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16题）
1．光在某种玻璃中的传播速度是，要使光由玻璃射入空气时折射光线与反射光线成，则入射角应是（　　）
A． B． C． D．
2．以下说法中正确的是（ ）
A．对于同一障碍物，波长越长的光越容易绕过去
B．白光通过三棱镜在屏上出现彩色条纹是光的一种干涉现象
C．红光由空气进入水中，波长变长、颜色不变
D．用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的衍射
3．如图所示，某玻璃三棱镜的顶角为θ，恰好为黄光的临界角．当白光通过三棱镜发生色散，在足够长的光屏A 上形成彩色光带后，把白光的入射角i 逐渐减小到零的过程中，在光屏上会观察到（）
A．光屏上最先消失的光一定是紫光 B．光屏上彩色光带的最上面一定是紫色光
C．光屏上的彩色光带会向上平移 D．最后光屏上最下面的光一定是黄光
4．如图所示，注满水的透明玻璃水缸中有一位男子手持一张写有“PHYSICS IS PHUN”的纸片，将自己的头部露出水面。从照片中可以看到该男子在水中的身体与其头部有明显的错位，造成这种视觉现象的主要原因是（　　）
A．光的反射 B．光的折射
C．光的干涉 D．光的衍射
5．关于黑板在使用过程中所涉及的物理现象，下列说法中正确的是
A．黑板表面越粗糙，越容易发生镜面反射
B．用粉笔写字时，粉笔的密度在逐渐减小
C．粉笔灰落向地面，是由于受到重力的作用
D．黑板擦接触黑板的面积越大，擦黑板时受到的摩擦力越大
6．如图所示，一束单色光从介质1射入介质2，在介质1、2中的波长分别为λ1、λ2，频率分别为f1、f2，则（　　）
A．λ1＜λ2 B．λ1＞λ2 C．f1＜f2 D．f1＞f2
7．光在某种玻璃中的传播速度是×108m/s，要使光由空气射入玻璃时，折射光线与反射光线恰好垂直，则入射角为（　　）
A．30° B．45° C．60° D．75°
8．如图中四图表示一束由两种颜色组成的复色光通过三棱镜的光路图，其中正确的是（ ）
A． B． C． D．
9．如图所示的光路图，不同频率的两细束单色光、平行地从相距为的两点射向玻璃砖的上表面，恰好在玻璃砖的下表面上相交于点，玻璃对两单色光的折射率分别为、，两单色光在玻璃中运动时间均为，真空中光速为，则下列说法正确的是（　　）
A．两束光的入射角的正弦值为
B．两束光的入射角的正弦值为
C．光的折射率大于光的折射率
D．光的频率大于光的频率
10．如图，截面为四分之一圆、半径为的玻璃砖静止于水平地面上，一束单色光垂直于、从点射入玻璃砖后，在地面上的和点各得到一个亮点，且长为、长为则玻璃砖对该光的折射率为（　　）
A．1.5 B． C． D．
11．物理老师在课堂上做了一个演示实验：让某特制的一束复色光由空气射向一块平行平面玻璃砖（玻璃较厚）折射分成两束单色光1、2，光路如图所示，下列说法正确的是（　　）
A．射出后的两束单色光一定平行
B．单色光1的折射率比2的小
C．在真空中单色光1的波长比2的长
D．在玻璃中单色光1的传播速度比2的大
12．如图所示，一束黄光和一束蓝光，从圆心点以相同角度沿方向射入横截面为半圆形的玻璃柱体，其透射光线分别从、两点射出，已知，，光速，则下列说法正确的是（　　）
A．是蓝光，是黄光
B．玻璃对光束的折射率为
C．两束光穿过玻璃柱体所需时间
D．光束在该玻璃中传播的速度约为
13．“B超”可用于探测人体内脏的病变状况。下图为超声波从肝脏表面入射，经折射与反射，最后从肝脏表面射出的示意图。超声波在进入肝脏发生折射时遵循的规律与光的折射规律类似，可表述为=（式中是入射角，是折射角，分别是超声波在肝外和肝内的传播速度），超声波在肿瘤表面发生反射时遵循的规律与光的反射规律相同。已知=0.9，入射点与出射点之间的距离是d，入射角为，肿瘤的反射面恰好与肝脏表面平行，则肿瘤离开肝脏表面的深度h为（　　）
