高考物理经典力学计算题集萃 ＝10ｍ／ｓ沿ｘ1．在光滑的水平面内，一质量ｍ＝1ｋｇ的质点以速度ｖ ０ 轴正方向运动，经过原点后受一沿ｙ轴正方向的恒力Ｆ＝5Ｎ作用，直线ＯＡ与ｘ轴成37°角，如图1-70所示，求（1）如果质点的运动轨迹与直线ＯＡ相交于Ｐ点，则质点从Ｏ点到Ｐ点所经历的时间以及Ｐ的坐标；（2）质点经过Ｐ点 时的速度． 2．如图1-71甲所示，质量为1ｋｇ的物体置于固定斜面上，对物体施以平行于斜面向上的拉力Ｆ，1ｓ末后将拉力撤去．物体运动的ｖ-ｔ图象如图1-71乙，试求拉力Ｆ． 3．一平直的传送带以速率ｖ＝2ｍ／ｓ匀速运行，在Ａ处把物体轻轻地放到传送带上，经过时间ｔ＝6ｓ，物体到达Ｂ处．Ａ、Ｂ相距Ｌ＝10ｍ．则物体在传送带上匀加速运动的时间是多少?如果提高传送带的运行速率，物体能较快地传送到Ｂ处．要让物体以最短的时间从Ａ处传送到Ｂ处，说明并计算传送带的运行速率至少应为多大?若使传送带的运行速率在此基础上再增大1倍，则物体从Ａ传送到Ｂ的时间又是多少? 4．如图1-72所示，火箭内平台上放有测试仪器，火箭从地面起动后，以加速度ｇ／2竖直向上匀加速运动，升到某一高度时，测试仪器对平台的压力为起动前压力的17／18，已知地球半径为Ｒ，求火箭此时离地面的高度．（ｇ为地面附近的重力加速度） 5．如图1-73所示，质量Ｍ＝10ｋｇ的木楔ＡＢＣ静止置于粗糙水平地面上，摩擦因素μ＝0．02．在木楔的倾角θ为30°的斜面上，有一质量ｍ＝1．0ｋｇ的物块由静止开始沿斜面下滑．当滑行路程ｓ＝1．4ｍ时，其速度ｖ＝1．4ｍ／ｓ．在这过程中木楔没有动．求地面对木楔的摩擦力的大小和方向．（重力加速度取ｇ＝10／ｍ·ｓ２） 6．某航空公司的一架客机，在正常航线上作水平飞行时，由于突然受到强大垂直气流的作用，使飞机在10ｓ内高度下降1700ｍ造成众多乘客和机组人员的伤害事故，如果只研究飞机在竖直方向上的运动，且假定这一运动是匀变速直线运动．试计算： （1）飞机在竖直方向上产生的加速度多大?方向怎样? （2）乘客所系安全带必须提供相当于乘客体重多少倍的竖直拉力，才能使乘客不脱离座椅？（ｇ取10ｍ／ｓ２） （3）未系安全带的乘客，相对于机舱将向什么方向运动?最可能受到伤害的是人
页脚内容1 考点一 光的折射和全反射 13．[2015·江苏单科,12B(3)](难度★★)人造树脂是常用的眼镜镜片材料．如图所 示，光线射在一人造树脂立方体上，经折射后，射在桌面上的P 点．已知光 线的入射角为30°，OA ＝5 cm ，AB ＝20 cm ，BP ＝12 cm ，求该人造树脂材 料的折射率n . 14．[2015·山东理综，38(2)](难度★★★)半径为R 、介质折射率为n 的透明圆柱体，过其轴线OO ′的截面如图所示．位于截面所在平面内的一细束光线，以角i 0由O 点入射,折射光线由上边界的A 点射出．当光线在O 点的入射角减小至某一值时，折射光线在上边界的B 点恰好发生全反射．求A 、B 两点间的距离． 15. [2015·海南单科，16(2)，8分](难度★★★)一半径为R 的半圆柱形玻璃砖，横 截面如图所示．已知玻璃的全反射临界角γ(γ＜π3 )．与玻璃砖的底平面成 (π 2 －γ)角度、且与玻璃砖横截面平行的平行光射到玻璃砖的半圆柱面上．经 柱面折射后，有部分光(包括与柱面相切的入射光)能直 接从玻璃砖底面射 出．若忽略经半圆柱内表面反射后射出的光．求底面透光部分的宽度． 16．[2014·新课标全国Ⅱ，34(2)，10分](难度★★★)一厚度为h 的大平板玻璃水 平放置，其下表面贴有一半径为r 的圆形发光面．在玻璃板上 表面放置一半径为R 的圆纸片，圆纸片与圆形发光面的中心在同一竖直线上．已知圆纸片恰好能完全遮挡住从圆形发光面发出的光线(不考虑反射)，求平板玻璃的折 射率．
17．[2014·新课标全国Ⅰ，34(2)，9分](难度★★★)一个半圆柱形玻璃砖，其横截面是半径为R的半圆，AB为半圆的直径，O为圆心，如图所示．玻璃的折射率为n＝ 2. (1)一束平行光垂直射向玻璃砖的下表面，若光线到达上表面后，都能从该表面射出，则入射光束在AB上的最大宽度为多少？ (2)一细束光线在O点左侧与O相距 3 2 R处垂直于AB从下方入射，求此光线从玻璃 砖射出点的位置． 18．[2014·山东理综，38(2)](难度★★★)如图，三角形ABC为某透明介质的横截面，O为BC边的中点，位于截面所在平面内的一束光线自O以角i入射，第一次到达AB边恰好发生全反射．已知θ＝15°，BC 边长为2L，该介质的折射率为 2.求： (1)入射角i； (2)从入射到发生第一次全反射所用的时间(设光在真空中的速度为c，可能用到： sin 75°＝6＋2 4或tan 15°＝(2－3)． 19．[2014·江苏单科，12B(3)](难度★★★)Morpho蝴蝶的翅膀在阳光的照射下呈现出闪亮耀眼的蓝色光芒，这是因为光照射到翅膀的鳞片上发生了干涉．电子显微镜下鳞片结构的示意图见题图．一束光以入射角i从a点入射，经过折射和反射后从b点出射．设鳞片的折射率为n，厚度为d， 页脚内容2
