4.1光的折射定律 同步练习 （word版含答案）

粤教版（2019）选择性必修一 4.1 光的折射定律
一、单选题
1．如图所示，两块三棱镜相隔一段距离，且侧面平行正对，一细束光斜射入其中一块三棱镜，所有光线均从侧面出入，且不考虑反射光线。下列说法中正确的是（　　）
A．光线进入三棱镜后，频率将变小
B．若入射光为单色光，则经过两个棱镜后的出射光线与入射光线一定平行
C．若入射光为白光，在图中虚线A处放置一光屏，屏上将会出现彩色光谱，且光斑上部呈紫色
D．若入射光为白光，在图中虚线B处放置一光屏，屏上将会出现一个白色光点
2．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
3．如图所示，眼睛在a处看到鱼在水中的b处。若从a处射出一束激光欲照射到鱼身上，则激光应对着哪一位置射出（　　）
A．b的下方 B．b的上方
C．b处 D．无法确定
4．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
5．一束由红、蓝两单色光组成的光线从一平板玻璃砖的上表面以入射角射入，穿过玻璃砖自下表面射出，已知该玻璃砖对红光的折射率为1.5。设红光与蓝光穿过该玻璃砖所用的时间分别为和，则在从逐渐增大至的过程中（　　）
A．始终大于 B．始终等于
C．始终小于 D．先小于后大于
6．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
7．下列光现象中与小孔成像原理相同的是（　　）
A．“手影”游戏； B．水中“折筷”
C．山的“倒影”； D．雨后“彩虹”
8．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
9．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
10．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
11．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
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
13．一底面半径为R的半圆柱形透明体的折射率为，横截面如图所示，O表示半圆柱形截面的圆心。半圆柱对称轴OP上有一发光点S，距离圆心O为，当某角度的强度值很小时，，圆的弦长可以近似代替弧长。当沿着PO方向观察时，实际观察到的发光点S到P点的距离为（　　）
A． B． C． D．
14．如图所示，等腰三角形为一棱镜的横截面，。一细束单色光平行于底边从边上的D点（）射入棱镜，从边上的E点平行底边射出棱镜，且，已知光在真空中的传播速度为c。则（　　）
A．该棱镜的折射率为 B．该棱镜的折射率为1.5
C．光在该棱镜中传播的速度大小为 D．光在该棱镜中传播的时间为
15．如图所示，有一个玻璃三棱镜ABC，顶角A为30°，一束光a垂直于AB射入棱镜，由AC边射出进入空气，测得折射光线与入射光线间的夹角为30°，则棱镜的折射率为 （　　）
A． B． C． D．
二、填空题
16．一个半圆柱体玻璃砖的横截面是半径为R的半圆，AB为半圆的直径，O为圆心，如图所示。一束关于O点对称的平行光垂直射向玻璃砖的下表面，入射光束在AB上的最大宽度为R，距离O点最远的光线到达上表面后恰好发生全反射，则该玻璃砖的折射率为________。若另一细光束在O点左侧垂直于AB从圆弧表面射入此玻璃砖，细光束到O点的水平距离为，不考虑反射的情况，此光线从玻璃砖射出的位置与O点的距离为________（计算结果保留两位有效数字）。
17．光的反射
（1）反射现象：光从第1种介质射到该介质与第2种介质的______时，一部分光会______到第1种介质的现象。
（2）反射定律：反射光线与入射光线、法线处在______内，反射光线与入射光线分别位于______；反射角______入射角。
18．如图，△ABC为一玻璃三棱镜的横截面，∠A=30°，一束红光垂直AB边射入，从AC边上的D点射出，其折射角为60°，则玻璃对红光的折射率为_____。若改用蓝光沿同一路径入射，则光线在D点射出时的折射射角______（“小于”“等于”或“大于”）60°。
19．如图所示，一束宽度为d的平行光射向截面为正三角形的玻璃三棱镜，入射光与AB界面夹角为45°，玻璃的折射率，光束通过三棱镜后到达与BC界面平行的光屏PQ。光从BC界面射出时与BC的夹角为_______，光屏PQ上光斑的宽度为_______。
三、解答题
20．一半径为r=0.4m、厚度为的圆柱形玻璃砖，沿中心轴线横向放置，如图所示为其截面图，圆柱侧面镀膜，光线不能透出，在圆柱中心轴线上距玻璃砖前表面处有一点光源，距玻璃砖后表面处有一光屏，光屏上光斑半径为2r。求：
（1）入射点到光源的最大竖直距离；
（2）玻璃砖的折射率n。