A． B． C． D．
14．如图所示，一细束光从半圆柱形玻璃体的左方入射，入射方向与玻璃体左方平面垂直，该光束从玻璃体右方射出后分成A、B两束光，分别射到光屏上的、点。根据该光路图，下列说法正确的是（　　）
A．该玻璃体对A光的折射率比对B光的折射率小
B．在真空中，A光的波长比B光的波长长
C．在该玻璃体中，A光比B光的传播速度大
D．A光的频率比B光的频率高
E．A光从空气进入该玻璃体后，其频率变高
15．如图所示，一束光斜射向厚度为d的长方体玻璃砖，经它折射后射出a、b两束光线，则下列说法正确的是（　　）
A．玻璃砖对a光的折射率小于对b光的折射率
B．在真空中，a光的波长小于b光的波长
C．在玻璃中，a光的传播速度大于b光的传播速度
D．从玻璃砖底边射出的a、b光传播方向不平行
E．如果只将玻璃砖的厚度d减半，那么从玻璃砖底边射出的a、b光线间的距离将减小
16．“测定玻璃的折射率”的实验中，在白纸上放好玻璃砖，aa′和bb′分别是玻璃砖与空气的两个界面，如图所示，在玻璃砖的一侧插上两枚大头针 P1和P2，用“×”表示大头针的位置，然后在另一侧透过玻璃砖观察并依次插上P3和P4．在插 P3和P4时，应使（　　）
A．P3只挡住 P1的像
B．P4只挡住 P2的像
C．P3同时挡住 P1、P2的像
D．在bb′下方竖直插针P3、P4，使P1P2所在直线与P3P4所在直线平行
二、填空题
17．如图所示，有一个玻璃三棱镜ABC，其顶角A为．一束光沿垂直于AB面的方向射入棱镜后又由AC面射出，并进入空气．测得该射出光线与入射光线的延长线之间的夹角为，此棱镜的折射率___________．
18．光线从空气射到某种介质的表面上，一部分发生反射，一部分发生折射。已知入射角为30°，介质的折射率为1.5，则反射光线与法线的夹角为______，折射光线与法线的夹角为_____。
19．一细光束由红光和紫光组成，这束光垂直射入三棱镜边表面，从边上的点射出，射出后分成a、b两束光，如图所示，则a光为___________（填“红光”或“紫光”），在真空中a光的波长___________ （填“大于”“等于”“小于”）b光的波长，在三棱镜中a光的速率___________ （填“大于”“等于”“小于”） b光的速率。
20．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“=”）。
综合题
21．如图所示，一玻璃球体的半径为，球心，为直径，在球的左侧有一竖直接收屏在点与玻璃球相切。自点发出的光线在点射出，出射光线平行于，照射在接收屏上的点。另一光线恰好在点发生全反射。已知，光在真空中的传播速度为，求：
（1）玻璃的折射率及点到直径的距离。
（2）光由传到点所需时间。
22．一赛艇停在平静的水面上，赛艇前端有一标记P离水面的高度为h1=0.6m；赛艇正前方离赛艇前端S1=0.8m处有一浮标，示意如图。一潜水员在浮标前方S2=3.0m处下潜到深度为h2=4.0m时，看到标记刚好被浮标挡住。求水的折射率n。
23．如图所示，一个截面为矩形的水池，池底有一垂直于池边的线形发光体，长度为L．当池中未装水时，一高为h的人站在距池边h的A点，只能看到发光体的一个端点．当将水池加满水时，人需移到距池边的B点时，才只能看到发光体的一个端点．已知光在真空中传播的速度为c，发光体的一端紧靠人站一方的池边，人站的位置与发光体在同一竖直面内，不计人眼到头顶的距离，求：
(i)水池中水的折射率；
(ii)当水池加满水时，站在B点的人看到的发光体端点发出的光传到人眼的时间．
