高二上学期物理鲁科版（2019）选择性必修第一册第四章光的折射和全反射单元复习与检测（word版含答案）

第四章光的折射和全反射单元复习与检测--2021_2022学年高二上学期物理鲁科版（2019）选择性必修一
练习
一、单选题，共10小题
1．同学们在学习光学知识的过程中形成了如下一些认识：
①光年是一个非常大的时间单位；
②“坐井观天，所见甚小”隐含了光的直线传播原理；
③平静湖面上的“倒影”，说明平面镜成“与物等大正立的像”的规律不成立；
④透过窗玻璃看到窗外的树，看到的是树的虚像；
⑤色散的实质是光的折射对这些说法正误的判断，都正确的是（　　）
A．①②③④⑤，都正确 B．②④⑤正确，①③错误
C．①②④⑤正确，③错误 D．②③⑤正确，①④错误
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．
3．7月2日中午时分，太阳光几乎是直射我市，此时在高速公路上有很多汽车在行驶。八年级学生小明坐在爸爸车内，发现前车后窗玻璃反射的太阳光，总是能够射入他的眼中，很刺眼。爸爸改变车道行驶，就好多了，请你根据所学的知识判断当时前车是哪种车型（　　）
A． B． C． D．
4．如上图所示为一梯形玻璃砖，A、B、C、D为外表面四个顶点，将用“插针法”测此玻璃砖的折射率，实验时操作较为规范的是 __________
A．可直接用手抓AB、CD所在的上、下侧面
B．用铅笔直接紧靠CD所在的面画边界线
C．移动玻璃砖应用手捏A、D（或B、C）所在的棱
D．只能用平行的 、 所在的上下侧面测折射率
5．一底面半径为R的半圆柱形透明体的折射率为 ，其横截面如图所示，O表示半圆柱形横截面的圆心。一束极窄的光束从AOB边上的A点以与竖直方向成60°角入射，已知真空中的光速为c，则光从进入透明体到第一次离开透明体所经历的时间为（　　）
A． B． C． D．
6．湖面上有一伸向水面的观景台，如图所示是截面图，观景台下表面恰好和水面相平，A为观景台右侧面在湖底的投影，水深h＝4 m，在距观景台右侧面x＝4 m处有一可沿竖直方向上下移动的单色点光源S，点光源S可从距水面高3 m处下移到接近水面，在移动过程中，观景台水下被照亮的最远距离为AC，最近距离为AB，若AB＝3 m，则（　　）
A．水的折射率n=
B．水的折射率n=1.5
C．光能照亮的最远距离AC= m
D．光能照亮的最远距离AC=4m
7．如图是小明在春游时在水边看到的美景，下图中能正确反映他看到水中“树木”的光路图是（ ）
A． B．
C． D．
8．如图所示，汽车防弹玻璃的折射率为，其厚度为30mm，一束激光射向防弹玻璃，入射光线与玻璃界面成角，则激光第一次从玻璃另一界面射出的时间为（　　）
A． B． C． D．
9．如图甲为一种检测油深度的油量计油量计竖直固定在油桶内，当入射光竖直向下照射时，通过观察油桶上方的矩形窗口亮暗两个区域可确定油图乙是油量计结构图，它是一块锯齿形的透明塑料，锯齿形的底是一个等腰直角三角形，最右边的锯齿刚接触到油桶的底部，已知透明塑料的折射率小于油的折射率，则下列说法正确的是（　　）
A．透明塑料的折射率应小于
B．塑料锯齿和油的界面处发生全反射形成暗区
C．油量增加时，亮区范围变大
D．对于透明塑料和油来说，油是光密介质
10．汽车氙气大灯（前照灯）通常需要透镜（近似看作半球形玻璃砖）才能达到更好的照明效果，保证行车安全。如图是某汽车所用的透镜，图中MN为透镜的直径，两单色光A、B照射到圆心O上，出射光线都沿OP方向。下列说法正确的是（　 　）
A．若A、B两单色光以相同入射角照射到某一界面，只有一种单色光发生了全反射，则该单色光一定是B光
B．不考虑反射，B光在玻璃中传播的时间比A光的短
