第4章 第1节第1课时 光的折射 能力（word版含答案）
文档属性
| 名称 | 第4章 第1节第1课时 光的折射 能力（word版含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 260.8KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-01-14 13:08:58 | ||
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文档简介
人教版高中物理选修一 第4章 第1节第1课时 光的折射 能力
一、单项选择题（共4小题；共16分）
1. 以往，已知材料的折射率都为正值（）。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（），成为负折射率材料。位于空气中的这类材料，入射角 与折射角 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）。若该材料对电磁波的折射率 ，则从空气中一点光源发射的光线射向这种材料的光路图是
A. B.
C. D.
2. 如图所示，一束光由空气射向半圆柱体玻璃砖， 点为该玻璃砖截面的圆心，下图能正确描述其光路的是
A. B.
C. D.
3. 如图所示，一束可见光穿过玻璃三棱镜后，变为 、 、 三束单色光。如果 光是绿光，则以下说法正确的是
A. 光可能是蓝光 B. 光可能是红光
C. 光的频率小于 光的频率 D. 光的波长大于 光的波长
4. 如图所示，储油桶的底面直径与高均为 。当桶内没有油时，从某点 恰能看到桶底边缘的点 。当桶内装满油时，仍沿 方向看去，恰好看到桶底上的点 ， 、 两点相距 。光在空气中的传播速度可视为真空中的光速 。则
A. 仅凭上述数据可以求出筒内油的折射率
B. 仅凭上述数据可以求出光在筒内油中传播的频率
C. 仅凭上述数据可以求出光在筒内油中传播的波长
D. 来自 点的光射向油面时一定会出现全反射现象
二、双项选择题（共2小题；共8分）
5. 如图所示为一束光线穿过介质Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ时的光路，则
A. 介质Ⅰ的折射率最大 B. 介质Ⅱ的折射率最大
C. 介质Ⅲ的折射率最大 D. 光在介质Ⅱ中传播速度最大
6. 如图所示，截面为 的玻璃直角三棱镜放置在空气中，宽度均为 的紫、红两束光垂直照射三棱镜的一个直角边 ，在三棱镜的另一侧放置一平行于 边的光屏，屏的距离远近可调，在屏上出现紫、红两条光带，可能是
A. 紫色光带在上，红色光带在下，紫色光带较宽
B. 紫色光带在下，红色光带在上，紫色光带较宽
C. 红色光带在上，紫色光带在下，红色光带较宽
D. 红色光带在下，紫色光带在上，红色光带较宽
三、解答题（共4小题；共52分）
7. 如图所示， 为点光源， 为平面镜。
（1）用作图法画出通过 点的反射光线所对应的入射光线。
（2）确定其成像的观察范围。
8. 如图所示是一个透明圆柱的横截面，其半径为 ，折射率是 ， 是一条直径，今有一束平行光沿 方向射向圆柱体。若一条入射光经折射后恰经过 点，求：
（1）这条入射光线到 的距离是多少
（2）这条入射光线在圆柱体中运动的时间是多少
9. 如图，在注满水的游泳池的池底有一点光源 ，它到池边的水平距离为 。从点光源 射向池边的光线 与竖直方向的夹角恰好等于全反射的临界角，水的折射率为 。
（1）求池内的水深；
（2）一救生员坐在离池边不远处的高凳上，他的眼睛到池面的高度为 。当他看到正前下方的点光源 时，他的眼睛所接受的光线与竖直方向的夹角恰好为 。求救生员的眼睛到池边的水平距离（结果保留 位有效数字 ）。
10. 半径为 的玻璃圆柱体，截面如图所示，圆心为 ，在同一截面内，两束相互垂直的同种单色光射向圆柱面的 、 两点，其中一束沿 方向，，若玻璃对此单色光的折射率 。
（1）试作出两束光从射入到第一次射出的光路图，并求出各光线射出时的折射角。（当光线射向柱面时，如有折射光线则不考虑反射光线）
（2）求两束光经圆柱体后第一次射出的光线的交点（或反向延长线的交点）与 点的距离。
答案