24．如图所示，透过平行玻璃砖看铅笔，总感觉铅笔断开了。请画出光路图并作出解释。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．A
【详解】
依题意做出光路图，如下图所示
折射率为
设入射角为，则有
解得
故选A。
2．A
【详解】
A、发生明显衍射现象的条件是：障碍物或者小孔的尺寸和波长差不多或比波长小．对于同一障碍物，波长越大的光波越容易发生衍射现象，容易绕过去，故A正确；
B、白光通过三棱镜在屏上出现彩色条纹是光的一种折射现象，故B错误；
C、根据，红光由空气进入水中，波长变短，但颜色不变，故C错误；
D、透明的标准样板和单色光检查平面的平整度，是利用两者之间的空气薄层的反射面，获取频率相同的光，进行了光的干涉，故D错误；
故选A．
3．A
【详解】
试题分析：光线通过棱镜后会向棱镜的底边偏折，红光的折射率最小，紫光的折射率最大，所以通过三棱镜后，红光偏折角最小，紫光偏折角最大，因此屏A上的彩色光带是红光到紫光从下到上依次排列．选项B错误；由知，紫光的临界角最小，当i逐渐减小到零的过程中时，紫光最先发生全反射，从A屏上消失，光屏上的彩色光带会向下平移，故A正确，C错误．据题光线射到棱镜右侧面的入射角等于 i=θ，黄光恰好发生全反射，A屏上只剩下红光与橙光，最后光屏上最下面的光一定是橙光，选项D错误；故选A．
4．B
【详解】
从照片中可以看到该男子在水中的身体与其头部有明显的错位，是由于光在水面处发生折射形成的，B正确，ACD错误。
故选B。
5．C
【详解】
试题分析：黑板表面越粗糙，越容易发生漫反射，黑板表面越光滑，越容易发生镜面反射，故A错误；用粉笔在黑板上写字的过程中，粉笔变短了，所含物质在减少，所以质量减小；质量减小，重力也减小，体积也减小，而粉笔密度不变，故B错误；地面附近的一切物体都要受到重力的作用，重力的方向是竖直向下的，因此粉笔灰最终落向地面，故C正确；影响摩擦力大小的因素是压力和接触面的粗糙程度，与接触面的大小无关，因此擦黑板时受到的摩擦力不会随着黑板擦接触黑板面积的增大而增大，故D错误．
6．B
【详解】
光从介质1进入介质2频率不变，即
f1=f2
由光路图可知，入射角大于折射角，则介质2的折射率较大，根据
则光在介质2中速度较小，根据
即在介质2中波长较小，即
λ1＞λ2
故选B。
7．C
【详解】
根据，得玻璃的折射率为
设入射角为α，根据折射定律得
即
解得
α=60°
故选C。
8．D
【详解】
由题意，光在棱镜的两个侧面上都会发生折射，根据光的折射定律可知，每次折射都会向底边偏折；同时，由于是两种颜色组成的复色光，玻璃对不同单色光的折射率不同，不同单色光在同一侧面的偏折角也就不同。
故选D。
9．B
【详解】
AB．设两单色光在玻璃中的波程分别为、，进入玻璃的折射角分别为、，在玻璃中的传播速度分别、，由折射定律知
由几何关系知
又
联立解得
选项A错误，B正确；
CD．由图知，根据可知光的折射率小于光的折射率，光的频率小于光的频率，选项CD错误。
故选B。
10．B
【详解】
光路如图所示
根据几何关系
则
则有
所以
即
则
折射率
故选B。
11．A
【详解】
A．根据折射定律
光线经过玻璃砖两次折射时，因为i不变，所以r也不变，射出后的两束单色光一定平行，即光线经过玻璃砖两次折射后方向不变，A正确；
B．在上表面折射时，入射角相同，单色光1的折射角小，根据折射定律，单色光1的折射率大，所以单色光1的折射率比2的大，B错误；
C. 折射率越大的光波长越短，单色光1的折射率大，波长短，在真空中单色光1的波长比2的短，C错误；
D. 根据 ，折射率越大，在介质中的速度越小，单色光1的折射率大，则在玻璃中单色光1的传播速度比2的小，D错误。
故选A。
12．D
【详解】
