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．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
2．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
3．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
4．如图，一束单色光射向圆柱形玻璃砖的A点，已知其入射角为i，折射角为r，玻璃砖的折射率为，则（　　）
A．要使单色光进入玻璃砖，入射角i必须大于
B．选择合适的入射角i，可使单色光在玻璃砖内发射全反射
C．单色光第一次从玻璃砖射出时，光相对A点入射时方向改变
D．单色光第N次到达玻璃砖界面并射出时，光相对A点入射时方向改变
5．一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
6．有一束单色光从A穿过B再折向C，如图所示，下列说法中正确的是（　　）
A．介质B的折射率最大 B．介质C的折射率最大
C．光在介质B中的速度最小 D．光在介质C中的速度最大
7．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
8．如图所示，截面为直角三角形的透明介质，，一单色光从边的中点D垂直边射入透明介质，通过透明介质后与的延长线交于E点．若．则透明介质对该光的折射率为（　　）
A． B． C．1.5 D．2
9．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
10．如图所示，一束由两种单色光组成的复色光Ⅰ从空气中射向水面，进入水面后变成Ⅱ、Ⅲ两光，折射角分别为和，且＞。下列说法正确的是（　　）
A．若光束Ⅱ是蓝光，光束Ⅲ有可能是紫光
B．若光束Ⅱ是紫光，光束Ⅲ有可能是蓝光
C．光束Ⅱ与光束Ⅲ在水中的速率之比
D．光束Ⅱ与光束Ⅲ在水中的波长之比
11．惠更斯在研究了光的折射现象之后曾思考过一个问题：让两束折射率不同的单色光以相同的入射角从截面为半圆形的玻璃砖左端入射，不考虑光在玻璃砖中的反射，则它们在玻璃砖中运动时间关系（　　）
A．折射率大的光运动时间长 B．折射率小的光运动时间长
C．它们运动的时间相等 D．无法确定
12．如图所示的四种情景中，属于光的折射的是（　　）
A．灯光照射下形成的影子
B．放大镜形成的像
C．透过小孔形成的像
D．光亮勺子形成的像
13．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．
14．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
15．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
二、填空题
16．如图所示，两端开口的圆筒内嵌有一凸透镜，透镜主光轴恰好与圆筒中轴线重合．为了测出该透镜的焦距以及透镜在圆筒内的位置，小李同学做如下实验：在圆筒左侧凸透镜的主光轴上放置一点光源S，在圆筒右侧垂直凸透镜的主光轴固定一光屏，点光源S与光屏的距离为L．左右移动圆筒，当圆筒左端面距离点光源S为a时，恰好在光屏上成一个清晰的像；将圆筒向右水平移动距离b，光屏上又出现了一个清晰的像．则凸透镜和圆筒左端面的距离x为____________，该透镜的焦距f为__________．
17．如图所示，一束光在空气和玻璃两种介质的界面上同时发生反射和折射（图中入射光线、反射光线和折射光线的方向均未标出），其中折射光线是_____ （用字母表示），反射角等于_____。
18．如图所示，一水池深为h，一根长直木棍竖直地插入水底，棍露出水面部分的长度为L，当太阳光与水平面夹角为斜射到水面时，已知水的折射率为n，求棍在水底的影子的长度_________________．
19．如图，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2h的B点时，又恰好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，发光体的一端紧靠池边的底部，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，则水的折射率为_______。
三、解答题
20．什么是平行光束 什么是同心光束 什么是发散光束 什么是会聚光束
21．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。
22．如图所示为一个半径为R的半圆柱体玻璃横截面，该玻璃的折射率为n，OD为其直径。一束由紫光和红光组成的复色光在该横截面内沿AO方向从真空射向OD，入射角为i，已知光在真空中的光速为c。
（1）OB和OC为该复色光在玻璃中分开的光线，请简要说明OB、OC光线的性质；
（2）求光通过OB和OC的时间比。
23．如图，一潜水员在距海岸A点30m的B点竖直下潜，B点和灯塔之间停着一条皮划艇。灯塔顶端的指示灯与皮划艇两端的连线与竖直方向的夹角分别为和（），潜水员下潜的深度，皮划艇高度可忽略。
（1）潜水员在水下看到水面上的所有景物都出现在一个倒立的圆锥里。若海岸上A点恰好为倒立圆锥面与水面交点，求水的折射率为多大；
（2）潜水员竖直下潜过程中，深度在h1=4m至h2=的范围内看不到灯塔指示灯，求皮划艇的长度。
24．如图所示，开口向上的容器放在水平面上，容器底部装有平面镜。一束光线以60°的入射角照射到容器里，容器里没有装液体时，反射后射到平面镜上方与平面镜平行的光屏上点。现注入深度为的液体，液体的折射率为，进入液体的光线经平面镜反射后再从液体的上表面射出，打到光屏上的另一点点（图中未画出）。已知光在真空中的速度。求：
(1)与相比较平移了多少距离？
(2)光在液体中的传播时间。
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．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。