C．若分别用A、B光照射某金属，只有一种单色光能产生光电效应，则该光一定是A光
D．若A、B两单色光经同样的装置做“双缝干涉”实验，A光的条纹间距小
二、多选题，共3小题
11．光从某介质射入空气，入射角θ1从零开始增大到某一值的过程中，折射角θ2也随之增大，则下列说法正确的是（　　）
A．比值不变 B．比值不变
C．比值是一个大于1的常数 D．比值是一个小于1的常数
12．如图，一束光沿半径方向射向一块半圆形玻璃砖，在玻璃砖底面上的入射角为θ，经折射后射出a、b两束光线，则（　　）
A．在玻璃中，a光的传播速度小于b光的传播速度
B．在真空中，a光的波长小于b光的波长
C．玻璃砖对a光的折射率小于对b光的折射率
D．若改变光束的入射方向使θ角逐渐变大，则折射光线a首先消失
13．光从某介质射入空气，入射角θ1从零开始增大到某一值的过程中，折射角θ2也随之增大，则下列说法正确的是（　　）
A．比值不变 B．比值不变
C．比值是一个大于1的常数 D．比值是一个小于1的常数
三、填空题，共4小题
14．一束光从某介质进入真空，方向如图1所示，则该介质的折射率为________；逐渐增大入射角，光线将________（填“能”或“不能”）发生全反射；若使光发生全反射，应使光从________射入________，且入射角大于等于________。
15．某学习小组通过实验测定一截面为半圆形玻璃砖的折射率n。它们用激光笔从玻璃砖一侧照射，在另一侧可以观察到折射光线。如图甲所示，是某次实验中标注的光线传播路径，O是圆心，MN是法线，AO、BO分别代表两条光线。改变照射角度测得多组入射角和折射角，作出的2图象如图乙所示。根据乙图信息可知，光线___________（选填“AO”、“BO”）是入射光线，该透明材料的折射率n=___________。若将该材料做成长200km的光导纤维，此激光在光导纤维中传播的最长时间为___________s。（已知光在真空中传播速度c=3×108m/s）
16．图示为一透明柱状介质的横截面图，三角形ABC为直角三角形。一细束红光PD从AC边中点D射到AC，折射后的光线经CB恰好发生全反射。已知AC=L，∠PDA=30°，光在真空中的速度大小为c，则该介质对红光的折射率为___________，红光从D传播到CB所用的时间为___________。
17．如图所示，一底面半径为R的半圆柱形玻璃砖平放在水平面上，O为横截面的圆心，面涂有反光材料，为一个与玻璃砖相切于B点的屏，一束极细的单色光以平行于的方向照射到玻璃砖上的D点，与的夹角，光线在面反射后经过E点射出玻璃砖，，已知光在真空中的传播速度为c。光线在玻璃砖内传播的时间为________，光线在屏上的光斑离B点的距离为________。
四、解答题，共4小题
18．某同学用一种透明介质制作的三棱镜来改变一束平行光的光路。如图，三棱镜的横截面为直角三角形，，，。一束平行光以60°入射角射向边，A和B两点均有光线照射；光线在边发生全反射后从边射出，射出方向与边平行（不考虑多次反射）。
（ⅰ）求三棱镜的折射率；
（ⅱ）边有光线射出的长度。
19．如图所示，一装满水的水槽放在太阳光下，将平面镜M斜放入水中，调整其倾斜角度，使一束太阳光从O点经水面折射和平面镜反射，然后经水面折射回到空气中，最后射到槽左侧上方的屏幕N上，即可观察到彩色光带。如果逐渐增大平面镜的倾角θ，各色光将陆续消失。已知所有光线均在同一竖直平面。
（1）从屏幕上最后消失的是哪种色光；（不需要解释）
（2）如果射向水槽的光线与水面成30°，当平面镜M与水平面夹角θ=45°时，屏幕上的彩色光带恰好全部消失，求对于最后消失的那种色光，水的折射率。
