3.6多普勒效应 同步训练（Word版含答案）

4.1光的折射
一、选择题（共15题）
1．如图所示，一束光从真空射向某种介质时，下列说法正确的是（　　）
A．根据可知，介质的折射率与入射角的正弦成正比直
B．根据可知，介质的折射率与折射角的正弦成反比
C．不同色光在该介质中的折射率不同
D．不同色光在该介质中的传播速度相同
2．一束由红、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射入，穿过玻璃砖自下表面射出，已知该玻璃砖对红光的折射率为1.5。设红光与蓝光穿过该玻璃砖所用的时间分别为和，则在从逐渐增大至的过程中（　　）
A．始终大于 B．始终等于
C．始终小于 D．先小于后大于
3．下列说法中正确的是（　　）
A．用光导纤维束传送图像信息，这其中应用到了光的全反射现象
B．通过两支夹紧的笔杆间缝隙看发白光的灯丝能观察到彩色条纹，这是光的偏振现象
C．用三棱镜观察太阳光谱是利用光的干涉现象
D．肥皂泡在阳光下出现彩色条纹，这是光的衍射现象
4．如图所示，P．Q是两种透明材料制成的两块相同的直角梯形棱镜，叠合在一起组成一个长方体，一束单色光从P的上表面射入，折射光线正好垂直通过两棱镜的界面，已知材料的折射率nPA．光线一定从Q的下表面射出
B．光线若从Q的下表面射出，出射光线与下表面的夹角一定等于θ
C．光线若从Q的下表面射出，出射光线与下表面的夹角一定大于θ
D．光线若从Q的下表面射出，出射光线与下表面的夹角一定小于θ
5．点光源S位于凸透镜左侧2倍焦距即之外，由S发出的一条光线a如图所示，则光线经过透镜折射后出射光线将与主光轴相交于　　
A．一倍焦距与两倍焦距之间 B．两倍焦距之外
C．无穷远处 D．两倍焦距处
6．a、b两束单色光从水中射向空气发生全反射时，a光的临界角大于b光的临界角，下列说法正确的是（　　）
A．以相同的入射角从空气斜射入水中，a光的折射角大
B．分别通过同一双缝干涉装置，b光形成的相邻亮条纹间距大
C．在水中，a光的传播速度较小
D．通过同一玻璃三棱镜，a光的偏折程度大
7．红、黄、蓝、紫四种单色光中，光子能量最大的是（　　）
A．红光 B．黄光 C．蓝光 D．紫光
8．两束平行的细激光束，垂直于半圆柱玻璃的平面射到半圆柱玻璃上，如图所示．已知光线1沿直线穿过玻璃，它的入射点是O；光线2的入射点为A，穿过玻璃后两条光线交于P点．已知玻璃截面的圆半径为R，OA＝，OP＝R ，光在真空中的传播速度为c.据此可知(　 )
A．光线2在圆弧面的入射角为45°
B．玻璃材料的折射率为
C．光线1在玻璃中传播速度为
D．光线1在玻璃中传播时间为
9．如图所示，一束光从空气中射向折射率为n=的某种玻璃的表面，θ1表示入射角，则下列说法中错误的是（　　）
A．当θ1＞45°时会发生全反射现象
B．无论入射角θ1是多大，折射角θ2都不会超过45°
C．欲使折射角θ2=30°，应以θ1=45°的角度入射
D．当入射角θ1=arctan时，反射光线和折射光线恰好互相垂直
10．半径为R的玻璃半圆柱体，截面如图所示，圆心为O，两束平行单色光沿截面射向圆柱面，方向与底面垂直，∠AOB＝60°，若玻璃对此单色光的折射率n＝，则两条光线经柱面和底面折射后的交点与O点的距离为（ ）
A． B． C． 2R D．R
11．竖立的橱窗玻璃比一般的玻璃厚，嵌在墙体部。如图甲所示，某同学的测量过程如下：激光笔发出细激光束以入射角照射玻璃，反射后在竖直的纸板上出现几个亮度不同但间隔均匀的亮斑，测出相邻亮斑间的距离，改变入射角度，测得多组数据，以为纵坐标、为横坐标，描点后拟合出直线，如图乙所示，测出图线在横轴的截距为，纵轴的截为下列说法正确的是（　　）
A．该玻璃对该激光的折射率为
B．该橱窗玻璃的厚度为6cm
C．减小角，纸板上相邻亮斑间的距离增大
D．仅换用频率较小的激光，纸板上相邻亮斑间的距离减小
12．如图所示，水平固定放置折射率为的等腰三角形玻璃砖，底角为30°。两束相同的激光在与底边中垂线对称的位置，垂直底边从空气射入玻璃砖，已知光在空气中的传播速度为c，则（　　）