2．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。
3．C
【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。
4．C
【详解】
A单色光进入玻璃砖，属于从光疏介质进入光密介质。对入射角没有要求。故A错误；
B光路图如图所示，根据光路图的对称性可知，单色光不可能在玻璃砖内发射全反射。故B错误；
C由光路图可知，单色光第一次从玻璃砖射出时，光相对A点入射时方向改变，则根据几何关系有
故C正确；
D由光路图可知，单色光第N次到达玻璃砖界面并射出时，光相对A点入射时方向改变。故D错误。
故选C。
5．B
【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。
6．B
【详解】
AB．由光路的可逆性，假设光分别由B进入A和C，根据折射率的物理意义可知，折射率是反映介质对光线偏折程度的物理量，进入C的偏折程度大于进入A的偏折程度，可知C的折射率比A的大，B中的入射角最大，折射率最小，可得
nC>nA>nB
A错误，B正确；
CD．由可以判断出，光在B中传播的速度最大，在C中传播的速度最小，CD错误。
故选B。
7．C
【详解】
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。
故选C。
8．B
【详解】
根据折射定律，作出光路图，如图
由几何关系，可得
根据折射率的定义式，可得
故选B。
9．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。
10．A
【详解】
AB．紫光的折射率比蓝光的折射率大，则入射角相等时，紫光的折射角更小，若光束Ⅱ是蓝光，则光束Ⅲ有可能是紫光，A正确，B错误；
C．Ⅱ和Ⅲ的折射率之比
两束光在水中的速率由
可得
v1﹕v2=sinα﹕sinβ
C错误；
D．由
可得
因为
v1>v2
f2>f1
所以
v1f2>v2f1
所以
而又因为
α>β
sinβ﹕sinα<1
故D错误。
故选A。
11．C
【详解】
设光的入射角为，折射角为，则根据折射定律有
又因为
设圆的直径为，则光在玻璃砖中的运动的距离为，光在玻璃砖中运动的时间为
将以上式子联立后求得
由于两种单色光的入射角相等，所以它们在玻璃砖中运动的时间相同。
故选C。
12．B
【详解】
A．属于光沿直线传播。故A错误；
B．属于光的折射。故B正确；
C．属于光沿直线传播。故C错误；
D．属于光的反射。故D错误。
故选B。
13．D
【详解】
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
故选D。
14．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。
15．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。
16． (L-b-2a)/2 (L2-b2)/4L
【详解】
试题分析：掌握凸透镜成像的规律，根据光路的可逆性，两次成像的物距和像距正好相反，即第一次的物距等于第二次的像距，第一次的像距等于第二次的物距，从而可以计算出距离x的值；根据凸透镜成像的原理，由点S发出的光经过凸透镜后会聚到像点，并结合平行于主光轴的光线过焦点分析焦距的大小．
根据光路的可逆性，第一次的物距等于第二次的像距，第一次的像距等于第二次的像距，第一次的物距
圆筒向右移动b，则凸透镜也会向右移动b，则第二次的像距为；则，解得；光源S所成像应在S′处，若物体AS，则成像应为A′S′，根据成像原理，成像光路图如图所示：
又像高与物体高度正比等于像距与物距之比，则：，由图知，A′S′F∽BOF，则：；AS=BO，，联立以上几式得；
17． OG 30°
【详解】
[1][2]由图可知关于中心线对称的只有FO、EO，故两条光线一定为入射光线和反射光线，AB为界面，CD是法线；故反射角应为30°；
OG一定为折射光线，因折射光线与入射光线分布在法线两侧，且由空气到玻璃时折射角减小，由玻璃到空气时折射角变大，故EO为入射光线，且从玻璃射向空气中。
18．
【详解】
依题意画出如图所示的示意图，且AO长为L，因，所以
因为
所以，
所以水底的影子长为
19．
【详解】
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。光路图如下
由折射定律
未装水时和装水后几何关系如图
可得
联立，可得
20．见解析
【详解】
由平行光线组成的一束光线叫平行光束；
点光源发出的是球面波，这所有的球面波对应的光束圆心在同一点，这样的光束叫同心光束；
从光源发出的光线向四周发出，其反向延长线交于一点，这样的光束叫发散光束；
延长后可以相交的光线叫会聚光束。
21．；；
【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，，
22．（1）见解析；（2）1
【详解】
（1）设OB和OC与法线夹角分别为、，则由折射定律知
由图可知
所以
所以OB是紫光、OC是红光。
（2）连接BD、CD如图
则由几何关系知
又因为
所以
即
则光通过OB和OC的时间为
所以
23．（1）；（2）
【详解】
（1）设水的折射率为n，海岸上A点恰好处在倒立圆锥的边缘上，可得
有几何关系得
代入数据可得
（2）设入射角为的光线的折射角为，入射角为的折射角为，B点和皮划艇右端距离为l1，B点和皮划艇左端距离为l2，皮划艇长为l，则由折射定律可得
代入数据可得
由几何关系可得
所以可得
24．(1)；(2)
【详解】
(1)设光进入液体的折射角为，有
根据折射定律知
可知
解得
由图可知
其中
可知光斑移动的距离
(2)光在液体中传播的距离
光在液体中传播的速度
光在液体中的传播时间
解得
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页