空氣的分界面時所發(fā)生的光現(xiàn)象。 （1）使入射角i在一定范圍內(nèi)由小變大，會發(fā)現(xiàn)折射角r （填寫變化規(guī)律），且折射角總是大于相應(yīng)的入射角； （2）當入射角i增大到某一值時，折射角r會達到最大值，該最大值是 ； （3）若繼續(xù)增大入射角i，將會發(fā)現(xiàn)不再有 光線，而只存在 光線。 【答案】（1）由小變大 （2）90 （3）折射 反射 【解析】（1）使入射角i在一定范圍內(nèi)由小變大，會發(fā)現(xiàn)折射角r由小變大，且折射角總是大于相應(yīng)的入射角； （2）當入射角i增大到某一值時，折射角r會達到最大值，該最大值是90。 （3）若繼續(xù)增大入射角i，將會發(fā)現(xiàn)不再有折射光線，入射光全部進入水中，而只存在反射光線，這就是全反射現(xiàn)象。