4.1 光的折射 同步练习（Word版含答案）

4.1、光的折射
一、选择题（共15题）
1．平行的a、b两种单色光的光束以相同的入射角从空气斜射向某种长方体玻璃砖上表面的同一位置，在玻璃砖下表面将分开为不同的单色光光束．若a光的频率小于b光的频率，则以下光路图中正确的是（ ）
A．
B．
C．
D．
2．如图所示，两束不同的单色光P和Q，沿半径方向射向半圆形玻璃砖，其折射光线都是从圆心O点沿OF方向射出，则在该玻璃中
A．P光束的折射率比Q光束的折射率大
B．P光束的频率比Q光束的频率小
C．P光束的波长比比Q光束的波长小
D．P光束传播时间比Q光束所需时间长
3．一束激光以入射角i＝30°照射液面，其反射光在固定的水平光屏上形成光斑B，如图所示，如果反射光斑位置向左移动了2 cm，说明液面可能（　　）
A．上升了 cm B．上升了 cm
C．下降了 cm D．下降了 cm
4．一束光由空气入射入某介质，入射角为60°，其折射光线恰好与反射光线垂直，则光在该介质中的传播速度为
A．×108m/s B． ×108m/s
C． ×108m/s D．×108m/s
5．如图示玻璃砖厚度为L，一光线从空气射入玻璃砖界面；入射光线与折射光线（边出射光线未画出）若入射角，测出折射角，光在真空中的光速为c，则（　　）
A．玻璃砖的折射率 B．光在玻璃中传播的时间为
C．光在玻璃中传播的时间为 D．光线从边射出与从射入的光线不平行
6．如图所示，直角三棱镜ABC的一个侧面BC紧贴在平面镜上，∠BAC＝ ，从点光源S发出的一个细光束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面成α角时，其折射光在镜面发生一次反射，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．
7．半径为R的半圆柱形介质截面如图所示，O为圆心，AB为直径，Q是半圆O上的一点，QO垂直于AB．相互平行的同种单色光a和b从不同位置进入介质，光线a沿直线射向O点，在O点恰好发生全反射，光线b从Q点射入介质，入射角为45°，b光经介质折射后交于直径AB上的P点，则P点距O点的距离为
A．R B．R C．R D．R
8．一条光线在三种介质的平行界面上反射或折射的情况如 图20-4，若光在 I、II、III三种介质中的速度分别为v1、v2和v3，则 （ ）
A．v1＞v2＞v3 B．v1＜v2＜v3
C．v1＞v3＞v2 D．v1＜v3＜v2
9．小张用“插针法”测定玻璃的折射率。玻璃砖有4个光学面、、、，如图所示，其中、两面相互平行，实验中该同学对入射面和出射面的认识正确的是( )
A．只能选用、两面
B．可以选用、两面
C．不能选用、两面
10．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
11．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（　　）
A．折射角越大，表示这种介质对光线的偏折程度越大
B．折射角越大，表示这种介质对光线的偏折程度越小
C．折射角越小，表示这种介质对光线的偏折程度越大
D．折射角越小，表示这种介质对光线的偏折程度越小
12．如图所示，国家游泳中心“水立方”的透明薄膜“外衣”上点缀了无数白色亮点，他们被称为镀点，北京奥运会举行时正值盛夏，镀点能改变光线方向，将光线挡在场馆外，镀点对外界阳光的主要作用是（　　）
A．反射太阳光线，遵循光的反射定律
B．反射太阳光线，不遵循光的反射定律
C．折射太阳光线，遵循光的折射定律
D．折射太阳光线，不遵循光的折射定律
13．如图所示，ABD为半圆柱透明体的横截面，圆心在O点、半径为PR。一细束单色光在真空中从AD面上无限靠近A处以入射角i（）斜射入半圆柱，结果恰好在B点发生全反射。已知光在真空中的传播速度为c，则下列说法正确的是（　　）
A．半圆柱对该单色光的折射率为
B．半圆柱对该单色光的折射率为
C．该单色光在半圆柱中传播的时间为
D．该单色光在半圆柱中传播的时间为
14．如图所示是一透明圆柱的横截面，其半径为R，AB是一条直径．今有一束平行单色光沿与AB平行的方向射向圆柱体，若一条入射光线经折射后恰好经过B点，且这条光线到AB间的距离是R．光在真空中传播速度为c．则下列说法正确的是（　　）
A．从B点射出的光在圆柱中传播时间为
B．从B点射出的光在圆柱中传播时间为
