中考物理实验专题《实验探究光的折射定律》解析版.docx

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中考物理实验专题《实验探究光的折射定律》解析版

《实验：

探究光的折射定律》

一、实验探究题

1.

某同学在做探究光的折射特点实验，如图是光从空气射入水中时的光路，实验中发现，入射光线、折射光线和法线在同一平面内，折射光线和入射光线分别位于法线的两侧，通过实验还得到如表数据：

入射角α

0°

15°

30°

45°

60°

反射角β

0°

15°

30°

45°

60°

折射角γ

0°

11°

22.1°

35.4°

40.9°

（1）分析表中数据，可得出结论：

①光从空气斜射到水面时，将同时发生______和______现象。

②光从空气斜射到水面时，折射角随入射角的变化关系是：

折射角随入射角的增大而______（选填“增大”、“不变”或“减小”），且折射角______（选填“大于”、“等于”或“小于”）入射角。

当光从空气垂直射到水面时，折射角大小等于______度。

该同学根据上述实验中的发现和结论②总结出了光的折射特点。

（2）若用激光沿CO方向从水中射入空气，激光在空气中传播的光路是______（选填“OA”或“OB”）；激光经过水面反射时的反射角大小等于______（选填“α”、“β”或“γ”）。

2.

同学们学习了“光的折射”后，知道了光从空气斜射入玻璃中时，折射角小于入射角，入射角增大，折射角也增大。

那么当光从空气斜射入玻璃中时，折射角与入射角大小是否成正比呢？

【建立猜想】折射角与入射角大小可能成正比。

【实验探究】同学们测得了四组实验数据。

第2次实验如图所示，请将实验数据填入表格中。

实验序号

1

2

3

4

入射角

20°

40°

60°

80°

折射角

13°

（1）______

35°

41°

【实验结论】折射角与入射角大小

（2）______（选填“成正比”或“不成正比”）。

【评价与交流】根据实验数据，还可以得出的结论是（3）______。

3.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”。

（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______（选填“大于”、“等于”“小于”）入射角；当光从空气垂直射入水中时，折射角等于______度。

4.某同学在做探究光的折射特点实验，如图10是光从空气射入水中时的光路，实验中发现，入射光线、折射光线和法线在同一平面内，折射光线和入射光线分别位于法线的两侧．通过实验还得到如下数据：

（1）分析表中数据，可得出结论：

①光从空气斜射到水面时，将同时发生_______和_______现象；

②光从空气斜射到水面时，折射角随入射角的变化关系是_____________________，且折射角_______（大于／等于／小于）入射角．当光从空气垂直射到水面时，折射角等于_______。

该同学根据上述实验中的发现和结论②总结出了光的折射特点．

（2）请你对该同学通过上述探究实验得出光的折射特点的过程作出评价．

是否存在不足？

答：

_______（是／否）；请简要说明理由：

____________________________．

5.王东喝水时，偶然发现透过水面看不见玻璃水杯外侧的手指，他感到很惊奇；玻璃和水都是透明物质，为什么光却不能透过呢？

王东决定找出原因，下面是他的探究过程：

          图1                                   图2

（1）根据光经过的路径，首先想到了这种现象与光的折射有关，为此他根据光从水中射向空气的光路进行了推测，如图1，光从水中射向空气时，折射角大于人射角，当入射角逐渐增大时，折射角也逐渐_________，那么，当入射角增大到某一值时，会不会...

（2）王东的推测是____________________________________；

（3）王东为了验证自己的推测，进行了如图2所示的实验，实验过程中逐渐增大激光笔射向水面的入射角的角度，当增大到某一角度时，王东观察到___________，证实了自己的推测。

（4）当光从空气射向水中时，也会出现“看不见”的现象吗？

______。

请解释你的观点：

__________。

6.某小组选用了图1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”．

（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1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______（选填“大于”、“等于”“小于”）入射角；当光从空气垂直射入水中时，折射角等于______度．