光的折射与全反射（一）测试 A 卷 一、选择题 1、目前，我国正在大力建设高质量的宽带光纤通信网络，光纤通信是一种现代通信手段，它可以提供大容量、高速度、高质量的通信服务. 关于光纤通信的下列说法, 正确的是（） A．光纤通信利用光作为载体来传递信息B．光导纤维传递光信号是利用光的衍射原理 C．光导纤维传递光信号是利用光的色散原理D．目前广泛应用的光导纤维是一种非常细的特制玻璃丝2、如图所示，两束单色光a、b分别照射到玻璃三棱镜AC面上的同一点，且都垂直AB边射出三棱镜（） A．a光的频率高B．b光的波长大C．a光穿过三棱镜的时间短D．b光穿过三棱镜的时间短 3、两种单色光由水中射向空气时发生全反射的临界角分别为θ1、θ2，已知θ1>θ2 , 用n1、n2分别表示水对两单色光的折射率，v1、v2 分别表示两单色光在水中的传播速度，则（） A．n1< n2，v1
课时作业 时间：60分钟 满分：100分 一、选择题(本题共4小题，每小题5分，共20分，均为多选) 1．(2019·河南洛阳三模)如图所示，实线为空气和水的分界面，一束绿光从水中的A点沿AO1方向(O1点在分界面上，图中O1点和入射光线都未画出)射向空气中，折射后通过空气中的B点(图中折射光线也未画出)。图中O点为A、B连线与分界面的交点。下列说法正确的是() A．O1点在O点的左侧 B．绿光从水中射入空气中时，速度变小 C．若绿光沿AO方向射向空气中，则折射光线有可能通过B点正下方的C点D．若沿AO1方向射向空气中的是一束紫光，则折射光线也有可能通过B点E．若沿AO1方向射向空气中的是一束红光，则折射光线有可能通过B点正上方的D点 答案ACE 解析当光由水射入空气中时入射角小于折射角，画出大致光路图如图所示，可见O1点在O点的左侧，故A正确。光在真空中速度最大，当绿光从水中射入空气中时，速度变大，故B错误。若绿光沿AO方向射向空气中，折射光线向界面偏折，则折射光线有可能通过B点正下方的C点，C正确；若沿AO1方向射向空气中的是一束紫光，因水对紫光的折射率大于绿光，可知折射光线通过B点下方，D错误；若沿AO1方向射向空气中的是一束红光，水对红光的折射率小于绿光的折射率，根据折射定律可知，红光的偏折程度小于绿光的偏折程度，所以折射光线有可能通过B点正上方的D点，故E正确。 2．(2017·海南高考)如图，空气中有两块材质不同、上下表面平行的透明玻璃板平行放置；一细光束从空气中以某一角度θ(0<θ<90°)入射到第一块玻璃板的上表面，下列说法正确的是()
A．在第一块玻璃板下表面一定有出射光 B．在第二块玻璃板下表面一定没有出射光 C．第二块玻璃板下表面的出射光方向一定与入射光方向平行 D．第二块玻璃板下表面的出射光一定在入射光延长线的左侧 E．第一块玻璃板下表面的出射光一定在入射光延长线的右侧 答案ACD 解析根据光的折射定律画出光路图，如图所示，由图可知，第一块、第二块玻璃板下表面一定有出射光，且第二块玻璃板下表面的出射光方向一定与入射光方向平行，A、C正确，B错误；由图可知，第一块、第二块玻璃板下表面的出射光一定在入射光延长线的左侧，D正确，E错误。 3．(2019·广东汕头二模)如图所示，横截面为等腰直角三角形的玻璃砖置于水平面上，复合光a、b垂直AB射入玻璃砖后，在屏幕CD上只收集到a光的亮斑，下列说法正确的是() A．玻璃对a光的折射率小于对b光的折射率 B．a光和b光由玻璃棱镜进入空气后频率都变大 C．在真空中，a光的波长比b光的长 D．a光比b光更容易发生衍射现象 E．玻璃对b光的折射率一定等于 2 答案ACD 解析复合光射到AC面时入射角相等，a光发生折射，b光发生全反射，可知b光的全反射临界角较小，则玻璃对b光的折射率较大，故A正确；发生折射时光线的传播方向可能发生改变，但频率不变，故B错误；因为折射率大的频率 高，由λ＝c f知频率大的波长短，即在真空中a光的波长比b光的长，故C正确；
学案正标题 一、考纲要求 1.理解折射率的概念，掌握光的折射定律. 2.掌握全反射的条件，会进行有关简单的计算． 二、知识梳理 1.折射定律 (1)内容：如图所示，折射光线与入射光线、法线处在同一平面内，折射光线与入射光线分别位于法线的两侧；入射角的正弦与折射角的正弦成正比． (2)表达式：＝n. (3)在光的折射现象中，光路是可逆的． 2.折射率 (1)折射率是一个反映介质的光学性质的物理量． (2)定义式：n＝. (3)计算公式：n＝，因为v ①含义：截面是三角形的玻璃仪器，可以使光发生色散，白光的色散表明各色光在同一介质中的折射率不同． ②三棱镜对光线的作用：改变光的传播方向，使复色光发生色散． 三、要点精析 1.折射定律及折射率的应用 （1）折射率由介质本身性质决定，与入射角的大小无关． （2）折射率与介质的密度没有关系，光密介质不是指密度大的介质． （3）同一种介质中，频率越大的色光折射率越大，传播速度越小 （4）公式n＝中，不论是光从真空射入介质，还是从介质射入真空，θ1总是真空中 的光线与法线间的夹角，θ2总是介质中的光线与法线间的夹角． 2.对全反射现象的四点提醒 （1）光密介质和光疏介质是相对而言的．同一种介质，相对于其他不同的介质，可能是光密介质，也可能是光疏介质． （2）如果光线从光疏介质进入光密介质，则无论入射角多大，都不会发生全反射现象．（3）在光的反射和全反射现象中，均遵循光的反射定律，光路均是可逆的． （4）当光射到两种介质的界面上时，往往同时发生光的折射和反射现象，但在全反射现象中，只发生反射，不发生折射． 3.