4.1光的折射 同步作业（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 同步作业（解析版）
1．假设地球表面不存在大气层，那么人们观察到的日出时刻与实际存在大气层的情况相比（　　）
A．将提前 B．将延后
C．在某些地区将提前，在另一些地区将延后 D．不变
2．下列关于波的反射的说法正确的是（　　）
A．反射波线与法线的夹角为反射角
B．入射波线与界面的夹角为入射角
C．入射波线与法线的夹角为入射角
D．在波的反射中，入射角等于反射角
3．在用两面平行的玻璃砖测定玻璃折射率的实验中，其实验光路图如图所示，对实验中的一些具体问题，下列说法正确的是（　　）
A．若、的距离较大时，通过玻璃砖会看不到、的像
B．实验中为方便操作可用玻璃砖代替尺子画线
C．为了减小作图误差，和的距离应适当大一些
D．为减小测量误差，、连线与玻璃砖界面法线的夹角越大越好
4．如图所示，在长方体玻璃砖的底面中心和实心玻璃半球的球心处，分别放有点光源，人从上面观察，看到的像点位置（　　）
A．均在点光源位置 B．均在点光源上方
C．玻璃砖的在光源上方，玻璃半球的在光源处 D．玻璃砖的在光源处，玻璃半球的在光源上方
5．两束细平行光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
6．在很多情况下，我们对物理规律的理解和认识是通过观察和比较物理现象来进行的。在下列的观察及根据观察所得出的相应结论中正确的是（　　）
A．相同的弹簧受到不同的拉力，拉力越大，弹簧的形变量越大，说明弹簧的劲度系数和拉力的大小有关
B．从同一高度同时做自由落体运动和做平抛运动的相同小球能同时落地，说明这两个小球的运动都满足机械能守恒
C．一束平行白光射向玻璃三棱镜，不同颜色的光经过三棱镜偏折的角度不同，说明了玻璃对不同颜色光的折射率不同
D．把一根条形磁铁插入闭合线圈，磁铁插入的速度越大，感应电流越大，说明感应电动势的大小和磁通量变化的大小有关
7．如所示为地球及其大气层，高空有侦察卫星A接收到地球表面P处发出的光信号，则A感知到的发光物应在(　　)
A．图中P点
B．图中P点靠M的一侧
C．图中P点靠N的一侧
D．以上位置都有可能
8．光在真空中的传播速度大于光在其他任何介质中的传播速度。关于任何介质（非真空）的折射率，下列说法正确的是（　　）
A．一定大于1 B．一定小于1
C．可能等于1 D．可能大于1，也可能小于1
9．纸张中的纤维素晶体的折射率为1.6左右，而食用油的折射率为1.5左右，水的折射率约为1.3，普通纸中纤维素晶体之间留有大量的孔隙，因而显得不透明，但是浸油的纸却会变得很透明。下列关于这个现象的说法中，错误的是（　　）
A．这四种介质（纤维素晶体、食用油、水、空气）中，光在纤维素晶体中的速度最小
B．光线穿过普通纸时，会在纤维素晶体和空气的众多分界面上发生各种不同方向的反射和折射
C．普通纸浸油后，光在油和纤维素晶体分界面上折射时，不会发生较大的光路弯折
D．光线在浸水的纸中各分界面上的弯折程度，比光线在浸油的纸中各分界面上的弯折程度更小
10．玻璃中有一个球形气泡。一束平行光射入气泡，下列光路图中正确的是（　　）
A． B．
C． D．
11．如图所示，半径为R的玻璃半圆柱体，圆心为O，两条平行单色红光射向圆柱面，方向与底面垂直，光线l的入射点A为圆柱面的顶点，光线2的入射点为B，∠A0B=60°。已知该玻璃对红光的折射率n =，两条光线经柱面和底面折射后的交点与O点的距离d为（ ）
A．
B．
C．
D．
12．如图所示，为观察门外情况，居家防盗门一般都会在门上开一小圆孔.假定门的厚度为a=8cm，孔的直径为d=6cm，孔内安装一块折射率n=1.44的玻璃，厚度可]的厚度相同，已知sin37°=0.6，cos37°=0.8.则
