第四章1光的折射（第1课时光的折射）基础过关练（Word版含答案）

2022版高中同步人教版选择性必修第一册 第四章 1　光的折射（第1课时　光的折射）基础过关练
一、单选题
1．如图所示，一束截面为圆形(半径为R)的平行复色光垂直射向一玻璃半球的平面，经折射后在屏幕S上形成一个圆形彩色亮区．已知玻璃半球的半径为R，屏幕S至球心的距离为D(D>3R)，不考虑光的干涉和衍射，试问：若玻璃半球对(1)中色光的折射率为n，请你求出圆形亮区的最大半径．
A．D－nR
B．D +nR
C．D－R
D．D +R
2．分析下列所描述的三个物理现象：①目测游泳池中水的深度比其实际深度要浅；②夏天里一次闪电过后，有时会雷声轰鸣不绝；③围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音。这些现象分别是波的（　　）
A．反射现象、折射现象、干涉现象 B．折射现象、反射现象、干涉现象
C．反射现象、干涉现象、折射现象 D．折射现象、干涉现象、反射现象
3．如图所示，有玻璃三棱镜ABC，顶角A为30°，一束光线垂直于AB射入棱镜，从AC射出进入空气，测得出射光线与入射光线夹角为30°，则棱镜的折射率为(　　)
A． B． C． D．
4．平行玻璃砖横截面如图，一束复色光斜射到玻璃砖的上表面，从下表面射出时分为a、b两束单色光，则下列说法正确的是
A．b光的频率较小
B．在玻璃中传播时，a光的传播速度较小
C．在通过同一双缝干涉装置，a光的相邻亮条纹中心间距较大
D．增大入射光在上表面的入射角，在下表面b光先发生全反射
5．两束细平行光a和b相距为d，从空气中相互平行地斜射到长方体玻璃砖的上表面，如图所示，若玻璃对a的折射率大于对b的折射率．当它们从玻璃砖的下表面射出后，有(　　)
A．两束光仍平行，间距等于d
B．两束光仍平行，间距大于d
C．两束光仍平行，间距小于d
D．两束光不再相互平行
6．如果光线以大小相等的入射角,从真空射入不同介质,若介质的折射率越大,则　(　　)
A．折射角越大,说明折射光线偏离原来方向的程度越大
B．折射角越大,说明折射光线偏离原来方向的程度越小
C．折射角越小,说明折射光线偏离原来方向的程度越大
D．折射角越小,说明折射光线偏离原来方向的程度越小
7．一束光线从空气射向玻璃，入射角为α.下列四幅光路图中正确的是( )
A． B． C． D．
8．如图所示，眼睛在a处看到鱼在水中的b处。若从a处射出一束激光欲照射到鱼身上，则激光应对着哪一位置射出（　　）
A．b的下方 B．b的上方
C．b处 D．无法确定
二、多选题
9．如图所示为生活中遇到的各种波，以下关于波的说法正确的是（　　）
A．声波可以发生多普勒效应
B．手机接受的wifi信号属于紫外线
C．电子衍射证实了电子具有波动性
D．月全食时的红月亮是因为红光在月球表面发生干涉所致
10．a、b两种单色光形成细光束从水中射向水面，形成两束折射光和一束反射光，如图所示。下列说法正确的是（　　）
A．a光的折射率大
B．a光在水中的传播速度大
C．保持入射点不变，顺时针方向旋转入射光，则b光先消失
D．保持入射点不变，逆时针方向旋转入射光，则反射光旋转的角速度大于入射光旋转的角速度
E．在空气中，a、b光分别通过同一双缝干涉装置，a光的相邻亮条纹间距大
11．如图所示，一束由两种色光混合的复色光沿PO方向射向一上下表面平行的厚玻璃砖的上表面，得到三束光线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，若玻璃砖的上下表面足够宽，下列说法正确的是（　　）
A．光束Ⅰ仍为复色光，光束Ⅱ、Ⅲ为单色光
B．改变α角，光束Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ仍保持平行
C．通过相同的双缝干涉装置，光束Ⅱ产生的条纹宽度要大于光束Ⅲ的
D．在真空中，光束Ⅱ的速度小于光束Ⅲ的速度
12．如图所示，一束复色光从空气中沿半圆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，则（　　）
