4.1光的折射基础巩固(word版含答案)

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名称 4.1光的折射基础巩固(word版含答案)
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资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 物理
更新时间 2022-01-22 10:17:28

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文档简介

4.1光的折射基础巩固2021—2022学年高中物理人教版(2019)选择性必修第一册
一、选择题(共15题)
1.如图,玻璃棱镜的截面为等腰三角形,顶角a为30°.一束光线垂直于ab面射入棱镜,又从ac面射出.出射光线与入射光线之间的夹角为30°.则此棱镜材料的折射率是( )
A. B.
C. D.
2.如图所示一束可见光穿过平行玻璃砖后,变为a、b两束单色光.如果光束a是黄光,则光束b可能是
A.红光 B.蓝光
C.绿光 D.紫光
3.如图所示,一束复色光从空气中沿半圆形玻璃砖半径方向射入,从玻璃砖射出后分成a、b两束单色光。以下说法正确的是(  )
A.玻璃砖对a光的折射率为
B.b光的频率比a光的大
C.b光的波长比a光的大
D.b光在玻璃中的传播速度比a光的大
4.如图所示,两束光在空气中传播时的交点为,在点前放入一块长方体的玻璃砖,则交点的位置将(  )
A.不变 B.向左移动
C.向右移动 D.可能向左,也可能向右移动,由光的颜色决定
5.如图所示,用插针法测定玻璃的折射率。下列说法正确的是(  )
A.若选用两折射面不平行的玻璃砖,则无法进行实验
B.为了提高准确度,P1与P2及P3与P4之间的距离应适当大些
C.若有多块平行玻璃砖可选,应选择两平行折射面距离最小的玻璃砖
D.若入射角1太大,则折射光线会在平行玻璃砖的下表面发生全反射
6.关于光的折射及折射率的说法,下列正确的是( )
A.光由一种介质进入另一种介质时,光的传播方向一定发生改变
B.放入盛水的碗中的筷子,看起来像折了一样,是光的折射
C.光由水射入空气中,折射角小于入射角
D.光在折射率大的介质中传播速度大
7.如图所示,光在真空和某介质的界面MN上发生折射,由图可知(  )
A.光是从真空射入介质的 B.光是由介质射入真空的
C.介质的折射率为 D.介质的折射率为
8.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
9.物理学是一门以实验为基础的科学,实验是物理的灵魂。对于下列各实验及现象,说法正确的是(  )
A.甲图中,两根通电方向相反的长直导线相互排斥,是因为同种电荷之间存在相互排斥的库仑力
B.乙图中,若在ab的两端接上恒定的直流电源,开关闭合后接在cd端的表头示数始终不为0
C.丙图中,使M摆偏离平衡位置后释放,在振动稳定后,与M球质量最接近的小球将获得最大的振幅
D.丁图中,若玻璃砖的a、两面不平行,按照丁图中的实验方法,同样可以测定玻璃砖的折射率
10.一束由红、蓝两单色光组成的光线从一平板玻璃砖的上表面以入射角θ射入,穿过玻璃砖自下表射出。已知该玻璃对红光的折射率为1.5,设红光与蓝光穿过玻璃砖所用的时间分别为t1和t2,则在θ从0°逐渐增大至90°的过程中
A.t1始终大于t2 B. t1始终小于t2
C. t1先大于后小于t2 D. t1先小于后大于t2
11.光从某种玻璃中射向空气,入射角i从零开始增大到某一值的过程中,折射角γ也随之增大,则下列说法正确的是(  )
A.比值不变 B.比值是一个大于1的常数
C.比值逐渐增大 D.比值是一个小于1的常数
