第五章 光现象
四、光的折射
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知识点1 光的折射现象
1.【学科素养·物理观念】【新独家原创】关于光的折射,下列说法正确的是 ( )
A.光只有斜射到两种介质交界面上才会发生折射
B.光发生折射时,传播方向一定会发生偏折
C.光的折射中,光路是不可逆的
D.在发生折射时,一定同时发生反射
2.(2022安徽合肥庐阳期中)下列光现象中,属于光的折射现象的有 。
①插入水中的筷子变“弯折”;②湖面上波光粼粼;③坐井观天,所见甚小;④“猪八戒”照镜子;⑤漫步湖边,看到水中的“鱼儿”;⑥树荫下的圆形光斑。
知识点2 光的折射规律
3.【学科素养·物理观念】(2022江苏徐州中考)人在岸上透过池水看池塘底部,下列光路图正确的是( )
A B
C D
4.【学科素养·科学思维】(2023河南兰考星河中学期末)一束与水面成50°夹角的光线从空气斜射入水中,则折射角 ( )
A.等于50° B.大于50°
C.大于40° D.小于40°
5.【跨学科·物理学与日常生活】(2023江苏如东期末)把一块长方体玻璃砖压在有“科学”两字的书上,如图所示,图中“科学”两字是 ( )
A.变浅的虚像 B.变浅的实像
C.变深的虚像 D.变深的实像
6.(2021辽宁锦州中考)如图所示,一束光在空气和水的交界面处发生反射和折射,已知折射光线为OC,请画出大致的入射光线AO和反射光线OB。
7.【学科素养·物理观念】(2022广东广州中考节选)如图,一条光线垂直界面AC进入玻璃砖后,在界面AB上只发生反射,在图中画出该光线经界面AB反射和从界面BC离开玻璃砖后的光线。
知识点3 光的反射与光的折射的区别和联系
8.【跨学科·物理学与日常生活】(2022江苏常州中考)鸟儿白天会将玻璃幕墙看成蓝天白云,黄昏会透过玻璃看到明亮室内的绿色植物,导致其贸然飞往撞击受伤。鸟儿在如图所示位置所见情景,是因为在玻璃与空气分界面处分别发生 ( )
A.光的反射,光的折射
B.光的折射,光的反射
C.光的反射,光的直线传播
D.光的直线传播,光的折射
9.(2023陕西西安部分学校月考)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。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”是由光的 (选填“直线传播”“反射”或“折射”)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”)。
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10.【学科素养·物理观念】(2022北京中考,2,★☆☆)如图所示的光现象中,由光的折射形成的是 ( )
A.日晷上呈现针的影子
B.景物在镜中成像
C.鸟巢在水中形成倒影
D.筷子好像在水面处弯折
11.【新素材·时事热点】(2022江苏扬州中考,10改编,★★☆)在天宫课堂中,航天员王亚平将空气注入水球,形成的气泡球与水球的球心都在O点。一束光线从空气射入水球的光路如图所示,其中球心O与入射点O1、O2的连线均为法线。则进入气泡球的折射光线可能为 ( )
A.① B.② C.③ D.④
12.【学科素养·科学思维】(2023辽宁沈阳沈北新区期中,6,★★☆)如图所示,一束方向不变的光线从右方斜射向水面,这时的反射角是β,折射角是γ,若把水槽的左端稍垫高一些,待水面重新恢复平静时,反射角是β1,折射角是γ1,那么 ( )
A.β1<β,γ1<γ B.β1=β,γ1=γ
C.β1<β,γ1>γ D.β1>β,γ1>γ
13.【学科素养·科学思维】(2022辽宁阜新中考,14,★★☆)如图所示,光在水和空气的界面CD同时发生反射和折射,入射角为 度,折射角为 度,界面CD上面的介质是 。
14.(2021江苏连云港中考,17,★★☆)如图所示,一支固定好的激光笔向空水槽底部固定点O打出一束激光。向水槽内加水使水面上升至A点,此时光斑在O点 侧,这是因为发生了 现象。打开水槽底部水龙头缓慢放水,同时观察到水槽底部光斑向
移动。
15.(2021辽宁辽阳中考,23,★★☆)如图所示,水池的侧壁上安装了一盏小射灯A,B点是它在水中像的位置,A发出的一束光经水面折射后在池底C点形成光斑。请画出水面的位置及在C点形成光斑的大致光路。
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16.【科学思维】如图所示,装有水的长方体水槽水平放置,固定在左壁上的激光笔发出的一束红光射到水面上的O点,红光与水面夹角是45°,反射光射到右壁上的A点,折射光射到右壁上的B点,则A点到水面的距离 (选填“大于”“小于”或“等于”)B点到水面的距离;往水槽内注水,水面上升2 cm,此时反射光射到右壁上的C点,则A、C之间的距离是 cm。(点A、B、C未在图中标出)
17.【科学思维】人在B处观察到一个彩色玻璃球沉在水池底A点处,如图所示。在B处用激光射到玻璃球上,则激光应对着 (选填“A点”“A点的上方”或“A点的下方”)。
答案全解全析
