2021-2022学年高二上学期物理人教版(2019)选择性必修第一册-4.1光的折射课后练习基础过关(word版含答案)

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名称 2021-2022学年高二上学期物理人教版(2019)选择性必修第一册-4.1光的折射课后练习基础过关(word版含答案)
格式 docx
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资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 物理
更新时间 2021-12-04 12:59:46

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4.1光的折射课后练习基础过关--2021~2022学年高二上学期物理人教版(2019)选择性必修一
练习
一、单选题,共10小题
1.如图所示,一玻璃棱镜的横截面是等腰△abc,其中ac面是镀银的,现有一光线垂直于ab面入射,在棱镜内经过两次反射后垂直于bc面射出,则(  )
A.∠a=30°,∠b=75° B.∠a=32°,∠b=74°
C.∠a=34°,∠b=73° D.∠a=36°,∠b=72°
2.某同学潜入游泳池中,仰头看游泳馆天花板上的灯,他看到灯的位置(  )
A.比实际位置高 B.比实际位置低
C.和实际位置一样高 D.无法判断
3.如图所示是光线以相同的入射角从空气射入三种不同介质时的折射情况,则在三种介质中光的传播速度最小的是(  )
A.介质甲 B.介质乙 C.介质丙 D.三种介质均一样
4.如图所示,在空气中有一直角棱镜,,一束单色光从边射入棱镜,入射角为,垂直于边射出,则该棱镜的折射率为(  )
A. B. C.1.5 D.
5.一束光从空气射向折射率为的某种介质,若反向光线与折射光线垂直,已知真空中的光速为c,则下列说法正确的是(  )
A.光的入射角为30° B.介质中的光速为c
C.光的入射角为60° D.光的入射角为45°
6.测两面平行玻璃砖折射率的实验中,在白纸上描出玻璃砖的两个边和,、和、为正确实验插在白纸上的四枚大头针,为入射角,下列说法不正确的是(  )
A.连线平行于连线
B.为减小误差,、之间的距离要适当大一些
C.测量中若将玻璃砖整体向上平移少许,测得的折射率将不变
D.增大入射角,在侧将看不清、的像,是因为光在玻璃砖下表面发生了全反射
7.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
8.一束由红、蓝两单色光组成的光以入射角θ由空气射到半圆形玻璃砖表面的A处,AB是半圆的直径;进入玻璃后分为两束,分别为AC、AD,它们从A到C和从A到D的时间分别为t1和t2,则(  )
A.AC是红光,t1小于t2
B.AC是蓝光,t1等于t2
C.在玻璃中单色光AC的传播速度大于单色光AD的传播速度
D.若保持入射光束不变,把半圆形玻璃砖稍向左移,则两束光可能同时到达半圆面
9.某同学做测定玻璃的折射率实验,如图所示,按正确的方法在白纸上插大头针a、b、c、d,下列说法正确的是(  )
A.为使实验效果明显,实验中入射角只可取45°
B.插大头针d时,应使其挡住大头针a、b的像和c
C.若入射角太大,光会在玻璃砖下表面PQ内侧发生全反射
D.该实验方法只能测量上下两面平行的玻璃砖的折射率
10.如图所示为一等腰梯形的特殊玻璃,其上表面长2m,下表面长6m,高2m,现用两束对称光分别从A、B点射入,并于C点聚焦。若C到玻璃下表面的距离D点为2.5m,AB的距离为3m,则该玻璃的折射率取值范围是(  )
A.(1,) B.(1,) C.(1,2) D.(1,)
二、多选题,共5小题
11.一束复色光从空气进入某介质后,变为a、b两束单色光如图所示,下列判断正确的是(  )