A．光从玻璃砖射出的方向与入射方向夹角为60°
B．光从空气进入玻璃砖时，光子的动量变大
C．光在玻璃砖内的传播速度为
D．光从玻璃到空气的全反射临界角为30°
二、多选题
13．直线P1P2过均匀玻璃球球心O，细光束a、b平行且关于P1P2对称，由空气射入玻璃球的光路如图．a、b光相比
A．玻璃对a光的折射率较小
B．b光在玻璃中的传播速度较大
C．b光在玻璃中的传播时间较长
D．用同一双缝干涉实验装置做实验，a光的相邻两明条纹之间的距离大
E．用同一衍射实验装置做实验，b光的衍射条纹宽度相等且比a光的宽
14．下图为俯视图，光屏MN竖直放置，半圆柱形玻璃砖放在水平面上的的平面部分ab与屏平行．由光源S发出的一束白光从半圆沿半径射入玻璃砖，通过圆心O再射到屏上．在水平面内绕过O点的竖直轴沿逆时针方向缓缓转动玻璃砖，在光屏上出现了彩色光谱．当玻璃砖转动角度大于某一值时，屏上彩色光带中的某种颜色的色光首先消失．有关彩色的排列顺序和最先消失的色光是
E．在光屏上从左到右光谱的分布是从红光到紫光
A．通过实验说明，同种材料中各种色光的折射率不同，红光折射率较大
B．由可知，玻璃砖中红光传播速度较大
C．由可知，红光在ab界面发生全反射的临界角较大
D．转动玻璃砖的过程中最先消失的是红光
15．已知光线穿过介质Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ时的光路图如图所示，下面说法中正确的是（　　）
A．介质Ⅱ是光密介质 B．介质Ⅰ的折射率最大
C．介质Ⅲ的折射率比Ⅰ大 D．光在介质Ⅲ中光速最小
三、填空题
16．一束单色光从空气中射向某种玻璃的表面，当入射角时，折射角，由此知道玻璃对这种色光的折射率＝________，该色光在这种玻璃中传播的速度大小v ＝________.(已知光在真空的传播速度)
17．真空中一束波长为6×10-7m的可见光，频率为___Hz，已知光在真空中的速度为3×108m/s．该光进入水中后，其波长与真空中的相比变____（选填“长”或“短”）．
18．两块非常长的光滑挡板围成一个夹角为10°的三角形区域，一小球沿着角平分线方向的初速度入射，设球与挡板间的碰撞是弹性的，则球与挡板一共会发生___________次碰撞。
19．李明为了测出玻璃的折射率，他在平整的白纸上放一半径为R的半圆形玻璃砖，让一束白光乙30°的入射角自圆心O射入玻璃砖，圆弧上分别有红光和紫光射出，在白纸上标记截面MN、圆心O、两光束的出射点A和B，移走玻璃砖，测得A．B两点到法线的距离分别为，由此可得紫光在玻璃中的折射率为________；光在真空中的传播速度为c，红光在该玻璃砖中传播时间为_________
四、解答题
20．如图所示，等腰三角形ABC为一棱镜的横截面，AB＝AC＝l，∠B＝30°。一细束单色光平行于底边BC从AB边上的D点（BD＝l）射入棱镜，从AC边上的E点平行底边BC射出棱镜，且CE＝l，已知光在真空中的传播速度为c。求：
（1）该棱镜的折射率；
（2）光在该棱镜中传播的时间。
21．在真空中有一正方体玻璃砖，截面如图所示，已知它的边长为d，在AB面上方有一单色光源S，从S发出的光线SP以60 入射角从AB面中点射入，当它从侧面AD射出时，出射光线偏离入射光线SP的偏向角为30，若光从光源S到AB面上P点的传播时间和它在玻璃中传播的时间相等，求点光源S到P点的距离．
22．如图所示，厚度为d的平行玻璃砖与光屏EF均竖直放置，玻璃砖右侧面距光屏为d，左侧面距激光源S也是d.由S发出的两束激光，一束垂直玻璃砖表面，另－束与玻璃砖表面成45°角，两束光经折射后射到光屏上，光屏上两光点间距为，已知光在真空中的传播速度为c.求：
(1)玻璃砖的折射率；
(2)激光在玻璃砖中传播的时间．
23．如图所示，半圆玻璃砖的截面半径R=9cm，折射率为，直径AB与水平屏幕MN垂直并接触于A点．激光以入射角=300射向半圆玻璃砖的圆心O，结果在水平屏幕MN上出现两个光斑．
（1）作出光路图（不考虑光沿原路返回）；
（2）求两个光斑之间的距离.