全反射的有关现象及应用 （1）海水中浪花呈白色、玻璃(水)中气泡看起来特别亮、沙漠蜃景、夏天的柏油路面看起来“水淋淋”的、海市蜃楼、钻石的夺目光彩、水下灯照不到整个水面、全反射棱镜等都与光的全反射有关． （2）光导纤维 ①结构：简称光纤，是一种透明的玻璃纤维丝，直径在几微米到一百微米之间，由内芯和外套两层组成，内芯的折射率大于外套的折射率，即内芯是光密介质，外套是光疏介质； ②原理：光在光纤的内芯中传播，每次射到内、外层的界面上时，都要求入射角大于临界角，从而发生全反射． 4.解决全反射问题的一般方法 （1）确定光是从光密介质进入光疏介质． （2）应用sin C＝确定临界角． （3）根据题设条件，判定光在传播时是否发生全反射． （4）如发生全反射，画出入射角等于临界角时的临界光路图． （5）运用几何关系或三角函数关系以及反射定律等进行分析、判断、运算，解决问题．5.测定玻璃的折射率 （1）实验原理：用插针法找出与入射光线AO对应的出射光线O′B，确定出O′点，画出折射光线OO′，然后测量出角θ1和θ2，代入公式计算玻璃的折射率． （2）实验器材：白纸、图钉、大头针、直尺、铅笔、量角器、平木板、长方形玻璃砖．（3）实验过程： ①铺白纸、画线． 4.3 光的折射 一、教材分析 本课时是初中物理第一册第四章《光的折射》第三节，光的折射是重要的光学现象，是理解透镜成像的基础，同时又是解释日常生活中许多光现象的基础。光的折射现象学生比较熟悉，也比较感兴趣，通过对现象的分析，培养学生密切联系实际，运用科学知识来解释一些自然现象的习惯和能力，更重要是激发学生学习兴趣，提高科学素质，让学生从小崇尚科学，立志献身科学。本节教材让学生认识光的折射现象和初步规律，是为以后几节课学习活动进行充分准备。所以本节是本单元教学的重点。 二、教学目标 （1）知识与技能： 1、知道光的折射现象及折射光线和折射角； 2、知道光的折射规律及在折射现象中光路可逆； 3、能够用光的折射解释生活中的一些简单现象。 （2）过程与方法： 1、通过演示实验，指导学生观察现象，引导学生自己分析、归纳规律，培养学生的观察、分析归纳能力。 2、引导学生动手做实验，培养学生的动手能力及通过实验研究问题的习惯。 （3）情感与态度： 1、培养学生学习物理的兴趣。 2、通过对日常光现象的分析，破除迷信，热爱科学，进行唯物主义教育。 三、难点和重点 （1）重点：光的折射规律；光路可逆。 （2）难点：光线进入不同介质中，折射角和入射角的关系；用光的折射解释自然现象。 四、教具：光的折射演示仪；碗；适量的水；筷子；多媒体课件；录像剪辑。 五、教材处理 对日常光的折射现象学生有丰富的感性认识，以现象引入新课，学生学习目标明确，兴趣浓厚。光的折射规律的认识，宜先提出问题及研究方法，通过学生猜想，对照演示实验的观察，辅以多媒体模拟演示，学生思维清晰、准确，有利于规律的总结归纳，并注意理论联系实际，重视知识的应用，让学生遵循认识的规律：从实践到理论，又从理论到实践。达到掌握知识、提高能力，从而提高课堂效率。 六、教法、学法 1、教法 根据教学内容的上下承接关系，学生刚学完光的反射，对光学研究中的一些物理量已有初步的了解，如入射角、法线等。针对素质教育对学生能力的要求，本节采用观察分析、启发式教学法。通过实验演示、观察分析、启发对比、总结归纳得出规律。在课堂上通过教师的引导，让学生进行演示实验和计算机的模拟实验的观察，使学生在头脑中有清晰的表象，以具体生动的感性认识为基础掌握知识，同时在观察中培养能力，开展思维训练重视知识的应用，理论紧密联系实际。 2、学法 根据本节的内容特征，教师在做好演示实验时，引导学生如何去观察实验？并由他们总结和发现规律，同时注意学生的非智力因素：自信心、毅力、兴趣、动机等培养，通过手势、眼神、表情等形体语言来激发学生的积极性。使学生通过观察总结规律，联系实际、运用规律解决问题。 本节采用观察、对比、分析的学习方法，引导学生获取知识，通过思考讨论，总结归纳出光的折射规律，应用折射规律解释一些自然现象，培养学生爱科学、用科学，提高学生的学习兴趣。 高考物理物理学史知识点经典测试题含答案(2) 一、选择题 1．下列叙述正确的是（） A．开普勒三定律都是在万有引力定律的基础上推导出来的 B．爱伊斯坦根据他对麦克斯韦理论的研究提出光速不变原理，这是狭义相对论的第二个基本假设 C．伽利略猜想自由落体的运动速度与下落时间成正比，并直接用实验进行了验证 D．红光由空气进入水中，波长变长，颜色不变 2．了解物理规律的发现过程，学会像科学家那样观察和思考，往往比掌握知识本身更重要。以下符合史实的是( ) A．焦耳发现了电流的磁效应 B．法拉第发现了电磁感应现象，并总结出了电磁感应定律 C．惠更斯总结出了折射定律 D．英国物理学家托马斯杨利用双缝干涉实验首先发现了光的干涉现象 3．在物理学建立、发展的过程中，许多物理学家的科学发现推动了人类历史的进步，关于科学家和他们的贡献，下列说法正确的是() A．古希腊学者亚里士多德认为物体下落的快慢由它们的重量决定，伽利略在他的《两种新科学的对话》中利用逻辑推断，使亚里士多德的理论陷入了困境 B．德国天文学家开普勒对他导师第谷观测的行星数据进行了多年研究，得出了万有引力定律 C．英国物理学家卡文迪许利用“卡文迪许扭秤”首先较准确的测定了静电力常量 D．牛顿首次提出“提出假说，数学推理实验验证，合理外推”的科学推理方法 4．