4.1光的折射 课时练（Word解析版）

2021-2022学年人教版（2019）选择性必修第一册
4.1光的折射
课时练（解析版）
1．如上图所示为一梯形玻璃砖，A、B、C、D为外表面四个顶点，将用“插针法”测此玻璃砖的折射率，实验时操作较为规范的是
__________
A．可直接用手抓AB、CD所在的上、下侧面
B．用铅笔直接紧靠CD所在的面画边界线
C．移动玻璃砖应用手捏A、D（或B、C）所在的棱
D．只能用平行的
、
所在的上下侧面测折射率
2．如图是一列机械波从一种介质进入另一种介质中发生的现象，已知波在介质Ⅰ中的波速为v1，波在介质Ⅱ中的波速为v2，则v1∶v2等于（
）
A．
B．
C．
D．
3．一束光由空气入射入某介质，入射角为60°，其折射光线恰好与反射光线垂直，则光在该介质中的传播速度为
A．×108m/s
B．
×108m/s
C．
×108m/s
D．×108m/s
4．如图，一个透明玻璃球的折射率为，一束足够强的细光束在过球心的平面内，以45o入射角由真空射入玻璃球后，在玻璃球与真空的交界面处发生多次反射和折射，能从玻璃球内射出光线的位置有（　　）
A．2
处
B．3
处
C．4处
D．5处
5．在“测定玻璃的折射率”的实验中，在白纸上放好玻璃砖，aa′和bb′分别是玻璃砖与空气的两个界面，如图所示。在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2，用“＋”表示大头针的位置，然后在另一侧透过玻璃砖观察，并依次插上大头针P3和P4。在插P3和P4时，应使（　　）
A．P3只挡住P1的像
B．P4只挡住P2的像
C．P3同时挡住P1、P2的像
D．P3插在P1、P2的延长线上
6．在测定玻璃折射率的实验中，入射光线OA经玻璃折射后的出射光线为，下列光路图正确的是：
A．
B．
C．
D．
7．某组同学用插针法测平行玻璃砖的折射率，记录下入射光线、折射光线、出射光线后，以入射点O为圆心画单位圆，用直尺测得有关线段的长度，如图所示，下面四个表达式中，正确地表达了折射率的关系式是（　　）
A．
B．
C．
D．
8．如图所示是一束光从空气射向某介质在界面上发生反射和折射现象的光路图，下列判断正确的是（　　）
A．AO是入射光线，OB为反射光线，OC为折射光线
B．BO是入射光线，OC为反射光线，OA为折射光线
C．CO是入射光线，OB为反射光线，OA为折射光线
D．条件不足，无法确定
9．图示两条虚线之间为一光学元件所在处，AB为其主光轴，P是一点光源，其傍轴光线通过此光学元件成像于Q点。该光学元件可能是（　　）
A．薄凸透镜
B．薄凹透镜
C．凸球面镜
D．凹球面镜
10．如图所示，等腰三角形ABC为一棱镜的横截面，顶角A为θ。一束光线从AB边入射，从AC边射出，已知入射光线与AB边的夹角和出射光线与AC边的夹角相等，入射光线与出射光线的夹角也为θ。则该棱镜的折射率为（　　）
A．
B．
C．
D．
11．如图，厚度为h两面平行的玻璃板水平放置，点光源S非常靠近玻璃板的下表面但并不接触。若玻璃板的折射率为n，则从玻璃板上表面观察（　　）
A．从S正上方垂直玻璃板向下看，看到的光点距离玻璃板上表面
B．从S正上方垂直玻璃板向下看，看到的光点距离玻璃板上表面
C．只能在面积为的圆形区域内看到光
D．只能在面积为的圆形区域内看到光
12．两束细平行光a和b相距为d，从空气中互相平行地斜射到长方体玻璃砖的上表面，如图所示，若玻璃对a的折射率小于对b的折射率。当它们从玻璃砖的下表面射出后，有（　　）
A．两束光仍平行，间距等于d
B．两束光仍平行，间距大于d
C．两束光仍平行，间距小于d
D．两束光不再相互平行
13．如图所示，在用玻璃砖测定玻璃折射率的实验中，如果所用的玻璃砖ABCD的上表面AB和下表面CD不严格平行（AD略大于BC），下列说法中正确的是（　　）
A．用此玻璃砖做实验，画出的折射光线c和相应的入射光线a不再平行，因此对实验结果产生系统误差
B．用此玻璃砖做实验，画出的折射光线c和相应的入射光线a不再平行，但不会因此对实验结果产生影响
C．沿着从纸外向纸里的方向看，射出光线c相对于入射光线a有顺时针方向的微小偏转
