选择性必修一4.1光的折射 练习（word版含答案）

鲁科版 （2019）选择性必修一 4.1 光的折射
一、单选题
1．甲坐在人民大会堂台前60m处听报告，乙坐在家里离电视机5m处看电视直播，已知乙所在处与人民大会堂相距1000km，不考虑其他因素，则（空气中声速为）
A．甲先听到声音 B．乙先听到声音
C．甲、乙同时听到声音 D．不能确定
2．下列说法正确的是（　　）
A．光从一种介质进入另一种介质时，一定会发生偏折
B．光从空气进入其他介质时，折射角大于入射角
C．光从空气进入其他介质时，速度要减小
D．折射是指光的传播方向发生改变的现象
3．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
4．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
5．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
6．如图所示，两细束不同的单色光a、b以相同的入射角斜射到平行玻璃砖的上表面，从下表面射出时a光线的侧移较大，由此可以判定（　　）
A．在空气中a的波长大于b的波长
B．在玻璃中a的频率大于b的频率
C．在玻璃中a的传播速度大于b的传播速度
D．在真空中a的传播速度小于b的传播速度
7．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
8．如图所示，两束平行的黄光射向截面为正三角形的玻璃三棱镜ABC，已知该三棱镜对该黄光的折射率为，入射光与AB界面夹角为45°，光经三棱镜后到达与BC界面平行的光屏PQ上，下列说法中正确的是（　　）
A．两束黄光从BC边射出后不再平行
B．黄光经三棱镜折射后偏向角为30°
C．改用红光以相同的角度入射，出射光束仍然平行，但其偏向角大些
D．若让入射角增大，则出射光束不平行
9．白光通过三棱镜发生色散现象，下列说法正确的是（　　）
A．不同颜色的光在真空中的光速不同
B．在同一介质中红光的折射率比紫光大
C．在同一介质中红光的光速比紫光大
D．每种颜色的光通过三棱镜都会分成几种颜色的光
10．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．
11．下面是四种与光有关的事实，其中体现光的波动性的是（　　）
①白光通过棱镜在屏上呈现彩色；
②雨后的天空出现彩虹；
③肥皂泡的表面呈现彩色；
④白光通过双缝在光屏上呈现彩色条纹。
A．①② B．①③ C．②③ D．③④
12．如图所示，两块折射率不同、厚度相同、上下表面平行的透明玻璃板平行放置在空气中，一光束以45°角入射到第一块玻璃板的上表面。则（　　）
A．在第一块玻璃板的上表面可能没有反射光
B．光分别通过两块玻璃板的时间一定不同
C．第二块玻璃板的下表面的出射光方向与入射光方向不平行
D．第二块玻璃板的下表面的出射光方向在入射光方向延长线的右侧
13．如图所示是光线以相同的入射角从空气射入三种不同介质时的折射情况，则在三种介质中光的传播速度最小的是（　　）
A．介质甲 B．介质乙 C．介质丙 D．三种介质均一样
14．如图所示，一束复色光经三棱镜后分开成a、b、c和d四种单色光。用这四种单色光分别照射金属钾板，其中c光恰好可从金属钾板上打出光电子；也可以用这四种单色光分别作为双缝干涉实验的光源。下列说法正确的是（　　）
A．d光的频率最高
B．d光在棱镜中的折射率最大
C．a光产生的干涉条纹宽度最大
D．a光打出的光电子的遏止电压最大
15．光在某种玻璃中的传播速度是m/s，要使光由玻璃射入空气时折射光线与反射光线成90°夹角，则入射角应是（　　）
A．30° B．37° C．45° D．60°
二、填空题
16．如图所示为玻璃厚度检测仪的原理简图，其原理是：固定一束激光AO以不变的入射角θ1照到MN表面，折射后从PQ表面射出，折射光线最后照到光电管C上，光电管将光信号转变为电信号，依据激光束在C上移动的距离，可以确定玻璃厚度的变化．设θ1＝45°，玻璃对该光的折射率为，C上的光斑向左移动了Δs，则可确定玻璃的厚度比原来变____________(填“厚”或“薄”)了的__________倍．
17．一束激光以入射角i=30°照射液面，其反射光在固定的水平光屏上形成光斑B，如图所示，如果反射光斑位置向右移动了2cm， 说明液面________。
18．真空中一束波长为6×10-7m的可见光，频率为___Hz，已知光在真空中的速度为3×108m/s．该光进入水中后，其波长与真空中的相比变____（选填“长”或“短”）．
