4.1光的折射定律同步练习基础过关--2021-2022学年高二上学期物理粤教版（2019）选择性必修第一册（word版含答案）

第四章光及其应用第一节光的折射定律同步练习基础过关--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．如图虚线框所示，两块完全相同的玻璃直角三棱镜Ⅰ，两者的斜边平行放置，在它们之间是均匀的透明介质Ⅱ。一单色细光束垂直于左侧三棱镜Ⅰ的直角边入射，已知Ⅰ和Ⅱ对该束光的折射率分别为、.则下列说法正确的是（　　）
A．出射光线可能为①，并且
B．出射光线可能为②，并且
C．出射光线可能为③，并且
D．出射光线可能为④，并且
2．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
3．一束激光以入射角i＝30°照射液面，其反射光在固定的水平光屏上形成光斑B，如图所示，如果反射光斑位置向左移动了2 cm，说明液面可能（　　）
A．上升了 cm B．上升了 cm
C．下降了 cm D．下降了 cm
4．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°
5．惠更斯在研究了光的折射现象之后曾思考过一个问题：让两束折射率不同的单色光以相同的入射角从截面为半圆形的玻璃砖左端入射，不考虑光在玻璃砖中的反射，则它们在玻璃砖中运动时间关系（　　）
A．折射率大的光运动时间长 B．折射率小的光运动时间长
C．它们运动的时间相等 D．无法确定
6．、、三条平行光线从空气射向玻璃砖且方向垂直于半圆柱体玻璃砖的截面直径，如图所示。光线正好过圆心，光线、从光线的两侧对称入射，光线、从玻璃砖下表面进入空气后与光线交于、，则下列说法正确的是（　　）
A．玻璃对三种光的折射率关系是
B．玻璃对三种光的折射率关系是，光的折射率大小无法确定
C．光在真空中的传播速度大于光的传播速度
D．若、都能使某金属发生光电效应，则打出的光电子的最大初动能大于光打出的光电子的最大初动能
7．关于折射率，下列说法正确的是（　　）
A．根据＝n可知，介质的折射率与入射角的正弦值成正比
B．根据＝n可知，介质的折射率与折射角的正弦值成反比
C．根据n＝可知，介质的折射率与介质中的光速成反比
D．同一频率的光由第一种介质进入第二种介质时，折射率与波长成正比
8．牛顿曾利用三棱镜将白光分解为彩色光。如图所示，两个完全相同的三棱镜平行放置，将一束包含红、蓝两色的激光射入三棱镜A，则三棱镜B射出的光线可能正确的是（　　）
A． B． C． D．
9．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
10．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．
二、多选题，共3小题
11．图中虚线表示两种介质的界面及其法线，实线表示一条光线斜射向界面后发生反射与折射的光线，以下说法正确的是（　　）
A．bO不是入射光线 B．aO是入射光线
C．cO是入射光线 D．Ob是反射光线
12．如图所示，实线为空气和水的分界面，一束蓝光从空气中的A点沿AO1方向(O1点在分界面上，图中O1点和入射光线都未画出）射向水中，折射后通过水中的B点，图中O点为A、B连线与分界面的交点，下列说法正确的是　　
A． O1点在O点的右侧
B．蓝光从空气中射入水中时，速度变小
C．若沿AO1方向射向水中的是一束紫光，则折射光线有可能通过B点正下方的C点
D．若沿AO1方向射向水中的是一束红光，则折射光线有可能通过B点正上方的D点
13．如图甲所示，水面下处有一白光光源，它发出的光在水面形成如图乙所示的圆形区域，下列说法正确的是（　　）
A．光源上升一段距离后，圆环变宽 B．圆形区域最外侧为红色
C．圆形区域半径与光源所在深度成正比 D．在水中，七种色光中红光的波长最短
三、填空题，共4小题
