2020-2021学年初二物理上册考点专项练习5：探究光的折射规律

2020-2021学年初二物理上册考点专项练习5：探究光的折射规律

‎2020-2021学年初二物理上册考点专项练习5：探究光的折射规律 方法指导：‎ 在探究光的折射规律的实验中：‎ ‎(1)探究光的折射的原因：用车通过不同的路面类比光通过不同的介质(类比法)；‎ ‎(2)液体中加入牛奶的原因：牛奶对光起漫反射的作用，更好地显示光路；‎ ‎(3)进行多次实验的目的：使得到的规律具有普遍性。‎ ‎ 探究光的折射的发生原因 ‎1．阅读短文，回答后面的问题：‎ ‎(第1题图)‎ 人们常把光波类比成水波，因为它们之间有很多相似的地方。如图甲所示，我们把光波画得像水波一样，利用一些横线表示光波在行进中的波纹。当光斜射入玻璃的时候，一个波纹的一端先触及玻璃的表面，由于光在玻璃中比在空气中前进的速度小，所以波纹的这一端就先慢下来了，这样波纹就改变了前进方向，当这个波纹全部进入玻璃中以后，它就又沿着直线前进了。可以看出光线的偏折只发生在经过界面的一瞬间。‎ 还可以打个比方来帮助你弄清楚光折射的原因。在劳动的时候，同学们推着两个轮子的手推车，当你把车从平坦的水泥路面推向一段沙地时，如果水泥路面和沙地的交界线跟车子的前进方向斜交，如图乙所示，就会有一个车轮先遇到沙地，它的速度立即减慢下来，而另一个车轮仍以原来较快的速度前进，两个轮子的速度不同，车子就转弯，等两个轮子同时进入沙地以后，车子就又沿着直线前进了。‎ ‎(1)上述研究问题的方法叫(　　)‎ A．类比法 B．转换法 C．控制变量法 D．放大法 ‎(2)光由一种介质斜射入另一种介质中传播方向会发生改变与光在不同介质中的________有关。‎ ‎(3)光由一种介质垂直射入另一种介质时，传播方向为什么不发生改变？‎ ‎ 探究光的折射的规律 ‎2．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”。‎ ‎(第2题图)‎ ‎(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________(填“大于”“等于”或“小于”)入射角；当光从空气垂直射入水中时，折射角等于________度。‎ ‎3．小文在探究光的折射规律时，将光从空气分别射入玻璃和水中。其实验过程如下：‎ 实验一：将光从空气射入玻璃中 ‎(1)将半圆形玻璃砖放在标有角度的圆盘上，如图甲所示；‎ ‎(2)将一束激光从空气射向玻璃砖的圆心O处，激光在O处发生折射，记录入射角和折射角；‎ ‎(第3题图)‎ ‎ (3)逐渐增大入射角，重复步骤(2)；‎ 实验所测数据如表一所示：‎ 表一 实验次数 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ 入射角i ‎0°‎ ‎30°‎ ‎45°‎ ‎60°‎ 玻璃中折射角r ‎0°‎ ‎17°‎ ‎24°‎ ‎30°‎ 实验二：将光从空气射入水中 ‎(1)将标有角度的圆盘按图乙所示安放；‎ ‎(2)将一束激光从空气射向水面O′处，激光在O′处发生折射，记录入射角和折射角；‎ ‎(3)逐渐增大入射角，重复步骤(2)；‎ 实验所测数据如表二所示：‎ 表二 实验次数 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ 入射角i ‎0°‎ ‎30°‎ ‎45°‎ ‎60°‎ 水中折射角r ‎0°‎ ‎22°‎ ‎35°‎ ‎40°‎ 分析以上数据可得：‎ ‎①当光从空气垂直入射到其他透明介质时，传播方向______________。‎ ‎②当光从空气斜射入玻璃或水中时，折射角______(填“大于”“等于”或“小于”)入射角。‎ ‎③当光以相同的入射角斜射入不同的介质中时，折射角________(填“相等”或“不相等”)。‎ ‎4．让一束光从某介质以不同角度射入空气中，观察光束在介质和空气中的径迹变化，得到光束在介质中的入射角i及其正弦值sini、折射角r及其正弦值sinr的值如下表所示。从探究中我们可以得出：折射角总是________(填“小于”“等于”或“大于”)入射角；采用多次测量求平均值的方法我们可以得到折射角的正弦与入射角的正弦之比等于________(保留两位小数)。‎ 实验次数物理量数据 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ ‎6‎ i ‎10°‎ ‎20°‎ ‎30°‎ ‎40°‎ ‎50°‎ ‎60°‎ sini ‎0.174‎ ‎0.342‎ ‎0.5‎ ‎0.643‎ ‎0.766‎ ‎0.866‎ r ‎15.1°‎ ‎30.9°‎ ‎48.7°‎ ‎76.5°‎ ‎—‎ ‎—‎ sinr ‎0.26‎ ‎0.513‎ ‎0.751‎ ‎0.972‎ ‎—‎ ‎—‎ ‎ 探究不同物质的折射能力(控制变量法)‎ ‎5．