2021-2022学年高二上学期物理粤教版（2019）选择性必修一4.1光的折射定律 同步练习能力提升(Word版含答案)

第四章光及其应用第一节光的折射定律新学期同步练习能力提升--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．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夹角，则入射角应是（光在空气中的速度为）（ ）
A． B． C． D．
2．如图所示，在长方体玻璃砖的底面中心和实心玻璃半球的球心处，分别放有点光源，人从上面观察，看到的像点位置（　　）
A．均在点光源位置 B．均在点光源上方
C．玻璃砖的在光源上方，玻璃半球的在光源处 D．玻璃砖的在光源处，玻璃半球的在光源上方
3．如图所示，OBCD为半圆柱体玻璃的横截面，OD为直径，一束由红光和蓝光组成的光从真空沿AO方向从直径面斜射入玻璃，B、C两点为两单色光的射出点，已知从B点射出的单色光由O到B的传播时间为tB，从C点射出的单色光由O到C的传播时间为tC，则(　　)
A．OC光线为红光，tB＝tC
B．OB光线为红光，tB＝tC
C．OC光线为红光，tB＞tC
D．OB光线为红光，tB＜tC
4．如图所示，为一个均匀透明介质球，球心位于O点，半径为R。一束单色光从真空中沿DC方向平行于直径AOB射到介质球上的C点，DC与AB的距离，若该光束射入球体经一次反射后由E点再次折射回真空中，此时的出射光线刚好与入射光线平行，已知光在真空中的速度为c，则(　　)
A．介质球的折射率为n＝3
B．若增大入射光的频率，则该出射光线仍与入射光线平行
C．光束从C点射入到从E点射出所经历的总时间为
D．若介质球的折射率增大，光线可能在介质球的内表面CBE区域的某位置发生全反射
5．若某一介质的折射率较大，那么（　　）
A．光由空气射入该介质时折射角较大 B．光由空气射入该介质时折射角较小
C．光在该介质中的速度较大 D．光在该介质中的速度较小
6．如果光以同一入射角从真空射入不同介质，则折射率越大的介质（　　）
A．折射角越大，表示这种介质对光线的偏折程度越大
B．折射角越大，表示这种介质对光线的偏折程度越小
C．折射角越小，表示这种介质对光线的偏折程度越大
D．折射角越小，表示这种介质对光线的偏折程度越小
7．如图所示，一束可光见穿过平行玻璃砖后，分成a、b两束单色光，下列说法正确的是（　　）
A．单色光a在玻璃砖中的传播速度大于单色光b在玻璃砖中的传播速度
B．玻璃砖对单色光a的折射率大于对单色光b的折射率
C．从玻璃砖中出射后，单色光a的出射角大于单色光b的出射角
D．有可能单色光a是紫光，单色光b是黄光
8．如图所示，一束由两种单色光组成的复色光Ⅰ从空气中射向水面，进入水面后变成Ⅱ、Ⅲ两光，折射角分别为和，且＞。下列说法正确的是（　　）
A．若光束Ⅱ是蓝光，光束Ⅲ有可能是紫光
B．若光束Ⅱ是紫光，光束Ⅲ有可能是蓝光
C．光束Ⅱ与光束Ⅲ在水中的速率之比
D．光束Ⅱ与光束Ⅲ在水中的波长之比
9．下列说法正确的是（　　）
A．光从一种介质进入另一种介质时，一定会发生偏折
B．光从空气进入其他介质时，折射角大于入射角
C．光从空气进入其他介质时，速度要减小
D．折射是指光的传播方向发生改变的现象
10．如图所示，玻璃砖的截面由半径为的四分之一圆和直角三角形组成，已知点为四分之一圆的圆心，，是圆弧上的一点，点到的距离为，一束单色光平行从点射入玻璃砖中，折射光线平行，则该玻璃砖的折射率为（　　）
A．3 B．2 C． D．
二、多选题，共3小题
11．一束光从某种介质射入空气中时，入射角，折射角，折射光路如图所示，则下列说法正确的是（　　）
A．此介质折射率为
B．此介质折射率为
C．光在介质中速度比在空气中小
D．当入射角增大时，折射角也增大，但折射率不变
12．一束由红光和紫光组成的复合光，斜射到两面平行的玻璃砖的AB面上，如图所示，红光和紫光从BD面（足够大）上射出，已知玻璃对红光的折射率小于对紫光的折射率。关于从BD面射出的光的说法正确的是（　　）
A．红光比紫光更靠近D端
B．紫光比红光更靠近D端
C．逐渐减小入射角θ，红光最先在BD面发生全反射
D．逐渐减小入射角θ，紫光最先在BD面发生全反射
13．关于折射率，下列说法正确的是（　　）
A．根据＝n12可知，介质的折射率与入射角的正弦成正比
B．根据＝n12可知，介质的折射率与折射角的正弦成反比
C．根据n＝可知，介质的折射率与光在该介质中的传播速度成反比
D．同一频率的光由真空进入不同介质时，折射率与光在介质中的波长成反比
