2026年精练与拓展九年级数学上册沪教版五四制第152页答案
22. 光从空气射入玻璃中时,传播方向发生了偏折,这种现象叫作光的折射. 如图(1),我们把入射角$α$的正弦值和折射角$β$的正弦值之比称为折射率$n$,即$n=\frac{\sinα}{\sinβ}$. 如图(2),矩形$ABCD$为某透明玻璃,一束光线从点$O$以俯角$45°$的方向射向玻璃上的点$P$,折射后到达玻璃底部的点$Q$,测得$OA=4$,$AB=2\sqrt{14}$,$BQ=8$.
(1)该透明玻璃的折射率$n=$
$\dfrac{3}{2}$
.
(2)有同样的光线从点$E$以俯角$60°$的方向射向该玻璃上的点$F$,折射后到达玻璃底部的点$G$,测得$EA=\sqrt{3}$. 若其他条件都不变,求$BG$的长.

答案

22. (1) $\dfrac{3}{2}$.
(2) $\sqrt{7}+1$.

解析

【分析】
(1)求折射率$n$需先得到入射角$α$和折射角$β$的正弦值:根据俯角$45°$可知入射角$α=45°$,可直接算出$\sinα$;再通过几何关系求出折射光线的水平、竖直位移,结合勾股定理得到折射光线长度,即可算出$\sinβ$,代入公式求解$n$。
(2)先根据俯角$60°$算出点$F$的位置和入射角的正弦值,结合折射率求出折射角的正切值,再根据玻璃厚度算出折射光线的水平位移,相加即可得到$BG$的长度。
【解析】
(1)界面$AD$为水平方向,法线为竖直方向,入射光线俯角为$45°$,因此入射角$α=45°$,$\sinα=\sin45°=\frac{\sqrt{2}}{2}$。
点$O$在$A$正上方,$OA=4$,入射光线俯角$45°$,因此$AP=OA=4$。
折射光线$PQ$的竖直位移为$AB=2\sqrt{14}$,水平位移为$BQ-AP=8-4=4$,由勾股定理得$PQ=\sqrt{4^2+(2\sqrt{14})^2}=6\sqrt{2}$,因此$\sinβ=\frac{水平位移}{PQ}=\frac{4}{6\sqrt{2}}=\frac{\sqrt{2}}{3}$。
代入折射率公式得$n=\frac{\sinα}{\sinβ}=\frac{\frac{\sqrt{2}}{2}}{\frac{\sqrt{2}}{3}}=\frac{3}{2}$。
(2)点$E$在$A$正上方,$EA=\sqrt{3}$,入射光线俯角为$60°$,由$\tan60°=\frac{EA}{AF}$得$AF=\frac{EA}{\tan60°}=\frac{\sqrt{3}}{\sqrt{3}}=1$。
此时入射角为入射光线与竖直法线的夹角,即$α=90°-60°=30°$,$\sinα=\sin30°=\frac{1}{2}$。
由$n=\frac{\sinα}{\sinβ}$得$\sinβ=\frac{\sinα}{n}=\frac{\frac{1}{2}}{\frac{3}{2}}=\frac{1}{3}$,因此$\cosβ=\sqrt{1-\sin^2β}=\frac{2\sqrt{2}}{3}$,$\tanβ=\frac{\sinβ}{\cosβ}=\frac{1}{2\sqrt{2}}$。
设折射光线水平位移为$\Delta x$,竖直位移为$AB=2\sqrt{14}$,由$\tanβ=\frac{\Delta x}{AB}$得$\Delta x=AB·\tanβ=2\sqrt{14}×\frac{1}{2\sqrt{2}}=\sqrt{7}$。
因此$BG=AF+\Delta x=1+\sqrt{7}$。
【答案】
(1)$\dfrac{3}{2}$;(2)$\sqrt{7}+1$
【知识点】
光的折射定律,解直角三角形,三角函数计算
【点评】
本题结合物理光的折射场景考查三角函数的实际应用,需要准确理解入射角、折射角的定义,结合几何关系求解线段长度,注重跨学科知识的融合应用。
【难度系数】
0.6