4.1光的折射 课时提升练-2021-2022学年高二上学期物理沪教版（2019）选择性必修第一册（word含答案）

4.1光的折射 课时提升练（含解析）
一、选择题
1．小戈老师在实验室做“测定玻璃的折射率”实验，他发现实验桌上有一块呈长方体的透明厚玻璃砖，他还找来了一支激光笔、一块泡沫板、一张白纸、几颗大头针，就开始做了。他操作时发现当大头针遮挡住细激光束时，大头针上会有耀眼光斑（如图甲所示），此时按下大头针，就可在白纸上记下激光束经过的一个位置。请问小戈老师要完成图乙所示光路至少需要几根大头针（　　）
A．1根 B．2根 C．3根 D．4根
2．在“测量玻璃的折射率”实验中，某次的入射光线从O点入射，从O'点射出，如图所示。若入射点不变，仅增大入射角，则出射光线的方向可能沿图中的（　　）
A．① B．② C．③ D．④
3．如图所示，把由同种材料（玻璃）制成的厚度为d的立方体A和半径为d的半球体B分别放在报纸上，从正上方（对B来说是最高点）竖直向下分别观察A、B中心处报纸上的字，下面的说法正确的是（　　）
A．看到A中的字比B中的字高
B．看到B中的字比A中的字高
C．看到A、B中的字一样高
D．看到B中的字比没有玻璃半球时的字高
4．2021年11月8日，航天员王亚平成功出舱作业，创造了中国航天史上第一个新纪录，成为中国女航天员太空行走第一人。图为王亚平在空间站外部进行操作的画面，下列说法正确的是（　　）
A．航天员此时处于完全失重状态，故不受地球的引力作用
B．若航天员与连接空间站的安全绳脱离，航天员立刻会高速飞离空间站
C．航天员若单手做倒立姿势，则手臂上将承受较大的压力
D．图中画面，太阳高悬在空中，它周围的天空却是黑暗的，这是由于没有大气散射造成的
5．一束光线从空气射向某种液体时，入射角为45°，反射光线和折射光线之间的夹角为105°，则光在该液体中的折射率为（　　）
A． B．2 C． D．
6．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
7．如图所示，两块折射率不同、厚度相同、上下表面平行的透明玻璃板平行放置在空气中，一光束以45°角入射到第一块玻璃板的上表面。则（　　）
A．在第一块玻璃板的上表面可能没有反射光
B．光分别通过两块玻璃板的时间一定不同
C．第二块玻璃板的下表面的出射光方向与入射光方向不平行
D．第二块玻璃板的下表面的出射光方向在入射光方向延长线的右侧
8．如图甲所示，发光二极管（LED）可高效地将电能转化为光能，在照明、平板显示、医疗器件等领域具有广泛的用途。LED的原理结构如图乙所示，管芯的发光面紧贴半球形透明介质，人们能从半球形表面看到发出的光。已知半球球心点为发光面的中点，半球和发光面的半径分别为和，则（　　）
A．发光面射出的光进入透明介质后，光的颜色发生了变化
B．若半球形表面（弧面）的任意位置都有整个发光面的光射出，则介质折射率应小于
C．若透明介质的折射率为，发光面的直径为，为了半球形表面（弧面）的任意位置都有整个发光面的光射出，必须大于
D．无论和大小关系如何，不可能在半球形表面（弧面）任意位置都有整个发光面的光射出
9．如图所示，截面为直角三角形的透明介质，，一单色光从边的中点D垂直边射入透明介质，通过透明介质后与的延长线交于E点．若．则透明介质对该光的折射率为（　　）
A． B． C．1.5 D．2
10．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，）
11．如图所示，一束黄光和一束蓝光，从圆心点以相同角度沿方向射入横截面为半圆形的玻璃柱体，其透射光线分别从、两点射出，已知，，光速，则下列说法正确的是（　　）