C．该透明圆柱体的折射率为
D．该透明圆柱体的折射率为
15．某研究小组设计了一个测定圆弧状玻璃砖折射率的实验，图甲中，0为两圆弧圆心，P1、P2、P3、P4为大头针，P1、P2的连线为人射光线。按照“测量玻璃的折射率”的实验步骤进行操作，测量入射角i和折射角r，多次改变入射角，测得几组入射角和折射角，根据测得的入射角和折射角的正弦值，画出了如图乙所示的图像。（光在真空中的传播速度）则下列说法正确的是（　　）
A．插大头针P4时应使其挡住P1、P2、P3处的大头针
B．由图像乙可知该玻璃砖的折射率
C．光在该玻璃砖中的传播速度为
D．为了提高实验准确程度，插在玻璃砖同侧的两枚大头针间的距离尽量小些
二、填空题
16．光的反射
（1）反射现象：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______到第1种介质的现象。
（2）反射定律：反射光线与入射光线、法线处在______内，反射光线与入射光线分别位于______；反射角______入射角。
17．某兴趣小组在研究凸透镜成像规律实验中，记录并绘制了物体离凸透镜的距离u 跟实像到凸透镜的距离v 之间的关系，如图所示，该凸透镜的焦距为__________，物体由远到近时，开始物距变化大，像距变化__________ (选填“大” “小”或“无影响”)．
18．紫光在真空中的传播速度是___m/s，它射入折射率为的水中时传播速度为___m/s．
19．一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)
三、综合题
20．如图所示，一半径为R的球体位于水平桌面上，球体由折射率为的透明材料制成．现有一束位于过球心O的竖直平面内的光线，平行于桌面射到球体表面上A点，折射入球体后再从竖直表面上C点射出．已知入射光线与桌面的距离为，光在真空中传播的速度为c．求：
（i）光在该透明材料中传播的速度；
（ii）出射角θ．
21．红光在真空中波长为，在玻璃中红光的折射率为1.5。光在真空中的速度c=3×108m/s
（1）红光的频率是多少 （保留2位有效数字）
（2）红光在玻璃中传播的波速是多少
（3）红光在玻璃中传播的波长是多少 （保留2位有效数字）
22．空中有一只小鸟，其正下方的水中有一条小鱼。小鸟和小鱼到水面的距离均为5m，鸟从空中看到水中的鱼离它的距离为8 m。鸟和鱼均可视为质点，当θ很小时，可以认为sin θ=tan θ， 求水的折射率。
23．光以入射角从空气射入折射率的玻璃中，折射角是多大？画出光路图。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．A
【详解】
CD、光线通过玻璃砖发生了两次折射，在玻璃砖下表面的入射角等于上表面的折射角，根据光路的可逆性原理可知，在玻璃砖下表面的折射角等于上表面的入射角，由几何关系可知，出射光线与入射光线平行，所以出射时a、b两束单色光互相平行，故C、D错误；
AB、a光的频率小于b光的频率，则玻璃对a光的折射率比b光的小，根据折射定律可知，b光通过玻璃砖时侧移较大，故A正确，B错误；
故选A．
2．B
【详解】
A．由图看出，单色光Q的偏折角较大，根据折射定律得知，玻璃对单色光Q的折射率较大，故A错误。
B．折射率越小，光的频率越小，所以P光束的频率比Q光束的频率小，故B正确。
C．由c=λf，知光的频率越小，波长越长，则P光束的波长比比Q光束的波长大。故C错误。
D．由 分析得知，P光在玻璃传播速度较大，所以P穿过玻璃砖所需时间比Q短。故D错误。
故选B。
3．B
【详解】
光斑左移2 cm，则液面上升为
ACD错误，B正确。
故选B。
4．B
【详解】
由题意，入射角为：i=60°，又因为反射角等于入射角，所以反射角为i′=60°，因为反射光线与折射光线的夹角等于90°，所以反射角与折射角之和等于90°。
故折射角为
r=180°-90°-60°=30°
则得折射率
光在该介质中的传播速度
故选B。
5．C
【详解】
A．由折射定律可得
A错误；
B．玻璃砖厚度为L，光在玻璃中的路程为
光在玻璃中的传播速度为
故光在玻璃中传播的时间为
B错误，C正确；
D．光线从边射出时，入射角为30°，由折射定律可知，折射角为60°，即光线从边射出与从射入的光线平行，D错误。
故选C。
6．B
【详解】