14．某兴趣小组在研究凸透镜成像规律实验中，记录并绘制了物体离凸透镜的距离u 跟实像到凸透镜的距离v 之间的关系，如图所示，该凸透镜的焦距为__________，物体由远到近时，开始物距变化大，像距变化__________ (选填“大” “小”或“无影响”)．
15．过去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．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)．现空气中有一上下表面平行的负折射率材料，一束电磁波从其上表面以入射角α射入，下表面射出．若该材料对此电磁波的折射率n＝1，请画出正确反映电磁波穿过该材料的传播路径的示意图_________，若在上下两个表面电磁波的折射角分别为r1、r2，则r1____ r2(填“大于”、“等于”、“小于”)，
16．如图所示，横截面为半圆形玻璃砖，O点为圆心，为直径PQ的垂线。已知玻璃砖的折射率，光在真空中的速度为c。则光线在该玻璃砖中的传播速度为___________；一条与连线成60°角的光线从玻璃砖的圆心射入玻璃砖，则光线从玻璃砖出射方向与最初入射方向的夹角为__________。
17．某位同学用下面的方法测量某种液体的折射率，如图所示，他在一个烧杯中装满了某种透明液体，紧贴着杯口竖直插入一根直尺AB，眼睛从容器边缘的P处斜向下看去，观察到A经液面反射所成的虚像A′恰好与B经液体折射形成的虚像重合，他读出直尺露出液面的长度AC、没入液体中的长度BC，量出烧杯的直径d，由此求出这种透明液体的折射率为______。
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．某些为屏蔽电磁波设计的人工材料，其折射率都为负值（），称为负折射率材料。电磁波从空气射入这类材料时，折射定律和电磁波传播规律仍然不变，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），如图所示，现空气中有一上下表面平行厚度为，折射率的负折射率材料，一束电磁波从其上表面以入射角射入，从下表面射出，请画出电磁波穿过该材料的示意图。
20．如图所示，ABCD是截面为直角梯形的棱镜，放在水平地面上，，，一束平行光以与AB面成的方向照射到AB面上，照射到点的光线折射后刚好射到C点，已知，F为BE的中点，光在真空中的传播速度为c，求：
①棱镜对光的折射率；
②照射到F点的光线，从F点传播到地面所用的时间（不考虑光在BC面的反射）
21．如图所示，两面平行玻璃砖下表面涂有反射物质，一条与上表面成45°入射的光线，在右端垂直标尺上形成了A、B两个光斑，已知玻璃砖的厚度为d，折射率为，光在真空中的传播速度为c，求：
（1）A、B之间的距离；
（2）光在玻璃砖中传播的时间。
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案
1．B
【详解】
根据折射定律可知光线穿过两面平行的玻璃直角三棱镜介质后，传播方向不变，只可能发生侧移，即光线和两直角三棱镜的斜面夹角相同，由光路可逆原理可知，光线和两直角三棱镜的竖直直角面的夹角也应相等（即都和竖直直角面垂直），根据光路特点可知，若
则光线将向上平移，所以出射光线可能为②，故选B。
2．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。
3．B
【详解】
光斑左移2 cm，则液面上升为
ACD错误，B正确。
故选B。
4．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
而
∠a+2∠b=180°
可得
∠a=36°
∠b=72°
故选D。
5．C
【详解】
设光的入射角为，折射角为，则根据折射定律有
又因为
设圆的直径为，则光在玻璃砖中的运动的距离为，光在玻璃砖中运动的时间为
将以上式子联立后求得
由于两种单色光的入射角相等，所以它们在玻璃砖中运动的时间相同。
故选C。
6．B
【详解】
AB．c光通过玻璃砖后偏折程度比a光的大，所以玻璃对c光的折射率大于对a光的折射率。由于玻璃对b光没有发生偏折，无法判断玻璃对b光的折射率与对a、c两光的折射率的大小，A错误，B正确；