A．是蓝光，是黄光
B．玻璃对光束的折射率为
C．两束光穿过玻璃柱体所需时间
D．光束在该玻璃中传播的速度约为
12．如图所示是光线以相同的入射角从空气射入三种不同介质时的折射情况，则在三种介质中光的传播速度最小的是（　　）
A．介质甲 B．介质乙 C．介质丙 D．三种介质均一样
13．如图所示，一细束白光从左侧照射到三棱镜上后，在三棱镜的右侧的光屏上的Ｍ、N两点间形成一条彩色光带，则下列说法正确的是（　　）
A．Ｍ处是紫色，N处是红色
B．玻璃对Ｍ处光的临界角大于N处光的临界角
C．在真空中Ｍ处光的波长大于N处光的波长
D．在三棱镜中Ｍ处光的传播速率小于N处光的传播速率
14．某同学将两种不同的单色光a、b互相平行地斜射到同一平行玻璃砖的上表面，调整两束光的间距及光线的倾斜程度，结果能使两束光从玻璃砖的下表面射出后，能照射到地面上的同一点，则下列说法正确的是（　　）
A．若a光是蓝光，则b光可能是紫光
B．a光在真空中的传播速度比b光在真空中的传播速度大
C．在真空中，a光的频率比b光的频率低
D．a、b两束光从空气进入玻璃砖，传播速度和波长都变小
15．两束不同频率的单色光a、b从空气平行射入水中，发生了如图所示的折射现象（α>β）。下列结论中正确的是（　　）
A．在水中的传播速度，光束a比光束b大
B．在水中的传播速度，光束a比光束b小
C．水对光束a的折射率比水对光束b的折射率小
D．水对光束a的折射率比水对光束b的折射率大
二、解答题
16．为测量长方体玻璃砖的折射率，小明在水平桌面铺上一张白纸，然后将玻璃砖立于白纸上。用激光笔照射该玻璃砖的右侧表面，激光所在的竖直平面与玻璃砖右侧面垂直，其正视图如图所示。已知玻璃砖的上下表面为正方形，边长L=6cm，当激光以θ=60°的入射角照射右侧面P点时，玻璃砖右侧的纸上出现了M、N两个亮点（N点在M点的右侧），两亮点的距离MN=4cm，不考虑玻璃砖表面的多次反射。
（1）尝试作出形成M、N两个亮点的光路图；
（2）求玻璃砖对该激光的折射率。
17．观察生活中警示信号灯的颜色，为什么人们不选用其他的颜色作警示呢？
参考答案
1．A
【详解】
测定玻璃的折射率时，关键要确定入射光线和出射光线，由于当大头针遮挡住细激光束时，大头针上会有耀眼光斑，所以只要用1根在入射光线上两个不同位置（相距较远）按下大头针，就可以确定入射光线，同样，只要用1根在出射光线上两个不同位置（相距较远）按下大头针，就可以确定出射光线，因此，小柯同学要完成图乙光路至少需要1根大头针。
故选A。
2．D
【详解】
由光路图可知，当增大入射角后，由于折射率不变，故其折射角也会变大，光线的射出点会向右移动，且射出的光线更向右偏，ABC错误，D正确。
故选D。
3．A
【详解】
半球体中心处的字折射出的光线射出半球面时沿直线射出，观察者认为字在半球体中心，而A中字由于折射现象使得看到的字的高度比实际位置偏高，即看到A中的字比B中的字高，如图。
故选A。
4．D
【详解】
A．航天员在太空行走时处于完全失重状态，仍然收到地球的万有引力，而万有引力提供向心力，故A错误；
B．若航天员与连接空间站的安全绳脱离，所受的万有引力刚好提供向心力，则航天员继续做同轨道的匀速圆周运动，而不会高速飞离空间站，故B错误；
C．航天员若单手做倒立姿势，因完成失重，则手臂上承受的压力为零，故C错误；
D．图中画面，太阳高悬在空中，它周围的天空却是黑暗的，这是由于没有大气散射造成的，故D正确；
故选D。
5．C
【详解】