三、填空题，共4小题
14．有一块截面为长方形ABDC的玻璃砖，其中AB长为9cm。一束光线从O点以与AC面成30°角入射，经过两次折射后从BD面上的M点射出，O、O'是法线与AC、BD两个面的交点，M与O'相距3cm。则该玻璃的折射率n=______。若该光束在空气中的传播速度为3×108m/s，则此光在玻璃砖中传播的时间t=_____s。
15．如图所示，一个截面为等边三角形的棱柱形玻璃砖置于水平面上，一条光线在此截面内从边以入射角射入，在玻璃砖内折射后从边以折射角射出，当时，出射光线偏折角度为30°，则光线从边射出时的出射角大小为______，该玻璃砖的折射率大小为______。
16．一束光从真空进入某介质，方向如图所示，则该介质的折射率为________，若光在真空中的传播速度为c，则光在该介质中的传播速度为________。
17．如图所示是一玻璃球体，其半径为R，O为球心，AB为水平直径、M点是玻璃球的最高点，来自B点的光线BD从D点射出，出射光线平行于AB，已知∠ABD=30°，光在真空中的传播速度为c，则此玻璃的折射率为___________；光线从B到D需用时间___________。
四、解答题，共4小题
18．如图，渔民在其眼睛距河面1.5米高处看到视线与水面成37°的方向有一条鱼，鱼在水深约2米的河底，请帮该渔民估算他应该瞄准与水面成多少度角的方向掷出鱼叉？（已知鱼叉掷出后做直线运动，水的折射率为，，）
19．如图所示为一个透明球体的横截面，其半径为R，AB是一直径，现有一束圆环形平行细光沿AB方向射向球体（AB直径为圆环光线的中心轴线），所有光线经折射后恰好经过B点而在右侧光屏MN上形成一圆亮环，已知光屏到B点的距离为L=2R，透明球体的折射率，光在真空中的传播速度为c，求：
（1）圆环形平行细光在入射前的半径r；
（2）光从入射点传播到光屏所用时间。
20．如图所示，一容器的截面为矩形，边长为，边长为，CD的中点为O，E点在C点正上方，且E、C两点间的距离为，已知光在真空中的传播速度为c，在容器中装满某种透明液体，当在容器底部A处放一个点光源时，眼睛（视为质点）从E点看向O点时恰好能看见点光源，求：
（1）该液体的折射率；
（2）点光源从A点发出的光传播到眼睛所需时间。
21．如图所示，等边三角形ABC为某透明玻璃三棱镜的截面图，边长等于L，在截面上一束足够强的细光束从AB边中点与AB边成30角由真空射入三棱镜，从BC边射出的光线与BC的夹角为30。光在真空中的速度为c，求：
（1）玻璃的折射率；
（2）光在三棱镜中的传播时间。
试卷第2页，共2页
试卷第1页，共1页
参考答案
1．A
【详解】
根据得
入射角为，根据折射定律得
即
解得
故A正确，BCD错误。
故选A。
2．C
【详解】
玻璃砖底面中心点光源发出的光，经玻璃表面折射后，折射角大于入射角，人逆着折射光看去，看到的虚像在光源上方，玻璃半球球心处的点光源发出的光射出时不发生偏折，看到的像点仍在光源处
故选C。
3．A
【详解】
玻璃对红光的折射率小于对蓝光的折射率，由折射定律知，红光和蓝光以相同的入射角射入玻璃砖时，红光的折射角大，所以OC光线为红光．设任一光线在O点的入射角为i，折射角为r，光在玻璃中传播的路程是s，半圆柱的半径为R.则光在玻璃中的速度为
由几何知识得
s＝2Rcos(90°－r)＝2Rsin r
则光在玻璃传播时间为
由折射定律得
nsin r＝sin i
则得
由题知，入射角i相同，R、c相等，所以时间t相同，即有
tB＝tC
故选A。
4．C
【详解】
A．光路图如右图．
由几何关系可得
解得
i＝60°
由图可知
i＝2r
则
r＝30°
所以介质球的折射率
故A错误。
B．若增大入射光的频率，折射率增大，由折射定律知，折射角r减小，折射光线将射到B点下方，反射光线将射到E点左侧，再次折射到空气中时折射角
r′＝i
由几何知识可知，出射光线与入射光线不再平行．故B错误；
C．光束在介质球内经历的光程
s＝4Rcos r
又光在球内传播的速度
所以，光束在介质球内经历的总时间为
故C正确．
D．根据几何知识可知，从C点进入介质球中的光线，射到B点的入射角等于C点的折射角，根据光路可逆性原理可知，光线不可能在B点发生全反射。故D错误。
故选C。
5．D
【详解】
AB．由可知，光由空气射入介质时的折射角是由折射率和入射角θ1共同决定，故A、B错误；
CD．由可知，介质的折射率越大，光在该介质中的速度越小，故C错误，D正确。
故选D。
6．C
【详解】
由折射定律可知，在入射角相同的情况下，折射角越小，表示这种介质的折射率越大，介质对光线的偏折程度越大。故ABD错误，C正确。
