4.1 光的折射 同步练习题（Word版含答案）

4.1 光的折射
一、单选题
1．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
2．目前一种用于摧毁人造卫星或空间站的激光武器正在研制中，如图所示，某空间站位于地平线上方，现准备用一束激光射向该空间站，则应把激光器（　　）
A．沿视线对着空间站瞄高一些 B．沿视线对着空间站瞄低一些
C．沿视线对着空间站直接瞄准 D．条件不足，无法判断
3．“蟹状星云”是一颗恒星爆炸的残余物，公元1054年我国宋代司天监观察到了这次爆炸，已知该星球我们的距离大约有3500光年，恒星爆炸实际发生的年代约是（　　）
A．公元1054年 B．公元3446年 C．公元2446年 D．公元前2446年
4．对于波的折射现象，下列说法正确的是（　　）
A．当入射速度小于折射速度时，折射光线偏离法线
B．当波垂直界面入射时，传播方向不改变，波速和波长都不改变
C．在波的折射中，波的频率不改变，波速和波长都发生改变
D．波发生折射时一定不会发生反射现象
5．关于光的折射现象，正确的判断是（　　）
A．光的传播方向发生改变的现象叫光的折射
B．折射定律是托勒密发现的
C．人观察盛水容器的底部，发现水变浅了
D．若光从空气射入液体中，它的传播速率一定增大
二、多选题
6．材质、形状均相同的三棱镜ABC和如图放置，其中。一束白光从AB边射入三棱镜ABC，a和b分别为该光束在三棱镜ABC中的两条光线，a光与底边BC平行。下列说法中正确的是（　　）
A．a光频率大于b光的频率 B．a光光子动量小于b光光子动量
C．射入三棱镜后a光与底边平行 D．在右侧的P屏上能看到彩色条纹
7．如图所示，两束不同频率的平行单色光a、b从水射入空气（空气折射率为1）发生如图所示的折射现象（α＜β），下列说法正确的是（　　）
A．水对a的折射率比水对b的折射率小
B．在水中的传播速度va＞vb
C．在空气中的传播速度va＞vb
D．当a、b入射角为0°时，光线不偏折，但仍然发生折射现象
8．光从某介质射入空气，入射角θ1从零开始增大到某一值的过程中，折射角θ2也随之增大，则下列说法正确的是（　　）
A．比值不变 B．比值不变
C．比值是一个大于1的常数 D．比值是一个小于1的常数
9．如图所示，两束单色光a、b分别照射到玻璃三棱镜AC面上，穿过三棱镜后互相平行，则（　　）
A．a光的折射率大 B．b光的折射率大
C．a光在三棱镜中的速度大 D．b光在三棱镜中的速度大
10．如图甲所示，在盛有水的盆里倾斜放置一平面镜，调整镜子的角度，让一束太阳光照射到镜面上，并反射到天花板上，会观察到彩色的光带，示意图如图乙所示。以下说法正确的是（　　）
A．彩色的光带最左边是紫色
B．彩色的光带是光的干涉产生的
C．彩色的光带最左边是红色
D．彩色的光带是光的折射产生的
三、填空题
11．红光和蓝光在水中的传播速度是：红光的速度______蓝光的速度（填大于、小于、等于）； 红光和蓝光在水中的折射率是：红光的折射率______蓝光的折射率（填大于、小于、等于）．
12．一光线以很小的入射角i射入一厚度为d、折射率为n的平板玻璃，光在真空中的速度大小为c，则光线在平板玻璃中传播的距离为_____________；光线通过平板玻璃的时间为_____________。（不计平板玻璃内反射光线）
13．如图所示是一玻璃球体，其半径为R，O为球心，AB为水平直径、M点是玻璃球的最高点，来自B点的光线BD从D点射出，出射光线平行于AB，已知∠ABD=30°，光在真空中的传播速度为c，则此玻璃的折射率为___________；光线从B到D需用时间___________。
