2021-2022学年高二上学期物理粤教版（2019）选择性必修第一册4.1光的折射定律课后练习能力提升 (Word版含答案)

第四章光及其应用第一节光的折射定律课后练习能力提升--2021_2022学年高二上学期物理粤教版（2019）选择性必修一
练习
一、单选题，共10小题
1．一束光从空气射入水中，则下列光路图中可能正确的是（　　）
A． B． C． D．
2．光在某种玻璃中的传播速度是，要使光由玻璃射入空气时折射光线与反射光线成，则入射角应是（　　）
A． B． C． D．
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，两块折射率不同、厚度相同、上下表面平行的透明玻璃板平行放置在空气中，一光束以45°角入射到第一块玻璃板的上表面。则（　　）
A．在第一块玻璃板的上表面可能没有反射光
B．光分别通过两块玻璃板的时间一定不同
C．第二块玻璃板的下表面的出射光方向与入射光方向不平行
D．第二块玻璃板的下表面的出射光方向在入射光方向延长线的右侧
5．以往，已知材料的折射率都为正值（n>0）。现已有针对某些电磁波设计制作的人工材料，其折射率可以为负值（n<0），称为负折射率材料，目前人类所研制的负折射率材料都是在微波段光线取得明显成效。位于空气中的这类材料，入射角i与折射角r依然满足，但是折射线与入射线位于法线的同一侧（此时折射角取负值）若该材料对于电磁波的折射率n=-1.2，正确反映电磁波穿过该材料的传播路径的示意图是（α＞β）（　　）
A．
B．
C．
D．
6．如图所示，某三棱镜的横截面为直角三角形，，的长度为，为中点。在所在平面内，光线垂直边入射，恰好在边界发生全反射。若保持入射点不变，光线旋转，则下列说法正确的是（　　）
A．光线向方向旋转时，可能有光线从边射出
B．该三棱镜的折射率为
C．边有光线射出的区域宽度为
D．边有光线射出的区域宽度为
7．一束由红、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
8．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
9．如图所示的是一列机械波从一种介质进入另一种介质时发生的折射现象。已知这列波在介质Ⅰ中的波速为，在介质Ⅱ中的波速为，则为（　　）
A． B．
C． D．
10．如图，等腰三角形为真空中竖直面内的棱镜横截面，其底边水平，，，P为过C点的竖直光屏。一束平行于边的光线射到边上D点，然后从边上F点（图中未画出）射出后在屏上产生光点。已知棱镜的折射率，真空中的光速为c，边只考虑一次反射，下列说法错误的是（　　）
A．无论等于多少，在玻璃中光传播时间相同
B．无论等于多少，从边射出的光彼此平行
C．当时，从射出的点距离C点距离为
D．当时，光线射到的时间为
二、多选题，共3小题
11．如图所示，光在真空和介质的界面MN上发生偏折，那么下列说法正确的是（　　）
A．光是从真空射向介质 B．介质的折射率约为1.73
C．光在介质中的传播速度约为1.73×108m/s D．反射光线与折射光线成
12．两束不同频率的单色光a、b从空气平行射入水中，发生了如图所示的折射现象（α>β）。下列结论中正确的是（　　）
A．在水中的传播速度，光束a比光束b大 B．在水中的传播速度，光束a比光束b小
C．水对光束a的折射率比水对光束b的折射率小 D．水对光束a的折射率比水对光束b的折射率大
13．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
三、填空题，共4小题
14．水波的折射：水波在_______不同的水域传播时，在交界处发生_______。
15．（1）折射率定义：光从真空射入某种介质发生折射时，______与______之比，叫作这种介质的绝对折射率，简称折射率，即。
（2）折射率与光速的关系：某种介质的折射率，等于光在______中的传播速度c与光在这种介质中的传播速度v之比，即。
（3）由于c＞v，故任何介质的折射率n都______1（填“大于”“小于”或“等于”）。
16．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、全反射，再折射后形成的。光的折射本质是复色光因为不同的单色光在同种均匀介质中的______快慢不同造成的。如图为某一束复色光进入水珠后传播的示意图，其中b束光的折射率一定比a束光更______。
17．在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，甲、乙、丙三位同学在纸上画出的界面ab、cd与玻璃砖位置的关系分别如图①、②和③所示，其中甲、丙同学用的是矩形玻璃砖，乙同学用的是梯形玻璃砖．他们的其他操作均正确，且均以ab、cd为界面画光路图．则甲同学测得的折射率与真实值相比_______；乙同学测得的折射率与真实值相比___；丙同学测得的折射率与真实值相比_____．（填“偏大”、“偏小”或“不变”）
四、解答题，共4小题
18．有经验的渔民叉鱼时，不是正对着看到的鱼去叉，而是对着所看到鱼的下方叉，这是为什么？
19．如图所示，水平放置的长方体透明介质厚度，在透明介质上表面上方高处有一点光源，该光源发出的一条光线从透明介质上表面的点射入透明介质，其入射角。已知该光线从光源传播到点所用的时间与其在透明介质中的传播时间相等，取，。求该透明介质的折射率。
20．如图所示，不同波长的两单色光、，沿同一方向从空气射向半径为的半圆形玻璃砖。入射点在直径的边缘，入射角等于，折射光线分别为、，且。求：
（i）该玻璃砖对单色光的折射率；
（ii）在玻璃砖中单色光从到的传播时间与单色光从到的传播时间之比。