A．玻璃砖对a光的折射率为1.5
B．玻璃砖对a光的折射率为
C．b光在玻璃中的传播速度比a光小
D．b光在玻璃中发生全反射的临界角比a光大
三、解答题
13．半径为R的玻璃圆柱体，截面如图所示，圆心为O，在同一截面内，两束相互垂直的单色光射向圆柱面的A、B两点，其中一束沿AO方向，∠AOB＝30°，若玻璃对此单色光的折射率n＝
(1)试作出两条光线从射入到第一次射出的光路途径，并求出B光第一次射出圆柱面时的折射角(当光线射向柱面时，如有折射光线则不考虑反射光线)．
(2)求两条光线经圆柱体后第一次射出的光线的交点(或延长线的交点)与A点的距离．
14． [物理——选修3-3]（15分）
（1）（5分）下列说法正确的是________（填正确答案标号，选对一个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分。每选错一个扣3分，最低得分为0分）。
A．温度、压力、电磁作用可以改变液晶的光学性质
B．只要对内燃机不断改进，就可以把内燃机得到的全部内能转化为机械能
C．布朗运动是液体分子对悬浮固体颗粒的碰撞作用不平衡造成的
D．叶面上的小露珠呈球形是由于液体表面张力的作用
E．外界对气体做正功，气体的内能一定增加
（2）（10分）如图所示，在一圆形管道内封闭有理想气体，用一固定绝热活塞K和质量为m的可自由移动的绝热活塞A将管内气体分割成体积相等的M、N两部分。温度都为T0=300 K，上部气体M压强为p0=1.0×105 Pa，活塞A产生的压强有（S为活塞横截面积）。现保持下部分气体N温度不变，只对上部分气体M缓慢加热，当活塞A移动到最低点B时（不计摩擦），求：
（i）上部分气体的温度；
（ii）保持上下部分M、N气体温度不变，释放一部分M气体，稳定后活塞A又回到了原来的位置，则释放气体质量与M气体原有质量之比。
[物理——选修3–4]（15分）
（1）（5分）下列说法正确的是________。（填正确答案标号，选对1个给2分，选对2个得4分，选对3个得5分，每选错1个扣3分，最低得分0分）
A．单摆在周期性外力作用下做受迫振动，其振动周期与单摆的摆长无关
B．产生多普勒效应的原因是波源频率发生了变化
C．偏振光可以是横波，也可以是纵波
D．做简谐运动的质点，先后经过同一位置时，速度可能不同
E．肥皂泡在阳光下色彩缤纷是光的干涉现象
（2）（10分）一半圆柱形透明物体横截面如图所示，直径AOB镀银，O表示半圆截面的圆心，并建立图示坐标系。一束平行x轴（直径AOB）的激光在横截面内从M点入射，经过AB面反射后从N点垂直x轴（直径AOB）向上射出。已知，圆柱形半径。求：（sin15°=，计算结果可带根号）
（i）透明物体的折射率；
（ii）激光射出点N点的坐标。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．A
【解析】
【详解】
因为当平行光从玻璃中射向空气时，由于紫光的折射率的最大，则临界角最小，所以首先发生全反射，因此出射光线与屏幕的交点最远，故圆形亮区的最外侧紫光；如图所示，紫光刚要发生全反射时的临界光线射在屏幕S上的点D到亮区中心E的距离r就是所求最大半径，设紫光临界角为C，由全反射的知识：，所以，则得：由几何知识可得：，，故A正确．
2．B
【解析】
【详解】
目测游泳池中水的深度比其实际深度要浅，是因为池底的光反射光到达水面时，发生折射进入人的眼睛，人眼按照光沿直线传播看到的是池底的虚像，要比实际的深度要浅；夏天里一次闪电过后，有时会雷声轰鸣不绝，是因为声音在云层之间来回反射造成的；围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音，是因为音叉发出两个频率相同的声波相互叠加，出现加强区和减弱区，这是干涉现象。
ACD错误，B正确。
故选B。
3．B
【解析】
【详解】
如图所示，可知光线在玻璃中的入射角为30°，在空气中的拆射角为60°．可得．综上分析，B正确．
4．C
【解析】
【详解】
