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光的折射 色散 拓展题参考答案(A4 打印版)

光的折射 色散 拓展题参考答案(A4 打印版)

光的折射/色散拓展题

1.将筷子竖直插入装水的玻璃杯内,从俯视图中的P点沿水平方向看到的应该是下面哪个图中的情形?

(D)

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解释一:盛水的圆柱形杯子可以看作是一个凸透镜,筷子插在水中,则筷子一定处于这个凸透镜的焦点以内,因而应成放大的虚像,即答案应在C和D中选择,那么C和D中应选谁呢?可作光路图(见下图)来观察,筷子的像偏左。

解释二:对于此题,许多学生不能正确回答。

笔者在教学中演示此竞赛题的实验时,请学生到讲台上来观察,学生的回答亦如上所说,“筷子向上弯折了”,可坐在座位上的学生却大声回答,“筷子向侧后方弯折了”,如图3。这是为什么呢?如果圆柱形玻璃杯中的水较少,座位上的学生又会发现筷子向侧前方弯折了,如图4,这也是光的折射造成的结果,但为什么讲台上的学生和座位上的学生看到的现象不一样呢?现分析如下。

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人在讲台上和在座位上看到的之所以不同,是由于观察者的位置和观察的方向不同。前者是在杯子的斜上方向下观察,由水中筷子上的任一P点射向空气中的光线经水面处发生了折射,到达人眼时觉得光好像是从P′射来的,P′点在P点的上方,如图5所示。后者是从杯子的侧面沿水平方向观察,对照图3,若我们取AA’截面的俯视图,如图6,由于光的折射,P’点为P点的像点(ON为法线),那么筷子的虚像确实向侧后方弯折。同样对照图3,若我们取BB’截面的俯视图,如图7,由于光的折射,Q’点为Q 点的像点(ON为法线),则筷子的虚像向侧前方弯折。可以预见,若筷子与水平面的交叉点在圆柱形玻璃杯横截面的圆心处,筷子将不弯折,只是由于折射而变粗了。学生试做后,确实如此。通过以上的实验和分析,可知上面的竞赛题是从杯子的侧面沿水平方向观察,所以应选D。

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2.如图所示,一盛水容器的底部放有一块平面镜,它与容器底部的夹角为15°。

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一条光线以45°入射角从空气射向水面,折射角为30°,进入水中的折射光

线能够射到平面镜的表面,那么,这条光线经过平面镜反射后再从水中射

入空气的折射角是多大?(0°)

3.某校新建成一个喷水池,在池底的中央安装一只射灯。池内无水时,射灯发出的一束光照在池壁上,在

S点形成一个亮斑,如图3所示。现往池内注水,水面升至a位置时,站在池

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旁的人看到亮斑的位置在P点;如果水面升至b位置时,人看到亮斑的位置在

Q点,则()

A.P点在S点的上方,Q点在S点的上方

B.P点在S点的上方,Q点在S点的下方

C.P点在S点的下方,Q点在S点的上方

D.P点在S点的下方,Q点在S点的下方

解释:此题深入考查了同学们对光的折射的理解以及人眼看物体习惯的常识。题中往池内注水,水面升至a 位置时(如图4),从水中射灯发出来的光线到达水面时会发生折射,从而使折射光线远离法线,站在池旁的人看到亮斑的位置P点在S点的下面;水面升至b位置时(如图5),从射灯发出的光线将直接射到S点,然后在池壁上发生反射至水面,最后也在水面发生折射,从而使折射光线远离法线,站在池旁的人看到亮斑的位置Q点在S点的上面。有些同学做题时,凭借自己的想象会做出不正确的判断,但是利用物理图像可以画出光线清晰的传播路径。

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4.秋高气爽的夜里,当我仰望天空时会觉得星光闪烁不定,这主要是因为(D)

A.星星在运动B.地球在绕太阳公转C.地球在自转

D.大气的密度分布不稳定,星光经过大气层后,折射光的方向随大气密度的变化而变化

解释:由于空气的密度分布不均匀且不稳定,当星光经真空进入大气层后发生折射。方向随大气密度的变化而变化。有时折射光能射到我们眼中,有时又会偏离我们视线,因此我们会觉得星光闪烁不定。

5.许多电冰箱的后背涂成黑色,原因是(A)

A、黑色物体的热辐射能力较强

B、黑漆的强度较高

C、黑色物体吸热能力较强,有利于冰箱内物体的降温

D、黑色物体不易吸附灰尘

解释:黑色物体吸收热辐射的能力较白色物体强,向外辐射热的能力也较白色物体强,将电冰箱背面涂成黑色,就是利用黑色物体辐射能力较强这个特点,加快冰箱向外辐射热能,以利于冰箱内物体降温。

6.黑白照片进行暗室加工时,所用温度计的液注是蓝色的,而不是红色的,以下说法中不正确的是(D)