12.图中L为一薄凸透镜,ab为一发光圆面,二者共轴,S为与L平行放置的屏,已知这时ab可在屏上成清晰的像。现将透镜切除一半,只保留主轴以上的一半透镜,这时ab在S上的像(  )
A.尺寸不变,亮度不变 B.尺寸不变,亮度降低
C.只剩半个圆,亮度不变 D.只剩半个圆,亮度降低
13.光刻机是生产大规模集成电路的核心设备,光刻机的曝光波长越短,分辨率越高。“浸没式光刻”是一种通过在光刻胶和投影物镜之间加入浸没液体,从而减小曝光波长、提高分辨率的技术。如图所示,若浸没液体的折射率为1.44,当不加液体时光刻胶的曝光波长为193nm,则加上液体时光刻胶的曝光波长变为(  )
A.161 nm B.134 nm C.93nm D.65nm
14.由某种透明物体制成的等腰直角棱镜ABO,两腰都为16cm,且两腰与Ox和Oy轴都重合,如图所示,从BO边的C点注视A棱,发现A棱的位置在D点,在C、D两点插上大头针,测出C点的坐标为(0,12),D点的坐标为(9,0),则该透明物质的折射率为(  )
A.n= B.n= C.n= D.n=
15.如图所示为一等腰梯形的特殊玻璃,其上表面长2m,下表面长6m,高2m,现用两束对称光分别从A、B点射入,并于C点聚焦。若C到玻璃下表面的距离D点为2.5m,AB的距离为3m,则该玻璃的折射率取值范围是(  )
A.(1,) B.(1,) C.(1,2) D.(1,)
二、填空题(共4题)
16.(1)折射率定义:光从真空射入某种介质发生折射时,______与______之比,叫作这种介质的绝对折射率,简称折射率,即。
(2)折射率与光速的关系:某种介质的折射率,等于光在______中的传播速度c与光在这种介质中的传播速度v之比,即。
(3)由于c>v,故任何介质的折射率n都______1(填“大于”“小于”或“等于”)。
17.光的折射
(1)折射现象:光从第1种介质射到该介质与第2种介质的______时,一部分光会______第2种介质的现象。
(2)折射定律:折射光线与入射光线、法线处在______内,折射光线与入射光线分别位于______;______与______成正比,即(式中n12是比例常数)。
(3)在光的折射现象中,光路是______的。
18.想一想:水中的气泡看上去特别明亮,这是为什么呢?
光疏介质和光密介质
光疏介质:两种介质中折射率______的介质叫做光疏介质;
光密介质:两种介质中折射率______的介质叫做光密介质;
玻璃相对于水是______介质;
玻璃相对于金刚石是______介质。
19.在“测定玻璃的折射率”的实验中,如图所示,某同学先将白纸平铺在木板上并用图钉固定,玻璃砖平放在白纸上,然后在白纸上确定玻璃砖的界面所在直线aa′和bb′(图中并未直接画出具体位置)。O为直线AO与aa′的交点,在直线AO上竖直地插上、两枚大头针。
(1)该同学接下来要完成的必要步骤有___________。
A.插上大头针,使仅挡住的像
B.插上大头针,使挡住的像和的像
C.插上大头针,使仅挡住
D.插上大头针,使挡住和、的像
(2)过、作直线交bb′于O′,过O′作垂直于bb′的直线NN′,连接OO′,测量图中角α和β的大小。则玻璃砖的折射率n=___________。
三、综合题(共4题)
20.如图所示,一截面为直角三角形的玻璃棱镜ABC,A=30o,AC边长为L,光速为c。一条光线以45o的入射角从AC边上的中点D点射入棱镜,光线垂直BC边射出。求:
(1)玻璃的折射率n
(2)光在玻璃中传播所用的时间t
21.如图所示,扇形AOB为透明柱状介质的横截面,半径为R,介质折射率为,圆心角为30°,一束平行于OB的单色光由OA面射入介质,要使柱体AB面上没有光线射出,至少要在O点时竖直放置多高的遮光板?(不考虑OB面的反射).