A.介质对a光的折射率大于介质对b光的折射率
B.a的波长大于b的波长
C.a的频率大于b的频率
D.a在介质中的传播速度比b的大
12.如图所示,真空中有一个半径为R、质量分布均匀的玻璃球。频率为γ的细光束在空中沿直线BC 传播,于C 点经折射进入玻璃球,并在玻璃球表面的D点又经折射进入真空中,已知∠COD=120°,玻璃球对该激光的折射率为,设c为真空中的光速。则下列说法中正确的是(  )
A.激光束的入射角a =60°
B.改变入射角α的大小,细激光束可能在玻璃球的内表面发生全反射
C.此激光束在玻璃中的波长为
D.从C点射入玻璃球的激光束,在玻璃球中不经反射传播的最长时间为
13.一束光从介质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
14.如图所示,两束单色光a、b从水下射向水面上的A点,光线经折射后合成一束光c,则下列说法正确的是(  )
A.用同一双缝干涉实验装置分别以a、b光做实验,a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距
B.a光比b光更容易发生衍射现象
C.在水中a光的速度比b光的速度小
D.若a光与b光以相同入射角从水中射向空气,在不断增大入射角时水面上首先消失的是b光
15.DVD光盘由塑料保护层和信息记录层组成。如图所示,激光束以入射角从空气入射到厚度为、折射率为的塑料保护层后,聚集到信息记录层的光斑宽度为,才能有效获取信息。在保证不变的前提下,减小激光束照到塑料保护层的宽度(),则(  )
A.须满足 B.须满足
C.在和不变时,须减小 D.在和不变时,须减小
三、填空题,共3小题
16.在做“插针法测量玻璃砖的折射率”的实验中,对于如图所示的梯形玻璃砖(两个光学面不平行),实验结果可能是下列图中的___________。(请选择一个正确答案)
17.在阳光照射下,充满雾气的瀑布上方常常会出现美丽的彩虹。彩虹是太阳光射入球形水珠经折射、内反射,再折射后形成的。光的折射发生在两种不同介质的______上,不同的单色光在同种均匀介质中传播速度_________。
18.平行玻璃砖底面涂有反射层,一束由a、b两种单色光组成的复合光以45 入射角斜射到玻璃砖的上表面,经折射、反射再折射后从玻璃砖上表面射出,如图所示是其部分光路图。不考虑光在玻璃砖上表面的反射,则玻璃砖对单色光_______(选填“a”或“b”)的折射率大;单色光_________(选填“a”或“b”)在玻璃中传播的时间长;两束单色光从玻璃砖上表面出射后相互________(选填“平行”或“不平行”)。
四、解答题,共2小题
19.如表所示是在探究光由真空射入某种透明介质发生折射的规律时得到的实验数据.请在表格基础上思考以下问题:
入射角θ1(°) 折射角θ2(°)
10 6.7 1.49 1.49
20 13.3 1.50 1.49
30 19.6 1.53 1.49
40 25.2 1.59 1.51
50 30.7 1.63 1.50
60 35.1 1.71 1.51
70 38.6 1.81 1.50
80 40.6 1.97 1.51
(1)随着入射角的增大,折射角怎样变化?
(2)当入射角与折射角发生变化时,有没有保持不变的量(误差允许范围内)
20.如图所示,阴影部分为一透明均匀材料做成的半圆柱形光学元件的横截面,其半径为R,圆心为O。一单色细光束从真空中由底边直径延长线上的A点,射入半圆表面上B点后,折射光线恰好与底边平行。已知,真空中光速为c。求:
①该光束从A点经B点到达C点所用的时间;
②是否有光从底边射出?若有,请直接写出具体位置。
试卷第2页,共2页
试卷第1页,共1页
参考答案
1.D
【详解】
作ac.ab面的法线,根据光的反射定律和几何关系可知
∠a=∠1=∠2
∠3=∠4=∠b
所以
2∠a=∠b