A．如未装玻璃，室内的人通过小孔能看到外界的角度范围为106°
B．装人玻璃后，室内的人通过玻璃能看到外界的角度范围约为106°
C．装人玻璃的折射率越大，室内的人通过玻鵯能看到外界的角度范围就越小
D．若要将视野扩大到180°，需嵌入折射率大于或等于的玻璃
13．如图所示，有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三种介质，光线的传播方向以及光线与介质分界面的夹角如图中所示，由此可以判断（　　）
A．光在介质Ⅱ中传播的速度最小
B．介质Ⅲ的折射率最小
C．光在介质Ⅰ中的传播速度最大
D．介质Ⅲ的折射率最大
14．某同学用插针法测量平行玻璃砖折射率的实验图景如图所示。他按正确的方法插了大头针a、b、c、d。则下列说法中正确的是（ ）
A．实验中，入射角应适当大些
B．该同学在插大头针d时，使d挡住a、b的像和c
C．若入射角太大，光会在玻璃砖内表面发生全反射
D．该实验方法只能测量平行玻璃砖的折射率
15．一束光线从空气射向折射率为的玻璃球面，入射角为60°，如图所示，经过界面的折射和反射，光线通过玻璃球后又射入空气.则从玻璃球射入空气的光线( )
A．与入射光线不可能相交
B．与入射光线可能反向平行
C．总共只有三条光线
D．可能有无数条光线
16．ABCDE为单反照相机取景器中五棱镜的一个截面示意图，AB⊥BC，由a、b两种单色光组成的细光束从空气垂直于AB射入棱镜，经两次反射后光线垂直于BC射出，且在CD、AE边只有a光射出，光路图如图所示，则a、b两束光（　　）
A．a光的频率比b光的频率小
B．在棱镜内，a光的传播速度比b光的大
C．以相同的入射角从空气斜射入水中，b光的折射角较小
D．分别通过同一双缝干涉装置，a光的相邻亮条纹间距小
17．两束细平行光和相距，从空气中相互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的折射率大于对的折射率．当它们从玻璃砖的下表面射出后，两束光______（“仍平行”或“不平行”），间距______（填“=”“<”或“>”）．
18．空中有一只小鸟，距水面3 m，在其正下方距水面4 m深处的水中有一条鱼．已知水的折射率为4/3，则鸟看水中的鱼离它多远 ，鱼看天上的鸟离它多远 ．
19．如图所示，一等腰直角棱镜放在真空中，AB=AC=d。在棱镜侧面AB左方有一单色光源S，从S发出的光线SD以60°入射角从AB侧面中点射入，当它从侧面AC射出时，出射光线偏离入射光线的偏向角为30°。若测得此光从光源到棱镜面AB的时间跟在棱镜中传播的时间相等，求点光源S到棱镜AB侧面的垂直距离。
20．如图所示，棱镜的截面为直角三角形ABC，材料的折射率。一束频率的光线，以的入射角从AC边的中点M射入棱镜。光在真空中的传播速度。求光在棱镜中的：
（1）折射角θ；
（2）波长λ。
参考答案
1．B
【详解】
如图所示
假设地球表面不存在大气层，则地球上M处的人只能等到太阳运动到S处才看见日出，而地球表面存在大气层时，太阳运动到S′处，阳光经大气层折射后即射至M点，故M点观察到的日出时刻比不存在大气层时要提前。
故选B。
2．C
【详解】
A．反射波线与法线的夹角为反射角，故A错误；
BC．入射波线与法线的夹角为入射角，故B错误，C正确；
D．在波的反射中，不能说入射角等于反射角，只能说反射角等于入射角，故D错误。
故选C。
3．C
【详解】
A．根据光路可逆可知，光线一定会从下表面射出，折射光线不会在玻璃砖的内表面发生全反射反射，则即使、的距离较大时，通过玻璃砖仍可以看到、的像，故A错误；
B．光在玻璃砖界面上会发生折射，实验中不能用玻璃砖代替尺子画线，故B错误；