22.如图所示,折射率n1=1.5的半圆形玻璃砖置于光屏MN的上方,整个装置置于盛满折射率为n2=1.5的液体的容器中,其平面AB到MN的距离为h=20cm,一束单色光沿图示方向射向圆心O,经玻璃砖后射到光屏上的O 点,现使玻璃砖绕圆心O点顺时针转动,则:
(1)当玻璃砖转过30°时,求射到光屏上的光点到的距离x;
(2)求射到光屏上的光点离的最远距离xm。
23.某同学做“测玻璃砖的折射率”的实验时,绘制的光路图如图所示,请通过尺规作图、刻度尺测量,求出该玻璃砖的折射率。(结果保留两位有效数字。)
参考答案
1.A
【详解】
作出法线如图,根据几何关系得入射角
折射角,由折射定律得折射率.故A项正确,BCD三项错误.
2.A
【详解】
从空气斜射到玻璃,因为玻璃上下表面平行,所以第二次折射时折射光线与最初的入射光线平行.由于折射率不同,由图知,a光偏折较大,b光偏折较小.所以此玻璃对a光的折射率大于对b光的折射率,所以a的频率大于b的频率,给出的各色光中频率小于黄光的只有红光
A. 红光,与结论相符,故A符合题意
B. 蓝光,与结论不相符,故B不符合题意
C. 绿光 ,与结论不相符,故C不符合题意
D. 紫光,与结论不相符,故D不符合题意
3.B
【详解】
A.玻璃砖对a光的折射率为
故A错误;
B.由图知两束光的入射角相等,a的折射角小于b的折射角,根据折射定律可知玻璃砖对b光的折射率比对a光的大,由于折射率越大,光的频率越大,则b光的频率比a光的频率大,故B正确;
C.由公式可知,b光的频率比a光的频率大,则b光的波长比a光的小,故C错误;
D.由于玻璃砖对a光的折射率小,根据知在玻璃砖中a光的传播速度比b光的大,故D错误。
故选B。
4.C
【详解】
根据光的折射规律可知,入射光透过长方体玻璃砖后与原来的传播方向平行,上、下两条光线在透过玻璃砖后,别向上、下两侧平移了一小段距离,所以交点向右移动一段距离。
故选C。
5.B
【详解】
A.实验中玻璃砖上下表面不一定需要平行,只要能确定光线的入射点及出射点即可, A错误;
B.为了提高准确度,P1与P2及P3与P4之间的距离应适当大些,太小易出现偏差,B正确;
C.在宽度大小不同的平行玻璃砖可供选择时,玻璃砖宽度较大时,引起的角度误差较小,C错误;
D.入射角θ1太大,根据光路可逆性原理可知折射光线不会在玻璃砖下表面发生全反射,D错误。
故选B。
6.B
【详解】
A.若光从一种介质垂直进入另一种介质,则不发生偏折,故A错误;
B.放入盛水的碗中的筷子,看起来像折了一样,是光的折射,故B正确;
C.光由水射入空气中,折射角大于入射角,故C错误;
D.根据光在介质中的传播速度,可知光在折射率大的介质中传播速度小,故D错误;
故选B.