14．如图所示，某同学在利用插针法测定玻璃砖折射率的实验中误将界面画得离开玻璃砖边缘一段距离，但自己并未察觉．则他测得的折射率将_______（填“大于”、“等于”或“小于”真实值）．
四、解答题
15．如图所示，一光束由两种单色光束组成，从空气中与竖直方向夹角θ=60°射向水平放置的平行玻璃砖的上表面。玻璃砖下表面有反射涂层，光束经涂层反射后，从玻璃砖上表面射出，分为a、b两束。已知该玻璃砖对光柬a的折射率为，测出玻璃砖的厚度约为h=cm，a、b两束光在玻璃砖上表面的出射点之间的距离约为L=2（-1）cm。求：
（1）光射入玻璃砖后光束a的折射角；
（2）该玻璃砖对光束b的折射率n（数值用根式表示）。
16．如图所示，为一长方体玻璃砖，玻璃砖长为L、厚为d.在距A点正上方h处有一点光源s，在D点正上方h处有细长圆筒，当细圆筒与竖直方向成某一角度时，恰有光线从圆筒内射出，把细圆筒向右平移距离为a处，同样的角度又有光线射出（不考虑光线经过玻璃内表面的多次反射）。根据以上条件，求出玻璃砖的折射率。
17．某种材料的三棱镜截面ABC如图所示，底边BC水平且镀银，其中∠A=90°，∠B=60°，一束竖直向下的单色光束从AB边上的M点入射，经过BC面反射后，从AC边上的N点平行于BC边射出，且MN连线平行于BC。求：
（1）光线在M点的折射角；
（2）三棱镜的折射率（可用根式表示）。
18．如图所示，将一支铅笔笔尖紧贴穿衣镜镜面放置，观察者估测笔尖与像之间的距离为，已知玻璃的折射率为，光在真空中的传播速度。
（1）求光在玻璃中传播的速度大小；
（2）估测穿衣镜的厚度。
19．一池内盛有某种透明液体，在池的底部放一点光源S，其中一条光线以30°入射角射到液体与空气的界面上，它的反射光线与折射光线的夹角为113°，如图所示。已知光在空气中的传播速度c=3×108 m/s。
(1)求光在该液体中的传播速度大小。
(2)当向水池中缓慢加入同种液体，液面以稳定的速度上升时，求这条光线在右侧竖直光屏上升的高度H与液面上升的高度h之间的关系。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．C
【解析】
【详解】
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。
故选C。
2．C
【详解】
当武器瞄准空间站时，由于光的折射，光路图如图所示，即看见的空间站位置比实际位置S略高，但武器发射出的激光经过大气层的边缘时也要发生折射，由光路可逆原理知，激光束会发生相同的弯曲，故激光器应沿视线对准空间站直接瞄准。
故选C。
3．D
【解析】
【详解】
该星球我们的距离大约有3500光年，所以爆炸时产生的光走了3500年到达地球，在公元1054年观察到，所以爆炸发生在公元前2446年。
故选D。
4．C
【详解】
A．当入射速度小于折射速度时，折射光线不一定偏离法线，当入射角为零度时，折射光线与法线重合，故A错误；
B．当波垂直界面入射时，传播方向不改变，但波速和波长都发生改变，故B错误；
C．波的频率由波源决定，与介质无关，在波的折射中，波的频率不改变，波速和波长都改变，故C正确；
D．波发生折射时在同一个界面也可发生反射现象，故D错误。
故选C。
5．C
【解析】
【详解】
A．光的传播方向发生改变可以是反射，也可以是折射，A错误；
B．折射定律是斯涅耳发现的，B错误；
C．根据折射定律作图，人观察盛水的容器底部，发现水变浅，C正确；
D．根据
解得 ，所以光从空气射入液体中，它的传播速率一定减小，D错误。
故选C。
6．BCD
【详解】
A．由图可知，a光的折射率小于b光的折射率，所以a光频率小于b光的频率，故A错误；
B．由于a光频率小于b光的频率，所以a光的能量小于b光的能量，a光光子动量小于b光光子动量，故B正确；
