4.1光的折射 基础练习（Word版含答案）

4.1、光的折射
一、选择题（共16题）
1．如图所示，一细光束射到折射率为的透明球表面，入射角为，在球的内壁经过一次反射后从球面射出，则入射光线与出射光线之间的夹角为（ ）
A． B． C． D．
2．以往，已知材料的折射率都为正值（n>0）。现已有针对某些电磁波设计制作的人工材料，其折射率可以为负值（n<0），称为负折射率材料，目前人类所研制的负折射率材料都是在微波段光线取得明显成效。位于空气中的这类材料，入射角i与折射角r依然满足，但是折射线与入射线位于法线的同一侧（此时折射角取负值）若该材料对于电磁波的折射率n=-1.2，正确反映电磁波穿过该材料的传播路径的示意图是（α＞β）（　　）
A． B．
C． D．
3．如图所示，有一个玻璃三棱镜ABC，顶角A为30°，一束光a垂直于AB射入棱镜，由AC边射出进入空气，测得折射光线与入射光线间的夹角为30°，则棱镜的折射率为 （　　）
A． B． C． D．
4．一束单色光由空气射入玻璃，这束光的（ ）
A．速度变慢，波长变短 B．速度不变，波长变短
C．周期变小，波长变长 D．周期不变，波长变长
5．如图所示,玻璃棱镜的截面为等腰三角形,顶角a为30°．一束光线垂直于ab面射入棱镜,又从ac面射出．出射光线与入射光线之间的夹角为30°，则此棱镜材料的折射率是(　　)
A． B． C． D．
6．一束光由空气射入某介质时，入射光线与反射光线间的夹角为90°，折射光线与反射光线间的夹角为105°，则该介质的折射率及光在该介质中的传播速度为 (　　)．
A．，c B．1.2， C．，c D．，
7．某同学为了研究光的色散，设计了如下实验：在墙角放置一个盛水的容器，其中有一块与水平面成45°角放置的平面镜M，如图所示，一细束白光斜射向水面，经水折射向平面镜，被平面镜反射经水面折射后照在墙上，该同学可在墙上看到 ( )
A．上紫下红的彩色光带 B．上红下紫的彩色光带
C．外红内紫的环状光带 D．一片白光
8．如图所示，光在真空和介质的界面上发生偏折，那么下列说法正确的是（　　）
A．光是从真空射向介质
B．介质的折射率约为1.73
C．光在介质中的传播速度约为
D．反射光线与折射光线成60°
9．如图所示的四幅图中，点是半圆形玻璃砖的圆心，一束光由空气进入半圆形玻璃砖，再由玻璃砖射入空气，可能正确的是（　　）
A． B． C． D．
10．如图所示，等腰三角形ABC为一棱镜的横截面，顶角A为θ。一束光线从AB边入射，从AC边射出，已知入射光线与AB边的夹角和出射光线与AC边的夹角相等，入射光线与出射光线的夹角也为θ。则该棱镜的折射率为（　　）
A．
B．
C．
D．
11．为了观察门外情况，有人在门上开一小圆孔，将一块圆柱形玻璃嵌入其中，圆柱体轴线与门面垂直，如图所示．从圆柱底面中心看出去，可以看到的门外入射光线与轴线间的最大夹角称做视场角，已知该玻璃的折射率为n，圆柱长为，底面半径为r，则视场角是( )
A．
B．
C．
D．
12．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．
13．由红、绿两单色光组成的光束以入射角θ由空气射到半圆形玻璃砖表面的A处，AD是半圆的直径。光束进入玻璃后分为两束，分别为AB、AC，它们从A到B和从A到C的时间分别为t1和t2，则（ ）
A．AB是红光，t1＝t2 B．AC是红光，t1＝t2
C．AB是绿光，t1＜t2 D．AC是绿光，t1＞t2
14．如图所示，实线为空气和水的分界面，一束蓝光从空气中的A点沿AO1方向（O1点在分界面上，图中O1点和入射光线都未画出）射向水中，折射后通过水中的B点．图中O点为A、B连线与分界面的交点．下列说法正确的是
A．O1点在O点的右侧
B．蓝光从空气中射入水中时，速度变小
C．若沿AO1方向射向水中的是一束紫光，则折射光线有可能通过B点正下方的C点
D．若蓝光沿AO方向射向水中，则折射光线有可能通过B点正上方的D点
15．关于光的折射和折射率，下列说法正确的是
A．折射光与入射光的传播方向总是不同的
B．发生折射是因为光在不同介质中的传播速度不同
C．根据可知，介质的折射率与入射角的正弦成正比
D．介质的折射率总是大于
E．根据可知，介质的折射率等于光在真空中的传播速度跟光在这种介质中的传播速度之比
16．为了从坦克内部观察外部目标，在厚度为20cm的坦克壁上开了一个直径为12cm的孔，若在孔内分别安装由同一材料制成的如图所示的三块玻璃，其中两块玻璃的厚度相同。坦克内的人在同一位置通过玻璃能看到的外界的角度范围是(　　)
A．甲的大于乙的
B．甲的小于丙的