科学发现或发明是社会进步的强大推动力，青年人应当崇尚科学在下列关于科学发现或发明的叙述中，存在错误的是 A．安培提出“分子电流假说”揭示了磁现象的电本质 B．库仑发明了“扭秤”，准确的测量出了带电物体间的静电力 C．奥斯特发现了电流的磁效应，揭示了电与磁的联系 D．法拉第经历了十年的探索，实现了“电生磁”的理想 5．关于物理学家做出的贡献，下列说法正确的是（） A．奥斯特发现了电磁感应现象 B．韦伯发现了电流的磁效应，揭示了电现象和磁现象之间的联系 C．洛伦兹发现了磁场对电流的作用规律 D．安培观察到通电螺旋管和条形磁铁的磁场很相似，提出了分子电流假说 6．理想实验有时更能深刻地反映自然规律。伽利略设想了一个理想实验，其中有一个是经验事实，其余是推论。 ①减小第二个斜面的倾角，小球在这斜面上仍然要达到原来原来释放时的高度。 ②两个对接的斜面，让静止的小球沿一个斜面滚下，小球将滚上另一个斜面。 ③如果没有摩擦，小球将上升到原来释放时的高度。 ④继续减小第二个斜面的倾角，最后使它成水平面，小球要沿水平面作持续的匀速运动。 第二节光的折射全反射棱镜 一、考点聚焦 ?光的折射，折射定律，折射率。全反射和临界角Ⅱ级要求 ?光导纤维Ⅰ级要求 ?棱镜，光的色散Ⅰ级要求 二、知识扫描 1．光射到两种介质的界面上后从第一种介质进入第二种介质时，其传播规律遵循折射定律．折射定律的差不多内容包含如下三个要点：①折射光线、法线、入射光线共面；②折射光线与入射光线分居法线两侧；③入射角的正弦与折射角的正弦之比等于两种介质的折射率之 比，即：。 当光从空气〔折射率为1〕射入折射率为的介质时，上式变为： 。折射现象中光路是可逆的。 2．对两种介质来讲，n较大〔即v较小〕的介质称光密介质。光从光密介质 光疏介质，折射角大于入射角。注意：〔1〕光从一种介质进入另一介质时，频率不变，光速和波长都改变。 〔2〕同一介质对频率较大〔速度较小〕的色光的折射率较大。〔3〕光的颜色由频率决定。 3．当光从光密介质射向光疏介质，且入射角不小于临界角时，折射光线将消逝，这一现象叫做光的全反射现象．应用全反射现象举例：〔1〕光导纤维。〔2〕全反射棱镜。 4．假设光从光密介质〔折射率为n〕射向光疏介质〔折射率为 〕时，发生全反射的临界角C可由如下公式求得：。当光从光密介质射向空气〔折 射率为1〕时，求得全反射的临界角的公式又可表为： 5．玻璃制成的三棱镜，其光学特性是：〔1〕单色光从棱镜的一个侧面入射而从另一侧面射出时，将向棱镜的底面偏折。隔着棱镜看到物体的虚像比实际位置向顶角方向偏移。〔2〕复色光通过棱镜，由于各种单色光的折射率不同而显现色散现象，白光色散后形成由红到紫按一定次序排列的光谱。红光通过棱镜时偏折角较小〔因对红光折射率较小〕，紫光偏折射角较大。 三、好题精析 例1：假设地球表面不存在大气层，那么人们观看到的日出时刻与实际存在大气层的情形相比〔〕 A．将提早 B．将延后 C．在某些地区将提早，在另一些地区将延后 D．不变 解析：如图，a是太阳射出的一束光线，由真空射向大气层发生 折射，沿b方向传播到P点，在P处的人便看到太阳。假如没有 大气层，光束使沿a直线传播，同样的时刻在P点便看不到太 阳，须等太阳再上升，使a光束沿b线方向时才能看到太阳， 故没有大气层时看到日出的时刻要比有大气层时延迟． 点评：此题要求考生能够联系实际建立物理模型，并依照光的折 射定律分析推理。 例2：如下图，一束光线从折射率为1.5的玻璃内射向空气，在界面上的入射角为45o，下面四个光路图中，正确的选项是〔〕 《光的折射》教案 ●教学目标 一、知识与技能 1.了解光的折射的现象. 2.了解光从空气射入水中或其他介质中时的偏折规律. 3.了解光在发生折射时，光路的可逆性. 二、过程与方法 1.通过观察，认识折射现象. 2.体验由折射引起的错觉. 三、情感态度与价值观 初步领略折射现象的美妙，获得对自然现象的热爱、亲近的情感. ●教学重点 知道光的折射规律. ●教学难点 解释简单的折射现象. ●教学方法 实验法、归纳法、讲练法. ●教学用具 演示用：激光光源、光的折射演示装置、水槽. 学生用：碗、筷子、茶杯、硬币、适量的水. ●课时安排 1 课时 ●教学过程 一、创设问题情境，引入新课 让学生做两个学生实验，激发学习兴趣. 学生实验1：在碗中盛满水，把筷子斜插到碗的底部，从侧面斜视水面，会发现水中的筷子看上去好像向上弯折了. 学生实验2：在空的茶杯里放一枚硬币，移动杯子，使眼睛刚刚看不到硬币，保持眼睛和杯子的位置不变，慢慢地向杯里倒水，随着水面的升高，观察者看到了硬币，还会发现硬币升高了. 上述实验中，学生能看见水中“弯折”的筷子和“升高”的硬币，是由于光在水和空气的界面上发生了一种光现象，这就是本节要学习的光的折射，由此引入新课. 二、新课教学 （一）光的折射 ［师］我们已经学习了光的直线传播现象、反射现象.以及光在反射时所遵循的规律——光的反射定律.这些现象都是光在同种均匀介质中传播的现象.那么光从一种介质斜射入另一种介质时又将如何传播呢？ 教师利用演示实验让学生观察光的折射现象.实验装置如下图所示，其中圆形白色屏E（可用2 cm 厚木板刷上白油漆）边缘标有均匀刻度，中间开有长方形口，恰好将长方形玻璃容器放进去，容器中装适量的水，并在水中插有可转动的白色屏F（树脂板或塑料板），白色屏E和F可显示光束传播的路径.