C．折射光线是通过隔着玻璃砖观察成一条直线确定的，大头针之间的距离太小，引起的角度会较大，所以为了减小作图误差，和的距离应适当大一些，故C正确；
D．为减小测量误差，入射角应当要尽量大一些，这样折射角也会大一些，折射现象更明显，角度的相对误差会减小，但如果入射角太大，则反射光过强，折射光太弱，不宜观察，故D错误。
故选C。
4．C
【详解】
玻璃砖底面中心点光源发出的光，经玻璃表面折射后，折射角大于入射角，人逆着折射光看去，看到的虚像在光源上方，玻璃半球球心处的点光源发出的光射出时不发生偏折，看到的像点仍在光源处
故选C。
5．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。
6．C
【详解】
A．相同的弹簧受到不同的拉力，拉力越大，弹簧的形变量越大，不能说明弹簧的劲度系数和拉力的大小有关，实质上弹簧的劲度系数由弹簧本身决定，与拉力无关，故A错；
B．从同一高度同时做自由落体运动和做平抛运动的相同小球能同时落地，只能这两个小球竖直方向的运动相同，都是自由落体运动，不能说明这两个小球的运动都满足机械能守恒，故B错误；
C．一束平行白光射向玻璃三棱镜，不同颜色的光经过三棱镜偏折的角度不同，说明相同的
入射角折射角不同，根据折射定律可知玻璃对不同颜色光的折射率不同，故C正确；
D．把一根条形磁铁插入闭合线圈，磁铁插入的速度越大，感应电流越大，说明感应电动势的大小和磁通量变化快慢的大小有关，而不能说明磁通量变化的大小有关，故D错误。
故选C。
7．B
【详解】
由于大气层的存在，侦察卫星在A处接收到的P处发出的光信号的光路大致如图中实线所示，由图可知选项B正确，ACD错误．
故选B。
8．A
【详解】
根据，由于，所以各种介质对真空的折射率一定大于1，故A正确，BCD错误。
故选A。
9．D
【详解】
A．光在纤维素晶体中的折射率最大，由可知，光在纤维素晶体中的速度最小，A正确，不符合题意；
B．空气和纤维素晶体的折射率差别大，故光线在纤维素晶体和空气的分界面上折射时光路偏折大，而这些分界面的取向是杂乱的，将导致从纸下面物体发出的光线在不同界面折射后的出射方向差别太大，从而在另一侧无法形成清晰的像，这就是普通纸不透明的原因，B正确，不符合题意；
C．而食用油和纤维素晶体的折射率很接近，光线在油和纤维素晶体分界面上折射时，不会发生较大的光路弯折，因此，从纸下面物体发出的光线通过浸油后的纸张时，出射光线相对没有纸张时的方向没有大的偏折，故可以形成较为清晰的像，显得浸油的纸是比较透明的，C正确，不符合题意；
D．水和纤维素晶体的折射率差别相对较大，光线穿过浸水的纸后，偏折相对较大，故显得比浸油的纸不透明一些，但比普通纸又透明多了，D错误，符合题意。
故选D。
10．B
【详解】
光从玻璃进入空气，即由光密介质进入光疏介质，入射角小于折射角，后来又从玻璃进入空气，则入射角大于折射角，其光路图如图所示，所以B正确；ACD错误；
故选B。
11．C
【详解】
如图所示，光线1通过玻璃砖后不偏折．光线2入射角 i=60°，由 得
解得
r=30°
由几何知识得
i′=60°-r=30°
由 得
sinr′=nsini′=
解得
r′=60°
由正弦定理，得
OC=R
则
d=OC tan 30°=R
故选C。
12．D
【解析】
因，则，如未装玻璃，室内的人通过小孔能看到外界的角度范围为74°，选项A错误；装入玻璃后，根据折射定律：，，则，则室内的人通过玻璃能看到外界的角度范围大于106°，选项B错误；装入玻璃的折射率越大，则折射角β越大，则室内的人通过玻璃能看到外界的角度范围就越大，选项C错误；若要将视野扩大到180°，则β=900，则，则需嵌入折射率大于或等于5/3的玻璃，选项D正确；故选D.