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．C
【解析】
【详解】
AB．介质的折射率是由介质的材料决定的，与折射角和入射角无关，选项AB错误；
CD．不同色光在该介质中的折射率不同，根据可知，不同色光在该介质中的传播速度不相同，选项C正确，D错误。
故选C。
2．C
【解析】
【详解】
设折射角为，玻璃砖的厚度为，由折射定律
且
在玻璃砖中的时间为
因为红光的折射率小于绿光的折射律，则红光的折射角大于蓝光的折射角，根据题意可知，红光的折射律为，可知红光的折射角
可知，两种光线在从逐渐增大到的过程中，折射角的2倍都小于，且红光的折射角大于蓝光的折射角，则在从逐渐增大至的过程中始终小于，故ABD错误C正确。
故选C。
3．A
【解析】
【详解】
A．用光导纤维束传送图像信息，这其中应用到了光的全反射现象，选项A正确；
B．通过两支夹紧的笔杆间缝隙看发白光的灯丝能观察到彩色条纹，这是光的衍射现象，选项B错误；
C．用三棱镜观察太阳光谱是利用光的折射引起的色散现象，选项C错误；
D．肥皂泡在阳光下出现彩色条纹，这是光的干涉现象，选项D错误。
故选A。
4．D
【解析】
【详解】
由于没有确定几何尺寸,所以光线可能射向Q的右侧面,也可能射向Q的下表面,A错误;当光线射向Q的下表面时,它的入射角与在P中的折射角相等,由于nP＜nQ,进入空气中的折射角大于进入P上表面的入射角,那么出射光线与下表面的夹角一定小于θ,B、C错误，D正确.