故选C。
7．A
【详解】
ABD．根据光路可知，单色光b的偏移距离更大，所以单色光b的折射率更大，根据折射率与速度的关系
可知，单色光a在玻璃砖中的传播速度大于单色光b在玻璃砖中的传播速度；根据折射率与频率的关系，单色光a的频率较小，而紫光的频率大于黄光的频率。A正确，BD错误；
C．光线通过平行玻璃砖，出射方向与入射方向平行，所以从玻璃砖中出射后，单色光a的出射角等于单色光b的出射角。C错误。
故选A。
8．A
【详解】
AB．紫光的折射率比蓝光的折射率大，则入射角相等时，紫光的折射角更小，若光束Ⅱ是蓝光，则光束Ⅲ有可能是紫光，A正确，B错误；
C．Ⅱ和Ⅲ的折射率之比
两束光在水中的速率由
可得
v1﹕v2=sinα﹕sinβ
C错误；
D．由
可得
因为
v1>v2
f2>f1
所以
v1f2>v2f1
所以
而又因为
α>β
sinβ﹕sinα<1
故D错误。
故选A。
9．C
【详解】
A．光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向会发生变化，当垂直入射时，传播方向不改变，A错误；
B．当光从空气斜射入其他介质时，折射角小于入射角，B错误；
C．根据
可知光从空气进入其他介质时，速度要减小，C正确；
D．光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向会发生变化，这是光的折射现象，并不是说光的传播方向发生改变就是折射，光的反射也能改变方向。D错误。
故选C。
10．C
【详解】
画出光路图如图所示
由题意可知
点到的距离为，根据几何关系可得，入射角为
折射角为
根据折射率公式可得
ABD错误，C正确。
故选C。
11．BCD
【详解】
AB．由折射定律可知
解得
A错误，B正确；
C．由
知光在介质中速度比在空气中小，C正确；
D．根据折射率的物理意义知当入射角增大时，折射角也增大，但折射率不变，D正确。
故选BCD。
12．BD
【详解】
AB．当光从空气射入玻璃时，玻璃对紫光的折射率大于对红光的，由折射定律得，紫光偏折程度较大，所以紫光比红光更靠近D端，故A错误，B正确；
CD．根据
可知紫光的临界角小于红光的临界角，逐渐减小入射角θ，折射角也减小，而在BD上的入射角增大，显然先达到紫光的临界角，故C错误，D正确。
故选BD。
13．CD
【详解】
AB．介质的折射率是一个反映介质光学性质的物理量，由介质本身和光的频率共同决定，与入射角、折射角无关，AB错误；
C．由于真空中的光速c是个定值，故折射率n与传播速度v成反比， C正确；
D．由于
当频率f一定时，速度v与波长λ成正比，又折射率n与速度v成反比，故折射率n与波长λ也成反比， D正确。
故选CD。
14．
【详解】
[1]设折射角为 ，根据几何关系
因此
α=30°
折射率
[2]根据几何关系，OM之间距离
光在玻璃中传播的速度
光在玻璃中传播的时间
15．45°
【详解】
[1][2]如图所示，令边的折射角为，边的入射角为
则偏转角
因为，所以，由几何关系得
可得
即光线从边射出时的出射角大小为45°，由折射定律可知
16．
【详解】
[1] 介质的折射率
[2]根据
17．
【详解】
[1]如图，由几何知识可得入射角i=∠ABD=30°
折射角r=2∠ABD=60°
则此玻璃的折射率为
[2]BD长度为
s=2Rcos30°=R
光在玻璃球内传播的速度
故光线从B传到D的时间为
18．与水面成45°的方向
【详解】
根据折射定律
解得
由此可知
渔民应瞄准与水面成45°的方向掷出鱼叉
19．（1）；（2）
【详解】
（1）如图所示，设细光的入射角为，由几何关系可得
由折射定律可得
解得
圆环形平行细光在入射前的半径为
（2）光在介质中的传播速度为
光在介质中传播的时间为
光从B点进入空气中的折射角也为
光从B到MN的时间为
所以光从入射点传播到光屏所用时间为
20．（1）；（2）
【详解】
（1）如图所示
由几何关系得
则该液体的折射率
（2）根据
可得光在液体中的传播速度
则光线液体中传播时间
从O到E的传播时间
则点光源从A点发出的光传播到眼睛所需时间
21．（1）；（2）
【详解】
（1）光射入三棱镜的光路图如图所示
则有
光在BC边折射时，有
由光路可逆可知
由几何关系可得
由折射定律得
则
（2）由几何知识知：从AB边上射入的光在三棱镜中的传播路程为
光在三棱镜中的传播速度为
故光在三棱镜中的传播时间为
答案第1页，共2页
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