第四章 第一节光的折射定律同步练习（word版含答案）

2019粤教版高中物理选择性必修第一册 第四章第一节 光的折射定律 同步练习
一、单选题
1．已知某玻璃对蓝光的折射率比对红光的折射率大，则两种光（　　）
A．在该玻璃中传播时，蓝光的速度较大
B．从该玻璃中射入空气发生全反射时，红光临界角较大
C．以相同的入射角从空气斜射入该玻璃中，蓝光折射角较大
D．在同种介质中，蓝光的波长比红光的波长长
2．如图所示，自然光OA从真空射入介质，OB为反射光线，OC为折射光线，其中，PQ为介质交界面，===30°，下列说法正确的是（　　）
A．为入射角 B．OB是偏振光
C．介质折射率为 D．减小角会出现全反射
3．下列有关光现象的说法中正确的是（　　）
A．雨后天空出现彩虹是光的干涉现象
B．水的视深比实际深度浅些是光的全反射现象
C．刮胡须的刀片的影子边缘模糊不清是光的衍射现象
D．在太阳光照射下，水面上油膜出现彩色花纹是光的色散现象
4．光线从空气射向玻璃砖，当入射光线与玻璃砖表面成30°角时，折射光线与反射光线恰好垂直，则此玻璃砖的折射率为 ( )
A． B． C． D．
5．从点光源S发出的细光束SO射到棱镜的另一侧面AC上，适当调整入射光SO的方向，当SO与AC成α角时，其折射光与BC镜面发生一次反射，从AC面射出后恰好与SO重合，则此棱镜的折射率为（ ）
A． B． C． D．
6．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
7．如图所示，两束单色光a、b射向一块半圆柱形玻璃砖圆心O，经折射后沿Oc射出玻璃砖．下列说法正确的是（ ）
A．玻璃砖对a光的折射率小于对b光的折射率
B．a光的频率大于b光的频率
C．在真空中，a光的传播速度小于b光的传播速度
D．在玻璃中，a光的传播速度大于b光的传播速度
8．已知天然材料的折射率都为正值（）。近年来，人们针对电磁波某些频段设计的人工材料，可以使折射率为负值（），称为负折射率介质。电磁波从正折射率介质入射到负折射介质时，符合折射定律，但折射角为负，即折射线与入射线位于界面法线同侧，如图所示。点波源S发出的电磁波经一负折射率平板介质后，在另一侧成实像。如图2所示，其中直线SO垂直于介质平板，则图中画出的4条折射线（标号为1、2、3、4）之中，正确的是（　　）
A．1 B．2 C．3 D．4
9．如图所示，真空中一半径为R，质量分布均匀的玻璃球，频率为f的细激光束在真空中沿直线BC传播，于玻璃球表面的C点经折射进入小球，并在玻璃球表面的D点又经折射进入真空中，已知∠COD＝120°，玻璃球对该激光的折射率为，则下列说法中正确的是（　　）
A．激光束在C点的入射角
B．此激光束在玻璃中穿越的时间为 （其中c为光在真空中的传播速度）
C．减小入射角的大小，细激光束在璃中穿越的时间减少
D．改变入射角的大小，细激光束可能在球表面D处发生全反射
10．OBCD为半圆柱体玻璃砖的横截面，OD为直径，两束单色光组成的的复色光沿AO方向从真空射入玻璃，分别从B、C两点射出玻璃砖（　　）
A．玻璃对从C点射出的单色光折射率更大
B．通过偏振太阳镜观察O处的反射光，转动镜片时会发现有强弱变化
C．在O点的反射光为单色光
D．由于玻璃砖的折射率和半径未知，无法比较两束光在玻璃中的传播时间
二、多选题
11．下列关于实物粒子、光的波粒二象性说法正确的是
A．对于同种金属产生光电效应时，照射光的频率越大，逸出光电子的初动能也越大
B．德布罗意首先提出了物质波的猜想，而电子衍射实验证实了他的猜想
C．人们常利用热中子研究晶体的结构，因为热中子的德布罗意波长与晶体中原子间距大致相同
D．门镜可以扩大视野是利用光的衍射现象
12．如图所示,两束不同的单色光p和Q以适当的角度射向半圆形的玻璃砖,然后均由O点沿OF方向射出,则下列说法中正确的是（　　）
A．P在真空中的波长比Q长
B．P的光子能量比Q大
C．P穿过玻璃砖所需时间比Q短
D．若P能使某金属发生光电效应,那么Q也一定能
三、解答题
13．如图所示，一个横截面为直角三角形的三棱镜，，，三棱镜材料的折射率 ，一条与BC面夹角为，的光线射向BC面，经过AC面一次反射，再从AB面射出，则从AB面射出的光线的折射角是多少？
14．如图所示有一个光学透镜，左侧与y轴重合，水平对称轴与x轴重合，ABC为半径为R的圆弧，其圆心为O，，有一束平行于x轴的光线从PQ间入射透镜，OP距离为，已知透镜的折射率为，光速为c，只考虑每个光学表面的折射，求：
