4.1光的折射 同步过关练 （word版含答案）

4.1光的折射 同步过关练（含解析）
一、选择题
1．一束白光通过三棱镜后发生了色散现象，如图所示。下列说法错误的是（　　）
A．玻璃对红光的折射率最小
B．红光的偏折角最大
C．红光在玻璃中的传播速度比紫光大
D．屏幕上各色光的光谱由下到上的排列顺序为：红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫
2．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．
3．如图虚线框所示，两块完全相同的玻璃直角三棱镜Ⅰ，两者的斜边平行放置，在它们之间是均匀的透明介质Ⅱ。一单色细光束垂直于左侧三棱镜Ⅰ的直角边入射，已知Ⅰ和Ⅱ对该束光的折射率分别为、.则下列说法正确的是（　　）
A．出射光线可能为①，并且
B．出射光线可能为②，并且
C．出射光线可能为③，并且
D．出射光线可能为④，并且
4．如图一束红光与一束紫光以适当的入射角射向半圆形玻璃砖，其出射光线都是由圆心O点沿OP方向射出，如图所示，则（　　）
A．AO是红光，它穿过玻璃砖所需的时间短
B．AO是紫光，它穿过玻璃砖所需的时间长
C．BO是红光，它穿过玻璃砖所需的时间长
D．BO是紫光，它穿过玻璃砖所需的时间短
5．关于折射率，下列说法正确的是（　　）
A．根据＝n可知，介质的折射率与入射角的正弦值成正比
B．根据＝n可知，介质的折射率与折射角的正弦值成反比
C．根据n＝可知，介质的折射率与介质中的光速成反比
D．同一频率的光由第一种介质进入第二种介质时，折射率与波长成正比
6．如图所示，平面MN是透明介质和真空的交界面，真空中的点A、B与介质中的点C在同一条直线上，且直线与平面交于P点。已知AB＝BP＝PC，分别由A、B点发出的a、b两种色光照到界面上的同一点Q点（图中未画出）后，进入介质中传播，都能够到达C点。则下列叙述正确的是（　　）
A．Q点与P点重合
B．透明介质对a光的折射率大于对b光的折射率
C．Q点在P点的右侧
D．a光在真空中的波长小于b光在真空中的波长
7．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
8．下列哪一幅图正确表示了光从空气进入玻璃中的光路（　　）
A． B．
C． D．
9．“B超”可用于探测人体内脏的病变状况。超声波从某肿瘤患者的肝脏表面入射，经折射与反射，最后从肝脏表面射出，示意图如图所示。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。可表示为（式中是入射角，是折射角，、分别是超声波在肝外和肝内的折射率），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，超声波在肝内的传播速度为v，入射角为i，肿瘤的反射面恰好与肝脏表面平行，肝脏表面入射点到出射点之间的距离为d，则超声波在肝内的传播时间为（　　）
A． B． C． D．
10．一束复色光从空气进入某介质后，变为a、b两束单色光如图所示，下列判断正确的是（　　）
A．介质对a光的折射率小于介质对b光的折射率
B．a的波长大于b的波长
C．a的频率大于b的频率
D．a在介质中的传播速度比b的大
11．将一透明体平放于平整坐标纸上，并在一端放上光屏，如图（俯视图）所示，用激光平行于坐标纸照射该透明体右侧表面上的P点，调整入射光角度，在光屏上仅出现了M、N两个亮斑，则该透明体对该激光的折射率约为（　　）
A．1.25 B．1.33 C．1.50 D．1.67
12．如图所示，光在真空和某介质的界面MN上发生折射，由图可知（　　）
A．光是从真空射入介质的 B．光是由介质射入真空的
C．介质的折射率为 D．介质的折射率为