如图所示，在探究“光从空气斜射入糖水和酒精时，哪种液体对光的偏折本领较大”的实验中，小东按以下设计的方案进行实验，得到李老师的认可：‎ ‎①先让一束入射光从空气斜射到空水槽中，记录下水槽底部的光斑的位置；‎ ‎②倒入糖水，让入射光从空气斜射入糖水中，记录下光斑的位置；‎ ‎③倒入酒精，让入射光从空气斜射入酒精中，记录下光斑的位置；‎ ‎④比较三个光斑的位置，得出实验结论。‎ 请回答以下问题：‎ ‎(第5题图)‎ ‎(1)做本实验时，要在________(填“较亮”或“较暗”)环境下完成。‎ ‎(2)如图甲所示，三个水槽内液面高度相同，要实现探究目标，小东应选择图中的________(填字母序号)两图进行实验。‎ ‎(3)实验时，小东在水槽底部贴上一把自制纸质刻度尺，这样做的目的是为了_________________‎ ‎____________________________________________________。‎ ‎(4)某小组同学正确实验后，记录的三次光斑的相对位置如图乙所示，经分析可知：光从空气斜射入糖水和酒精中时，________(填哪种液体)对光的偏折本领较大。‎ ‎ 探究全反射的规律 ‎6．小林在探究光的折射规律时发现：当光由空气沿半圆玻璃砖边缘垂直射入圆心处发生反射和折射时，不断加大入射角会发生折射光消失而反射光却变得更亮的情况，如图所示，老师告诉他这是光的全反射现象。课后，小林查到光从玻璃射向空气时的一些数据，如下表，表中数据说明：‎ ‎(第6题图)‎ 入射角 折射角 反射能量 ‎0°‎ ‎0°‎ ‎5%‎ ‎10°‎ ‎15.2°‎ ‎7%‎ ‎20°‎ ‎30.9°‎ ‎26%‎ ‎30°‎ ‎48.6°‎ ‎43%‎ ‎40°‎ ‎74.6°‎ ‎77%‎ ‎41.2°‎ ‎81°‎ ‎84%‎ ‎41.8°‎ ‎/‎ ‎100%‎ ‎42°‎ ‎/‎ ‎100%‎ ‎(1)光从玻璃斜射向空气时，折射角、反射能量随着入射角的增大而________，当入射角达到________°时，反射能量达到100%，就发生了全反射现象。‎ ‎(2)根据光路可逆原理知，当光从空气斜射向玻璃时，折射角________(填“大于”“等于”或“小于”)入射角。‎ 参考答案 ‎1．解：(1)A　(2)速度　(3)此时光波两端的速度同时减小或增大至相同的速度，故光的传播方向不发生改变。‎ ‎【解析】(1)材料将光波类比成水波，将光的折射现象类比为推车现象，讲述了光的折射与光在不同介质中传播速度的关系。(3)由材料可知，当光由一种介质垂直射入另一种介质中，光波两端的速度同时减小或增大至相同的速度，光的传播方向就不会发生改变了。‎ ‎2．(1)在同一平面内　(2)增大；小于；0　‎ ‎【解析】(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屏，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。‎ ‎3．①不发生改变　②小于　③不相等　‎ ‎【解析】①由表中数据可知，当入射角为0°时，折射角也为0°；由此可见，当光从空气垂直入射到其他透明介质时，传播方向不发生改变。②由表中数据可知，当入射角增大时，折射角也随着增大，但折射角总小于入射角。③由表中数据可知，当光以相同的入射角斜射入不同的介质中时，折射角不相等。‎ ‎4．大于；1.50　‎ ‎【解析】由实验可知，入射角i由10°增大到40°，折射角r由15.1°增大到76.5°，由此可得，光从某介质以不同角度射入空气中，折射角总是大于入射角；折射角的正弦与入射角的正弦之比＝≈1.50，＝1.50，…。‎ ‎5．(1)较暗　(2)A、C　(3)准确记录光斑的位置　(4)糖水 方法规律：(1)如果实验环境光线较强，则不易观察到水槽底部的折射光斑，为了观察并记录水槽底部的光斑的位置，实验应在较暗的环境中进行。(2)(控制变量法)要探究光从空气斜射入糖水和酒精时，哪种液体对光的偏折本领较大，实验中应控制液面高度、入射角大小不变，只改变液体的种类进行实验。(‎ ‎3)在水槽底部贴上一把自制纸质刻度尺，目的是为了准确记录折射光线在水槽底部形成的光斑位置。(4)根据图乙记录的光斑位置可知，在糖水中折射光斑的位置距离光在空气中的光斑比较远，由此可知，糖水对光线的偏折程度大，对光的偏折本领较大。‎ ‎6．(1)增大；41.8　(2)小于