20．半径为R的半球形玻璃砖放在水平地面上，其过圆心的竖直截面如图所示。AB为圆的水平直径，在A点嵌入一个点光源（大小忽略不计），由A点向圆弧面上发射平行于圆面的光线，发现照射到圆弧上C点光线的出射光线与AB平行，C到AB的距离为R，求：
（1）玻璃砖对光的折射率；
（2）截面圆弧上没有光射出部分的弧所对的弦长。
21．如图所示，在水面下方h= m处有一个与水面平行的细发光管AB，AB长L=1.0m。由A点发出的某条光线射到水面的入射角为37°时，其折射光与水面夹角也为37°，已知sin37°=0.6， cos37°=0.8。 求∶
（1）水对此单色光的折射率n；
（2）水面上有光线射出的区域而积S。
试卷第2页，共2页
试卷第1页，共1页
参考答案
1．B
【详解】
①光年是一个非常大的长度单位，①错误；
②“坐井观天，所见甚小”隐含了光的直线传播原理；②正确；
③平静湖面上的“倒影”，说明平面镜成“与物等大正立关于镜面对称的像”的规律依然成立；③错误；
④透过窗玻璃看到窗外的树，看到的是树通过玻璃所成的虚像；④正确；
⑤色散的实质是不同的色光折射率不同从而出现色散现象，⑤正确。
故正确的选B。
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．A
【详解】
中午时分，光线以垂直于地面的方向射向前车的后窗玻璃，并水平射入小明所乘车内，如图所示，由光的反射规律可知，前车后窗玻璃与水平面的夹角为45°，对比可知，A正确。
故选A。
4．C
【详解】
AB．不能用手抓光学面，不能把玻璃当尺子画线，故AB错误；
C．移动玻璃砖应用手捏A、D（或B、C）所在的棱，故C正确；
D．除平行的AB、CD所在的上下侧面，其它面也可测折射率，故D错误。
故选C。
5．D
【详解】
设此透明物体的临界角为C，有
得
当入射角为时，由折射定律有
得到折射角
即此时光线折射后射到圆弧上的C点，在C点的入射角为，大于临界角C，会发生全反射，往后光线水平反射至圆弧上的D点并在D点发生全反射，再反射至B点，从B点第一次射出。则光线在透明体内通过的路径长为
光在透明体内的速度为
经历的时间
联立解得
故选D。
6．C
【详解】
AB．点光源S在距水面高H=3m处发出的光在观景台右侧面与水面交接处折射到水里时，被照亮的距离为最近距离AB，光路图如图所示，
由几何关系可得
故水的折射率为
故AB错误；
CD．点光源S接近水面时，光在观景台右侧面与水面交接处掠射到水里时，被照亮的距离为最远距离AC，此时入射角为90°，设折射角为C。
由折射定律得
解得
由几何关系可得
解得
故C正确，D错误。
故选C。
7．B
【详解】
看到水中“树木”属于平面镜成像，平面镜成像原理是光的反射，所成的像是反射光线的反向延长线相交而成的，不是实际光线的会聚点，所以成的是虚像，而AC两图中光线从水中发出，D图中光线由眼睛处发出，故ACD错误，只有B正确；如图所示
故选B。
8．C
【详解】
光经过防弹玻璃，从另一界面射出时方向不变，发生偏折，根据题意可知入射角，设折射角为β，由折射定律
解得
光在防弹玻璃中的速度
光在防弹玻璃中的路程
则光在防弹玻璃中的传播时间
故选C。
9．D
【详解】
A．如图所示
光由上面射入塑料板中，在直角部分发生全反射时上面看起来才会明亮，光在从透明塑料板射向空气，此时发生全反射的条件是折射率
即透明塑料的折射率应大于，故A错误。
B．光从塑料锯齿和油的界面处发生折射，光线射向油中，在矩形窗口形成暗区，故B错误；
C．油量增加时，被浸入到油中的塑料锯齿增多，则全反射光线减小，则亮区范围变小，故C错误；
D．透明塑料的折射率小于油的折射率，对于透明塑料和油来说，油是光密介质，D正确。
故选D。
10．A
【详解】
A．由图可知，B光的折射率大于A光的折射率，由