21．如图所示，ABCD为一长方体鱼塘切面图，鱼塘边AB正上方有一定向光源P，沿PC方向发出固定光束PB=3m，鱼塘底宽度BC=4m现保持光束方向不变，用抽水泵将鱼塘的水缓慢抽出当鱼塘水深度为2m时，塘底光斑到C点距离为。
（1）当鱼塘水深度由2m变为1.5m时，塘底光斑向C点移动了多少米？
（2）若鱼塘中水面匀速下降且速率为3cm/s，塘底北斑每秒移动多少米？
试卷第1页，共3页
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参考答案
1．C
【详解】
光线从空气斜射入水中时，折射角小于入射角，同时在水面发生反射。
故选C。
2．A
【详解】
依题意做出光路图，如下图所示
折射率为
设入射角为，则有
解得
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】
A．光从空气进入第一块玻璃板时，在其上表面同时发生反射和折射。故A错误；
C．因为光在玻璃板中的上表面的折射角和下表面的入射角相等，根据光的可逆性原理，从下表面出射光的折射角和开始在上表面的入射角相等，即两光线平行。第二块玻璃板的下表面的出射光方向与入射光方向平行。故C错误；
B．设光在一块玻璃砖发生折射的折射角为，则有
设玻璃砖的厚度为d，因此光走的路程为
由
可知光在玻璃砖中的传播时间为
可知光分别通过两块玻璃板的时间一定不同。故B正确；
D．光线在玻璃板中发生偏折，由于折射角小于入射角，可知第二块玻璃板下表面的出射光一定在入射光延长线的左侧。故D错误。
故选B。
5．C
【详解】
AD．本题给定信息“光的折射光线和入射光线位于法线的同侧”，无论是从光从空气射入介质，还是从介质射入空气，都要符合此规律，故AD错误。
BC．折射率为-1.2，由光的折射定律可知，同侧的折射角不等于入射角，故C正确B错误。
故选C。
6．C
【详解】
AB．如图所示，光线恰好在边界发生全反射，结合几何知识解得临界角，设三棱镜的折射率为，根据折射定律有
则该三棱镜的折射率
光线入射方向逐渐转向方向时，光线由到达棱镜边的点逐渐向点移动，在边的入射角逐渐增大，因此不能从边射出，AB错误；
CD．光线垂直边入射，进入棱镜后在边上的点发生全反射，光线入射方向逐渐转向方向时，光线从棱镜的出射点由点逐渐向点移动，当光线几乎沿方向入射时，光线折射后沿方向，由折射定律有
解得
由几何关系得
光线出射区域的宽度
解得区域宽度
C正确，D错误。
故选C。
7．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。
8．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。
9．D
【详解】
根据相对折射率的公式，有
又，所以
故D正确。
故选D。
10．C
【详解】
光路如图所示
AB．在D点，根据折射定律可得折射角为30°，在E点，入射角为60°，在F点，入射角为30°，则根据光路可逆，其折射角为60°，出射时方向与BC平行。所以根据几何关系，有
，
所以光在棱镜中的光程为AB，即无论等于多少，在玻璃中光传播的路程不变，则时间也相同。AB正确，不符合题意；
C．当时，则
C错误，符合题意；
D．当时，F到光屏的距离为
光线射到的时间为
D正确，不符合题意。
故选C。
11．BC
【详解】
A．因为折射角大于入射角，所以光是从介质射向真空的，故A错误；
B．据折射率公式
故B正确；
C．再由折射率n=，代入数据得
v≈1.73×108m/s
故C正确；
D．反射角等于入射角，则反射角
根据几何关系得反射光线与折射光线的夹角为，故D错误。
故选BC。
12．AC
【详解】
由图可知，入射角相等，b折射角小，由折射定律
可得水对光束a的折射率小，水对光束b的折射率大，
由
可知，在水中的传播速度，光束a比光束b大，所以AC正确，BD错误。
故选AC。
13．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。
14．深度 折射
【详解】
略
15．入射角的正弦 折射角的正弦 真空 大于
【详解】
略
16．传播速度 大
【详解】
[1]光的折射本质是复色光因为不同的单色光在同种均匀介质中的传播速度快慢不同造成的。
[2]由图可知，光线折射入水珠时b束光偏折程度较大，故b束光的折射率一定比a束光更大。
17．偏小 不变 偏小
【详解】
试题分析：①如图．测定折射率时，玻璃中折射角增大，则折射率减小；用图②测折射率时，只要操作正确，与玻璃砖形状无关；用图③测折射率时，折射角偏大，所以测得的折射率偏小．
考点：测定玻璃砖的折射率
【名师点睛】
对于实验误差，要紧扣实验原理，用作图法，确定出入射角与折射角的误差，即可分析折射率的误差．
18．见解析
【详解】
从鱼上反射的光线由水中进入空气时，在水面上发生折射，折射角大于入射角，折射光线进入人眼，人眼会逆着折射光线的方向看去，就会觉得鱼变浅了，所以叉鱼时要对着所看到的鱼的下方叉．
19．
【详解】
由几何关系可知
由速度公式有
由折射定律可知
又
解得
20．（i）；（ii）
【详解】
（i）由光的折射定律可知
其中
解得
（ii）由几何关系得光在玻璃中传播的距离
联解得
21．（1）m；（2）0.02m
【详解】
（1）设鱼塘水深为h时，塘底光斑到C点的距离为x，塘底光斑到光束入射点的水平距离为a，由几何关系得
当水深变化时，固定光束折射角不变，由h=2m，
解得： ，；
当h′=1.5m时，x′=1m
△x=x-x′=m
所以光斑向C点移动了m；
（2）由（1）可知x=h，所以
△x=
又
=3cm/s
联立解得：vx=2cm/s；
所以光斑每秒移动0.02m 。答案第1页，共2页
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