C．乙的小于丙的
D．乙的等于丙的
二、填空题
17．（1）折射率定义：光从真空射入某种介质发生折射时，______与______之比，叫作这种介质的绝对折射率，简称折射率，即。
（2）折射率与光速的关系：某种介质的折射率，等于光在______中的传播速度c与光在这种介质中的传播速度v之比，即。
（3）由于c＞v，故任何介质的折射率n都______1（填“大于”“小于”或“等于”）。
18．如图所示的装置可以测量棱镜的折射率，ABC表示待测直角棱镜的横截面，棱镜的顶角为α，紧贴直角边AC是一块平面镜，一光线SO射到棱镜的AB面上，适当调整SO的方向，当SO与AB成β角时，从AB面射出的光线与SO重合，则棱镜的折射率_________
19．如图所示，横截面为半圆形玻璃砖，O点为圆心，为直径PQ的垂线。已知玻璃砖的折射率，光在真空中的速度为c。则光线在该玻璃砖中的传播速度为___________；一条与连线成60°角的光线从玻璃砖的圆心射入玻璃砖，则光线从玻璃砖出射方向与最初入射方向的夹角为__________。
20．一个半圆柱体玻璃砖的横截面是半径为R的半圆，AB为半圆的直径，O为圆心，如图所示。一束关于O点对称的平行光垂直射向玻璃砖的下表面，入射光束在AB上的最大宽度为R，距离O点最远的光线到达上表面后恰好发生全反射，则该玻璃砖的折射率为________。若另一细光束在O点左侧垂直于AB从圆弧表面射入此玻璃砖，细光束到O点的水平距离为，不考虑反射的情况，此光线从玻璃砖射出的位置与O点的距离为________（计算结果保留两位有效数字）。
综合题
21．如图所示，平静湖面岸边的垂钓者的眼睛恰好位于岸边P点正上方h1 =1.8 m的高度处，浮标Q离P点的距离s1 =2.4 m，鱼饵灯M在浮标正前方s2 =3.6 m处的水下h2=4.8 m深度处，垂钓者发现鱼饵灯刚好被浮标挡住．求：
（1）水的折射率；
（2）若鱼饵灯缓慢竖直上浮，当它离水面多深时，鱼饵灯发出的光恰好无法从水面PQ间射出．（结果可以用根号表示）
22．如图所示，两截面为半圆的相同玻璃柱体放置在水平桌面上，半圆的半径为d，O、为圆心，，一束光从P点沿射入，已知，玻璃柱相距，玻璃的折射率为，光在空气中的速度为C，求光束从P点沿射入左侧半圆玻璃柱体到从右侧半圆柱体射出一共用时多长？
23．夏季是中小学生溺水的高发季节，防溺水已然成为全社会关爱青少年健康成长的重要工作，按照相关要求，游泳池应当配备安全员，某同学对安全员的视线盲区展开了研究。如图所示，一游泳池水深为，池中装满折射率为的水，一安全员坐在岸边的椅子上，其眼睛离地面的高度为，安全员的椅子离游泳池的最近距离为2m，安全员正前方位于泳池底部的P点发出的光线刚好能进入安全员的眼睛，P点右侧为视线盲区，已知光在真空的速度为c，求：
（i）P点离岸的水平距离x；
（ii）该光线从P点到达安全员的眼睛需要的时间。
24．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】
在球内光线经过一次反射，画出入射光线与反射光线，它们一定是关于半径对称的，根据光路可逆，光线从球外射向球内，在球内反射一次，再折射出球外，整个光路如图所示。
由折射定律
有
则
由几何关系及对称性，有
有
故入射光线与出射光线间的夹角为。
故选A。
2．C
【详解】
AD．本题给定信息“光的折射光线和入射光线位于法线的同侧”，无论是从光从空气射入介质，还是从介质射入空气，都要符合此规律，故AD错误。
BC．折射率为-1.2，由光的折射定律可知，同侧的折射角不等于入射角，故C正确B错误。
故选C。
3．C
【详解】
由题意可知，光从棱镜射向空气中时，入射角θ1=30°，折射角θ2=60°，则棱镜的折射率
n==
故选C。
4．A
【详解】
试题分析：一束单色光由空气射入玻璃，即由光疏介质进入光密介质时，速度减小，频率不变，根据 ，所以波长变短．选项A正确．BCD错．故选A．
5．B
【详解】
光路图如图所示：
根据几何关系得入射角 ，折射角
由折射定律得
故B正确；
故选B 。
6．D
【详解】
设入射角为i，如图，
根据反射定律可知，反射角i1=i，由题，i1+i=90°，则i= i1=45°，折射角：r=90°-（105°- i1）=90°-105°+45°=30°，故该介质的折射率为： ，光在该介质中的传播速度为：，故D正确，ABC错误．
7．B
【详解】
因为各种色光折射率不同，进入水中发生色散，紫光的折射率最大，红光的折射率最小，所以紫光进入水中偏折最厉害，经平面镜反射后照射到墙上，紫光处于最下端，所以在墙上出现上红下紫的彩色光带．