19．（1）全反射棱镜形状：截面为______三角形的棱镜。
（2）全反射棱镜的特点：当光垂直于它的一个界面射入后，都会在其内部发生______，与平面镜相比，它的反射率很高。
三、解答题
20．如图所示，一束光线以入射角i=45射到一水平放置的平面镜上，反射后在上方与平面镜平行的光屏上留下一光点P。现将一块上、下两面平行的透明体平放在平面镜上，进入透明体的光线经平面镜反射后再从透明体的上表面射出，打在光屏上的P'点（图中未画出），P'点在P点的左侧且P、P'两点的距离为L，透明体的折射率n=，真空中的光速为c，求：
（1）光进入透明体的折射角r；
（2）光在透明体中传播的时间t。
21．某同学设计了一种测量透明圆柱体材料折射率的方法。让两束激光平行射入圆柱体内，已知圆柱体截面圆半径为R，激光束形成的平面与圆柱体截面平行，且两束激光关于截面圆直径AB对称，间距为，两束激光通过圆柱体后汇聚到AB的延长线上C点，C点到圆心O的距离。求这种透明圆柱体材料的折射率。
22．一条小渔船停在平静的水面上，渔船前端有一警示灯P离水面的高度为h1=0.75 m；渔船正前方有A、B两浮标，浮标A与P的水平距离为S1=1.0m，示意如图。一潜水员在浮标A前方S2=1.5 m处下潜到眼睛距离水面深度为h2=2.0 m时，看到警示灯P刚好被浮标A挡住。船上在警示灯P后方与P水平距离为的位置有一小照明灯泡Q，潜水员看见小灯泡Q恰好被浮标B挡住，此时浮标B与潜水员的水平距离也为．求：
（1）水的折射率n．
（2）小灯泡Q离水面的高度是多少？
23．如图，竖直放置在水平地面上的长方形玻璃砖折射率。一束单色光以入射角射到玻璃砖右表面的中点A，经左、右两表面传播后在地面上出现三个光点（图中未画出）。已知玻璃砖的高度，厚度，不考虑多次反射，以右表面O点为一维坐标原点，向右为正方向。求地面上三个光点的坐标位置。
24．如图，截面为等腰梯形的容器贮满水，放置在房间的水平桌面上，早晨阳光穿过窗户照射到水面，某时刻观察到阳光恰好照亮容器的整个底部，已知容器梯面倾角a的余弦值为，水的折射率为，求此时光线与水面的夹角。
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．B
【详解】
声音传到中所需时间为
传到乙所需时间为
乙先听到声音。
故选B。
2．C
【详解】
A．光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向会发生变化，当垂直入射时，传播方向不改变，A错误；
B．当光从空气斜射入其他介质时，折射角小于入射角，B错误；
C．根据
可知光从空气进入其他介质时，速度要减小，C正确；
D．光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向会发生变化，这是光的折射现象，并不是说光的传播方向发生改变就是折射，光的反射也能改变方向。D错误。
故选C。
3．C
【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。
4．C
【详解】
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。
故选C。
5．B
【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。
6．B
【详解】
A．根据
知，在真空中波长与频率与反比，则知，在真空中的波长小于的波长，A错误；
B．光的偏折程度大于光的偏折程度，则光的折射率大于光的折射率，所以的频率大于的频，B正确；
CD．由
则得
是真空中波长，是介质中波长，由上知，光在真空中波长小，而折射率大，故知在玻璃中的波长小于的波长， 光的折射率大，由
得知，光在玻璃中传播的速度小，光在真空中的传播速度相同，CD错误。
故选B。
7．B
【详解】
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。
8．B
【详解】
AB．作出光路图如图，由折射率公式n＝ 可知
r＝30°
由几何关系可知折射光在三棱镜内平行于底边AC，由对称性可知其在BC边射出时的出射角也为i＝45°，因此光束的偏向角为30°，A错误，B正确；
C．由于同种材料对不同的色光的折射率不同，相对于黄光而言红光的折射率小，因此折射后红光的偏向角小些，C错误；
D．若让入射角增大，折射角按一定的比例增大，出射光束仍然平行，D错误。
故选B。
9．C
【详解】
A．不同颜色的光在真空中的光速相同，A错误；