7.B
【详解】
AB.光从光密介质射向光疏介质时,折射角大于入射角,根据题图可知,入射角为30°,折射角为60°,光是从介质射入真空的,A错误,B正确;
CD.由折射定律可知,介质的折射率为
CD错误。
故选B。
8.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。
9.D
【详解】
A.甲图中,两根通电方向相反的长直导线相互排斥,是因为通电直导线周围存在磁场,磁场对电流又有力的作用,故两导线间相互有力的作用,故A错误;
B.乙图中,若在ab的两端接上恒定的直流电源,则磁通量不变,线圈中不会产生感应电流,即开关闭合后接在cd端的表头示数始终为0,选项B错误;
C.丙图中,根据共振的知识可知,使M摆偏离平衡位置后释放,在振动稳定后,与M球摆长最接近的小球将获得最大的振幅,选项C错误;
D.丁图中,若玻璃砖的a、两面不平行,按照丁图中的实验方法,同样可以测定玻璃砖的折射率,选项D正确。
故选D。
10.B
【详解】
假设玻璃砖的厚度为d,光线在玻璃砖中的折射角为θ′,由折射定律可得
sinθ′=
光线在玻璃砖中的传播速度
v=
光在玻璃砖中的传播距离
L=
可知光穿过玻璃砖所用的时间
t=
因为红光的折射率小于蓝光的折射率,所以红光的折射角大于蓝光的折射角。由题意知n红=1.5,可知红光的折射角θ′<45°,所以两种光线在θ从0°逐渐增大到90°的过程中,折射角θ′的两倍都小于90°,因此sin 2θ′也会增大,且折射角是红光的大于蓝光的。所以整个过程中红光所用的时间始终小于蓝光所用时间。
故选B。
11.D
【详解】
光从某种玻璃中射向空气时,入射角i小于折射角γ,则
即比值是一个小于1的常数。
故选D。
12.B
【详解】
凸透镜成实像时,所有透过透镜的光会聚到光屏上成像,当将透镜切除一半,只保留主轴以上的一半透镜后,整个物体发出的光依然会有一部分光通过上半部分凸透镜折射而会聚成像,因此,像与原来相同,仍然完整。根据凸透镜成像规律可知,像的大小尺寸取决于物距和像距,在透镜切除一半过程中,像距和物距没有变化,因此成的像尺寸不变;由于透镜的下半部分被切除,因此折射出的光线与原来相比减少了一半,故像的亮度会降低,会变暗。
故选B。
13.B
【详解】
加上液体时光刻胶的曝光波,光在液体中的传播速度为,不加液体时联立得
故B正确,ACD错误。
故选B。
14.A
【详解】
作出光路图,由几何关系得

故A正确。
故选A。
15.A
【详解】
依题意,作出如图所示光路图
由折射定律可得
由几何知识可得
由题中提供数据可得,,,为了便于计算,设,则可得
由于,当时,代入上式,求得
故该玻璃的折射率取值范围是(1,),故选A。
16.入射角的正弦 折射角的正弦 真空 大于
17.分界面 进入 同一平面 法线的两侧 入射角的正弦 折射角的正弦 可逆
18.小 大 光密 光疏
【详解】
[1]光疏介质:两种介质中折射率小的介质叫做光疏介质。
[2]光密介质:两种介质中折射率大的介质叫做光密介质。
[3]光在玻璃中的折射率大于水中的折射率,玻璃相对于水是光密介质。
[4]光在玻璃中的折射率小于金刚石中的折射率,玻璃相对于金刚石是光疏介质。
19.BD
【详解】
(1)[1] 该同学接下来要完成的必要步骤有:确定P3大头针的位置的方法是插上大头针P3,使P3能挡住P1、P2的像。确定P4大头针的位置的方法是大头针P4能挡住P3和P1、P2的像。故BD正确,AC错误。
(2)[2] 根据折射定律得,玻璃砖的折射率为:
20.(1) (2)
【详解】
(1)由题意可作出光由AC面射入,从BC面射出的传播路线如图所示
由几何关系可知,光线进入AC面的折射角为30°
对光在AC面的折射,由折射定律可知
(2)设玻璃中光速为v 由 得
有几何关系得光在玻璃中的路程s为:
21.
【详解】
试题分析:光线在OA面上的C点发生折射,入射角为60°,折射角为β.由折射定律
得 解得β=30°
在三角形OCD中,由正弦定理有 解得
所以,挡板高度至少为H=OC sin30°=
22.(1);(2)
【解析】
【详解】
(1)当玻璃砖转过30°时,如图,又有相对折射率公式得
又由几何关系得:,,解得
(2)当最远时是光发生全反射时此时临界角为θ4,由全反射定律得
故有,由几何关系得最远距离
23.1.7
【详解】
测量、的长度,根据折射率表达式,有
,,
带入数据,可得