4.1 光的折射 同步练习 （Word版含答案）

光的折射练习
一、单选题 1．如图所示，一束黄光和一束蓝光，从O点以相同角度沿PO方向射入横截面为半圆形的玻璃柱体，其透射光线分别从M、N两点射出，已知α＝45°，β＝60°，光速c＝3×108 m/s则下列说法正确的是（　　） A．两束光穿过玻璃柱体所需时间相同 B．PM是蓝光，PN是黄光 C．玻璃对PM光束的折射率为 D．PM光束在该玻璃中传播的速度为×108 m/s 2．如图所示，一束仅由黄光和蓝光组成的复色光从O点沿SO方向射入一块横截面为半圆形的玻璃柱体内，O为圆心。偏折后分别从圆弧上的A、B两点射出，已知，，下列说法正确的是（　　） A．玻璃柱体对从B点射出的光线的折射率较小 B．两种色光穿过玻璃柱体所需的时间相同 C．从A点射出的是黄色光，从B点射出的是蓝色光 D．玻璃柱体对从A点射出的光线的折射率为 3．如图所示，一玻璃球体的半径为R，球心为O，一细激光束沿与夹角为方向从A点射入玻璃球体，该光线经两次折射后从玻璃球体射出时，出射光线的方向相对于初始入射方向的偏角为，则玻璃球体的折射率为（　　） A．1.5 B．2 C． D． 4．如图所示，一束自然光经过玻璃三棱镜折射后分为几束单色光，选取了其中两种单色光a、b进行研究并作出了光路图。单色光a、b的波长分别为λa、λb，在该玻璃中的传播速度分别为va、vb，该玻璃对单色光a、b的折射率分别为na、nb，则（ ） A．λa< λb，va > vb，na > nb B．λa< λb，va = vb，na < nb C．λa> λb，va > vb，na < nb D．λa> λb，va = vb，na > nb 5.一个军事设施的观察孔，如图所示，其宽度L=30 cm，厚度d=30cm，为了扩大观察视野，将折射率为n=的某种玻璃砖完全嵌入观察孔内。则嵌入玻璃砖后，军事设施内的人通过这块玻璃砖能看到的视野的最大张角是 （　） A．60° B．90° C．120° D．180° 6．在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，某同学在纸上画出的界面、与玻璃砖位置的关系如图所示。光从以夹角射入玻璃砖，从射出，该同学其他实验操作均正确，且均以、为界面画光路图，下列说法正确的是（　　） A．若增大，在另一侧可能观察不到出射光线 B．用不同颜色的光照射大头针，测得该玻璃砖的折射率相同 C．该同学测得的折射率与真实值相比偏大 D．该同学测得的折射率与真实值相比偏小 7．如图所示，一束可见光穿过平行玻璃砖后，分为a、b两束单色光。则（ ） A．玻璃对b光的折射率较大 B．在真空中a光的速度大于b光的速度 C．a光的频率大于b光的频率 D．如果b光是绿光，那么a光可能是红光 8．一组平行的细单色光束垂直于半圆柱形玻璃的平面射到半圆柱玻璃上，如图所示。已知光线Ⅰ沿直线穿过玻璃，它的入射点为O，光线Ⅱ的入射点为A，穿过玻璃后两条光线交于一点。已知玻璃截面的圆半径为R，OA=，玻璃的折射率。两条光线射出玻璃后的交点与O点的距离是（　　） A． R B．2R C．R D．R 9．某透明材料制成的管道的横截面如图所示，a、b为过O点的同心圆。用两束平行光Q、P射向管道，光束P通过圆心，光束Q进入材料的折射光线恰好与圆a相切，并与光束P交于圆b上的M点。已知b的半径是a的两倍，则该材料的折射率为（　　） A．1.25 B．1.5 C． D． 10．高速公路上的标志牌都使用“回归反光膜”，这种膜是用球体反射元件制成的。如图所示，反光膜内均匀分布着球形的细玻璃珠，所用玻璃的折射率为1.6，入射的车灯光线经玻璃珠折射→反射→折射后恰好和入射光线平行，则光进入玻璃珠后的折射角的正弦值为（　　） A．0.96 B．0.8 C．0.6 D．0.3 11．如图所示，在空气中有一直角棱镜，，一束单色光从边射入棱镜，入射角为，垂直于边射出，则该棱镜的折射率为（　　） A．2 B． C．1.5 D． 12．如图，空气中有一束复色光从O点入射到半圆柱体玻璃砖。因不同颜色的光在该玻璃砖中折射率不同，导致玻璃中的两束折射光线分别从A、B点出射。记从A、B两点出射的光在玻璃砖中传播的时间分别为和，则（　　） A．大于 B．等于 C．小于 D．因入射角度未知，无法比较和大小 二、多选题 13．如图是由不同材料制作的等腰直角三角形和半圆形玻璃砖，将它们放在水平面并相切于A点，是半圆形玻璃砖的直径，O是半圆形玻璃砖圆心。