C．光在真空中的传播速度等于光的传播速度，C错误；
D．c光的折射率大，频率高，根据光电效应方程可知，若a、c都能使某金属发生光电效应，则c打出的光电子的初动能更大，D错误。
故选B。
7．C
【详解】
ABC．由折射率的定义式
可知，折射率的大小可以由空气中角度的正弦值与介质中角度的正弦值的比值来计算，但折射率是由介质和光的频率共同决定的，且
与入射角和折射角无关，所以C正确，A、B错误。
D．折射率
则同一种频率的光由第一种介质进入第二种介质时，折射率与波长成反比，D错误。
故选C。
8．A
【详解】
CD．首先三棱镜可以将光分解，因为不同颜色的光在三棱镜里的折射率不同，CD错误；
AB．光从三棱镜里折射到空气里光是向着法线方向靠近的，并且蓝光的折射率比红光大。在第一个棱镜里光就已经分解完毕了。 而射出第一个棱镜后红蓝光就相当于是平行光了，在第二个棱镜里不会改变上下顺序，所以A正确。
故选A。
9．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。
10．D
【详解】
根据相对折射率的公式，有
又，所以
故D正确。
故选D。
11．ABD
【详解】
在光的反射中，入射角等于反射角，入射光线和反射光线分居法线两侧；在光的折射中，折射角与入射角不相等，且分居法线两侧。可知，aO是入射光线，Ob是反射光线，Oc是折射光线
故选ABD。
12．BCD
【详解】
A．由折射定律知，蓝光从空气射向水中，入射角比折射角大，所以O1点在O点的左侧，A错误；
B．由知，蓝光进入水中的速度变小，B正确；
C．若沿AO1方向射向水中的是一束紫光，紫光折射率大，折射角小，则折射光线有可能通过B点正下方的C点，C正确；
D．若沿AO1方向射向水中的是一束红光，红光折射率小，折射角大，则折射光线有可能通过B点正上方的D点，D正确。
故选BCD。
13．BC
【详解】
A．设光源所处的深度为，则圆环宽度
由于光源上升，变小，变小，即圆环变窄，故A错误；
BD．七种色光中，红光的波长最长，折射率最小，临界角最大，所以圆形区域最外侧为红色，故B正确，D错误；
C．圆形区域半径满足
由于红光临界角一定，因此圆形区域最大半径与光源所在深度成正比，故C正确。
故选BC。
14．10cm 小
【详解】
[1][2]．当物距等于二倍距时成倒立等大实像，物距等于像距，都等于二倍焦距．分析图可知物距等于20cm时像距等于20cm，所以二倍焦距等于20cm，则焦距为10cm；物体由远到近时，开始物距变化大，像距变化小．
15．光路如图
等于
【详解】
由折射定律
得
sini=-sinr
则折射角等于入射角
r1=r2
且位于法线的同侧，故光路如图。
16．
【详解】
光线在玻璃砖中传播的速度为
根据折射定律得
解得光线在PQ面上的折射角为
光线沿半径方向射向界面，则沿半径方向射出，由几何关系可知光线从玻璃砖出射方向与最初入射方向的夹角为30°。
17．
【详解】
如图
根据几何知识可得
，
所以透明液体的折射率为
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．见解析
【详解】
根据折射定律，由
可得电磁波在材料中的折射角为
故电磁波穿过该材料的示意图如图所示
20．①；②
【详解】
①由题意可知，光线在在AB面上的入射角为
由于，，因此为正三角形，因此光线在AB面上的折射角
折射率
②照射在F点的折射光路如图所示，F为BE的中点，折射光线FO与EC平行，根据几何关系
照射到O点的光线折射后，根据对称性可知，折射光线OG与BC夹角为，方向竖直向下，根据几何关系有
因为
因此光从F点传播到地面所用的时间
21．（1）；（2）
【详解】
（1）光路如图所示
由图可知
而
且
可得
（2）光线在玻璃砖中的光程
光在玻璃砖中传播的速度
因此光在玻璃砖中传播的时间
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