5．D
【解析】
【详解】
过焦点的入射光线的折射光线平行于主光轴画，过二倍焦距处的入射光线的折射光线通过凸透镜另一侧二倍焦距处，故D正确，A，B，C错误；故选D．
【点睛】
本题考查了凸透镜的成像规律．注意一倍焦点与二倍焦点的不同，注意过二倍焦距处的入射光线经凸透镜折射后一定过另一侧二倍焦距处．
6．A
【解析】
【分析】
【详解】
A．由于两束单色光从水中射向空气发生全反射时，a 光的临界角大于b 光的临界角；由临界角与折射率的关系
可知a光的折射率较小，故二者以相同的入射角从空气斜射入水中时，由折射定律可知a 光的折射角大，A正确；
B．当二者分别通过同一双缝干涉装置时，由相邻明文间距
由于a光的折射率较小，由折射率与频率的关系可知，其频率也较小，再由波长与频率关系可知，其波长较长，故由表达式可知，a光形成的相邻亮条纹间距大，B错误；
C．根据
可知，a光的折射率小于b光的折射率，故a的传播速度大于b的传播速度，C错误；
D．由光的折射率、频率、偏折程度、波长的变化规律可知，折射率越小，其在三棱镜通过时的偏折程度越小；故通过同一玻璃三棱镜时，由于a 光的折射率较小，故其偏折程度小，D错误。
故选A。
7．D
【解析】
【详解】
每一个光子的能量为
各种色光中，紫光的频率最大，波长最短，所以紫光的能量最大，故ABC错误，D正确。
故选D。
8．B
【解析】
【详解】
光线AB沿直线进入玻璃，在半圆面上的入射点为B，入射角设为θ1，折射角设为θ2，则根据几何关系得：，则入射角θ1=30°．故A错误．因OP=R，由数学上余弦定理得 BP= =R，而OB=R；解得：BP=R；
则知 OB=BP，所以折射角 θ2=2×30°=60°；由折射定律得玻璃的折射率为：．故B正确．该光线1在玻璃中传播速度为：．故C错误．光线1在玻璃中传播时间为：．故D错误．故选B．
点睛：本题考查光的折射定律的应用．关键是做出规范的光路图，运用几何知识求出入射角与折射角；记住光速与折射率的关系n=c/v．
9．A
【解析】
【详解】
A．发生全反射现象的条件是：光从光密介质射向光疏介质，且入射角大于临界角，所以，选项A中，当光从空气中射向玻璃时不会发生全反射现象，选项A错误；
B．由折射率
n==
可知，当入射角最大为90°时，折射角θ2=45°，所以B正确；
C．由折射率
n=
可知，当折射角θ2=30°
应以θ1=45°的角度入射；故C均正确；
D．由折射率
n=
可知，当入射角时，有
反射光线和折射光线恰好互相垂直，故D均正确。
本题选择错误的，故选A。
10．A
【解析】
【详解】
光路图如图所示，θ1=60°
根据
得
θ2=30°
由几何关系得：光线射到底边上时的入射角
θ3=30°
光线在底边折射时，由折射定律得
可得
θ4=60°
由几何知识得：CO=CB，所以
在△OCD中可得：所求距离
故选A。
【点睛】
先根据折射定律求出光线2在玻璃半圆柱体圆弧面上和底面上的折射角，再运用折射定律求出光线1在底面上的折射角，根据几何知识求解即可．
11．A
【解析】
【分析】
【详解】
AB．光路图如图所示，由折射定律有
由几何关系有
又有
整理得
结合图像可知
，
解得
，
所以A正确；B错误；
C．减小角，折射角减小，纸板上相邻亮斑间的距离减小，所以C错误；
D．仅换用频率较小的激光，则折射率减小，折射角增大，纸板上相邻亮斑间的距离增大，所以D错误；
故选A。
12．B
【解析】
【详解】
A．光到达三角形的两侧边时，入射角为30°，小于全反射的临界角，故在两侧边发生折射，由光的折射定律可得
解得，光的反射角为60°，由几何关系可得，光从玻璃砖射出的方向与入射方向夹角为30°，A错误；
B．光从空气进入玻璃砖时，光的速度变小，频率不变，由
可得：光的波长变短，由光的动量公式
可得：光子的动量变大；
B正确；
C．根据介质的折射率与光速的关系可得
解得：；
C错误；
D．设光从玻璃到空气的全反射临界角为，则
则光从玻璃到空气的全反射临界角为，D错误；
故选B。
13．ACD
【解析】
【详解】
由光路图可知，玻璃对a光的折射程度较小，即玻璃对a光的折射率较小，选项A正确；根据n=c/v可知v=c/n，则b光在玻璃中的传播速度较小，选项B错误；根据t=x/v可知b光在玻璃中的传播距离较大，速度较小，则传播的时间较长，选项C正确；a光的折射率较小，波长较大，则根据可知用同一双缝干涉实验装置做实验，a光的相邻两明条纹之间的距离大；用同一衍射实验装置做实验，a光衍射比b光明显，即b光的衍射条纹宽度相等且比a光的窄，选项D正确，E错误；故选ACD.