现将该光源放置在A点左侧P处，垂直水平面向上发射激光，经过半圆弧上某点M后，恰好又能经过B点，已知，，与水平方向夹角恰好为，等腰直角三角形玻璃砖的折射率。下列说法正确的是（ ） A．半圆形玻璃砖的折射率 B．的距离为 C．半圆弧玻璃砖上M点到水平面的距离为 D．从P射出的激光，经过等腰直角三角形和半圆形玻璃砖的时间之比为 14．如图两束单色光E、F从水下面射向A点，光线经折射后合成一束光C，则下列说法正确的是（　　） A．E光比F光在水中的折射率大 B．在水中E光的速度大于F光的速度 C．在水中E光的临界角大于F光的临界角 D．E、F光以相同入射角从空气射向水，E光的折射角小于F光的折射角 15．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玻璃砖，其出射光线都是从圆心O点沿OF方向射出，则下面说法正确的是（　　） A．P光束在玻璃砖中的折射率小 B．Q光束的频率比P光束的频率小 C．Q光束穿过玻璃砖所需时间长 D．P光束穿出玻璃砖后频率变大 三、填空题 16．一束光从空气射向折射率为的某种介质，若反向光线与折射光线垂直，则入射角为 __________ 。真空中的光速为c ，则光在该介质中的传播速度为 __________ 。 17．图示为半圆柱体玻璃砖的横截面，O为圆心，一束由紫光和红光组成的复色光a从空气射入玻璃砖，以直径为分界线，在玻璃砖中分成两束光b、c，则c光的传播速度比b光的______（填“大”或“小”），b、c两束光从射入玻璃砖至到达圆弧上的传播时间的关系为______（填“＞”“＜”或“=”）。 18．如图，某同学在研究色散现象时，对着圆心O从半圆形“空腔”玻璃砖ABC（内部为真空，周围是玻璃）的弧形面上P点射入一束白光，发现在与AC平行的屏幕上出现了彩色光带DD′。 ①光带上最靠近D的是__________（填“红”、“绿”或“紫”）光； ②取走玻璃砖后，该同学测得了以下数据：PO=10cm，OD=54.6cm，PQ=8cm，DQ′=27.3cm，由此可知，玻璃对射向D的色光的折射率为_________；已知真空中的光速为3×108m/s，则该色光在玻璃砖中的光速为__________m/s。 19．为帮助图（a）所示在井底正中央“坐井观天”的青蛙拓宽视野，某同学设计了图（b）所示的方案，在的圆柱形井中注满透明液体。该方案中： ①注入液体的折射率___________（填“较大”或“较小”）时，观察范围较大； ②当注入液体的折射率大于___________时，观察范围不再增大； ③若注入的液体是折射率为1.33的水，则青蛙的观察范围为___________。（可能用到的三角函数值：，） 20．（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”）。 参考答案 1．C 【解析】 A．由图可知，从M点射出的光的折射率较小，从N点射出的光的折射率较大，根据折射率与光速的关系可知，从M点射出的光的速度较大。两束光穿过玻璃柱体的路程相等，速度不同，所需时间不相同，选项A错误； B．根据蓝光折射率大于黄光可知，PM是黄光，PN是蓝光，选项B错误； C．由折射定律可知，玻璃对PM光束的折射率为 选项C正确； D．PM光束在该玻璃中传播的速度为 选项D错误； 2．C 【解析】 A．由图及 可知从A点射出的光线折射率较小，从B点射出的光线的折射率较大，A错误； B．根据折射率与光速的关系可知从A点射出的光线在玻璃柱体中的速度较大，两种色光穿过玻璃柱体的路程相等，速度不同，所需的时间不相同，B错误； C．蓝色光线的折射率大于黄色光线的折射率，所以从A点射出的是黄色光，从B点射出的是蓝色光，C正确； D．由折射定律可知玻璃柱体对从A点射出的光线的折射率为 D错误。 3．D 【解析】 光路图如下 有图可知，ABCO是一个菱形，所以 可得第一次的折射角 则玻璃球体的折射率为 故ABC错误，D正确。 4．C 【解析】 由图可知，两束光的入射角i相同，玻璃对单色光a的折射角大于b光的折射角，根据折射定律 得知，玻璃对a光的折射率小于玻璃对b光的折射率，即 na vb 由于玻璃对a光的折射率小于玻璃对b光的折射率，所以a光的频率小于b光的频率，由波长、波速的公式 得 可知 λa>λb 5．B 【解析】 军事设施内的人从内壁左侧能最大范围观察右边的目标，光路如图所示。由几何关系有 sin r== 解得 r=30° 根据折射定律有 =n 解得 i=45° 则最大张角为 θ=2i=90° 6．D 【解析】 A．