故选B．
8．B
【详解】
A．由图可知光线的入射角为i=30°，折射角为r=60°，所以光线从介质进入真空，选项A错误；
B．根据折射定律有
选项B正确；
C．光在介质中的传播速度
选项C错误；
D．根据反射定律反射角等于入射角，则反射角
根据几何关系得反射光线与折射光线的夹角为90°，选项D错误。
故选B。
9．B
【详解】
AB．当光由空气垂直射入半圆形玻璃砖时，传播方向不发生改变，但由玻璃射向空气时折射角应大于入射角， A错误B正确；
C．光由空气射入半圆形玻璃砖时，折射角应小于入射角， C错误；
D．光由空气垂直射入半圆形玻璃砖时，传播方向不发生改变，D错误。
故选B。
10．D
【详解】
根据题意画出光路图如图：
因为入射光线与AB边的夹角和出射光线与AC边的夹角相等，则
三角形为等腰三角形，DF、EF为法线，则
解得
又由几何关系得
所以
所以折射率
选项D正确，ABC错误。
故选D。
11．B
【详解】
试题分析：由几何关系解得
由光的折射规律得
所以
故选B
12．A
【详解】
根据折射率公式
故选A。
13．B
【详解】
由题图可知AB比AC的折射角小，玻璃砖对AB的折射率比对AC的折射率大，所以AB的频率比BC的频率大，即AB是绿光，AC是红光。
设光束的折射角为α，根据折射定律可得玻璃砖的折射率为
光束在玻璃砖中的光速为
设玻璃砖的半径为R，根据几何关系可知光束在玻璃砖中传播的距离为
则光束在玻璃砖中的传播时间为
即t与折射角无关，所以有
t1=t2
综上所述可知B正确，ACD错误。
故选B。
14．BC
【详解】
A.当光由空气射入水中时入射角大于折射角，画出大致光路图如图所示，可见Ol点在O点的左侧．故A错误；
B.光在真空中速度最大，当蓝光从空气中射入水中时，速度变小，故B正确；
C.若沿AOl方向射向水中的是-束紫光，水对紫光的折射率大于蓝光的折射率，根据折射定律可知，紫光的偏折程度大于蓝光的偏折程度，所以折射光线有可能通过B点正下方的C点，故C正确；
D.若蓝光沿AO方向射向水中，由于折射角小于入射角，折射光线比入射光线更靠近法线，所以折射光线不可能通过B点正上方的D点，故D错误．
15．BDE
【详解】
AB．发生折射现象是由于光在不同介质中传播速度不同，当光线垂直入射到介质分界面上时，折射光与入射光方向相同，故A不符合题意，B符合题意；
C．折射率由介质决定，与入射角无关，C不符合题意；
D．介质折射率，又光在介质中的速度小于光在空气(真空)中的速度，所以介质折射率总大于1，D符合题意；
E．由可知，介质的折射率等于光在真空中的传播速度c跟光在这种介质中的传播速度v之比，E符合题意．
16．AD
【详解】
光线穿过玻璃砖后，出射光线和入射光线平行，光路图如图所示，图甲中的在玻璃砖中的入射角大于图乙、图丙中玻璃砖中的入射角，根据折射定律，射入空气的折射角图甲最大，根据光的可逆原理，知图甲观察到的角度范围最大．
由图可知，出射光线和入射光线平行，在图乙和图丙中，由几何关系知，两光线在玻璃砖中的入射角相等，则在空气中的折射角也相等，即图乙和图丙观察的范围相同。
故选AD。
17． 入射角的正弦 折射角的正弦 真空 大于
【详解】
略
18．
【详解】
由题,入射角i=90 β.要使从AB面射出的光线与SO重合，则AB面上折射光线必须与AC面垂直，由几何知识得到，折射角r=α.根据折射定律得
．
19．
【详解】
光线在玻璃砖中传播的速度为
根据折射定律得
解得光线在PQ面上的折射角为
光线沿半径方向射向界面，则沿半径方向射出，由几何关系可知光线从玻璃砖出射方向与最初入射方向的夹角为30°。
20． 2
【详解】
恰好都能从圆弧表面射出，由几何关系可得
则
垂直于从圆弧面射入玻璃砖，由几何关系可知，入射角
由折射定律可得
化简代入数据解得
设射出位置到入射点的水平距离x，由正弦定理可得
射出位置到O点的距离为
21．（1）（2）3.17
【详解】
①由几何关系可得：入射角：，i=53°，折射角：，r=37°，根据光的折射定律可知：
②当鱼饵灯离水面深度为h3时，水面PQ间恰好无光射出，此时鱼饵灯与浮标的连线和竖直方向夹角恰好为临界角C，有： ，根据几何关系有：sinC= ，解得：h3=
22．
【详解】
根据折射率的定义式，有
，，
由几何知识可知
，
由正弦定理
， ，
又因为
从P点沿射入左侧半圆玻璃柱体到从右侧半圆柱体射出一共用时为
解得
23．（i）1m；（ii）
【详解】
（i）如图所示
由几何关系得
由折射定律知
所以
（ii）由几何关系得
在水中
故
24．30°；
【详解】
根据
得
所以
光路图如图所示
答案第1页，共2页