点睛：对于几何光学，其基础是作出光路图，借助几何知识研究入射角与折射角，再求解折射率．
13．AB
【详解】
BD．由光线的折射情况（由图中的角度确定入射角和折射角）可知；故B正确，D错误；
AC．由
可知，故A正确，C错误。
故选AB。
14．AB
【详解】
A．为了减小角度测量的相对误差，入射角应适当大一些．但不能太大，否则出射光线太弱，A正确；
B．该同学在插大头针d时，使d挡住a、b的像和c，由此确定出射光线的方向，B正确；
C．由几何知识可知，光线在上表面的折射角等于下表面的入射角，根据光路可逆性原理可知，光线一定会从下表面射出，折射光线不会在玻璃砖的内表面发生全反射，C错误；
D．该实验方法的原理是折射定律，也能用来测量其他透明介质的折射率，D错误。
故选AB。
15．BC
【详解】
作出光路图如图所示．已知入射角，根据折射定律得：．可得：折射角．由几何关系可知．光线通过B点反射后，再由几何关系和折射角可知，从A点射出的光线折射角为60°．根据几何知识可知出射光线与入射光线平行，由图看出玻璃球内总共只有三条光线．综上分析，BC正确．
16．ABC
【详解】
A．由图知，光线在CD界面上，以相同的入射角入射的a、b两种光，a光发生了折射，b光发生了全反射，说明b光比a光折射率大，折射率越大，频率越大，所以a光的频率比b光小，A正确；
B．由公式
在棱镜内a光速度大，B正确；
C．由折射率
n＝
可知以相同的入射角从空气斜射入水中，b光的折射角较小，C正确；
D．折射率小的光波长大，通过同一双缝干涉装置，根据公式
a光的相邻亮条纹间距大，D错误。
故选ABC。
17．平行 <
【详解】
光线通过平行玻璃砖时，要发生两次折射，由于下表面的入射角等于上表面的折射角，根据光路的可逆性，出射光线必定和入射光线平行，所以两条光线出射后仍与入射光线平行，则两束光仍平行．玻璃对a的折射率大于对b的折射率，通过平行玻璃砖后a光侧向位移大于b光的侧向位移，相当于两条光束向后移动，但a的移动距离大于b的，故所以从玻璃砖的下表面射出后，两束光间的距离小于d．
【点睛】由光路的可逆性可知，出射光线的折射角等于最开始入射光线的入射角，所以最后折射入空气中的折射光线与原来的入射光线平行．根据折射率的大小，分析偏折角的大小，从而判断通过平行玻璃砖后侧向位移的大小，即可判断d的变化．
18．6m；8m
【详解】
从空气往水看，折射率就是3/4，但是从水往空气看，折射率正好是分子分母颠倒的4/3．鸟看鱼距离是
3+4（3/4）=6m．
但是与看鸟距离就是
4+3（4/3）=8m
19．
【详解】
作出光路图，如图所示
光线在AB面射入时，根据折射定律有
在AC面射出时，根据折射定律有
由几何关系知
=90°，
联立解得
，，
光在棱镜中通过的路程
s=d
光在棱镜中的速度
v=
设光源到棱镜的垂直距离为L，依题意知
联立解得L=
20．（1）；（2）
【详解】
（1）由折射定律得
解得
则
（2）由
得
代入数据联立解得