14．BCE
【解析】
【详解】
试题分析：同种材料中各种色光的折射率不同，红光折射率最小，A错误；因为红光的频率较小，所以玻璃砖中红光传播速度较大，红光发生全反射的临界角也较大，B、C正确；转动玻璃砖的过程中最先消失的是紫光，D错误；玻璃对红光的折射率最小，对紫光的折射率，入射角相同时，通过半圆柱形玻璃砖后，红光的偏折角最小，紫光的偏折角最大，则光屏上彩色光的排列顺序是左红右紫，E正确．
考点：本题考查七种色光折射率、波长、频率、临界角等物理量的关系
15．CD
【解析】
【分析】
【详解】
ABC．由图看出，光从Ⅰ介质进入介质Ⅱ，入射角小于折射角，则Ⅰ的折射率大于Ⅱ的折射率，即
光从Ⅱ介质进入介质Ⅲ，入射角大于折射角，Ⅱ的折射率小于Ⅲ的折射率，即
根据入射角与折射角的关系可知，若光线从介质Ⅰ直接射入介质Ⅲ，入射角大于折射角，所以介质Ⅰ的折射率小于Ⅲ的折射率
故介质Ⅲ的折射率最大，AB错误C正确；
D．由
知，介质Ⅲ的折射率最大，则光在介质Ⅲ中光速最小，D正确。
故选CD。
16． ; ;
【解析】
【详解】
玻璃对这种色光的折射率；根据可得
17． 短
【解析】
【详解】
试题分析：真空中一束波长为的可见光，频率为：，该光进入水中后，根据波长与折射率的关系可知，其波长与真空中的相比变短．
考点：光的折射定律
【名师点睛】
该题考查光的折射，解决本题的关键掌握光的折射定律，以及．
18．17
【解析】
【分析】
【详解】
如图所示
小球第一次碰撞后与角的另一边的夹角为15°，如下图所示，
第二次碰后与角的另一边夹角为25°，可得每一次碰撞后下一次碰与角的一边的夹角为增加10°，碰撞第8次和第9次，如下图所示
可得第9次后与角的边的夹角为85°，第10次碰后如下图所示
可得碰后与角的边的夹角为75°，每碰撞一次，角度减少10°，当碰撞16次后，如下图所示
小碰撞第17次后，路径沿水平向右，不会再发生碰撞，所以则球与挡板一共会发生17次碰撞。
19．
【解析】
【详解】
试题分析：紫光的折射率比红光的大，相同的入射角，紫光的折射角小，因此得知紫光出射点是B．
由几何知识得：紫光折射角的正弦值，由折射定律得
紫光的折射率
同理可得红光的折射率
红光在玻璃砖中传播的速度
红光在该玻璃砖中传播时间为
联立解得
考点：考查了光的折射
【名师点睛】
解决光学问题的关键要掌握全反射的条件、折射定律、临界角公式、光速公式，运用几何知识结合解决这类问题．
20．（1）；（2）
【解析】
【分析】
【详解】
(1)光路如图所示
由几何知识可知，DF平行AE，AD平行FE，则
光束从D点射入时的入射角α＝60°，折射角β＝30°，由折射定律有
n＝
(2) 光在该棱镜中传播的时间
21．
【解析】
【详解】
光路图如图所示，由折射定律知，光线在AB面上折射时有
n＝
在AD面上出射时
n＝
由几何关系有
＋β＝90°，δ＝(60°－)＋(γ－β)＝30°
联立以上各式并代入数据解得
＝β＝45°，γ＝60°
所以
n＝
光在棱镜中通过的距离
s＝d＝t
设点光源到P点的距离为L，有L＝ct，解得
L＝d
22．(1) ；　(2) ；
【解析】
【详解】
(1)作出光路图如图所示，入射角α＝45°
设折射角为β，光束从玻璃砖出射时偏离入射点距离为y，y＝
sin β＝
由折射定律n＝
(2)n＝，＝vt
解得t＝
23．（1）（2）
【解析】
【详解】
（1）光路图如图所示
（2）设折射角为r，根据折射定律和光路的可逆性可得，解得r=60°；
由几何知识可得△OPQ为直角三角形，所以两个光斑之间的距离为．
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页