（1）沿P点入射的光线从P点传到x轴的时间t；
（2）从AB面上射出的光线的出射点离开x轴的最大距离；
15．有一玻璃球冠，右侧面镀银，光源S就在其对称轴上，如图所示，从光源S发出的一束光射到球面上，其中一部分光经球面反射后恰能竖直向上传播，另一部分光折射入玻璃球冠内，经右侧镀银面第一次反射恰能沿原路返回，若球面半径为R，玻璃折射率为，求光源S与球冠顶点M之间的距离SM为多大？
16．激光已经深入到我们生活的各个方面。某物理小组利用激光束测量玻璃对激光的折射率和利用双缝干涉测量激光的波长。
(1)如图所示，在水平面上方适当位置固定激光光源，使其发射与水平面成30°角斜向下的激光，在水平光屏上M点呈现一小光斑。放入一块平行于水平面的长方体玻璃砖，激光光斑移至水平光屏上的N点。测得玻璃砖厚度为 d＝ cm，MN＝b＝2 cm。根据以上信息，求该玻璃砖的折射率 n；
(2)为测量该激光的波长，将激光垂直射向间距为 d 的双缝（每个缝的宽度很窄，宽度可忽略），在双缝后面距离为 L处的光屏上可以观察到干涉条纹。现使测量头的分划板中心刻线与条纹的中心对齐，经测量得出5条亮条纹之间的距离为 a，求该激光的波长。
17．如图所示为一个透明球体的横截面，其半径为R，AB是一竖直直径，现有一半径为R的圆环形平行光，沿AB方向射向球体，AB直径为圆环中心轴线，所有光线经折射后恰好经过B点而在水平光屏上形成一圆形亮环，水平光屏到B点的距离L=R，光在真空中的传播速度为c．求：
(Ⅰ)透明球体的折射率；
(Ⅱ)光从入射点传播到光屏所用时间．
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．B
【解析】
【详解】
A．根据
蓝光的折射率大，则在介质中传播的速度较小，A错误；
B．从玻璃射入空气发生全反射时的临界角由公式
红光的折射率小，则临界角较大，B正确；
C．以相同的入射角从空气中斜射入玻璃中，蓝光的折射率大，偏折大，折射角应较小，C错误；
D．蓝光的折射率比对红光的折射率大，蓝光的频率大于红光的频率
蓝光的折射率大，在介质中传播的速度较小，蓝光的频率大于红光的频率，所以蓝光的波长小于红光的波长，D错误。
故选B。
2．B
【解析】
【分析】
【详解】
A．自然光OA从真空射入介质，OB为反射光线，OC为折射光线，线NN为法线，因入射角为入射光线与法线的夹角，则入射角为
A错误；
B．OB为反射光线，OB是偏振光，B正确；
C．折射角为 ，根据
C错误；
D．光从空气射入介质，无论入射角多大，都不会发生全反射，D错误。
故选B。
3．C
【解析】
【分析】
本题考查光的干涉、衍射、全反射等现象，需知道生活中的现象是光的什么现象．
【详解】
A项：雨后天空出现彩虹是光的色散现象，故A错误；
B项：水的视深比实际深度浅些是光的折射现象，故B错误；
C项：刮胡须的刀片的影子边缘模糊不清是光的衍射现象，故C正确；
D项：在太阳光照射下，水面上油膜出现彩色花纹是光的干涉现象，故D错误．
故选C．
【点睛】
解决本题的关键理解光的各种现象，能够运用到具体的实际生活中去．
4．B
【解析】
【详解】
反射角为60°，由几何关系可知折射角为30°，由，B对；
5．A
【解析】
【详解】
根据折射率公式
故选A。
6．C
【解析】
【分析】
【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。
7．B
【解析】
【详解】
A．由图知，两束光的折射角相等，a的入射角大于b的入射角，通过折射定律
n=
可知，玻璃砖对a光的折射率大于对b光的折射率，故A错误．
B．由于折射率越大，光的频率越大，则a光的频率比b光的频率大，故B正确．
C．在真空中，a光和b光的传播速度相同，故C错误．
D．由于玻璃砖对a光的折射率大，则由公式
知在玻璃砖中a光的传播速度小于b光的传播速度．故D错误．
故选B。
8．D
【解析】
【详解】
ABCD．由题，点波源S发出的电磁波经一负折射率平板介质后，折射光线与入射光线在法线的同一侧，所以不可能是光学1或2；根据光线穿过两侧平行的介质后的特点：方向与开始时的方向相同，所以光线3出介质右侧后，根据折射光线与入射光线在法线同侧这一条件，光线将无法汇聚形成实像；光线4才能满足“同侧”+“成实像”的条件，所以折射光线4可能是正确的，光线3是错误的，由以上的分析可知，ABC错误D正确。