B．在同一介质中红光的折射率比紫光小。B错误；
C．根据
可知，折射率小的，速度大，所以在同一介质中红光的光速比紫光大。C正确；
D．单色光通过三棱镜不会分成几种颜色的光。D错误。
故选C。
10．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。
11．D
【详解】
①白光是复色光，而同一种玻璃对不同的单色光的折射率不同，故虽然不同的单色光的入射角相同但经玻璃折射后的出射角不同即发生了色散，故光的色散是光折射的结果
②雨后天空中的彩虹是光的色散现象
③肥皂泡在阳光照耀下呈现彩色条纹，太阳光肥皂泡经过内外膜的反射后叠加，从而出现彩色条纹，这是光的干涉
④白光通过双缝呈现的彩色条纹，这是光的衍射现象
体现光的波动性的是③④
故选D。
12．B
【详解】
A．光从空气进入第一块玻璃板时，在其上表面同时发生反射和折射。故A错误；
C．因为光在玻璃板中的上表面的折射角和下表面的入射角相等，根据光的可逆性原理，从下表面出射光的折射角和开始在上表面的入射角相等，即两光线平行。第二块玻璃板的下表面的出射光方向与入射光方向平行。故C错误；
B．设光在一块玻璃砖发生折射的折射角为，则有
设玻璃砖的厚度为d，因此光走的路程为
由
可知光在玻璃砖中的传播时间为
可知光分别通过两块玻璃板的时间一定不同。故B正确；
D．光线在玻璃板中发生偏折，由于折射角小于入射角，可知第二块玻璃板下表面的出射光一定在入射光延长线的左侧。故D错误。
故选B。
13．C
【详解】
从题图中可以看出在入射角i相同的情况下，介质丙中折射角r最小，由
可知，介质丙对光的折射率最大，由
可知，在介质丙中光的传播速度最小。
故选C。
14．D
【详解】
AB．光的频率越大，在棱镜中的折射率越大，出射光线相对于入射光线偏折的越厉害，所以a光的频率最高，d光的频率最低，d光在棱镜中的折射率最小，A、B错误；
C．由
可得a光的波长最短，由干涉条纹间距公式
可知a光产生的干涉条纹宽度最小，C错误；
D．由光电效应方程
和动能定理
联立可得
a光的频率最高，a光打出的光电子的遏止电压最大，D正确。
故选D。
15．A
【详解】
依题意做出光路图，如图所示
折射率为
设入射角为，，则有
解得
故选A。
16． 厚
光线通过玻璃砖后传播方向不变，只发生侧移，根据激光束在C上移动的方向，可以确定玻璃厚度的变化情况．由折射定律和几何知识求解玻璃厚度的变化量．
【详解】
[1]根据平行玻璃砖的光学特性可知，光线通过玻璃砖后传播方向不变，只发生侧移，据题激光束在C的光斑向左移动，说明玻璃砖增厚；
[2]根据折射定律得
得
得
设玻璃砖变厚了d．根据几何知识得
解得
17．下降了cm
光斑右移2 cm，则液面下降，下降高度利用解直角三角形的知识解决。
【详解】
若液面上升，则反射光斑应该向左移动，现在光斑右移说明液面下降，由直角三角形的关系知下降高度
【点睛】
本题的关键在于分析液面的升降，可以利用画图去判断，再结合解三角形就可以了。
18． 短
【详解】
试题分析：真空中一束波长为的可见光，频率为：，该光进入水中后，根据波长与折射率的关系可知，其波长与真空中的相比变短．
考点：光的折射定律
【名师点睛】
该题考查光的折射，解决本题的关键掌握光的折射定律，以及．
19． 等腰直角 全反射
【详解】
略
20．（1）；（2）
【详解】
（1）根据折射定律有
①
解得
②
（2）如图所示，设透明体的厚度为d，根据几何关系可得
③
光在透明体中传播的距离为
④
光在透明体中传播的速度为
⑤
光在透明体中传播的时间为
⑥
联立③~⑥式解得
⑦
21．
【详解】
两束激光在圆柱体内的光路如图所示
由几何关系知
设从透明材料射出的光线与圆柱体壁的交点为E，出射角为，由折射定律可得
又由于
因为，所以
在△OEC中，由正弦定理得
解得
由数学知识可得
解得

22．（1）；（2）2.80m
【详解】
（1）设从P发出的一条光线，恰好被浮标A挡住时，入射角、折射角分别为、，则：
水的折射率
由①②③得
（2）潜水员看见小灯泡Q的光路图如下:
又
得
又由几何关系得
解得
23．；；
【详解】
画出相应光路，如图所示
由折射定律可得
解得折射角为
由几何关系可知，从B点折射出的光线与从A点直接反射的光线平行，有
解得
，
则
标尺上三光点的坐标为
M：4cm，，
24．30°
【详解】
阳光恰好照亮容器的整个底部时，折射光线与容器底的夹角为α，则光线的折射角为，根据折射定律
可得
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页