试题分析：光从空气斜射到玻璃，因为玻璃上下表面平行，当第二次折射时折射光线与第一次折射入射光线平行．a光偏折较小，b光偏折较大．所以此玻璃对a光的折射率小于对b光的折射率，故a光的频率较小，A错误；根据，则知在玻璃中传播时，a光的传播速度较大，B错误；因为a光的波长较大，根据，a光的相邻亮条纹中心间距较大，C正确；知光射到玻璃砖下表面时的入射角等于上表面的折射角，由光路可逆原理可知光一定能从下表面射出，不会发生全反射，D错误．
考点：考查了光的折射
名师点睛：此题关键要理解玻璃砖的光学特性，知道光线通过平板玻璃后，出射光线与入射光线平行，不会发生全反射．根据双缝干涉条纹间距公式λ比较干涉条纹的间距大小．
5．C
【解析】
【详解】
如图所示，光线经两侧面平行的玻璃砖后方向不变，折射光线是平行的，根据折射定律， ，由题意知，na>nb，则ra6．C
【解析】
【详解】
根据折射率的定义，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折射角越小，表示这种介质对光的偏折作用越大；故选C．
7．A
【解析】
【详解】
一束光线从空气射向玻璃，入射角为α，可知光线一定会发生折射， 根据知，折射角小于入射角，光线在分界面上还会发生反射。
故选A。
8．C
【解析】
【详解】
人眼看到的是鱼的虚像，鱼“发出”的光线经水面折射后进入人眼，由光路可逆知，当激光从a处向b处发射时，经水面折射后将刚好照射到鱼身上。
故选C。
9．AC
【解析】
【详解】
A、声波可以发生多普勒效应，故A符合题意．
B、无线电波常用于通信，手机上网时使用的wifi属于无线电波，故B不符合题意．
C、电子衍射证实了电子具有波动性，故C符合题意．
D、看到整个月亮是暗红的，是因为太阳光中的红光经地球大气层折射到月球，故D不符合题意．
10．BCE
【解析】
【分析】
【详解】
A．b光的偏折程度大于a光的偏折程度，由折射定律可知，b光的折射率大于a光的折射率， A错误；
B．根据
知，a光的折射率小，则a光在水中的传播速度大， B正确；
C．保持入射点不变，顺时针方向旋转入射光，入射角增大，折射角也随之增大，由于b光的折射角大于a光的折射角，b光先达到临界角，所以b光先发生全反射，先消失， C正确；
D．保持入射点不变，逆时针方向旋转入射光，入射角减小，反射角也减小，相同时间内，反射光与入射光转过的角度相同，所以它们的角速度相等， D错误；
E．a光的折射率小，波长长，而干涉条纹的间距与波长成正比，所以a光的相邻亮条纹间距大， E正确。
故选BCE。
11．AB
【解析】
【详解】
A、所有色光都能反射，由反射定律知，它们的反射角相同，可知光束Ⅰ是复色光，而光束Ⅱ、Ⅲ由于折射率的不同导致偏折分离，所以光束Ⅱ、Ⅲ为单色光，故选项A正确；
B、一束由两种色光混合的复色光沿方向射出，经过反射、再折射后，光线仍是平行，因为光的反射时入射角与反射角相等，由光路可逆可得出射光线平行；改变角，光线Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ仍保持平行，故选项B正确；
C、由图知光束Ⅱ的偏折程度大于比光束Ⅲ，根据折射定律可知光束Ⅱ的折射率大于光束Ⅲ的折射率，则光束Ⅱ的频率大于光束Ⅲ，光束Ⅱ的波长小于光束Ⅲ的波长，而双缝干涉条纹间距与波长成正比，则双缝干涉实验中光Ⅱ产生的条纹间距比光Ⅲ的小，故选项C错误；
D、在真空中，光束Ⅱ的速度要等于光束Ⅲ的速度，都是，故选项D错误．
12．BC
【解析】
【分析】
【详解】
AB．玻璃砖对a光的折射率为
选项A错误，B正确；
C．b光在玻璃中的偏折程度较大，则折射率较大，根据
可知，b光在玻璃中的传播速度比a光小，选项C正确；
D．根据
可知，b光在玻璃中发生全反射的临界角比a光小，选项D错误。
故选BC。
13．(1)　 (2)(－1)R
【解析】
【详解】
(1)A光过圆心，射入和射出玻璃圆柱方向始终不变，射出玻璃圆柱的折射角为0°.B光从B点射入，设折射角为r，第一次在C点射出，设B光第一次射出圆柱面时的折射角为i2，由折射定律，，
解得：r＝30°.