13．如图所示，真空中有一个半径为R、质量分布均匀的玻璃球。频率为f的激光束在真空中沿直线BC传播，在C点经折射进入玻璃球，并在玻璃球表面的D点经折射进入真空中，已知，玻璃球对该激光的折射率为，则下列说法中正确的是（设c为真空中的光速）（　　）
A．激光束的入射角
B．改变入射角i的大小，激光束不可能在玻璃球的内表面发生全反射
C．光在射入玻璃球后，频率变小
D．从C点射入玻璃球的激光束，在玻璃球中不经反射传播的最长时间为
14．关于光在传播过程中的现象，下述说法中正确的是（　　）
A．雨后天空出现的彩虹是光的衍射现象
B．白光通过三棱镜在光屏上形成的彩色光带是光的色散现象
C．涂有增透膜的照相机镜头呈淡紫色，说明增透膜增加了淡紫色光的透射程度
D．夜间观看到天空星座的位置比实际位置偏高，这是光的折射现象造成的
二、解答题
15．光的“逆向反射”又称再归反射，它能使光线沿原来的方向反射回去。该现象在交通上有很广泛的应用，在山区盘山公路的路面上一般都等间距地镶嵌一些玻璃球，当夜间行驶的汽车的车灯照上后显得非常醒目，以提醒司机注意。若小玻璃球的半径为R，折射率为，如图所示，今有一束平行光沿直径AB方向照在小玻璃球上，求：
（1）能实现“逆向反射”的入射光离直径AB多远？
（2）该光线在玻璃球里传播用时多长？
16．如图所示，某种材料制成的半球体半径为R，左侧面镀有水银，CD为半球底面直。O为球心，直线OB⊥CD，且与半球面交于B点。现有一束单色光平行于BO方向从半球面上的A点射入半球，经CD面反射后恰好从B点射出半球。已知单色光入射点A到OB的距离，不考虑单色光在B点的反射，光在真空中的传播速度为c。求：
（i）透明半球对该单色光的折射率n；
（ii）该单色光在半球内传播的总时间t。
试卷第1页，共3页
参考答案
1．B
【解析】
【详解】
ABD.光的频率越大，玻璃对其的折射率越大，其偏折角越大，所以玻璃对红光的折射率最小，红光的偏折角最小，屏幕上各色光的光谱由下到上的排列顺序为：红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫，故AD正确，不符合题意，B错误，符合题意；
C.根据
可知红光在玻璃中的传播速度比紫光大，故C正确，不符合题意。
故选B。
2．D
【解析】
【详解】
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。
故选D。
3．B
【解析】
根据折射定律可知光线穿过两面平行的玻璃直角三棱镜介质后，传播方向不变，只可能发生侧移，即光线和两直角三棱镜的斜面夹角相同，由光路可逆原理可知，光线和两直角三棱镜的竖直直角面的夹角也应相等（即都和竖直直角面垂直），根据光路特点可知，若
则光线将向上平移，所以出射光线可能为②，故选B。
4．A
【解析】
由光路图可知，BO光线的偏折能力要强于AO光线的偏折能力，证明B光的折射率大于A光的折射率，所以AO是红光，BO是紫光，光在介质中的传播速度，因此AO在介质中的传播速度更快，由可知，AO穿过玻璃砖所需的时间短，故选A。
5．C
【解析】
ABC．由折射率的定义式
可知，折射率的大小可以由空气中角度的正弦值与介质中角度的正弦值的比值来计算，但折射率是由介质和光的频率共同决定的，且
与入射角和折射角无关，所以C正确，A、B错误。
D．折射率
则同一种频率的光由第一种介质进入第二种介质时，折射率与波长成反比，D错误。
故选C。
6．C
【解析】
【详解】
分别由A、B发出的两种色光从界面上同一点Q进入介质，经折射后交于C，则Q点在P点右侧，如图所示，
由图可知，介质对a光的折射率小于对b光的折射率，因此
fa＜fb
由于
所以在真空中
λa＞λb
则ABD错误，C项正确。
故选C。
7．C
【解析】
【详解】