（3）在探究中，小组成员小明同学提出了一个猜想：

光从空气斜射进入不同透明介质发生的折射程度是否都相同？

于是小明提出如下实验方案：

先让一束入射光从空气直接斜射入透明的空水槽中，记录下光斑位置（如下图2所示）；接着分别倒入水和油，记录对应的光斑位置，再通过分析就可得到实验结论．经讨论，同学们认为这一方案是可行的，于是进行了探究实验．

①要实现探究目标，他们应选择图2中的______和______（选填字母序号）两图示实验；

②实验时，同学们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______．

③某小组同学正确实验后，所记录的三次光斑的相对位置如图2所示，经分析可知：

光从空气斜射入水和油时，______对光的偏折本领较大．

7.如图甲所示，小明在探究光折射现象时，将一束入射角为50°的光线斜射入杯中，在杯底形成光斑，然后逐渐往杯中加水，观察杯底光斑的位置变化．他对实验中光偏折程度的差异产生了兴趣．为了定量反映这种差异，他将“折射角与入射角的比值”定义为“偏折比”．根据所学知识和生活经验，小明对影响“偏折比”大小的因素提出如下猜想：

猜想1：

与液体深度有关

猜想2：

与液体种类有关

猜想3：

与入射光的颜色有关

（1）图甲实验中，测得折射角为35°，则此时的“偏折比”为_____．加水过程中，杯底光斑将向_____（填“左”或“右”）移动．

（2）你认为猜想1_____（选填“正确”或“不正确”），理由是：

_____．

（3）为了探究猜想2，小明只将图甲中的水换成油，当油的深度小于水的深度（如图乙所示），杯底光斑位置恰与图甲实验时光斑位置重合．对比可知：

在相同条件下，油对光的“偏折比”比水对光的“偏折比”_____（选填“大”或“小”）．

（4）为了探究猜想3，小明用图甲装置先后入射红、蓝色激光，杯底光斑位置如图丙所示，则_____光的“偏折比”大．

（5）将一束激光穿过如图丁所示的玻璃砖，若光在玻璃砖上表面折射时的“偏折比”为0.8，则光在下表面折射时的“偏折比”为_____．

8.下表是光和声音在15℃时在几种介质中运动的速度，如图1是光在几种介质中发生折射时的光路图。

介质

声速/m•s-1

光速/m•s-1

密度/kg•m-3

空气

340

 3×108

 1.29

 水

 1500

 2.25×108

 1.0×103

 人体软组织

 1700

 0.5×108

 1.1×103

（1）分析表中数据总结光速和介质关系可以得出的结论是：

______。

（2）综合分析表中数据和图1中的光路图可以得出的结论是：

______。

（3）医学中常用超声波击碎人体内的结石，这是利用了声音可以传递能量。

超声波从空气中斜射入人体类似光一样发生折射，也遵守速度与偏折规律，如图2所示，超声波进入人体击碎结石时，试画出声波的大致路线图。

9.小明同学为探究光的折射规律设计了如图所示的实验装置，在玻璃水槽中竖直放置的光屏由E和F两个半圆形光屏组成，其竖直方向的直径NOM为两半圆的分界线，其中光屏F可绕直径NOM在水平面内前后折转。

（1）实验时，先让光屏E、F位于同一平面内，一束激光贴着光屏E从空气斜射入水中，在光屏F上可以看到折射后的光束。

小明将光屏F向后折转一定角度后，则在光屏F上小能看到折射光，这说明折射光和入射光____________（选填“在”或“不在”）同一平面内。

（2）保持入射点O不变，多次改变入射光AO与ON的夹角进行实验，他测量记录了如下表所示的数据。

分析这些数据得出的结论是________________________。

（写出一条即可）

（3）小明将光屏F调至与光屏E在同一平面内，然后在玻璃水槽底部用另一只激光笔让光贴着光屏F沿BO射向水面时，可看到折射光沿OA方向射出，这说明在光的折射现象中光路是____________。

