2021-2022学年高二上学期物理粤教版（2019）选择性必修第一册第四章光及其应用章节复习与检测（word版含答案）

第四章光及其应用章节复习与检测--2021_2022学年高二上学期物理粤教版（2019）选择性必修一
一、单选题，共10小题
1．一等腰直角三棱镜的截面如图所示，点是面上的一点，点是面上的一点，且。一单色细光束从面的点沿平行底面方向射入棱镜后，经面一次反射，恰从面的点射出。从面射出的光线，是图中的（　　）
A．① B．② C．③ D．④
2．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．
3．一束白光通过三棱镜后发生了色散现象，如图所示。下列说法错误的是（　　）
A．玻璃对红光的折射率最小
B．红光的偏折角最大
C．红光在玻璃中的传播速度比紫光大
D．屏幕上各色光的光谱由下到上的排列顺序为：红、橙、黄、绿、青、蓝、紫
4．如图所示，实线为空气和水的分界面，一束黄光从水中的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）射向空气中，折射后通过空气中的B点，图中O点为A、B连线与分界面的交点，C点、D点分别为B点正下方和正上方的一点，下列说法正确的是（　　）
A．O1点在O点的左侧
B．黄光从水中射入空气中后，波长变短
C．若沿AO1方向射向空气中的是一束紫光，则折射光线有可能通过B点正上方的D点
D．若红光沿AO方向射向空气中，则折射光线有可能通过B点正下方的C点
5．如图所示的四幅图中，点是半圆形玻璃砖的圆心，一束光由空气进入半圆形玻璃砖，再由玻璃砖射入空气，可能正确的是（　　）
A．
B．
C．
D．
6．如图所示的光路图，不同频率的两细束单色光、平行地从相距为的两点射向玻璃砖的上表面，恰好在玻璃砖的下表面上相交于点，玻璃对两单色光的折射率分别为、，两单色光在玻璃中运动时间均为，真空中光速为，则下列说法正确的是（　　）
A．两束光的入射角的正弦值为
B．两束光的入射角的正弦值为
C．光的折射率大于光的折射率
D．光的频率大于光的频率
7．如图所示，用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，下列说法中正确的是（　　）
A．若P1、P2的距离较大时，通过玻璃砖会看不到P1、P2的像
B．为减少测量误差，P1、P2的连线与法线NN'的夹角应尽量小些
C．为了减小作图误差，P3和P4的距离应适当取大些
D．若P1、P2的连线与法线NN'夹角较大时，有可能在bb′面发生全反射
8．下列说法正确的是（　　）
A．光的偏振现象说明光是纵波
B．太阳光通过三棱镜产生的彩色条纹是由于折射造成的
C．在单缝衍射实验中，缝越宽得到的中央亮条纹也越宽
D．波长越短的电磁波，越容易绕过障碍物，便于远距离传播
9．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．
10．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
二、多选题，共3小题
11．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f的激光束在真空中沿直线BC传播，在C点经折射进入玻璃球，并在玻璃球表面的D点经折射进入真空中，已知，玻璃球对该激光的折射率为，则下列说法中正确的是（设c为真空中的光速）（　　）
A．激光束的入射角
B．改变入射角i的大小，激光束不可能在玻璃球的内表面发生全反射
C．光在射入玻璃球后，频率变小
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
12．如图所示，一束光斜射向厚度为d的长方体玻璃砖，经它折射后射出a、b两束光线，则下列说法正确的是（　　）
A．玻璃砖对a光的折射率小于对b光的折射率
B．在真空中，a光的波长小于b光的波长
C．在玻璃中，a光的传播速度大于b光的传播速度
D．从玻璃砖底边射出的a、b光传播方向不平行
E.如果只将玻璃砖的厚度d减半，那么从玻璃砖底边射出的a、b光线间的距离将减小
13．井口大小和深度相同的两口井，一口是枯井，一口是水井（水面在井口之下），两井底部各有一只青蛙，则（　　）
A．枯井中的蛙觉得井口小一些
B．水井中的蛙觉得井口小一些
C．枯井中的蛙能看到更多外面的景色
D．水井中的蛙能看到更多外面的景色