第一部分
1. C
【解析】根据
知入射角不等于 ，则折射角也不等于 ，所以光线进入材料时不可能垂直于界面，故A错误；
此图中光线发生反射，没有发生折射，故B错误；
根据题意知，折射线与入射线位于法线的同一侧，该图符合折射的规律，故C正确；
光线从材料右侧面射出时，违反了折射规律：折射线与入射线位于法线的同一侧，故D错误。
故选C。
2. A
【解析】光只有从光密介质射向光疏介质且入射角大于全反射临界角时才会发生全反射现象，而玻璃相对于空气是光密介质，故B项错；
由折射定律可知，光由空气射入玻璃，入射角大于折射角，D项错；
由光路可逆原理可知，光由玻璃射入空气，入射角小于折射角，C项错，故A项对。
3. C
4. A
第二部分
5. C， D
【解析】由题图可知，介质Ⅰ、Ⅱ相比较，，介质Ⅱ、Ⅲ相比较，；根据光路的可逆性，光从介质Ⅱ射向介质Ⅰ与从介质Ⅱ射向介质Ⅲ相比较，入射角相等，由折射角可判断 ，则有 ，故A、B错误，C正确。介质Ⅱ的折射率最小，根据 可知，光在介质Ⅱ中传播速度最大，故D正确。
6. C， D
第三部分
7. （1） 见解析
【解析】先确定 对应的像 ，连接 与 交于 点， 点即是过 点的反射点。连接 即得对应的入射光线，如图甲所示：（6分）
（2） 见解析
【解析】由对称性确定 后，过 连接 两端点的边界光线 和 ，此区域即为像点 的观察范围，如图乙所示：（6分）
8. （1）
【解析】设光线 经折射后经过 点，光路如图所示：
根据折射定律有：
在 中，有：
可得：，，
所以有：
（2）
【解析】在 中，有：
光在介质中的速度为：
光线在圆柱体中的运行时间为：
9. （1）
【解析】如图，设到达池边的光线的入射角为 。依题意，水的折射率 ，光线的折射角 。
由折射定律有
由几何关系有
式中，， 是池内水的深度。联立 式并代入题给数据得
（2）
【解析】设此时救生员的眼睛到池边的距离为 。依题意，救生员的视线与竖直方向的夹角为 。由折射定律有
式中， 是光线在水面的入射角。设池底点光源 到水面入射点的水平距离为 。由几何关系有
式中 。联立 式得
10. （1） 见解析
【解析】过 点的光线不偏折，折射角为 。
设过 点的光线的折射角为 ，则
故
经 点发生折射，入射角为 ，同理折射角为 ，光路图如图所示。
（2）
【解析】由几何关系可知，，故 。
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一、单项选择题（共4小题；共16分）
1. 以往，已知材料的折射率都为正值（）。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（），成为负折射率材料。位于空气中的这类材料，入射角 与折射角 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）。若该材料对电磁波的折射率 ，则从空气中一点光源发射的光线射向这种材料的光路图是
A. B.
C. D.
2. 如图所示，一束光由空气射向半圆柱体玻璃砖， 点为该玻璃砖截面的圆心，下图能正确描述其光路的是
A. B.
C. D.
3. 如图所示，一束可见光穿过玻璃三棱镜后，变为 、 、 三束单色光。如果 光是绿光，则以下说法正确的是
A. 光可能是蓝光 B. 光可能是红光
C. 光的频率小于 光的频率 D. 光的波长大于 光的波长
4. 如图所示，储油桶的底面直径与高均为 。当桶内没有油时，从某点 恰能看到桶底边缘的点 。当桶内装满油时，仍沿 方向看去，恰好看到桶底上的点 ， 、 两点相距 。光在空气中的传播速度可视为真空中的光速 。则
A. 仅凭上述数据可以求出筒内油的折射率
B. 仅凭上述数据可以求出光在筒内油中传播的频率
C. 仅凭上述数据可以求出光在筒内油中传播的波长
D. 来自 点的光射向油面时一定会出现全反射现象
二、双项选择题（共2小题；共8分）
5. 如图所示为一束光线穿过介质Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ时的光路，则
A. 介质Ⅰ的折射率最大 B. 介质Ⅱ的折射率最大
C. 介质Ⅲ的折射率最大 D. 光在介质Ⅱ中传播速度最大