作出光路图，依题意可知光垂直BC反射才能从AC面射出后恰好与SO重合，则光在AC面的入射角为90°-α，由几何关系可知折射角为：r=90°-β．
根据折射定律：，故B正确，ACD错误．故选B．
7．A
【详解】
试题分析：光线a在AB面上发生全反射，根据得，C=45°，解得折射率．
根据折射定律知，，解得b光在半圆柱面上的折射角θ=30°，设P点距O为x，根据几何关系知，，解得．故A正确，BCD错误．故选A．
8．C
【详解】
由于光从II到I发生全发射，，由于光从II到III折射角大于反射角，可得，同时比较可得：，根据公式有：v1＞v3＞v2，C正确．
9．B
【详解】
应用插针法测玻璃的折射率实验时，在玻璃砖的一侧竖直插上两枚大头针P1、P2，透过玻璃砖观察大头针P1、P2的像，调整视线方向，直到P2档住P1的像；再在观察的这一侧插两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P3及P1、P2的像，记下P3、P4的位置，由图所示玻璃砖可知，实验时可以用A、C两面、或用A、B两面、或用A、D两面、或用B、D两面进行实验，故选B。
10．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。
11．C
【详解】
由折射定律可知，在入射角相同的情况下，折射角越小，表示这种介质的折射率越大，介质对光线的偏折程度越大。故ABD错误，C正确。
故选C。
12．A
【详解】
光的反射是光在两种物质分界面上改变传播方向又返回原来物质中的现象；光的传播方向发生了改变，且介质没变，则这种现象是光的反射现象；遵循光的反射定律。
故选A。
13．AC
【详解】
AB．该单色光在圆柱体中传播的光路图如图所示
有
折射角
其中，根据光的折射定律有
解得，，选项A正确、B错误；
CD．由几何关系可知，该单色光恰好从AD面上无限靠近D处射出半圆柱，在半圆柱中传播的路程，设该单色光在半圆柱中的传播速度大小为v，有
，
解得，选项C正确，D错误。
故选AC。
14．BD
【详解】
设光线P经C折射后过B点，光路如图所示．
在△ODBC中，由几何关系得：，得 α=60°；在△OBC中，由几何关系得：α=2β ，可得：β=30°；则圆柱体的折射率为 ；CB=2Rcos30°=R；光在圆柱中传播的速度 ；故从B点射出的光在圆柱中传播时间 ，故选BD．
15．AC
【详解】
A．根据光路的可逆性，大头针P4挡住P1、P2、P3处的大头针则说明，四点均在光路中，A正确；
B．根据折射率的定义可得
该玻璃砖的折射率
C．根据可知
光在该玻璃砖中的传播速度为，C正确；
D．为了提高实验准确程度，插在玻璃砖同侧的两枚大头针间的距离尽量大些，D错误。
故选AC。
16． 分界面 返回 同一平面 法线的两侧 等于
【详解】
略
17． 10cm 小
【详解】
当物距等于二倍距时成倒立等大实像，物距等于像距，都等于二倍焦距．分析图可知物距等于20cm时像距等于20cm，所以二倍焦距等于20cm，则焦距为10cm；物体由远到近时，开始物距变化大，像距变化小．
18． 3.0108 2.25108
【详解】
各种色光在真空中的传播速度都是3.0108m/s，所以紫光在真空中的传播速度也是3.0108m/s；当它射入折射率为的水中时，根据折射率n=，紫光在水中的传播速度
v==m/s=2.25108m/s
19． ; ;
【详解】
玻璃对这种色光的折射率；根据可得
(i) (ii)
【详解】
（i）由折射定律：n=c/v
代入解得：
（ii）连接OA，过A点作水平面的垂线，垂足为B，OA即为入射点的法线，因此，图中α为入射角，β为折射角．过C点作竖直表面的垂线，因此，图中γ为光线在球体竖直表面上的入射角．
由几何关系可求：，，
由几何关系知：γ=β
联立解得：θ=60°
21．（1）4.3×1014Hz；（2）2×108m/s；（3）4.7×10-7m
【详解】
（1）红光、紫光在真空中的波速c=3×108m/s，有
得
（2）由
得红光在玻璃中波速为
（3）红光在玻璃中传播的波长为
代入数据解得
=4.7×10-7m
22．
【详解】
首先作出鸟看鱼的光路图，如图所示。由于是在竖直方向上看，所以入射角很小，即图中的i和r均很小，
故有 tani=sini，tanr=sinr
由图可得
h1tanr=h′tani
解得
23．30°；
【详解】
根据
得
所以
光路图如图所示
答案第1页，共2页