三、填空题，共4小题
14．截面为等边三角形的棱镜ABC如图所示，一束单色光从空气射向E点，并偏折到F点，已知入射方向与AB边的夹角为，E、F分别为AB．BC的中点，则该棱镜的折射率为_______，光线EF_____从BC界面射出（选填“能”、“不能”）．
15．如图，△ABC为一玻璃三棱镜的横截面，∠A=30°，一束红光垂直AB边射入，从AC边上的D点射出，其折射角为60°，则玻璃对红光的折射率为_____．若改用蓝光沿同一路径入射，则光线在D点射出时的折射射角______（“小于”“等于”或“大于”）60°．
16．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 ．
17．如图，透明半球体的圆心为O，半径为R，折射率为。在半球体的轴线O'O上有一点光源S，它发出一细光束射向半球体上的A点，光束经半球体折射后从B点射出。已知SA与SO、OB与OO'之间的夹角均为60°，光在真空中的传播速度为c，则AB与SO之间的夹角为________，光从A点传播到B点所用的时间为________。
四、解答题，共4小题
18．真空中，一块半球形玻璃砖的横截面如图所示，球半径为R，球心为O。半圆弧上有P、Q两点，它们到底边直径的距离分别为和。一束平行于的细单色光从P点射入玻璃砖后，直接照射到Q点，经Q点射出的光线与直径的延长线交于M点（未画出）。已知光在真空中的传播速率为c，不考虑被半球内表面反射后的光线。求：
（1）玻璃的折射率；
（2）光从P点传播到M点的时间。
19．一束光线从空气射入玻璃，入射光线的光路如下图所示。
(1)请在图中画出折射光线的示意图；
(2)已知光在真空中的传播速度为3.0×108m/s，光在该种玻璃中的传播速度为2.0×108m/s，求这种玻璃的折射率。
20．图示是一透明的圆柱体的横截面，其半径R＝20cm，折射率为 ，AB是一条直径，今有一束平行光沿AB方向射向圆柱体，试求：
（1）光在圆柱体中的传播速度；
（2）在AB的上下两侧距离直线AB多远的入射光线，折射后恰经过B点.
21．宽度为的平行玻璃砖，一束单色光从上表面点以的入射角射入，玻璃砖的折射率为。（已知光在真空中传播速度为）
①画出单色光从射入到射出的光路图；
②求该单色光在玻璃砖中折射角的大小及时间。
试卷第2页，共2页
试卷第1页，共1页
参考答案
1．C
【详解】
根据几何关系，在BC面上的入射角和在AC面上的折射角相等，由折射定律，通过光的可逆性，可知出射光线仍然与AB平行。
故选C。
2．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。
3．B
【详解】
ABD.光的频率越大，玻璃对其的折射率越大，其偏折角越大，所以玻璃对红光的折射率最小，红光的偏折角最小，屏幕上各色光的光谱由下到上的排列顺序为：红、橙、黄、绿、青、蓝、紫，故AD正确，B错误；
C.根据
可知红光在玻璃中的传播速度比紫光大，故C正确。
故选B。
4．A
【详解】
A．光由水射入空气中折射时折射角大于入射角，画出光的光路图如图所示
可见O1点在O点的左侧。故A正确。
B．光在真空中速度最大，黄光从水中射入空气中后，速度变大， ，则波长变大，故B错误；
C．若沿AO1方向射向水中的是一束紫光，水对紫光的折射率大于黄光的折射率，根据折射定律可知，紫光的偏折程度大于黄光的偏折程度，可能通过B点下方的C点，故C错误；
D．若沿AO1方向射向水中的是一束红光，水对红光的折射率小于黄光的折射率，根据折射定律可知，红光的偏折程度小于黄光的偏折程度，所以折射光线有可能通过B点正上方的D点，故D错误。
故选A。
5．B
【详解】
AB．当光由空气垂直射入半圆形玻璃砖时，传播方向不发生改变，但由玻璃射向空气时折射角应大于入射角， A错误B正确；
C．光由空气射入半圆形玻璃砖时，折射角应小于入射角， C错误；
D．光由空气垂直射入半圆形玻璃砖时，传播方向不发生改变，D错误。
故选B。
6．B
【详解】
AB．设两单色光在玻璃中的波程分别为、，进入玻璃的折射角分别为、，在玻璃中的传播速度分别、，由折射定律知
由几何关系知
又
联立解得
选项A错误，B正确；
CD．由图知，根据可知光的折射率小于光的折射率，光的频率小于光的频率，选项CD错误。
故选B。
7．C
【详解】
A．根据光路可逆性原理可知，光线一定会从下表面射出，光线不会在玻璃砖的的内表面发生全反射，即是P1、P2的距离较大，通过玻璃砖仍然可以看到P1、P2的像，故A错误；
