物理光的傳播專項(xiàng)訓(xùn)練題及解答引言光的傳播是幾何光學(xué)的核心內(nèi)容，涉及光的直線傳播、反射定律、折射定律（斯涅爾定律）、全反射、光的色散等關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)，是中考、高考的重點(diǎn)考查對(duì)象。本文通過選擇題、填空題、計(jì)算題、實(shí)驗(yàn)題四大題型，覆蓋光的傳播核心考點(diǎn)，幫助學(xué)生鞏固基礎(chǔ)、提升解題能力。一、選擇題（每題只有一個(gè)正確選項(xiàng)）1.關(guān)于光的傳播，下列說法正確的是（）A.光總是沿直線傳播B.光在真空中的傳播速度最大C.光在介質(zhì)中的傳播速度與介質(zhì)的折射率成正比D.光從空氣進(jìn)入水中，傳播方向一定改變解答：A錯(cuò)誤：光僅在同種均勻介質(zhì)中沿直線傳播，不均勻介質(zhì)（如大氣層）中會(huì)發(fā)生折射。B正確：真空中光速約為$3\times10^8$m/s，是宇宙中最快的速度。C錯(cuò)誤：由$v=\frac{c}{n}$（$c$為真空中光速，$n$為介質(zhì)折射率），光在介質(zhì)中的速度與折射率成反比。D錯(cuò)誤：當(dāng)光垂直入射時(shí)，傳播方向不變（折射角=入射角=0°）。答案：B2.一束光線以30°入射角從空氣射入玻璃（$n=1.5$），則折射角約為（）A.19.5°B.30°C.45°D.60°解答：根據(jù)斯涅爾定律（折射定律）：$n_1\sin\theta_1=n_2\sin\theta_2$，其中空氣$n_1=1$，玻璃$n_2=1.5$，入射角$\theta_1=30°$。代入得：$\sin\theta_2=\frac{\sin30°}{1.5}=\frac{0.5}{1.5}\approx0.333$，故$\theta_2\approx19.5°$。答案：A3.下列情況中，能發(fā)生全反射的是（）A.光從空氣射入水B.光從水射入空氣，入射角小于臨界角C.光從玻璃射入空氣，入射角大于臨界角D.光從空氣射入玻璃，入射角大于臨界角解答：全反射的兩個(gè)必要條件：1.光從光密介質(zhì)（$n$大）射入光疏介質(zhì)（$n$?。?；2.入射角大于等于臨界角（$\theta_1\geqC$，$C=\arcsin\frac{n_2}{n_1}$）。A錯(cuò)誤：空氣（光疏）→水（光密），不符合條件1；B錯(cuò)誤：入射角小于臨界角，不符合條件2；C正確：玻璃（光密）→空氣（光疏），且入射角大于臨界角，符合條件；D錯(cuò)誤：空氣（光疏）→玻璃（光密），無臨界角（$n_2>n_1$時(shí)，$\frac{n_2}{n_1}>1$，$\arcsin$無意義）。答案：C4.白光通過三棱鏡發(fā)生色散，下列說法正確的是（）A.紅光的折射角最大B.紫光的折射率最小C.紅光的傳播速度最大D.紫光的臨界角最大解答：色散的本質(zhì)是不同顏色光的折射率不同（$n_紫>n_紅>n_橙>\dots>n_紅$）。A錯(cuò)誤：折射率越大，折射角越小（$\sin\theta_2=\frac{\sin\theta_1}{n}$），故紫光折射角最?。籅錯(cuò)誤：紫光折射率最大；C正確：由$v=\frac{c}{n}$，紅光$n$最小，故傳播速度最大；D錯(cuò)誤：臨界角$C=\arcsin\frac{1}{n}$，紫光$n$最大，故$C$最小。答案：C二、填空題1.平面鏡成像時(shí)，像與物的大小______，像與物到平面鏡的距離______，像與物的連線與平面鏡______。解答：平面鏡成像的對(duì)稱性：像與物大小相等，到平面鏡的距離相等，連線與平面鏡垂直。答案：相等；相等；垂直2.光從空氣（$n=1$）射入某種液體，入射角為45°，折射角為30°，則該液體的折射率為______，光在該液體中的傳播速度為______m/s（$c=3\times10^8$m/s）。解答：（1）由斯涅爾定律，$n=\frac{\sin\theta_1}{\sin\theta_2}=\frac{\sin45°}{\sin30°}=\frac{\sqrt{2}/2}{1/2}=\sqrt{2}\approx1.414$；（2）光在液體中的速度$v=\frac{c}{n}=\frac{3\times10^8}{\sqrt{2}}\approx2.12\times10^8$m/s。答案：$\sqrt{2}$（或1.414）；$2.12\times10^8$3.光從玻璃（$n=1.5$）射入空氣，臨界角$C=$______（結(jié)果保留整數(shù)）。