A、暗室安全灯是红灯,因而一切物体看来都是红的,温度计的红色液柱在这种环境中不易看清。

B、温度计的蓝色液柱在红光照射下是黑的

C、蓝色液柱在红光下看得更清楚

D、红色液柱在红灯照射下反射白光

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解释:物体的颜色是由他能反射或透过的色光决定的。在加工黑白照片的暗室里只有红光照射时,一切物体只有红光可以反射,所以看到的物体一切都会是红色的,这样温度计的颜色就更不容易看清楚,若温度计中的液柱式蓝色的,则由于蓝色液柱只能反射蓝色光,而将红光吸收,故液柱在红光照射下回呈黑色,所以蓝色液柱容易被看清楚,红色液柱在红灯照射下,反射的应该是红光,故不正确的是D选项。

7.尺斜插入水中时,从水面上看到的尺上刻度线()

A.变密

B.变疏

C.不变

D.以上均有可能

解释一:当光线从水中斜射入空气中时,折射光线远离法线,折射角大于入射角,光线变得会聚了,所以看起来刻度线变得密了。由于光在水中发生折射,所以从水面上看到尺变短,这样导致每一格变小,刻度变密。

解释二:(1)将尺子斜插入水中时,从上面看水中的尺子,尺子反射的光经水面折射进入我们的眼睛,折射角大于入射角;

(2)眼睛逆着折射光线看去,误认为光是沿直线传播的,会感到尺子的位置比实际位置高一些,看起来是向上弯折了,因此它的刻度就显得密了.

8.在抗洪救灾中,大堤上的许多人都身穿厚厚的“背心”,这种“背心”的主要作用是(D)

A、能阻碍热传递,从而可以抵御风寒

B、跌倒或碰撞时减小其他物体对人体的伤害,起保护作用

C、不同的背心反射不同颜色的光,便于识别

D、以上说法都不对

解释:抗洪救灾中,大堤上许多人都穿着厚厚的“背心”,这些背心的主要作用不是题述的几条,而是为了起保障安全的作用,即万一人落水而遇到危险时,这些背心可使人浮在水面而不至沉入水中.这些背心内部都充有密度很小的物质(如泡沫塑料等),由此它们掉入水中时,能提供足够的浮力以使与之相连的物体不至沉没入水中。

9.在暗室的红灯下看一张白纸和白纸上的红字,得到的感觉是(D)

A.纸是白色的,字能看清楚B.纸是白色的,字看不清楚

C.纸是红色的,字能看清楚D.纸是红色的,字看不清楚

10.在没有任何其他光照的情况下,舞台追光灯发出的绿光照在穿白上衣、红裙子的演员身上,观众看到她

(D)

A.全身呈绿色C.上衣呈绿色,裙子呈紫色

B.上衣呈绿色,裙子不变色D.上衣呈绿色,裙子呈黑色

11.日光灯的发光效率比白炽灯高,是一种节能光源,但车床照明不使用日光灯,主要的原因是(C)

A.日光灯是管形的,因此用它照明看不清零件的细节;

B.长期在日光灯照射下人感到疲劳

C.日光灯发光是不连续的,所以在它照射下观看转动的物体会发生错觉

D.日光灯长度大,不便于工人操作

12.下列有关激光应用的说法中,错误的是(A)

A.利用激光进行室内照明

B.利用激光进行通信

C.利用激光加工坚硬的材料

D.利用激光进行长距离测距

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13.电视机的开启和关闭可以通过遥控器实现。遥控器用来控制电视机的是(B)

A.红光B.红外线C.紫光D.紫外线

14.一个已经成熟的西瓜,在切开以前,其瓜瓤的颜色是(D)

A.红色的

B.黄色的

C.黑色的

D.不能确定

15.在日常生活中,有时会出现这样的现象:在商场中,经过挑选,自己感到满意的衣服,回家后却发现衣

服的色彩发生了变化,造成这种现象的主要原因是(D)

A.衣服的颜料质量有问题B.商场和家中的环境温度不同

C.商场和家中的环境湿度不同D.商场和家中照明光源不同

16.判断教师的窗玻璃各处的厚度是否均匀,最简易可行得办法是(C)

A.用手摸,感觉一下

B.取下来,各处都用尺子测量一下

C.透过玻璃看远处的电线,看是否变形

D.用手指顶在上面估计各处的厚度

17.刻度尺有刻度的边缘为什么做得很薄?

解释:因为薄的话,人眼看尺折射角会变小,减少读数误差!

18.雨后出现彩虹,那么彩虹的最上边应是________颜色,观察彩虹时应_________(填“面”或“背”)朝太阳,

在彩虹形成过程中,起着重要作用的是光的________________。

答案:红背折射

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解释:虹是由于阳光射到空中的水滴里,发生发射与折射造成的。

我们知道,当太阳光通过三棱镜的时候,前景的方向会发生偏折,

而且把原来的白色光线分解成红、橙、黄、绿、青、蓝、紫7种

颜色的光带。下过雨后,有许多微小的水滴漂浮在空中,当阳光

照射到小水滴上时会发生折射,分散成7种颜色的光。很多小水

滴同时把阳光折射出来,再反射到我们的眼睛里,我们就会看到一

条半圆形的彩虹。彩虹的色带分明,红的排在最外面,接下来是橙、

黄、绿、青、蓝、紫6种颜色。

空气里水滴的大小,决定了虹的色彩鲜艳程度和宽窄。空气中的水滴大,虹就鲜艳。也比较窄;