圆周上有一可移动的激光光源S（可用激光笔）. ［师］光从空气斜射入水中，传播方向是否改变呢？ ［生甲］传播方向不改变，仍沿直线传播. ［生乙］传播方向要发生改变. ［师］光从空气斜射入水中，如果改变方向，是向界面偏折呢？还是向法线偏折？ ［生甲］向界面偏折. ［生乙］向法线偏折. ［师］上面问题的回答谁对谁错呢？下面我们用实验来验证一下. ［演示1］ 使E、F在同一平面上，让光从空气斜射向水面. ［现象］光从空气斜射入水中，在空气中发生反射，同时在水面处改变方向进入水中，同时向法线偏折. 师生共同分析得出结论： 光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向发生偏折，这种现象叫光的折射. （二）有关折射的几个专用名词 1.教师把刚才光的折射现象在黑板上画出光的折射光路图. 2.从图中介绍，什么是折射光线和折射角.为了防止学生把折射光线与界面的夹角误认为折射角，所以，要特别指出，折射角是折射光线与法线的夹角. 图14-2-1 图 14-2-2 第二节 光的折射、全反射 【基础知识再现】 一、光的折射现象 光传播到两种介质的分界面上，一部分光进入另一种介质中，并且改变了原来的传播方向，这种现象叫光的折射。 1、光的折射定律：同样要抓住“三线（入射光线、折射光线、法线）二角（入射角、折射角）。 如图14-2-1所示，光从真空（或空气）进入介质有：n r i =sin sin 2、折射率（n ） 定义：光从真空射入某种介质发生折射时，入射角i 的正弦跟折射角r 的正弦之比n ，叫做这种介质的折射率。 r i n sin sin = 说明：①折射率是表示光线在透明介质界面上发生偏折程度的物理量，与入射角i 及折射角r 无关。在入射角相同时，对同一种光线、折射率越大，折射光线偏离原方向的程度越大。 ②折射率和光在介质中传播的速度有关。 v c n = 其中s m c /1038?=，v 为介质中光速，n 为介质折射率，总大于1，故光在介质中的速度必小于真空中的光速。 ③在折射现象中，当入射角为?0，折射角也为?0，这是个特殊现象，但仍是折射现象。 二、全反射 光照射到两种介质的界面上，光线全部反射回原介质的现象叫全反射。 发生全反射的条件： 1、从光密介质射向光疏介质。 2、入射角大于或等于临界角C 。n C 1sin = 。 说明：①光密介质和光疏介质是相对的，如酒精相对于水为光密介质，酒精相对于水晶来说是光疏介质。 ②光从光密介质到光疏介质时，折射角大于入射角。光从光疏介质射入到光密介质时，折射角小于入射角。 ③发生全反射时，遵从反射定律及能量守恒。此时折射光的能量已经减弱为零，反射光能量与入射光能量相等。 ④全反射的应用：光导纤维。 三、棱镜、光的色散 1、三棱镜可以改变光的行进方向，起控制光路的作用。三棱镜通过二次折射使光产生较大的偏向角，由于介质对不同的单色光的折射率不同，其中紫光折射率最大，红光折射 率最小，因此当白光射向三棱镜时，紫光偏折最明显，而红光偏折最小，这就形成了如图14-2-2所示的光的色散现象。 光的折射 一、填空题 1．光从一种介质斜射入另一种物质时，传播方向会，这种现象叫． 2．插入水中的筷子，在水中的部分斜看起来向变弯折，装了水的桶底看起来变 ，都是由于光从射向时发生的缘故． 3．通过写字台上的玻璃板观察玻璃板下的文字，所看到的文字的位置往往比实际位置(选填“高”或“略低”)一些，这是由于． 4．早晨看到太阳从地平线刚刚升起时，实际上它还在地平线的下方，这种现象是由 于造成的． 5．潜水员在水中看到空中飞鸟的高度比鸟的实际高变(竖直向上看情况除外)要． 6．如图所示是光在空气和玻璃两种物质中传播的路线．请用箭头标出光线的传播方向，由图可知：AB是，CD是．AB左侧是，AB右侧是(填玻璃或空气)．入射角的大小是，折射角的大小是． 二、选择题 7．一束光从空气斜射入水中时，当入射角增大时，则( ) A．反射角和折射角都增大，折射角大于入射角 B．反射角和折射角都增大，折射角小于入射角 C．反射角不变，折射角增大，折射角小于入射角 D．反射角不变，折射角增大，折射角大于入射角 8．光线从一种透明物质进入另一种透明物质时，下列说法正确是( ) A．光线的传播方向一定会发生改变 B．光线的传播方向不一定发生改变 C．当光线从水中斜射进入空气时，折射角小于入射角 D．当光线从空气斜射进入玻璃时，折射角小于人射角 9．渔民发现他斜前方水中有一条鱼，想用鱼叉叉鱼，其正确的方法是( ) A．对鱼的位置稍低一点的位置掷叉B．对鱼的正前方掷叉 C．对鱼的正后方掷叉D．对鱼的左右两侧掷叉 10．一根直木杆，一半斜插在水中，游泳的人从水中观看这根木杆．下图中正确的应是( ) 11．一光线由空气斜射入水中，入射角为30°在水面上同时产生反射和折射，此时折射光 线和反射光线之间夹角的大小一定( ) A．小于30°B．大于30°且小于60° C．大于60°且小于120°D．大于120°且小于150° 三、作图题 12．入射光线从空气斜射向水面，在界面同时发生了反射和折射(如图所示)，已知反射光线，请作出入射光线和大致的折射光线。 13．透镜的聚光作用，试分析光通过右图的玻璃三棱镜后应如何折射． 四、实验探究题 14．隔着火炉火焰上方的空气看物体，为什么会感到物体在晃动? 14．