入射角α

30°

45°

60°

折射角β

22°

32°

41°

10.小明做了如下实验：

照如图那样，让一束光沿半圆形玻璃砖的半径射到直边上，可以看到一部分光线从玻璃砖的直边上折射到空气中，另一部分光线反射射入玻璃砖内．

在实验中，发现折射角比入射角大，而且逐渐增大光的入射角，将看到折射光线离法线越来越______，而且光强越来越弱，反射光强越来越强．当入射角增大到某一角度，使折射角达到90°时，______光线就消失了，只剩下______光线．

小明同学继续对这个问题进行研究，他让光从半圆形玻璃砖直边上射入玻璃砖，则由于折射角小于入射角，就找不到前面实验中出现的现象．

他把这个发现请教了物理老师，老师告诉他们这种现象叫做全反射．折射角变成了90°时的入射角，叫做临界角．

他又用水进行了实验，让光从水中射向水面、再让光从水面入射到水中，得到了同样的结论．

根据上面小明的探究和已学过的知识，请总结一下发生全反射的条件是：

①______，②______．

11.如图1所示，将透明的薄壁（厚度可忽略不计）方形水槽水平放置，固定在水槽底部的激光笔沿图示方向发出一束细光束，小彬通过缓慢改变水槽中的水量来探究光的传播现象．

（1）图1水槽中未注水时可在侧壁上A处得到一个光点，注入一定量的水后，光点移至B处，这是由于光在水面处发生了光的__  现象，此时入射角__  角θ（选填“大于”、“等于”或“小于”）；

（2）为使B处的光点移至C处，则应使水槽中的水量__  ，若BC间距离为2cm，则水面高度的变化量Δh__  2cm（选填“＞”、“＝”或“＜”）；

（3）如图2所示，小彬将激光笔移至虚线框内朝底部照射，为使光束第一次从水面射出后沿DE方向传播，则他应使激光笔照射的方向应满足的条件是__  ，且激光笔照射在水槽底部的位置必须在区域__  （选填“①”、“②”或“③”）内．

12.在探究光的折射规律实验中，某一小组同学将光分别射入水和玻璃中，并记录了如下数据：

分析表中数据，可以得到一些规律：

（1）当光从一种介质垂直射入到另一种介质时，传播方向________（填“改变”或“不改变”）．

（2）光从空气斜射到水面时，折射角随入射角的变化关系是__________．分析表中数据猜想，光从空气射入其他介质时，折射角________（“可能”或“不可能”）达到90°.

（3）当光线以32°入射角从水中射向空气时，折射角是________．

（4）从表中数据看出，同一光线，在不同材料的介质中的偏折程度不同．可以猜想，当光从水中射入玻璃时，折射角________（填“大于”“小于”或“等于”）入射角．

13.某同学在做探究光的折射特点实验，如图是光从空气射入水中时的光路，实验中发现，入射光线、折射光线和法线在同一平面内，折射光线和入射光线分别位于法线的两侧．通过实验还得到如下数据：