由折射定律：
解得i2＝60°.光路图如图所示．
(2)设B光从C点射出光线的反向延长线交A光光线于D点，由图可知，∠DOC为直角，DA＝Rtan 60°－R＝(－1)R.
14．[物理——选修3-3]（15分）
（1）ACD（5分） （2）（i） （ii）
[物理——选修3–4]（15分）
（1）ADE（5分） （2）（i）（7分） （ii），y=5 cm（3分）
【解析】
【详解】
[物理——选修3-3]（1）从液晶形成的条件可知温度、压力、电磁作用可以改变液晶构造与分布从而影响它的光学性质，选项A正确；由热力学第二定律知热机的效率不可能达到100%，选项B错误；包围悬浮固体颗粒的液体分子的无规则运动，形成对颗粒的无规则碰撞，撞击作用的不平衡，使颗粒受力无规则，进而表现为无规则运动（布朗运动）。选项C正确；液体表面张力作用的收缩现象使液体表面积最小，从而小露珠呈球形（表面积最小），选项D正确；做功和热传递是影响气体内能的两个方面，外界对气体做正功，如果同时放热，气体的内能不一定增加，故E错误。
（2）（i）对下部分气体N，做等温变化，初状态压强为： （1分）
体积为：
末状态:压强为p2，体积为：
根据玻意耳定律有：（1分）
对上部分气体M，当活塞A移动到最低点时，对活塞A受力分析可得出两部分气体的压强
（1分）
初状态：压强为p0，温度为T0，体积为V0
末状态：压强为，温度，体积为
根据理想气体状态方程，有：（2分）
代入数据解得：（1分）
（ii）设上部分气体M，等温变化，压强回到p0时体积为V3，根据玻意耳定律有：
（1分）
代入数据解得：（1分）
对应释放气体的等效体积为：（1分）
释放气体与原气体质量m0之比为： （1分）
[物理——选修3–4]（1）受迫振动的周期由周期性外力的频率决定，与单摆的摆长无关，故A正确；产生多普勒效应的原因是观察者与波源的相对运动导致接收到的波的频率发生变化，波源频率没有变化，故B错误；偏振光只能是横波，不可能是纵波，故C错误；做简谐运动的质点，先后经过同一位置时，速度的大小一定相同，但是方向不一定相同，故D正确；肥皂泡在阳光下的色彩是薄膜干涉形成的，故E正确。
（2）（i）如图，透明物体内部的光路为折线MPN（P为光线反射点），、点相对于底面AB对称，M、P和三点共线，设在M点处，光的入射角为i=60°，折射角为r，出射光线与法线夹角为，由几何关系得：
（1分）
根据折射定律有： （1分）
代入数据解得： （1分）
连接，即有
即得：，（1分）
于是由几何关系得：,则 （1分）
由上各式联立解得：（1分）
根据折射率公式有
解得：（1分）
（i）由于
N点坐标： （3分）
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