（7分）如图14所示，两平行金属导轨间的距离 L=0.40 m，金属导轨所在的平面与水平面夹角θ=37°，在 导轨所在平面内，分布着磁感应强度B=0.50 T、方向垂直于 导轨所在平面的匀强磁场．金属导轨的一端接有电动势 E=4.5 V、内阻r=0.50 Ω的直流电源．现把一个质量m=0.040 kg的导体棒ab放在金属导轨上，导体棒恰好静止．导体棒 与金属导轨垂直、且接触良好，导体棒与金属导轨接图14 触的两点间的电阻R0＝2.5 Ω,金属导轨电阻不计，g取 10 m/s2．已知sin 37°=0.60，cos 37°=0.80，求： （1）通过导体棒的电流； （2）导体棒受到的安培力大小； （3）导体棒受到的摩擦力 15．（7分）如图15所示，边长L=0.20m的正方形导线框ABCD 由粗细均匀的同种材料制成，正方形导线框每边的电阻R0＝1.0 Ω， 金属棒MN与正方形导线框的对角线长度恰好相等，金属棒MN的电 阻r=0.20 Ω．导线框放置在匀强磁场中，磁场的磁感应强度B＝0.50 T,方向垂直导线框所在平面向里．金属棒MN与导线框接触良好，且 与导线框的对角线BD垂直放置在导线框上，金属棒的中点始终在BD 连线上．若金属棒以v=4.0 m/s的速度向右匀速运动，当金属棒运动 至AC的位置时，求（计算结果保留两位有效数字）： 图15 （1）金属棒产生的电动势大小； （2）金属棒MN上通过的电流大小和方向； （3）导线框消耗的电功率． 16．（8分）如图16所示，正方形导线框abcd的质量为m、边长为l， 导线框的总电阻为R．导线框从垂直纸面向里的水平有界匀强磁场的上 方某处由静止自由下落，下落过程中，导线框始终在与磁场垂直的竖直 平面内，cd边保持水平．磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向 里，磁场上、下两个界面水平距离为l已．知cd边刚进入磁场时线框 恰好做匀速运动．重力加速度为g． （1）求cd边刚进入磁场时导线框的速度大小． （2）请证明：导线框的cd边在磁场中运动的任意瞬间，导线框克 服安培力做功的功率等于导线框消耗的电功率．图16 （3）求从导线框cd边刚进入磁场到ab边刚离开磁场的过程中，导 线框克服安培力所做的功． 17．（8分）图17（甲）为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO′匀速转动，线圈的匝数n=100、电阻r=10 Ω，线圈的两端经集流环与电阻R连接，电阻R=90 Ω，与R并联的交流电压表为理想电表．在t=0时刻，线圈平面与磁场方向平行，穿过每匝线圈的磁通量φ随时间t按图17（乙）所示正弦规律变化．求： （1）交流发电机产生的 电动势最大值； 课时作业(四十) 光的折射 全反射 [双基巩固练] 1．(多选)下列说法正确的是( ) A ．因为水的密度大于酒精的密度，所以水是光密介质 B ．因为水的折射率小于酒精的折射率，所以水对酒精来说是光疏介质 C ．同一束光，在光密介质中的传播速度较大 D ．同一束光，在光密介质中的传播速度较小 BD [因为水的折射率小于酒精的折射率，所以水对酒精来说是光疏介质；由v ＝c n 可知，光在光密介质中的传播速度较小．] 2．有一块玻璃砖，上、下两面光滑且平行，有一束光线从空气射入玻璃砖，下面给出的四个光路图中正确的是( ) D [本题中由于玻璃砖上、下表面平行，光在上表面的折射角等于下表面的入射角，上表面能够发生折射，则下表面一定能够发生折射，且离开玻璃砖的光线与射向玻璃砖的光线平行，又因为有折射就有反射，故D 正确．] 3．一条光线从空气射入折射率为2的介质中，在界面处的入射角为45°.入射光中，一部分被反射，另一部分被折射．则反射光线和折射光线的夹角为( ) A ．75° B ．90° C ．105° D ．120° C [根据折射定律n ＝sin i sin r 得 sin R ＝sin i n ＝sin 45°2＝0.5 则得折射角R ＝30° 由反射定律知，反射角i ′＝45° 由几何知识可得反射光线与折射光线的夹角α＝180°－R －i ′＝105°.] 4．一束复色光由空气射向一块平行平面玻璃砖，经折射后分成两束单色光a 、b .已知a 光的频率大于b 光的频率．下列哪个光路图可能是正确的( ) A [光线经平行平面玻璃砖两次折射后，根据折射定律和光路可逆性原理可知出射光线与入射光线平行．a 光的频率大于b 光的频率，则玻璃砖对a 光的折射率大于b 光的折射率，当入射角相同时，由折射定律分析得知a 的折射角小于b 光的折射角．在玻璃砖内部，a 光在b 光右侧，光线通过玻璃砖后a 的侧向位移大，故A 正确．] 5．(多选)已知介质对某单色光的临界角为C ，则( ) A ．该介质对单色光的折射率等于1sin C B ．此单色光在该介质中的传播速度等于c sin C (c 是光在真空中的传播速度) C ．此单色光在该介质中的传播波长是在真空中波长的sin C 倍 D ．此单色光在该介质中的频率是在真空中的1 sin C 倍 ABC [由临界角的计算式sin C ＝1n ，得n ＝1sin C ，选项A 正确；将n ＝c v 代入sin C ＝ 1 n 得sin C ＝v c ，故v ＝c sin C ，选项B 正确；设该单色光的频率为f ，在真空中的波长为λ0，在介质中的波长为λ，由波长、频率、光速的关系得c ＝λ0f ，v ＝λf ，由sin C ＝v c ＝ λ λ0 ，λ＝λ0sin C ，选项C 正确；该单色光由真空传入介质时，频率不发生变化，选项D 错误．] 