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1.D 只要光从一种透明介质进入另一种透明介质中,就说明光发生了折射,斜射或直射均可,故A错误。光垂直于两种透明介质的界面入射时,也会发生折射,但光的传播方向不发生改变,故B错误。光的折射中,光路是可逆的,故C错误。在光发生折射时一定发生反射,故D正确。
2.①⑤
解析 ①插入水中的筷子变“弯折”,属于光的折射现象,故①符合题意;②湖面上波光粼粼,是光的反射形成的,故②不符合题意;③坐井观天,所见甚小,是光沿直线传播形成的,故③不符合题意;④“猪八戒”照镜子,是平面镜成像,是由光的反射形成的,故④不符合题意;⑤漫步湖边,看到水中的“鱼儿”,是光的折射形成的,故⑤符合题意;⑥树荫下的圆形光斑属于小孔成像,是由光的直线传播形成的,故⑥不符合题意。
3.D 人在岸上透过池水看池塘底部,池底反射的光由水中斜射入空气时,在水面处发生折射,折射角大于入射角,折射光进入人眼,人眼逆着折射光的方向看去,就会觉得池底变浅了。A图中光的传播方向错误,而且没有发生折射,B图没有发生折射,C图光的传播方向错误,故只有D正确。
4.D 入射角是入射光线与法线的夹角。题中光线与水面成50°角,所以入射角为90°-50°=40°。光从空气斜射入水中时,折射角小于入射角,由此可知折射角小于40°。
5.A 将一块玻璃砖压在书上,透过玻璃砖看书上的字,眼睛看到的是字的虚像,像的位置比实际位置偏高了,这是由于从玻璃射向空气的光线在玻璃界面处发生折射。
6.如图所示
解析 先过入射点O垂直于水面作出法线,根据光从水中斜射向空气,折射角大于入射角,在法线左侧的水中画出入射光线,方向指向入射点,然后再根据反射角等于入射角作出反射光线。
7.如图所示
解析 光从空气垂直入射到玻璃界面上,传播方向不变,光在AB界面反射时,反射角等于入射角都为45°,反射光线垂直入射到玻璃与空气的上侧界面后进入空气中,传播方向不变,在作图时,注意先作出法线。
方法归纳 光的反射定律:反射光线、入射光线、法线在同一个平面内,反射光线与入射光线分居法线两侧,反射角等于入射角。光的折射规律:折射光线、入射光线、法线在同一平面内,折射光线和入射光线分居法线的两侧,且当光从空气斜射入玻璃中时,折射角小于入射角,当光从玻璃斜射入空气中时,折射光线将向远离法线的方向偏折,即入射角小于折射角;当光垂直从玻璃射入空气中时,方向不变。
8.A 鸟儿白天会将玻璃幕墙看成蓝天白云,是平面镜成像现象,属于光的反射现象;鸟儿在黄昏时会透过玻璃看到明亮室内的绿色植物,这是室内绿色植物反射的光通过玻璃与空气分界处发生折射进入鸟的眼睛,属于光的折射现象。综上所述,只有A选项正确。
9.折射 虚 浅
解析 缓慢向杯中注入水,硬币反射的光从水中斜射入空气中时,在水面处发生折射,折射角大于入射角,折射光线远离法线方向,人眼逆着折射光线看去,看到的是变浅的硬币的虚像。
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10.D 日晷上呈现针的影子是由光的直线传播形成的,故A不符合题意。景物在镜中成像是平面镜成像现象,成像原理是光的反射,故B不符合题意。鸟巢在水中形成倒影是平面镜成像现象,成像原理是光的反射,故C不符合题意。筷子好像在水面处弯折,是由于光在水中发生了折射,故D符合题意。
11.A 光从水中斜射入空气中,会发生折射,折射角大于入射角,入射光线和折射光线分别位于法线两侧,由题可知,OO2所在的直线为法线,则进入气泡球的折射光线可能为①。
12.B 当把水槽左端垫高些时,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,所以反射角和折射角也不变化,即β1=β,γ1=γ。
13.30 42 空气
解析 如解析图所示,CD是界面,∠AOC=60°,则反射角为90°-60°=30°,所以入射角为也为30°,而∠COE=48°,则折射角为90°-48°=42°;因折射角大于入射角,所以界面CD的上边是空气,下边是水。
14.左 光的折射 右
解析 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,折射光线偏向法线,因此水槽底部光斑移动到O点的左侧,该现象属于光的折射现象;打开水槽底部水龙头缓慢放水,水面下降,光射向水面的入射点向右移动,折射光线逐渐向右移动,因此光斑向右移动。
15.如图所示
解析 B点是A在水中像的位置,根据平面镜成像的特点可知,A和B关于水面是对称的,故线段AB的中垂线为水面的位置;A发出的一束光经水面折射后会靠近法线,所以折射点在A、C连线的右侧。
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16.小于 4
解析 如解析图所示,光从空气斜射入水中,折射光线偏向法线,因此A点到水面的距离小于B点到水面的距离;由几何知识可知AFDC是一个等腰梯形,因此AC=FD,三角形FDO是一个等腰直角三角形,FD是水面上升高度的两倍,故AC=FD=4 cm,即A、C之间的距离为4 cm。
17.A点
解析 连接B、A交水面于一点,过入射点作法线,根据光从空气斜射入水中,折射角小于入射角画出折射光线的大致位置,人看到A点的“玻璃球”是玻璃球的虚像,玻璃球的实际位置在A点的下方,因为激光在进入水的时候也会发生折射,所以对着A点照射,激光也就刚好落在玻璃球上了,如解析图所示。