故选D。
9．B
【解析】
【详解】
A．由几何知识得到激光束在C点的折射角 r＝30°，由
得
sin α＝nsin r＝×sin 30°＝
得入射角
α＝60°
故A错误；
B．此激光束在玻璃中的波速为
CD间的距离为
s＝2Rsin60°＝R
则光束在玻璃球中从C到D传播的时间为
故B正确；
C．减小入射角α的大小，由
得知，r减小，CD间的距离增大，则细激光束在璃中穿越的时间延长，故C错误；
D．激光束从C点进入玻璃球时，无论怎样改变入射角，折射角都小于临界角，根据几何知识可知光线在玻璃球内表面的入射角不可能大于临界角，所以都不可能发生全反射。故D错误。
故选B。
10．B
【解析】
【详解】
A．两束单色光组成的的复色光沿AO方向从真空射入玻璃，其入射角相同，而C光的折射角更大，根据折射定律
则玻璃对从C点射出的单色光折射率更小，故A错误；
B．发生反射后的反射光是偏振光，转动镜片时发现光有强弱变化，是由于镜片相当于检偏器，起检偏器的作用，故B正确；
C．入射光的复色光，则在O点的反射光也为复色光，故C错误；
D．光路图如图
设任一光线的入射角为，折射角为，光在玻璃中传播的路程是，半圆柱的半径为。
则光在玻璃中的速度为
由几何知识得
则光在玻璃中传播时间为
由折射定律得
则得
由题图知，两束光的入射角相同，、相等，所以两束光分别在、段传播时所用的时间相等，故D错误；
故选B。
11．BC
【解析】
【详解】
A.照射光的频率越大，光电子的最大初动能越大，A错误;
B.德布罗意首先提出了物质波的猜想，之后电子衍射实验证实了他的猜想，B正确;
C.由德布罗意公式计算出的热中子的德布罗意波长与晶体中原子间距大致相同，所以可通过热中子的晶体衍射图案，研究晶体结构，C正确;
D.门镜是利用光的折射来扩大视野的，D错误.
12．ACD
【解析】
【详解】
分析：红色、紫色光线以不同的角度沿半径方向射入同一块半圆形玻璃砖，它们的入射角均为零，所以折射角为零，折射光线不偏折．当光从玻璃射向空气时，红色与紫色的折射光线重合．由红光与紫光的折射率不同，从而可确定谁是红光，谁是紫光．
解答：解：由折射定律与折射率可知，由于光是从玻璃射向空气，所以折射率应该是折射角的正弦与入射角的正弦相比，而紫光的折射率大于红光的折射，当折射角相同时，红光的入射角大于紫光的入射角．因此光线PO是红光，光线QO是紫光．
再由v=λf，c=nv得，折射率越大，波速越小．所以红光在玻璃砖中波速大，所需时间较短，而紫光所需时间较长．
光电效应能否发生决定于金属的极限频率与入射光的频率的关系，所以P能使某金属发生光电效应，那么Q也一定能
故选ACD
13．60°
【解析】
【详解】
画出光路图如图所示
由折射定律
其中
解得：
由图中几何关系可知：
由
解得
故从AB边射出的光线的折射角为60°。
考点：光的折射。
14．（1）；（2）
【解析】
【详解】
（1）沿P点入射的光线，在ABC面上D处发生折射，由几何关系可知，入射角
根据折射定律
可得
可知为等腰三角形，因此
光线在透镜内的传播速度
在透镜中的传播时间
从D传到E的时间
因此从P点传到x轴的时间
（2）最大距离时，入射角恰好为临界角，由于
因此最大距离
15．(－1)R
【解析】
【详解】
如图所示，根据折射定律有
根据反射定律，有θ1 =θ2
由题意可知θ2 +θ3 =90°
联立解得θ1 = 60°，θ3 = 30°
由图可得β =θ3 =30°，α =θ1 β = 30°
由几何关系可知SO=2Rcos 30°=R
故光源S与P间距SP = SO R = ( 1)R ≈ 0.73R
点睛：处理几何光学相关的问题，关键是作出光路图，一定要用直尺准确作图，然后根据几何图形的特点求角或者线段的长度．
16．（1）；（2） 。
【解析】
【详解】
(1)由几何关系可知
解得
r=30°
根据光的折射定律可得
(2)5条亮条纹之间的距离为 a，可知条纹间距
根据解得
17．（1） （2）
【解析】
【详解】
光路图如图所示：
由几何关系可知，，即=60°
由图可知，，得=30°
由折射定律有：
(Ⅱ)光在介质中的速度为
光在透明介质中的传播时间
由图及折射率定律知光线从B点出射后与竖直方向的夹角为=60°
所以光从透明球体出射后到光屏所用的时间：
所用光从入射点传播到光屏所用的时间为：.
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