D．沿着从纸外向纸里的方向看，射出光线c相对于入射光线a有逆时针方向的微小偏转
14．关于折射率，下列说法正确的是（
）
A．某种介质的折射率等于光在介质中传播速度v和光在真空中的传播速度c的比值
B．折射角和入射角的大小决定着折射率的大小
C．两种介质相比较，折射率小的介质称为光疏介质
D．任何介质的折射率都大于1
15．如图所示，一束复色光从空气中沿半圆形玻璃砖半径方向射入，从玻璃砖射出后分成a、b两束单色光。则（　　）
A．玻璃砖对a光的折射率为
B．玻璃砖对a光的折射率为1.5
C．b光的频率比a光的频率大
D．b光在玻璃中的传播速度比a光在玻璃中的传播速度大
16．一束光从介质1进入介质2，如图所示，下列对于1，2两种介质的光学属性判断正确的是（　　）
A．介质1是光密介质
B．介质1的折射率小
C．光在介质2中传播速度大
D．光在介质2中的频率大
17．一束单色光从空气中射向某种玻璃的表面，当入射角时，折射角，由此知道玻璃对这种色光的折射率＝________，该色光在这种玻璃中传播的速度大小v
＝________.(已知光在真空的传播速度)
18．一束单色光由空气进入水中，则该光在空气和水中传播时，速度___________，频率___________(均填“增大”“减小”或“不变”)
19．光线从空气射入玻璃砖，当入射角为60°时，折射光线与反射光线恰好垂直．求：
(1)该玻璃砖的折射率是多少？
(2)光在该玻璃砖中传播速度是多少？
20．如图所示，一盛有清水的薄壁长方体玻璃槽中O点下方有一点光源S，在水面形成以O点为圆心、OA为半径的亮斑。已知射向A点的光线最终从C点射出，，，，光在真空中的传速度为c，求：
(1)射出光线与法线夹角的正弦值；
(2)射向A点的光线水中运动的时间t。
参考答案
1．C
【详解】
AB．不能用手抓光学面，不能把玻璃当尺子画线，故AB错误；
C．移动玻璃砖应用手捏A、D（或B、C）所在的棱，故C正确；
D．除平行的AB、CD所在的上下侧面，其它面也可测折射率，故D错误。
故选C。
2．B
【解析】
【详解】
根据相对折射率的公式，有：，故，故B正确，ACD错误。
故选B。
3．B
【详解】
由题意，入射角为：i=60°，又因为反射角等于入射角，所以反射角为i′=60°，因为反射光线与折射光线的夹角等于90°，所以反射角与折射角之和等于90°。
故折射角为
r=180°-90°-60°=30°
则得折射率
光在该介质中的传播速度
故选B。
4．B
【分析】
考查光的折射和全反射。
【详解】
光在玻璃球中发生全反射的临界角
光在玻璃球中的折射率
解得
光路图如图所示，共有三条。
故选B。
5．C
【详解】
根据实验的原理，连接P1、P2表示入射光线，连接P3、P4表示出射光线，连接两光线与玻璃砖的交点，即为折射光线．实验的过程中，要先在白纸上放好玻璃砖，在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2，然后在玻璃砖另一侧观察，调整视线使P1的像被P2的像挡住，接着在眼睛所在另一侧相继又插上两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，使P4挡住P3和P1、P2的像．故ABD错误，C正确．故选C．
【点睛】
用插针法测定玻璃砖折射率时，大头针间的距离和入射角都应适当大些，可减小角度引起的相对误差，提高精度．
6．A
【详解】
根据几何知识可知，光线在玻璃砖下表面的入射角等于上表面的折射角，根据光路的可逆性分析可知，出射光线的折射角等于上表面的入射角，所以出射光线与入射光线方向平行。由于光线从空气斜射进入玻璃砖中时，折射角小于入射角，光线将入射光线的下方发生侧移。故A正确，BCD错误。
故选A。
7．B
【详解】
ABCD．设圆的半径为1，即AO
=
EO
=
1，由几何知识得，入射角的正弦值
折射角的正弦
根据折射定律得
故B正确，ACD错误。
故选B。
8．C
【详解】
法线与界面垂直，根据反射角等于入射角，折射光线和入射光线位于法线两侧，可知CO为入射光线，OB为反射光线，OA为折射光线。