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 由
得
可知
va >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
故选C。
8．C
【解析】
ACD．光从空气斜射入玻璃时，折射角应小于入射角，而A图中折射角大于入射角，D图中折射角等于入射角，AD错误C正确；
B．B图中折射光线与入射光线在法线的同侧，画法错误，B错误。
故选C。
9．A
【解析】
【详解】
作出光路图如下，设光在肝脏表面折射角为r，则有
光在肝脏内的光程为
则超声波在肝内的传播时间为
故A正确，BCD错误；
故选A。
10．C
【解析】
A．由图知，a、b两束单色光的入射角相等，a光的折射角小于b光的折射角，根据折射定律
知介质对a光的折射率大于介质对b光的折射率，A错误；
C．根据光的频率越大，折射率越大，可知a的频率大于b的频率，C正确；
B．a的频率大于b的频率，由
知a的波长小于b的波长，B错误；
D．介质对a光的折射率大于介质对b光的折射率，根据
可知a在介质中的传播速度比b的小，D错误。
故选C。
11．B
【解析】
【详解】
由题意可知，光点N是由设到P点的光线直接反射后射到N点；而光斑M是由射到P点的光折射后射到左侧表面，然后发生全反射射到M点；
则在P点，由光的折射定律结合几何关系可知
故选B。
12．B
【解析】
AB．光从光密介质射向光疏介质时，折射角大于入射角，根据题图可知，入射角为30°，折射角为60°，光是从介质射入真空的，A错误，B正确；
CD．由折射定律可知，介质的折射率为
CD错误。
故选B。
13．ABD
【解析】
【详解】
A．设入射角为，折射角为r，如图
已知，则，根据，即有
解得
故A正确；
B．激光束从C点进入玻璃球时，无论怎样改变入射角，折射角都小于临界角，根据几何知识可知光线在D点的入射角不可能大于临界角，所以在D点都不可能发生全反射，故B正确；
C．光子的频率由光源决定，与介质无关，所以光子穿越玻璃球时频率不变，故C错误；
D．激光在玻璃球中传播的速度为
从C点射入玻璃球的激光束，在玻璃球中不经反射传播的最长路程为S=2R，则最长时间为
故D正确。
故选ABD。
【点睛】
本题是折射定律和几何知识的综合，关键是画出光路图，运用几何关系求解。
14．BD
【解析】
A．雨后天空出现的彩虹是光的折射现象，故A错误；
B．白光通过分光镜在光屏上形成的彩色光带是由于不同色光折射率不同而产生光的色散现象，故B正确；
C．在选择增透膜时，一般是使对人眼灵敏的绿色光在垂直入射时相互抵消，这时光谱中其它频率的光将大部分抵消，因此进入镜头的光有很多，但以抵消绿光为主，这样照相的效果更好。对于增透膜，有约1.3%的光能量会被反射，再加之对于其它波长的光，给定膜层的厚度是绿光在薄膜中的波长的倍，从薄膜前后表面的反射绿光相互抵消，而波长较长的红色光以及波长较短的不能完全抵消，所以镜头呈淡紫色，故C错误。
D．夜间观看到天边星座的位置比实际位置高，这是光的折射现象，故D正确；
故选BD。
15．（1）；（2）
【解析】
【详解】
（1）如图所示，根据光路的对称性可知只有在B点反射的光才能沿原方向返回
设光线在球面上的入射角为i，折射角为r，由几何关系可得
i=2r
根据折射定律有
解得
i=60°，r=30°
所以实现“逆向反射”的入射光离直径AB的距离为
（2）根据几何关系，光程
在球中的光速
传播用时
16．（i）；（ii）
【解析】
【详解】
（i）作出光路图如下图所示
由几何关系可知
设折射角为，则折射率为
而
联立方程可求得
所以
解出
（ii）由几何关系可知光线在球内的总路程为
单色光在半球内传播的速度大小为
单色光在半球内传播的总时间为
解出
答案第1页，共2页