由反射定律可知，反射角为45°，由几何关系可知，折射角为30°，故光在该液体中的折射率为
C正确。
故选C。
6．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。
7．B
【详解】
A．光从空气进入第一块玻璃板时，在其上表面同时发生反射和折射。故A错误；
C．因为光在玻璃板中的上表面的折射角和下表面的入射角相等，根据光的可逆性原理，从下表面出射光的折射角和开始在上表面的入射角相等，即两光线平行。第二块玻璃板的下表面的出射光方向与入射光方向平行。故C错误；
B．设光在一块玻璃砖发生折射的折射角为，则有
设玻璃砖的厚度为d，因此光走的路程为
由
可知光在玻璃砖中的传播时间为
可知光分别通过两块玻璃板的时间一定不同。故B正确；
D．光线在玻璃板中发生偏折，由于折射角小于入射角，可知第二块玻璃板下表面的出射光一定在入射光延长线的左侧。故D错误。
故选B。
8．B
【详解】
A．光的颜色由频率决定，所以光进入透明介质后，光的颜色不变，故A错误；
BD．从发光面的两端点或沿垂直方向射出的光线有最大的入射角，如果此时不发生全反射，那么任意位置都有整个发光面的光射出，可得
则有
介质折射率应小于，故B正确，D错误；
C．由，解得
则必须大于，C错误；
故选B。
9．B
【详解】
根据折射定律，作出光路图，如图
由几何关系，可得
根据折射率的定义式，可得
故选B。
10．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。
11．D
【详解】
A．由图可知，PN偏折程度较大，则PN的折射率较大，频率较大，所以PN是是蓝光，PM是黄光，故A错误；
B．由折射定律得PN的折射率
故B错误；
C．两束光在玻璃柱中的路程相同，由
可知
由
得时间
故C错误；
D．光束在该玻璃中传播的速度
故D正确。
故选D。
12．C
【详解】
从题图中可以看出在入射角i相同的情况下，介质丙中折射角r最小，由
可知，介质丙对光的折射率最大，由
可知，在介质丙中光的传播速度最小。
故选C。
13．BC
【详解】
A．三棱镜对不同色光的偏折程度不同，其中对紫光的偏折大于对红光的偏折，即Ｍ处是红色，N处是紫色。故A错误；
B．三棱镜对M处的光偏折小，则其折射率小，根据临界角公式
可知，玻璃对Ｍ处光的临界角大于N处光的临界角。故B正确；
C．M处的光折射率小，则其频率小，根据公式
可知，在真空中处M光的波长大于N处光的波长。故C正确；
D．根据公式
可知，在三棱镜中Ｍ处光的传播速率大于N处光的传播速率。故D错误。
故选BC。
14．ACD
【详解】
A．由题意知，在玻璃砖的上表面a光的折射角大于b光的折射角，由折射定律知，玻璃砖对a光的折射率小于b光的折射率，则若a光是蓝光，则b光可能是紫光，故A正确；
B．真空中，a光和b光的传播速度相同，都是，故B错误；
C．a光的折射率小于b光的折射率，则a光的频率比b光的频率低，故C正确；
D．a、b两束光从空气进入玻璃砖，传播速度都变小，频率都不变，根据
知波长变小，故D正确。
故选ACD。
15．AC
【详解】
由图可知，入射角相等，b折射角小，由折射定律
可得水对光束a的折射率小，水对光束b的折射率大，
由
可知，在水中的传播速度，光束a比光束b大，所以AC正确，BD错误。
故选AC。
16．（1）见解析；（2）
【详解】
（1）光路图如题图所示
（2）设激光的折射角为
玻璃砖对该激光的折射率
17．在七色光中红黄绿光的波长长，不易被折射，透雾性强作为警示灯更加醒目
【详解】
在七色光中红黄绿光的波长长，不易被折射，透雾性强作为警示灯更加醒目。