故选C。
9．D
【详解】
A．凸透镜可能成正立放大的像时，像和物在透镜的同侧，不可能在两侧，故A错误；
B．凹透镜，当物体为实物时，成正立、缩小的虚像，故B错误；
C．凸球面镜成缩小倒立的虚象，如汽车的观后镜，故C错误；
D．凹球面镜，当物体在焦点以内成放大正立的虚象，像和物在面镜的两侧，故D正确；
故选D。
10．D
【详解】
根据题意画出光路图如图：
因为入射光线与AB边的夹角和出射光线与AC边的夹角相等，则
三角形为等腰三角形，DF、EF为法线，则
解得
又由几何关系得
所以
所以折射率
选项D正确，ABC错误。
故选D。
11．B
【详解】
AB．从点光源S向玻璃板作光线，一条竖直、一条倾斜，由于S与下表面距离非常小，可以认为下表面的入射点与S重合。竖直光线不改变方向，设倾斜光线经下表面进入玻璃板时，入射角为、折射角为（图中未画出），根据几何关系及折射定律可知，该光线进入玻璃板到达上表面时入射角为、射出的所射角为，从上表面射出的光线反向延长线与竖直此线的交点即为光源S的像，也就是从玻璃板上表面观察到的光点。由几何关系知
当、非常小时，、，而根据折射定律得
故
选项B正确、A错误；
CD．只要从S发出的光照射到玻璃板的下表面，进入玻璃板后一定能从玻璃板的上表面射出，所以从上表面观察到光点没有范围限制，选项CD错误。
故选B。
12．B
【详解】
作出两种光线在平行玻璃砖的光路图如下
根据折射率公式有
na=，nb=
由题意知
na则
ra>rb
由几何关系得
>d
光线经两侧面平行的玻璃砖后方向不变，折射光线平行。故ACD错误，B正确。
故选B。
13．BD
【详解】
AB、用此玻璃砖做实验，因AB与CD不平行，根据光的折射定律可知，第二次折射时，入射角小于第一次的折射角，由光路可知，因此出射角小于入射角，则画出的折射光线c和相应的入射角α不再平行，计算折射率n=，只需准确测量角度即可，与玻璃砖是否表面平行无关，不会对实验结果产生影响，故A错误B正确；
CD、若AB与CD平行，则光线a与c也将平行，现如今不平行，结合光的折射定律，第二次的入射角减小，导致第二次出射角小于第一次的入射角，则射出光线c有逆时针方向的微小偏转，故C错误D正确；
14．CD
【详解】
A．某种介质的折射率等于光在真空中的传播速度c与光在介质中传播速度v的比值，选项A错误；
B．折射率由介质决定，与折射角和入射角的大小无关，选项B错误；
C.
两种介质相比较，折射率小的介质称为光疏介质，选项C正确；
D.
任何介质的折射率都大于1，选项D正确。
15．AC
【详解】
AB．a光的折射率
故A正确，B错误。
CD．由题图可知，a光的偏折程度比b光的小，所以a光的频率小，折射率也小，由
a光在玻璃中的传播速度比b光的大，故C正确，D错误。
故选AC。
16．AC
【详解】
AB．由图知，光从介质1进入介质2折射时，入射角为i=30°，折射角r=75°，可知，介质1的折射率较大，则介质1是光密介质，故A正确，B错误；
C．由公式知，v与n成反比，则光在介质2中的传播速度大，故C正确；
D．光的频率是由光源决定的，与介质无关，所以光在两种介质中频率相同，故D错误；
故选AC。
17．
;
;
【解析】
玻璃对这种色光的折射率；根据可得
18．减小
不变
【解析】
同一单色光在不同的介质中传播，频率不会改变，但是速度改变，光在水中传播时速度较空气中小.
19．（1）；（2）
【详解】
（1）入射角为60°时，反射角为60°，因为折射光线与反射光线恰好垂直，根据几何关系知，折射角
则玻璃的折射率为
（2）光在玻璃砖中传播的速度
20．(1)射出光线与法线夹角的正弦值为；(2)射向A点的光线在水中运动的时间t为。
【分析】
光在A点发生全反射，根据几何知识求出光在A点的入射角，根据全反射临界角与折射率的关系式求出折射率，根据折射定律求出；根据几何知识求出光在水中的传播路径长，再求解时间。
【详解】
(1)根据题意可知，光在A点发生全反射，则
，
所以折射率为
；
根据折射定律可知：
，
解得：
；
(2)光在水中传播的路径长为
，
所以射向A点的光线在水中运动的时间
。
【点睛】
本题考查几何光学中折射定律的应用。