反之,水滴小,虹色就淡,也比较宽。我们面对着太阳是看不到彩虹的,只有背着太阳百能看到彩虹,所以早晨的彩虹出现在西方,黄昏的彩虹总在东方出现。可我们看不见,只有乘飞机从高空向下看,才能见到。

虹的出现与当时天气变化相联系,一般我们从虹出现在天空中的位置可以推测当时将出现晴天或雨天。东方出现虹时,本地是不大容易下雨的,而西方出现虹时,本地下雨的可能性却很大。

彩虹的明显程度,取决于空气中小水滴的大小,小水滴体积越大,形成的彩虹越鲜亮,小水滴体积越小,形成的彩虹就不明显。

一般冬天的气温较低,在空中不容易存在小水滴,下阵雨的机会也少,所以冬天一般不会有彩虹出现。

19.放映电影、幻灯的银幕常用粗糙的白布做成,其优点在于:一是利用______使剧场中各处的观众均

能看到画面;二是白布能反射______颜色的光,使观众能看到色彩正常的画面。

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答案:光的漫反射各种

解释:要使剧场中各处的观众都能看到画面,必须使光在银幕上发生漫反射,所以幻灯的银幕常用粗糙的白布做成。

20.用放大镜观看彩色电视机荧光屏上的白色区域,会发现它是由_______种颜色的亮点或亮条组成的。

答案:三

21.无云的天空为什么呈现蓝色?太阳为什么在清晨和黄昏时呈现红色,而中午则呈现白色?

答案:这是光的散射所致,大气中的微粒尘埃或大气密度起伏不定,都会引起大气光学性质不均匀,对光产生散射。蓝光比红光易于散射。仰望无云的天空,看到的是被大气散射的太阳光,蓝光较强,故天空呈蓝色。清晨和黄昏时,太阳光沿地平线方向横穿大气层,蓝光被散射,到达眼中的是红光,故太阳呈红色。中午太阳光垂直穿过大气层,通过距离较短,各种色光散射都较少,太阳光呈现白色。

22.阳光下微风轻拂湖面,湖面上波光粼粼,这时产生的是光的反射现象;透过厚薄不均匀的玻璃看

室外的电线,可能会看到电线粗细不均匀且弯弯曲曲,这时产生的是光的折射现象。

答案:反射折射

解释:微风拂过湖面时,湖面会出现起伏的波纹,太阳光经过凹凸不平的湖面的反射,会出现波光粼粼的现象;由于玻璃薄厚不均,当电线反射的光线进入玻璃时,光线的方向会发生偏折,从而使电线看起来粗线不均匀;

23.为什么汽车前灯的玻璃灯罩要用有一些横竖条纹的玻璃(如图)制成?

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答案:汽车前灯装有横竖条纹的玻璃罩相当于一些小棱镜:灯泡发出的光经反射镜反

射后形成近似平行光向前射去.通过灯罩上的这些小棱镜折射后分散到需要的各个方

向上,便光柔和地照亮汽车前进的道路、路边的景物及路标和里程碑,从而确保行车

安全。同时可以增加玻瑞罩的机械强度.使其更坚实。

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24.油库里的储油罐如图所示,它浑身银白,直径较大,高度较矮(相对于

直径而言),像个短胖子。请回答:

(1)在储油罐的这些设计中,“浑身呈银白色”是为了________;

(2)“直径较大,高度较矮”是为了______________。

答案:(1)尽可能地反射阳光(2)稳固油罐,增大容积

25.很厚的玻璃板为什么看起来变薄了?

解释:当光线透过玻璃折射入空气时,折射光线靠拢法线,这时,由于眼睛默认光沿直线传播(认为光不会折射),就会把玻璃看薄。

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26.如图(a)所示,直线AB是光滑木板与棉布的分界线(木板与棉布处在同一水平面上),然后使一个

小线轴(如缝纫机上的线轴)沿着与直线AB成一角度的方向PO匀速滚动,可以看到,线轴在棉布上滚动的方向发生了改变。如图(b)所示,一束光从空气斜射入玻璃中时传播方向也发生了改变。

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(1)由图(a)可知当线轴的甲轮刚接触到棉布时,其速度的大小将(变小/不变/变大),此时乙轮速度的大小将。(变小/不变/变大)

(2)从图(a)、(b)两种类似现象可知,光由空气斜射入玻璃时而发生折射现象的原因可能是。

(3)在你学习物理知识的过程中是否运用过本题的研究方法?请列举一例说明。

解释:⑴的问题并结合题干中已知条件可知:线轴轮在光滑木板上是匀速运动,而当它刚接触到棉布时,其速度将变小,此时乙轮速度的大小不变,所以线轴在棉布上滚动的方向发生了改变;用类比法可知⑵光由空气斜射入玻璃时而发生折射现象的原因可能是由于光的传播速度发生了变化;⑶在学习电学时,用水流类比电流。