入射角α

0°

15°

30°

45°

60°

反射角β

0°

15°

30°

45°

60°

折射角γ

0°

11.3°

22.1°

35.4°

40.9°

（1）分析表中数据，可得出结论：

①光从空气斜射到水面时，将同时发生_____和_________现象；

②光从空气斜射到水面时，折射角随入射角的变化关系是：

_______，且折射角_______（大于/等于/小于）入射角．当光从空气垂直射到水面时，折射角等于零．

该同学根据上述实验中的发现和结论②总结出了光的折射特点．

（2）请你对该同学通过上述探究实验得出光的折射特点的过程作出评价．是否存在不足？

答：

_____（是/否）；请简要说明理由：

________________________________．

14.小桂正在研究“光的折射”的特点。

如图所示是一束光从空气射入水中时的光路，实验中发现，折射光线和入射光线分别位于法线的两侧，并通过多次实验得到如下表数据：

入射角

0°

15°

30°

45°

60°

折射角

0°

11°

22°

31°

39°

（1）当光从空气垂直射入到水中时，光的传播方向____（选填“改变”或“不变”）。

（2）多次实验表明，在光的折射现象中，折射光线、入射光线以及法线____（选填“在”或“不在”）同一平面内。

（3）分析上表格数据可知：

光从空气斜射入水中时，折射角随入射角的增大而____（选填“增大”、“减小”或“不变”），且折射角_______入射角（选填“大于”、“小于”或“等于”）。

（4）小桂让一束光沿着图中BO方向从水中射向水面时，发现光线沿着OA方向折射进入空气，这表明：

光的折射现象中，光路是______________。

（5）小桂接着又完成了光从空气斜射进玻璃和从玻璃斜射入空气的实验，他这样进行多次实验的目的是为了____（选填序号）。

A．减小误差         B．寻找普遍规律

15.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”．

（1）如图乙，光屏可折转，是为了观察折射光线、入射光线和法线是否______．

（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′、3和3′、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，光的传播速度将___（填“变大”“变小”或“不变”）．

（3）图丙中当激光从水中沿4′方向射入O点时，折射光线将会沿着___（填“1”“2”“3”或“4”）的方向射出，说明折射现象中光路是______的．

16.某同学在做探究光的折射特点实验，如图是光从空气射入水中时的光路，实验中发现，入射光线、折射光线和法线在同一平面内，折射光线和入射光线分别位于法线的两侧

通过实验还得到如下数据：

（1）分析表中数据，可得出结论：

光从空气斜射到水面时，将同时发生_______和_______现象；光从空气斜射到水面时，折射角随入射角的变化关系是_____________________，且折射角_______

大于

等于

小于

入射角

当光从空气垂直射到水面时，折射角等于_______。

（2）该同学还总结了光的反射和折射规律，在光的反射和光的折射过程中，光路是____________。

答案和解析

1.【答案】反射 折射 增大 小于 零 OA γ

【解析】解：

（1）①光从空气斜射到水面时，将同时发生反射和折射现象；②由表中数据可知，光从空气斜射到水面时，当入射角不断增大时，折射角也随之增大，故折射角随入射角的变化关系是：