6. 如图所示，截面为 的玻璃直角三棱镜放置在空气中，宽度均为 的紫、红两束光垂直照射三棱镜的一个直角边 ，在三棱镜的另一侧放置一平行于 边的光屏，屏的距离远近可调，在屏上出现紫、红两条光带，可能是
A. 紫色光带在上，红色光带在下，紫色光带较宽
B. 紫色光带在下，红色光带在上，紫色光带较宽
C. 红色光带在上，紫色光带在下，红色光带较宽
D. 红色光带在下，紫色光带在上，红色光带较宽
三、解答题（共4小题；共52分）
7. 如图所示， 为点光源， 为平面镜。
（1）用作图法画出通过 点的反射光线所对应的入射光线。
（2）确定其成像的观察范围。
8. 如图所示是一个透明圆柱的横截面，其半径为 ，折射率是 ， 是一条直径，今有一束平行光沿 方向射向圆柱体。若一条入射光经折射后恰经过 点，求：
（1）这条入射光线到 的距离是多少
（2）这条入射光线在圆柱体中运动的时间是多少
9. 如图，在注满水的游泳池的池底有一点光源 ，它到池边的水平距离为 。从点光源 射向池边的光线 与竖直方向的夹角恰好等于全反射的临界角，水的折射率为 。
（1）求池内的水深；
（2）一救生员坐在离池边不远处的高凳上，他的眼睛到池面的高度为 。当他看到正前下方的点光源 时，他的眼睛所接受的光线与竖直方向的夹角恰好为 。求救生员的眼睛到池边的水平距离（结果保留 位有效数字 ）。
10. 半径为 的玻璃圆柱体，截面如图所示，圆心为 ，在同一截面内，两束相互垂直的同种单色光射向圆柱面的 、 两点，其中一束沿 方向，，若玻璃对此单色光的折射率 。
（1）试作出两束光从射入到第一次射出的光路图，并求出各光线射出时的折射角。（当光线射向柱面时，如有折射光线则不考虑反射光线）
（2）求两束光经圆柱体后第一次射出的光线的交点（或反向延长线的交点）与 点的距离。
答案
第一部分
1. C
【解析】根据
知入射角不等于 ，则折射角也不等于 ，所以光线进入材料时不可能垂直于界面，故A错误；
此图中光线发生反射，没有发生折射，故B错误；
根据题意知，折射线与入射线位于法线的同一侧，该图符合折射的规律，故C正确；
光线从材料右侧面射出时，违反了折射规律：折射线与入射线位于法线的同一侧，故D错误。
故选C。
2. A
【解析】光只有从光密介质射向光疏介质且入射角大于全反射临界角时才会发生全反射现象，而玻璃相对于空气是光密介质，故B项错；
由折射定律可知，光由空气射入玻璃，入射角大于折射角，D项错；
由光路可逆原理可知，光由玻璃射入空气，入射角小于折射角，C项错，故A项对。
3. C
4. A
第二部分
5. C， D
【解析】由题图可知，介质Ⅰ、Ⅱ相比较，，介质Ⅱ、Ⅲ相比较，；根据光路的可逆性，光从介质Ⅱ射向介质Ⅰ与从介质Ⅱ射向介质Ⅲ相比较，入射角相等，由折射角可判断 ，则有 ，故A、B错误，C正确。介质Ⅱ的折射率最小，根据 可知，光在介质Ⅱ中传播速度最大，故D正确。
6. C， D
第三部分
7. （1） 见解析
【解析】先确定 对应的像 ，连接 与 交于 点， 点即是过 点的反射点。连接 即得对应的入射光线，如图甲所示：（6分）
（2） 见解析
【解析】由对称性确定 后，过 连接 两端点的边界光线 和 ，此区域即为像点 的观察范围，如图乙所示：（6分）
8. （1）
【解析】设光线 经折射后经过 点，光路如图所示：
根据折射定律有：
在 中，有：
可得：，，
所以有：
（2）
【解析】在 中，有：
光在介质中的速度为：
光线在圆柱体中的运行时间为：
9. （1）
【解析】如图，设到达池边的光线的入射角为 。依题意，水的折射率 ，光线的折射角 。
由折射定律有
由几何关系有
式中，， 是池内水的深度。联立 式并代入题给数据得
（2）
【解析】设此时救生员的眼睛到池边的距离为 。依题意，救生员的视线与竖直方向的夹角为 。由折射定律有
式中， 是光线在水面的入射角。设池底点光源 到水面入射点的水平距离为 。由几何关系有
式中 。联立 式得
10. （1） 见解析
【解析】过 点的光线不偏折，折射角为 。
设过 点的光线的折射角为 ，则
故
经 点发生折射，入射角为 ，同理折射角为 ，光路图如图所示。
（2）
【解析】由几何关系可知，，故 。
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