解答：臨界角公式：$C=\arcsin\frac{1}{n}=\arcsin\frac{1}{1.5}\approx\arcsin(0.6667)\approx42°$。答案：42°4.小孔成像的原理是______，所成的像為______（選填“正立”或“倒立”）的實(shí)像。解答：小孔成像的原理是光的直線傳播，所成的像為倒立的實(shí)像（實(shí)際光線會(huì)聚而成）。答案：光的直線傳播；倒立三、計(jì)算題1.一束光線垂直入射到平面鏡上，若平面鏡繞入射點(diǎn)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)10°，則反射光線與入射光線的夾角變?yōu)槎嗌伲拷獯穑涸瓲顟B(tài)：光線垂直平面鏡，入射角=反射角=0°，反射光線與入射光線重合，夾角為0°；平面鏡轉(zhuǎn)動(dòng)10°后，入射光線與平面鏡的夾角變?yōu)?90°-10°=80°$，故入射角=90°-80°=10°；根據(jù)反射定律，反射角=入射角=10°，因此反射光線與入射光線的夾角=入射角+反射角=20°。答案：20°2.一束光線從空氣射入水中（$n=1.33$），入射角為60°，求折射角及光在水中的傳播速度。解答：（1）由斯涅爾定律：$n_1\sin\theta_1=n_2\sin\theta_2$，代入得：$\sin\theta_2=\frac{\sin60°}{1.33}\approx\frac{0.8660}{1.33}\approx0.6511$，故$\theta_2\approx40.6°$；（2）光在水中的速度：$v=\frac{c}{n}=\frac{3\times10^8}{1.33}\approx2.26\times10^8$m/s。答案：折射角約40.6°；傳播速度約$2.26\times10^8$m/s3.光纖通信中，光在光纖（$n_1=1.5$）的內(nèi)芯中傳播，外套的折射率為$n_2=1.45$，求光在內(nèi)芯中發(fā)生全反射的最小入射角（即臨界角）。解答：全反射的臨界角是光從內(nèi)芯（$n_1$）射入外套（$n_2$）時(shí)，折射角為90°的入射角。由斯涅爾定律：$n_1\sinC=n_2\sin90°$，故$\sinC=\frac{n_2}{n_1}=\frac{1.45}{1.5}\approx0.9667$，$C\approx75°$。答案：約75°四、實(shí)驗(yàn)題1.探究光的反射定律（1）實(shí)驗(yàn)器材：平面鏡、白紙、直尺、量角器、激光筆、大頭針。（2）實(shí)驗(yàn)步驟：①將白紙鋪在水平桌面，把平面鏡垂直放在白紙上，用直尺畫出平面鏡的位置線；②用激光筆向平面鏡發(fā)射一束光線，在白紙上標(biāo)記入射光線的路徑（用大頭針$P_1$、$P_2$固定）；③觀察反射光線，用大頭針$P_3$、$P_4$標(biāo)記反射光線的路徑（使$P_3$擋住$P_1$、$P_2$的像，$P_4$擋住$P_3$）；④連接$P_1$、$P_2$得入射光線，連接$P_3$、$P_4$得反射光線，過入射點(diǎn)畫法線（垂直于平面鏡的直線）；⑤用量角器測量入射角（入射光線與法線的夾角）和反射角（反射光線與法線的夾角），記錄數(shù)據(jù)；⑥改變?nèi)肷浣?，重?fù)步驟②-⑤，記錄多組數(shù)據(jù)。（3）實(shí)驗(yàn)結(jié)論：反射光線、入射光線和法線在同一平面內(nèi)；反射光線和入射光線分居法線兩側(cè)；反射角等于入射角（$\theta_反=\theta_入$）。2.測定玻璃的折射率（插針法）（1）實(shí)驗(yàn)原理：利用插針法確定光線的傳播路徑，根據(jù)折射定律$n=\frac{\sin\theta_1}{\sin\theta_2}$計(jì)算折射率（$\theta_1$為入射角，$\theta_2$為折射角）。（2）實(shí)驗(yàn)步驟：①將白紙鋪在桌面，把玻璃磚放在白紙上，用鉛筆沿玻璃磚的上、下表面畫出兩條平行線（代表界面）；②在玻璃磚左側(cè)插入兩枚大頭針$P_1$、$P_2$（距離約5cm），標(biāo)記入射光線；③從玻璃磚右側(cè)觀察$P_1$、$P_2$的像，插入$P_3$擋住$P_1$、$P_2$的像，再插入$P_4$擋住$P_3$；④取出玻璃磚，連接$P_1$、$P_2$得入射光線，連接$P_3$、$P_4$得折射光線的反向延長線；⑤過入射點(diǎn)畫法線，測量入射角$\theta_1$和折射角$\theta_2$，計(jì)算$n=\frac{\sin\theta_1}{\sin\theta_2}$；⑥改變?nèi)肷浣牵貜?fù)實(shí)驗(yàn)，取$n$的平均值