A．由图可知，PN偏折程度较大，则PN的折射率较大，频率较大，所以PN是是蓝光，PM是黄光，故A错误；
B．由折射定律得PN的折射率
故B错误；
C．两束光在玻璃柱中的路程相同，由
可知
由
得时间
故C错误；
D．光束在该玻璃中传播的速度
故D正确。
故选D。
13．D
【详解】
如图所示，根据光的折射定律有
由几何关系知
以上两式联立可解得
故D正确。
故选D。
14．ABC
【详解】
ABD．由图可知，光线通过玻璃体后，A光的偏折程度比B光的偏折程度小，则该玻璃体对A光的折射率比对B光的折射率小，而折射率越大，光的频率越高，说明A光的频率比B光的频率低，由
可知，在真空中A光的波长比B光的波长长，故AB正确，D错误；
C．根据
及玻璃体对A光的折射率比对B光的折射率小，可知在该玻璃体中，A光比B光的传播速度大，故C正确；
E．光由一种物质进入另一种物质，频率不变，故E错误。
故选ABC。
15．ACE
【详解】
AC．由图可知，a光在玻璃砖中的折射角大于b光的折射角，根据折射定律可知
na根据n＝可知在玻璃砖中，a光传播的速度大于b光的传播速度。选项AC正确；
B．由于naD．a、b两束出射光都分别与入射光平行，故该两束出射光平行，选项D错误；
E．当厚度减半时，两光束在玻璃砖下表面的出射点的间距将减小，故两光线间的距离将减小，选项E正确。
故选ACE。
16．CD
【详解】
根据实验的原理，连接表示入射光线，连接表示出射光线，连接两光线与玻璃砖的交点，即为折射光线．实验的过程中，要先在白纸上放好玻璃砖，在玻璃砖的一侧插上两枚大头针和，然后在玻璃砖另一侧观察，调整视线使的像被的像挡住，接着在眼睛所在一侧相继又插上两枚大头针，使挡住的像，使挡住和的像，即在下方竖直插针，使所在直线与所在直线平行，故AB错误，CD正确．
17．
【详解】
试题分析：根据几何关系得入射角：，折射角为
由折射定律得折射率为： ．
18． 30° arcsin
【详解】
根据反射定律：入射角等于反射角，所以反射角为30°；
折射光线与发现的夹角为折射角。根据折射定律有
则有
解得折射角
19． 紫光 小于 小于
【详解】
因紫光的频率比红光大，紫光的折射率大于红光，由图可知a是紫光；真空中a光（紫光）的波长小于b光（红光）的波长，根据可知，在三棱镜中a光的速率小于b光的速率。
20． 大 =
【详解】
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。
21．（1）；；（2）
【详解】
（1）已知，由几何关系知入射角，折射角，则玻璃的折射率为
由题意可知临界角为
则有
故N点到直径AB的距离为
(2)光在玻璃中传播速度为
光由B传到M的时间为
光由M传到Q的时间为
总时间为
22．
【详解】
如图所示，设过P点光线，恰好被浮子挡住时，入射角、折射角分别为α、β
可知
而
联立解得
23．（i）；（2）
【详解】
（i）设水池加满水时，站在B点的人看到的端点发出的光，在池中的光线与竖直方向的夹角为r，在空气中的光线与竖直方向夹角为i，水池中水的折射率为n．
由折射定律：
由题意和几何关系得：
联立以上各式：
（ii）设水池加满水时，站在B点的人看到的端点发出的光，在水中传播的速率为v，在水中和空气中传播经历的时间分别为t1、t2，总时间为t．
联立以上各式得：
24．；解释详见解析
【详解】
光路图如下所示
铅笔在玻璃砖下方的A处，铅笔反射的光线经下表面进入玻璃砖，光线由空气进入玻璃砖，发生第一次折射，折射角小于入射角，折射光线靠近法线；光线经上表面进入空气，发生第二次折射，折射角大于入射角，折射光线偏离法线，光线经两次折射后进入人眼，人眼看物体，将光线反向延长，光线向右发生偏移，所以人眼看到的是铅笔向右偏移后的像，感觉铅笔像断开了。
答案第1页，共2页