C．由于a光与底边BC平行，，，结合光的折射定律，由光路是可逆的可知射入三棱镜后a光与底边平行，故C正确；
D．由于白光中的各种颜色的光在三棱镜中的折射率不同，结合光的折射定律可知从边出射的光线并不能重新结合成白光，而是在P屏上形成彩色条纹，故D正确。
故选BCD。
7．AB
【详解】
ABC．由于α＜β，所以折射率na小于nb，由于
知，在水中的传播速度va＞vb，a、b在空气中的传播速度都是c，C错误，A、B正确；
D．当a、b入射角为0°时，光线不偏折，不发生折射现象，故D错误。
故选AB。
8．BD
【详解】
AB．由折射定律可得
由于折射率不变，比值不变，A错误，B正确；
CD．由于介质折射率，可知入射角小于折射角，所以
<1
C错误，D正确。
故选BD。
9．BC
【解析】
【详解】
AB．根据题意可知b光通过三棱镜后，传播方向偏离原来方向大，所以b光折射率大，故A错误，B正确；
CD．根据，折射率大的，在介质中的速度小，故C正确，D错误。
故选BC。
10．AD
【详解】
AC．红光的折射率较小，紫光的折射率最大，红光的偏折程度小于紫光，经第一次水面折射后、反射和第二次水面折射后，彩色的光带最左边是紫色，故A正确，C错误；
BD．彩色的光带是光的折射现象产生的，故B错误，D正确。
故选AD。
11． 大 小于
【解析】
【详解】
试题分析：红光和蓝光在水中的传播速度是：红光的速度大于蓝光的速度； 红光和蓝光在水中的折射率是：红光的折射率小于蓝光的折射率．
考点：电磁波的传播
12．
【解析】
【详解】
设光线第一次射到平板玻璃的折射角为r，则
那么光线在平板玻璃中传播的距离为
光线在玻璃中的传播速度为
则光线通过平板玻璃的时间为
13．
【详解】
如图，由几何知识可得入射角i=∠ABD=30°
折射角r=2∠ABD=60°
则此玻璃的折射率为
BD长度为
s=2Rcos30°=R
光在玻璃球内传播的速度
故光线从B传到D的时间为
14．小于
【解析】
【详解】
试题分析：如图所示．虚线表示作图得到的光路图，而实线是实际光路图，可见，入射角没有变化，折射角的测量值偏大，则由得，折射率测量值偏小；
考点：利用插针法测定玻璃砖折射率的实验
名师点睛：用插针法测定玻璃砖折射率的实验原理是折射定律，作出光路图，分析入射角与折射角的误差，来确定折射率的误差．
15．（1）30°；（2）
【详解】
(1)作出光路图如图所示
设光束a、b从空气射入玻璃砖后的折射角为别为和，由折射定律可知对光束a有
解得
(2)对光束b有
由反射定律和几何关系可知，光束a、b从涂层入射和反射的入射角及反射角相等，也分别为和，由几何关系可得
代入数据解得
即
解得
16．
【详解】
细圆筒在D点正上方射出的光线是光源s经玻璃砖上表面中点反射穿过圆筒射出的，圆筒向右平移距离a后射出的光线是光源s发出的光线经过玻璃砖折射后，再经过下表面反射，再经上表面折射后穿过细圆筒射出的，光路图如图所示
由几何关系可知
根据折射率公式，有
，
根据折射定律得
17．（1）；（2）
【解析】
【详解】
（1）画出光路图，
由题意可得
，，
根据折射定律及光路可逆，可得
根据反射定律，可得
即
故光线在M点的折射角为
（2）三棱镜的折射率为
18．（1）；（2）
【解析】
【详解】
（1）光在玻璃中传播的速度
代入数据解得
（2）笔尖的成像光路图如图所示，根据几何关系
在略偏离垂直镜面的方向观测时
、
根据折射定律
代入数据得
19．(1)2.5×108m/s；(2)
【解析】
【详解】
(1)折射角为
折射率为
光在该液体中的传播速度大小为
(2)这条光线在右侧竖直光屏上升的高度H与液面上升的高度h之间的关系为
解得
答案第1页，共2页
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