若增大，入射角减小，折射后从玻璃射入空气的入射角一定小于临界角，故一定能折射出玻璃，且入射角减小，平移距离减小，故一定能在另一侧能观察到出射光线，A错误； B．用不同颜色的光照射大头针，光的频率不同，玻璃对它的折射率也不同，光线偏折不同，测得该玻璃砖的折射率不同，B错误； CD．如图所示，该同学作出的折射光线为图中虚线，实际折射光线为图中实线，由此可知折射角的测量值大于真实值，根据折射定律可知折射率的测量值与真实值相比偏小，C错误，D正确。 7．C 【解析】 A．由题图可知a光射入玻璃砖后的折射角小于b光射入玻璃砖后的折射角，根据折射定律可知玻璃对a光的折射率较大，A错误； B．在真空中a光与b光的速度相等，B错误； C．由A项结论可知a光的频率大于b光的频率，C正确； D．红光的频率小于绿光的频率，所以如果b光是绿光，a光不可能是红光，D错误。 8．A 【解析】 光路如图所示 光线Ⅱ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 由折射定律 得 则折射角 θ2=60°，由几何关系知BP=R，则 9．D 【解析】 连线如下图 已知b的半径是a的两倍，且根据几何关系可知，两光线入射点与O点组成了正三角形，所以Q光线入射角为60°，折射角为30°，折射率为 10．C 【解析】 根据题意，画出光路图如图所示 根据几何关系可知 则根据折射率公式有 则 解得 故ABD错误C正确。 11．B 【解析】 如图所示，由几何关系得，，由折射定律，则得该棱镜的折射率为 ACD错误，B正确。 12．B 【解析】 设两束折射光线的折射率分别为和，在玻璃中的速度分别为和，折射角分别为和，如图所示 解得 解得 由图中几何关系可知，从A、B两点出射的光在玻璃砖中传播的时间分别为 可得 13．AC 【解析】 A．假设从B发射某束激光，恰好经过M点，然后经过界面后到达P点，其光路图如图所示 根据光路可逆性，从P竖直向上发射的激光恰好到达B点。根据几何知识可知，射向M点的光线的折射角r等于，入射角等于，根据折射率 可知 A正确； B．根据上图可知 所以 B错误； C．根据几何知识M点到水平面距离 C正确； D．激光在等腰直角三角形的光速为 在半形玻璃砖的光速 时间之比为 D错误。 14．AD 【解析】 A．由图可知，单色光F的偏折程度小于单色光E的偏折程度，根据折射定律 可得单色光F的折射率小于单色光E的的折射率，故A正确； B．因为单色光F的折射率小于单色光F的的折射率，由 可得，在水中E光的速度小于F光的速度，故B错误； C．因为单色光F的折射率小于单色光E的的折射率，由全反射临界角公式 可得，在水中E光的临界角小于F光的临界角，故C错误； D．因为单色光F的折射率小于单色光E的的折射率，根据折射定律 可得，当E、F光以相同入射角从空气射向水，E光的折射角小于F光的折射角，故D正确。 15．AC 【解析】 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，P光束在玻璃砖中的折射率小，故A正确； B．折射率越大，光的频率越大，所以Q光束的频率比P光束的频率大，故B错误； C．由 分析得知，Q光在玻璃中传播速度较小，所以Q光束穿过玻璃砖所需时间长．故C正确； D．光的频率由光源决定，与介质无关，则P光束穿出玻璃砖后频率不变．故D错误。 16． 60° 【解析】 根据折射率的公式，有 解得入射角为 i=60° 光在该介质中的传播速度为 17． 大 = 【解析】 复色光由空气射入玻璃砖发生折射，折射率越大偏折越厉害，而频率大的紫光折射率大，故b是紫光、c是红光，在同一介质中频率大的光，折射率大，在介质中传播速度小，故红光在介质中的传播速度大； 设玻璃砖的半径为R，b光的折射角为，在玻璃砖中传播的距离为，c光的折射角为，在玻璃砖中传播的距离为，则有 设玻璃砖对b光的折射率为，对c光的折射率为，则有 b光在玻璃砖中的传播时间为 c光在玻璃砖中的传播时间为 设复色光的入射角为，则有 解得 所以b光和c光在玻璃砖中的传播时间相等。 18． 红 1.6 【解析】 ①玻璃对红光的折射率最小，故入射角相同时，红光折射角最大，所以光带上最靠近D的是红光； ②由几何关系 由折射定律解得 由 解得该色光在玻璃砖中的光速为 19． 较大 140° 【解析】 ①如图所示 观察范围越大，则越大，根据折射定律 可知注入液体的折射率较大时，观察范围较大； ②根据 可得 得 则 解得 当时，有 故当注入液体的折射率大于时，观察范围不再增大； ③[3]若折射率时，则 可得 则观察范围为 20． 入射角的正弦 折射角的正弦 真空 大于