可知B光更容易发生全反射，所以若A、B两单色光以相同入射角照射到某一界面，只有一种单色光发生了全反射，则该单色光一定是B光，故A正确；
B．由
可知B光在玻璃中的传播速度较小，所以不考虑反射，B光在玻璃中传播的时间比A光的长，故B错误；
C．由折射率越大，则光的频率越大，可知B光的频率较大，光电效应方程
知若分别用A、B光照射某金属，只有一种单色光能产生光电效应，则该光一定是B光，故C错误；
D．由
可知A光的波长较长，由公式
得若A、B两单色光经同样的装置做“双缝干涉”实验，A光的条纹间距大，故D错误。
故选A。
11．BD
【详解】
AB．由折射定律可得
由于折射率不变，比值不变，A错误，B正确；
CD．由于介质折射率，可知入射角小于折射角，所以
<1
C错误，D正确。
故选BD。
12．ABD
【详解】
AC.根据光的折射定律可知，玻璃对a光的折射率大于对b光的折射率，又由于
可得a光的传播速度小于b光的传播速度，A正确，C错误；
B.波长越短，介质对该光的折射率越大，因此在真空中，a光的波长小于b光的波长，B正确；
D.折射率越大，临界角越小，越容易发生全反射，因此若增大入射角θ，则折射光线a首先发生全反射，D正确；
故选ABD。
13．BD
【详解】
AB．由折射定律可得
由于折射率不变，比值不变，A错误，B正确；
CD．由于介质折射率，可知入射角小于折射角，所以
<1
C错误，D正确。
故选BD。
14． 能 介质 真空 45°
【详解】
略
15．BO 1.5 1.5×10-3s
【详解】
[1]由图乙可知，入射角小于折射角，光是从透明材料进入空气，因此BO是入射光线。
[2]由折射定律可知
[3]光刚好在光纤内芯与外套分界面发生全反射时，如图所示在O点发生全反射
则
即光传播路程
且
越小光传播时间越长，由此可见当光刚好发生全反射时，激光在光导纤维中传播的时间最长
16．
【详解】
[1]光路图如图所示
设介质对红光的折射率为n，临界角为θ，则
根据折射定律有
解得
，cos θ=
[2]红光在介质中的传播速度
从D传播到E所用的时间
DE=
解得
17．
【详解】
[1]作出光线传播的光路图如图所示
是D点关于的像点，反射光线可看做是从射出来的，由几何关系有
解得
由几何关系可知光线在D点的入射角
光线在D点的折射角
由折射定律得
由可知光线在玻璃砖中传播的速度
光线在玻璃砖中传播的时间
[2]由折射定律可知光线在E点的折射角为60°，所以屏上光斑到B点的距离为
18．（ⅰ）；（ⅱ）10cm
【详解】
（ⅰ）光线平行射出，则在边折射角为60°，设入射角为；光线射入边，入射角为60°，所以折射角也为。设光线在边入射角为
根据角度关系
解得
所以
（ⅱ）根据几何关系，自接近A点的入射光线将自C点射出，自接近B点入射光线，折射后自边反射的光线平行与，所以
自射出光线的上边界为G点，
19．（1）红色光；（2）
【详解】
（1）红色光；
（2）画出如图所示的光路图
由图可知，入射角，OA是入射到平面镜上的光线，AD是法线，设，，由几何关系得
，
由折射定律得
由全反射条件得
联立解得
20．（1）；（2）
【详解】
（1）如图所示
设光在C点的入射角为，折射角为，根据几何关系
解得
由几何关系
解得
因此折射率
（2）设全反射的临界角为，则
则没有光射出部分的弧所对应的弦长为
21．（1）；（2）
【详解】
（1）由A点发出的光线的光路图如图所示
入射角i=37°，折射角r =53°，由折射定律得
代入数据解得
（2）设光从水面射出的临界角为C，则
A点发出的光射出水面的区域为圆，设其半径为R，则
求得
R=3m
水面上有光线射出的区域如图所示
则
解得
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页