6．如图所示，发出白光的细线光源ab ，长度为l 0，竖直放置，上端a 恰好在水面以下，如图．现考虑线光源ab 发出的靠近水面法线(图中的虚线)的细光束经水面折射后所成的像，由于水对光有色散作用，若以l 1表示红光成的像的长度，l 2表示蓝光成的像的长度，则( ) A ．l 1 一、计算题(解答写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。本题包含55小题，每题？分，共？分) 1．如图所示，在光滑的水平面上，有两个质量都是M 的小车A 和B ，两车间用轻质弹簧相连，它们以共同的速度向右运动，另有一质量为 0M 的粘性物体，从高处自由下落，正好落 至A 车并与之粘合在一起，在此后的过程中，弹簧获得最大弹性势能为E ，试求A 、B 车开始匀速运动的初速度 0v 的大小． 解析：物体 0M 落到车A 上并与之共同前进，设其共同速度为1v ， 在水平方向动量守恒，有 100)(v M M M v += 所以 0 01v M M M v += 物体0M 与A 、B 车共同压缩弹簧，最后以共同速度前进，设共同速度为2v ，根据动量守 恒有 200)2(2v M M Mv += 所以 0222v M M M v += 当弹簧被压缩至最大而获得弹性势能为E ，根据能量守恒定律有： ()()202102202121221 Mv v M M v M M E ++=++ 解得 ()()002 0022M M M M MM E v ++= ． 2．如图所示，质量为M 的平板小车静止在光滑的水平地面上，小车左端放一个质量为m 的木块，车的右端固定一个轻质弹簧．现给木块一个水平向右的瞬时冲量I ，木块便沿小车向右滑行，在与弹簧相碰后又沿原路返回，并且恰好能到达小车的左端．试求： (1)木块返回到小车左端时小车的动能． (2)弹簧获得的最大弹性势能． 解：(1)选小车和木块为研究对象．由于m 受到冲量I 之后系统水平方向不受外力作用，系统动量守恒．则v m M I )(+= 新教材高中物理课时分层作业15光的折射（含解析）新人教版必 修第一册 (建议用时：45分钟) [基础达标练] 1．关于折射率，下列说法正确的是( ) A ．某种介质的折射率等于光在介质中传播速度v 和光在真空中的传播速度c 的比值 B ．折射角和入射角的大小决定着折射率的大小 C ．两种介质相比较，折射率小的介质折光性较差 D ．任何介质的折射率都大于1 E ．折射率的大小由介质本身决定 解析：某种介质的折射率等于光在真空中的传播速度c 与光在介质中传播速度v 的比值，A 不对；折射率与折射角和入射角的大小无关，B 不对． 答案：CDE 2．如图所示，光在真空和某介质的界面MN 上发生折射，由图可知( ) A ．光是从真空射入介质的 B ．光是由介质射入真空的 C ．介质的折射率为 3 2 D ．介质的折射率为 3 E ．反射光线与折射光线的夹角为90° 解析：根据题图可知，入射角为30°，折射角为60°，反射光线与折射光线垂直，光是从介质射入真空的，折射率n ＝sin i sin r ＝sin 60° sin 30° ＝3，只有B 、D 、E 正确． 答案：BDE 3．假设地球表面不存在大气层，那么人们观察到的日出时刻与实际存在大气层的情况相比将________(填“提前”或“延后”)． 解析： 假如地球周围没有大气层，太阳光将沿直线传播，如图所示．在地球上B 点的人们将在太阳到达A ′点时看到日出；而地球表面有大气层，由于空气的折射率大于1，并且离地球表面越近，大气层越密，折射率越大，太阳光将沿如图所示AB 曲线射入在B 处的人眼中，使在 B 处的人看到了日出．但B 处的人认为光是沿直线传播，则认为太阳位于地平线上的A ′点， 而此时太阳还在地平线下，日出的时间提前了，所以无大气层时日出的时间将延后． 答案：延后 4．如果光线以大小相等的入射角，从真空射入不同介质，若介质的折射率越大，则折射角越________，说明折射光线偏离原来方向的程度越________． 解析：根据折射定律，sin θ1 sin θ2 ＝n 12，当光以相等的入射角从真空向介质入射时，sin θ1 一定，n 12越大，sin θ2就越小，θ2越小，说明光偏离原来的传播方向的角度就越大． 答案：小 大 5．插入水中的筷子，水里部分从水面斜着看起来是向________曲折． 解析：由光的折射定律知，水中的筷子所成的像比实际位置浅，则应向上曲折． 答案：上 6．用两面平行的玻璃砖测定玻璃的折射率的实验中，已画好玻璃砖界面aa ′和bb ′，不慎将玻璃砖向上平移了一些，放在如图所示的位置上，而实验中其他操作均正确，测得的折射率将________(填“偏大”“偏小”或“不变”)． 解析：可作出经过玻璃砖的光路图，由几何知识可知，测出的折射角与正确值相同． 答案：不变 7．一条光线从空气射入折射率为2的介质中，入射角为45°，在界面上入射光的一部分被反射，另一部分被折射，则反射光线和折射光线的夹角是多大？ 解析： 如图所示，根据折射定律sin θ1sin θ2＝n ，则sin θ2＝sin θ1n ＝sin 45°2＝1 2，θ2＝30°， 反射光线与折射光线的夹角是105°. 