∠a+2∠b=180°
可得
∠a=36°
∠b=72°
故选D。
2.A
【详解】
根据折射定律,灯光射入水中时,折射光线要向下偏折,人逆着光线看灯时,像实际位置高。
故选A。
3.C
【详解】
从题图中可以看出在入射角i相同的情况下,介质丙中折射角r最小,由
可知,介质丙对光的折射率最大,由
可知,在介质丙中光的传播速度最小。
故选C。
4.B
【详解】
如图所示
由几何关系得

则该棱镜的折射率为
故选B。
5.C
【详解】
根据题意,作出光路图,如图所示
根据折射率的公式
所以
i=60°
介质中的光速为
故选C。
6.D
【详解】
A.根据光线的光路特征,可知连线平行于连线,A不符合题意;
B. 、之间的距离要适当大一些时,相同的偏转距离引起的角度误差会小些,B不符合题意;
C.测量中若将玻璃砖整体向上平移少许,根据光线的特征,其入射角不会发生变化,故测得的折射率将不变,C不符合题意;
D.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,故增大入射角,在侧将看不清、的像,不是因为光在玻璃砖下表面发生了全反射,D符合题意。
故选D。
7.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。
8.B
【详解】
C.AC光的偏折程度比较大,则介质对AC光的折射率比较大,AC光是蓝光。设AC光与法线的夹角为,AC光在介质中的传播速度为
因此在玻璃中单色光AC的传播速度小于单色光AD的传播速度,C错误;
AB.由速度公式可得
由折射定律可得
联立解得
由此可知,AC光与AD光的传播时间相等,B正确,A错误;
D.若保持入射光束不变,把半圆形玻璃砖稍向左移,入射角不变,则两束光一定同时到达半圆面,D错误;
故选B。
9.B
【详解】
A.为了减少角度测量的相对误差,入射角应适当的大一些,但不能太大,否则出射光太弱,但不是只能取45°,故A错误;
B.该同学在插大头针d时,使d挡住a、b的像和c,由此可以确定出射光线的方向,故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,根据光路可逆原理,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,故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,故D错误。
故选B。
10.A
【详解】
依题意,作出如图所示光路图
由折射定律可得
由几何知识可得
由题中提供数据可得,,,为了便于计算,设,则可得
由于,当时,代入上式,求得
故该玻璃的折射率取值范围是(1,),故选A。
11.AC
【详解】
A.由图知,a、b两束单色光的入射角相等,a光的折射角小于b光的折射角,根据折射定律知介质对a光的折射率大于介质对b光的折射率,选项A正确;
C.根据光的频率越大,折射率越大,可知a的频率大于b的频率,选项C正确;
B.a的频率大于b的频率,由知a的波长小于b的波长,选项B错误;
D.介质对a光的折射率大于介质对b光的折射率,根据可知a在介质中的传播速度比b的小,选项D错误。
故选AC。
12.ACD
【详解】
A.由几何关系可得,折射角为,根据折射定律可得
解得
则激光束的入射角a =60°,所以A正确;
B.改变入射角α的大小,细激光束也不可能在玻璃球的内表面发生全反射,由对称性可知,第一次的折射角为第二次的入射角,则第一次能折射进入玻璃,第二次就能折射出去,所以B错误;
C.此激光束在玻璃中的波速为
同一束光在不同介质的频率保持不变,则此激光束在玻璃中的波长为
所以C正确;
D.从C点射入玻璃球的激光束,在玻璃球中不经反射传播的最长时间为沿法线入射
所以D正确。
故选ACD。
13.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。
14.ABD
【详解】
A.由图可知,a光的折射率小于b光的折射率,因此a光的频率小于b光的频率,a光的波长大于b光的波长,干涉条纹间距与波长成正比,A正确;
B.波长越长,越容易发生衍射,B正确;
C.由
可知,C错误;
D.折射率越大,越容易发生全反射,则若a光和b光以相同入射角从水中射向空气,在不断增大入射角时水面上首先消失的是b光,D正确。
故选ABD。
15.AC
【详解】
AB.设激光束入射角为时其折射角为,则由折射率公式有

联立可得
故A正确,B错误;
C.根据

所以得出
在和不变时,不变,不变,欲减小,则必须减小,故C正确;
D.在和不变时,欲减小,则必须减小,减小,减小,又
必须增大,故D错误。
故选AC。
16.B
【详解】
根据折射定律画出光路图,如下图所示
A图很明显违背了折射定律,画不出光路图;上下面不平行,所以射入玻璃和射出玻璃的光不平行,C图错误。
故选B。
17.界面 不相同
【详解】
[1]光的折射发生在两种不同介质的界面上;
[2]不同的单色光在同种均匀介质中传播速度不相同。
18.a a 平行
【详解】
[1]光路图如图所示,
光线进入玻璃砖时,a光的偏折程度较大,则a光的折射率较大。
[2]设玻璃砖的厚度为d。入射角为i,折射角为r,折射率为n。
则有:
光在玻璃中的传播速度:
光在玻璃砖中的路程:
光在玻璃砖中的传播时间:
解得光在玻璃中的传播时间:
采用特殊值法比较:假设a光的折射率为,b光的折射率为,代入上式可得:

ta>tb。
[3]根据光路可逆性原理知两束单色光从玻璃砖上射出后折射角相等,且等于原来的入射角,所以两者相互平行。
19.(1)折射角增大;(2)入射角的正弦值和折射角的正弦值之比保持不变
【详解】

20.① ;②有两个位置D、E,位置
【详解】
①由题和几何关系可知,该光束在介质中的折射率
光在介质中的传播速度
光在介质中传播距离,由几何关系可得
因此从A点经B点到达C点的时间
②做出光路图如图所示,到达C点的光线有一部分反射到D点,在D点有一部分出射,另一部分反射到圆的最高点,在最高点一部分出射,一部分反射到E点,一部分在E点出射,一部分反射再到B点
因此,有光从底边射出,有两个位置D、E,位于O点左右两侧对应位置,根据几何关系可得
(提示:光束在截面内表面的所有反射角均为)答案第1页,共2页
答案第1页,共2页