B．为减少测量误差，入射角应适当大一些，则P1、P2的连线与法线NN'的夹角应尽量大些，故B错误；
C．为了减小作图误差，P3和P4的距离应适当取大些，故C正确；
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，折射光线不会在玻璃砖的下表面发生全反射，故D错误。
故选C。
8．B
【详解】
A．偏振是横波特有的现象，光能发生偏振说明光是横波，A错误；
B．太阳光通过三棱镜产生的彩色条纹是由于折射造成的，B正确；
C．在单缝衍射实验中，缝越窄得到的中央亮条纹越宽，C错误；
D．波长越短的电磁波，越不容易发生衍射，越不容易绕过障碍物，不便于远距离传播，D错误。
故选B。
9．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。
10．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。
11．ABD
【详解】
A．设入射角为，折射角为r，如图
已知，则，根据，即有
解得
故A正确；
B．激光束从C点进入玻璃球时，无论怎样改变入射角，折射角都小于临界角，根据几何知识可知光线在D点的入射角不可能大于临界角，所以在D点都不可能发生全反射，故B正确；
C．光子的频率由光源决定，与介质无关，所以光子穿越玻璃球时频率不变，故C错误；
D．激光在玻璃球中传播的速度为
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路程为S=2R，则最长时间为
故D正确。
故选ABD。
【点睛】
本题是折射定律和几何知识的综合，关键是画出光路图，运用几何关系求解。
12．ACE
【详解】
AC．由图可知，a光在玻璃砖中的折射角大于b光的折射角，根据折射定律可知
na根据n＝可知在玻璃砖中，a光传播的速度大于b光的传播速度。选项AC正确；
B．由于naD．a、b两束出射光都分别与入射光平行，故该两束出射光平行，选项D错误；
E．当厚度减半时，两光束在玻璃砖下表面的出射点的间距将减小，故两光线间的距离将减小，选项E正确。
故选ACE。
13．BD
【详解】
根据光沿直线传播可作出枯井中青蛙的视野范围；在水井中，外界光线斜射到水面时，入射角大于折射角，如图所示
与枯井中青蛙的视野范围相比，水井中的青蛙看到井外的范围较大，所以水井中的青蛙能看到更多外面的景色．根据图可知，沿井口斜射入水中的光线经折射后夹角变小，所以水井中的青蛙觉得井口小些。
故选BD。
14． 能
【详解】
试题分析：根据几何知识得到，在AB面上，入射角，折射角，根据折射定律得
折射率，由公式得到，．光线在BC面上的入射角，，则，所以光在F点不能发生全反射，能从BC界面射出．
考点：光的折射定律；全反射
【名师点睛】
本题是简单的几何光学问题，其基础是作出光路图，根据几何知识确定入射角与折射角．
15． 大于
【详解】
根据题述和图示可知，i=60°，r=30°，由折射定律，玻璃对红光的折射率n==．若改用蓝光沿同一路径入射，由于玻璃对蓝光的折射率大于玻璃对红光的折射率，则光线在D点射出时的折射角大于60°．
16．6m；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
17．30°
【解析】
【详解】
由光的折射定律 ，即，解得r=30°；则AB与SO之间的夹角为30°；由正弦定理： ，解得；由，则，解得
18．（1）；（2）
【详解】
（1）作出光路图如图所示
P、Q两点到底边直径的距离分别为和由几何关系可知
，，
三角形为等腰直角三角形
光在P点的入射角，折射角根据
解得
（2）光在Q点的入射角为，根据光路可逆得出，折射角为，由几何关系可知三角形为等腰三角形
光在玻璃砖中传播速度
光从P点到M点的时间
联立解得
19．(1) ；(2)1.5
【详解】
(1)根据折射定律，折射光线向光密介质方向偏折，如下图所示
(2)玻璃的折射率为
20．（1）；（2）
【详解】
（1）（2）设光线PC经折射后经过B点，光路图如图所示
光在圆柱体中的传播速度
又由几何关系有
解得
光线PC离直线AB的距离
21．①；②，
【详解】
解：①光路图如图所示，
②根据折射定律可得
根据几何关系可得
光在玻璃砖中传播速度为
则时间为
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页