答案：105° 8．一条光线以40°的入射角从真空射到平板透明材料上，光的一部分被反射，一部分被折射，求折射光线与反射光线的夹角φ. 1（20分） 如图12所示，PR 是一块长为L =4 m 的绝缘平板固定在水平地面上，整个空间有一个平行于PR 的匀强电场E ，在板的右半部分有一个垂直于纸面向外的匀强磁场B ，一个质量为m =0．1 kg ，带电量为q =0．5 C 的物体，从板的P 端由静止开始在电场力和摩擦力的作用下向右做匀加速运动，进入磁场后恰能做匀速运动。当物体碰到板R 端的挡板后被弹回，若在碰撞瞬间撤去电场，物体返回时在磁场中仍做匀速运动，离开磁场后做匀减速运动停在C 点，PC =L/4，物体与平板间的动摩擦因数为μ=0．4，取g=10m/s 2 ，求： （1）判断物体带电性质，正电荷还是负电荷？ （2）物体与挡板碰撞前后的速度v 1和v 2 （3）磁感应强度B 的大小 （4）电场强度E 的大小和方向 2(10分)如图2—14所示，光滑水平桌面上有长L=2m 的木板C ，质量m c =5kg ，在其正中央并排放着两个小滑块A 和B ，m A =1kg ，m B =4kg ，开始时三物都静止．在A 、B 间有少量塑胶炸药，爆炸后A 以速度6m ／s 水平向左运动，A 、B 中任一块与挡板碰撞后，都粘在一起，不计摩擦和碰撞时间，求： (1)当两滑块A 、B 都与挡板碰撞后，C 的速度是多大? (2)到A 、B 都与挡板碰撞为止，C 的位移为多少? 3（10分）为了测量小木板和斜面间的摩擦因数，某同学设计如图所示实验，在小木板上固定一个轻弹簧，弹簧下端吊一个光滑小球，弹簧长度方向与斜面平行，现将木板连同弹簧、小球放在斜面上，用手固定木板时，弹簧示数为F 1，放手后，木板沿斜面下滑，稳定后弹簧示数为F 2，测得斜面斜角为θ，则木板与斜面间动摩擦因数为多少？（斜面体固定在地面上） 4有一倾角为θ的斜面，其底端固定一挡板M ，另有三个木块A 、B 和C ，它们的质 量分别为m A =m B =m ，m C =3 m ，它们与斜面间的动摩擦因数都相同.其中木块A 连接一轻弹簧放于斜面上，并通过轻弹簧与挡板M 相连，如图所示.开始时，木块A 静止在P 处，弹簧处于自然伸长状态.木块B 在Q 点以初速度v 0向下运动，P 、Q 间的距离为L.已知木块B 在下滑过程中做匀速直线运动，与木块A 相碰后立刻一起向下运动，但不粘连，它们到达一个最低点后又向上运动，木块B 向上运动恰好能回到Q 点.若木块A 静止于P 点，木块C 从Q 点开始以初速度 03 2 v 向下运动，经历同样过程，最后木块C 图 12 4.3 光的折射一、教材分析本课时是初中物理第一册第章《光的折射》第节，光的折射是重要的光学现象，是理解透镜成像的基础，同时又是解释日常生活中许多光现象的基础。光的折射现象学生比较熟悉，也比较感兴趣，通过对现象的分析，培养学生密切联系实际，运用科学知识来解释一些自然现象的习惯和能力，更重要是激发学生学习兴趣，提高科学素质，让学生从小崇尚科学，立志献身科学。本节教材让学生认识光的折射现象和初步规律，是为以后几节课学习活动进行充分准备。所以本节是本单元教学的重点。、目标? （1）知识： 知道光的折射现象及折射光线和折射角； 知道光的折射规律及在折射现象中光路可逆； 能够用光的折射解释生活中的一些简单现象。 （2）： 通过演示实验，指导学生观察现象，引导学生自己分析、归纳规律，培养学生的观察、分析归纳能力。引导学生动手做实验，培养学生的动手能力及通过实验研究问题的习惯。 （3）情感： 培养学生学习物理的兴趣。 通过对日常光现象的分析，破除迷信，热爱科学，进行唯物主义教育。 、难点和重点 （1）重点：光的折射规律；光路可逆。 （2）难点：光线进入不同介质中，折射角和入射角的关系；用光的折射解释自然现象。 、教具：光的折射演示仪；碗；适量的水；筷子；多媒体课件；录像剪辑。 、教材处理 对日常光的折射现象学生有丰富的感性认识，以现象引入新课，学生学习目标明确，兴趣浓厚。光的折射规律的认识，宜先提出问题及研究方法，通过学生猜想，对照演示实验的观察，辅以多媒体模拟演示，学生思维清晰、准确，有利于规律的总结归纳，并注意理论联系实际，重视知识的应用，让学生遵循认识的规律：从实践到理论，又从理论到实践。达到掌握知识、提高能力，从而提高课堂效率。 、教法、学法 1、教法 根据教学内容的上下承接关系，学生刚学完光的反射，对光学研究中的一些物理量已有初步的了解，如入射角、法线等。针对素质教育对学生能力的要求，本节采用观察分析、启发式教学法。通过实验演示、观察分析、启发对比、总结归纳得出规律。在课堂上通过教师的引导，让学生进行演示实验和计算机的模拟实验的观察，使学生在头脑中有清晰的表象，以具体生动的感性认识为基础掌握知识，同时在观察中培养能力，开展思维训练重视知识的应用，理论紧密联系实际。 2、学法 根据本节的内容特征，教师在做好演示实验时，引导学生如何去观察实验？并由他们总结和发现规律，同时注意学生的非智力因素：自信心、毅力、兴趣、动机等培养，通过手势、眼神、表情等形体语言来激发学生的积极性。使学生通过
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