折射角随入射角的增大而增大，且折射角小于入射角。

当光从空气垂直射到水面时，折射角等于零。

（2）在光的折射现象中光路是可逆的，若用激光沿CO方向从水中射入空气，则激光在空气中的光路是OA，光从水中斜射入空气中，反射角等于入射角，所以反射角大小等于γ。

故答案为：

（1）①反射；  折射  ②增大； 小于； 零；

（2）OA； γ。

（1）①光从空气斜射到水面时，将同时发生反射和折射现象；

②光从空气斜射入水或其他介质中时，折射角小于入射角，折射角随入射角的改变而改变。

一束光线从空气垂直水面射入时，此时入射光线、折射光线与法线重合，所以夹角为0°，即入射角为0°，反射角也为0°，折射角为0°。

（2）在光的折射现象中光路是可逆的，光从水中斜射如空气中，反射角等于入射角。

此题考查光的折射定律，光从空气斜射入水或其他介质中时，折射角小于入射角，折射角随入射角的改变而改变，在折射现象中光路是可逆的。

2.【答案】

（1）25°；

（2）不成正比；

​（3）光从空气斜射入玻璃中时，折射角的增加量小于入射角的增加量。

【解析】【分析】

（1）虚线位置显示90°，折射光线位置显示65°，可以求出折射角多少度。

（2）判断折射角和入射角是否成正比，看看它们的比值是否是一个定值，如果是一个定值就成正比。

（3）光的折射：

光从空气斜射入水或其它透明介质时，折射角小于入射角；光从水或其它透明介质斜射入空气中，折射角大于入射角；光垂直射到界面时不改变方向。

光从空气斜射入水或其它透明介质时，入射角增大折射角增大，但是折射角总小于入射角。

对于数据处理能力，是很重要的，对于两个量比值一定时成正比，两个量的乘积一定是成反比。

【解答】

​

（1）由图知，折射角为：

90°-65°=25°；

（2）由表格数据可知，折射角和入射角的比值分别为：

=0.65，

=0.625，

=0.583，

=0.5125，

则折射角和入射角的比值不是定值，所以折射角和入射角大小不成正比。

（3）观察表格数据知，

入射角：

20°→40°→60°→80°，每次入射角都增加 20°，

折射角：

13°→25°→35°→41°，每次分别增加 12°、10°、6°，

所以，光从空气斜射入玻璃中时，折射角的增加量小于入射角的增加量。

故答案为：

（1）25°；

（2）不成正比；（3）光从空气斜射入玻璃中时，折射角的增加量小于入射角的增加量。

3.【答案】在同一平面内 增大 小于 0

【解析】解：

（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。

故答案为：

（1）在同一平面内；

（2）增大；小于；0。

（1）光屏可以显示光的传播路径，还可以利用可折转的光屏确定折射光线、入射光线和法线是否在同一平面内。

（2）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、入射光线分居在法线两侧；

光从空气斜射入其他透明介质，折射角小于入射角；光从其他透明介质斜射入空气，折射角大于入射角；

光线从一种介质垂直射入另一种介质时，传播方向不改变。

此题主要考查光的折射定律，首先要熟练掌握光的折射规律的内容，提高学生要利用图片或表格进行分析总结光的折射规律的能力是关键。

4.【答案】

（1） ① 反射 折射 ② 折射角随入射角的增大而增大 小于 0o 

（2） 是 五次实验数据可以，但没有换用其他透明介质做此实验

【解析】【法线】

（1）①光从空气斜射到水面时，将同时发生反射和折射现象；②光从空气斜射入水或其他介质中时，折射角小于入射角，折射角随入射角的改变而改变；当光从空气垂直射到水面时，传播方向不变；

（2）实验次数较少，结论具有偶然性，多次测量是为了获取多组数据，得出普遍性的结论，换用其他透明介质再做此实验，得出的结论更具有普遍性。

本题考查了探究光的折射特点实验，难度不大。

【解答】

（1）①光从空气斜射到水面时，将同时发生反射和折射现象；②由表中数据可知，光从空气斜射到水面时，当入射角不断增大时，折射角也随之增大，故折射角随入射角的变化关系是：

折射角随入射角的增大而增大，且折射角小于入射角；当光从空气垂直射到水面时，折射角等于零；

（2）评价：

存在不足，应该换用其他透明介质再做此实验，这样得出的结论将更具有普遍性。

故答案为：

（1） ① 反射 折射 ② 折射角随入射角的增大而增大 小于 0o  

（2） 是 五次实验数据可以，但没有换用其他透明介质做此实验。

5.【答案】

（1）增大

（2）折射光线消失

（3）光斑消失

（4）不会光从空气斜射入水中时，折射角始终小于入射角

【解析】【分析】

（1）据折射角的变化观察分析即可判断；

（2）据上面的猜想可知，若猜想正确，肯定在某一时刻，折射光线会消失，所以据此分析即可解决；

（3）据上面的规律不难看出，由于光从水中斜射向空气时，折射角大于入射角，所以当折射角增大到某种程度后，折射光线会消失；

而光线从空气斜射向水中时，折射角小于入射角，据此就可以判断出是否能出现上述现象。

此题通过光从水或玻璃中斜射入空气中时，折射角大于入射角的特点，得出当入射角增大到某一角度时，折射现象消失，发生全反射现象，拓展了学生的知识面。

【解答】

（1）如图，光从水中射向空气时，折射角大于入射角，当入射角逐渐增大时，折射角也逐渐增大；

（2）由意可知，王东的推测是：

当入射角增大到某一值时，可能会发现折射光线消失；

（3）据的猜想可知，若猜想正确，即该实验过程中逐渐增大激光笔射向水面的入射角的角度，当增大到某一角度时，光斑会消失；

（4）据上面的规律不难看出，由于光从水中斜射向空气时，折射角大于入射角，所以当折射角增大到某种程度后，折射光线会消失；而光线从空气斜射向水中时，折射角小于入射角，所以不会出现上述现象。

故答案为：

（1）增大；

（2）折射光线消失；（3）光斑消失；（3）不会，光从空气斜射入水中时，折射角始终小于入射角。

6.【答案】在同一平面内；增大；小于；0；B；D；记录每一次光斑的位置；油

【解析】解：

（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屛，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1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