21．日晕是一种大气光学现象，如图1所示。在一定的气象条件下，空气中的水蒸气会变成正六棱柱状的小冰晶。太阳光穿过小冰晶时发生折射，在太阳的周围出现一个圆形的光圈，这就是日晕。日晕半径的视角最常见的是22°，如图2所示，太阳光沿截面方向射向正六棱柱状的小冰晶一侧面，从另一侧面射出，当最后的出射角等于最初的入射角时，偏向角D（光线经过冰晶折射偏转的角度）最小，这时出射光线若到达人的眼睛，人看到的就是22°晕（偏向角为22°）。（可能用到的数据：，）
（1）求冰晶的折射率n；
（2）如图3所示，若光线从正六棱柱六边形底面射入，侧面射出，最后的出射角等于最初的入射角时，人看到的是多少度晕？
22．如图所示，半径为R的四分之一圆是某玻璃砖的横截面，该玻璃砖放置在真空中，ab两束单色光同时从A点发出，a光射出玻璃砖时平行于OG，已知两束光在玻璃砖中的传播路径平行，FG， ∠BAO=60°，∠DAO=45° ，光在真空中的传播速度为c，求∶
（1）玻璃砖对a b光的折射率；
（2）a光从A点出射到射出玻璃砖的时间。
23．如图所示，在直角三棱镜截面中，长为L，，一束单色光从边上的中点D点射入并传播到C点，不考虑光在三棱镜内的反射，已知，该单色光在真空中传播速度为c，求：
（1）直角三棱镜的折射率；
（2）单色光从边射入到传播到C点的时间。
24．2021年11月26日内蒙古呼伦贝尔市天空中同时出现两个太阳（如图甲），甚是壮观。气象学家发文解释，这是由于团雾引起的折射现象，科学上称之为“幻日”。因为在团雾里有许多漂浮在空中的柱状冰晶体。就像一个多棱镜，当太阳光照射在冰晶体上时、就会发生非常规律的折射，太阳光线在冰晶作用下偏折约22°角，这样在22°视角方向形成太阳的像，所以我们能看到“两个太阳”甚至“三个太阳”（如图乙）。某同学想在实验室研究这一光学现象，他在实验室找到一个正六边形的玻璃柱ABCDEF（如图丙）。该同学让一束激光从AB边中点P入射，入射方向与AB边成30°角，光线经两次折射之后从EF边射出，测出经两次折射光路偏折60°角（图中未画出）。已知正六边形边长为a，真空中光速为c。求：
（1）该玻璃柱的折射率n；
（2）激光穿过玻璃柱所用时间t。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．B
【详解】
A．光线进入三棱镜后，频率保持不变，只是传播速度和波长变小，A错误；
B．根据折射定律，如图所示为入射光经过两个棱镜后的出射的光路图
由光路图可知，出射光线一定与入射光线平行，B正确；
C．若入射光为白光，在图中虚线A处放置一光屏，屏上将会出现彩色光谱，由于红光到紫光折射率增大，所以光斑上部呈红色，下部呈紫色，C错误；
D．若入射光为白光，在图中虚线B处放置一光屏，虽然经过两个棱镜后的出射光线与入射光线平行，但由于不同色光经过两个棱镜后分开，故屏上将会出现彩色光斑，D错误；
故选B。
2．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。
3．C
【详解】
人眼看到的是鱼的虚像，鱼“发出”的光线经水面折射后进入人眼，由光路可逆知，当激光从a处向b处发射时，经水面折射后将刚好照射到鱼身上。
故选C。
4．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。
5．C
【详解】
设折射角为，玻璃砖的厚度为，由折射定律
且
在玻璃砖中的时间为
因为红光的折射率小于绿光的折射律，则红光的折射角大于蓝光的折射角，根据题意可知，红光的折射律为，可知红光的折射角
可知，两种光线在从逐渐增大到的过程中，折射角的2倍都小于，且红光的折射角大于蓝光的折射角，则在从逐渐增大至的过程中始终小于，故ABD错误C正确。
故选C。
6．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。
7．A
【详解】
小孔成像的原理是光沿直线传播。
A．“手影”游戏，影子的形成是光沿直线传播，故A正确；
B．水中“折筷”，是光从水中射入空气中，发生了折射，故B错误；
C．山的“倒影”，属于平面镜成像，其原理是光的反射，故C错误；
D．雨后“彩虹”，是光的色散现象，其原理是光的折射，故D错误。
故选A。
8．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。
9．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。
10．B
【详解】
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。
11．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。
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．A
【详解】
作出光路图如图所示
则有
在中根据正弦定理得
在中根据正弦定理
联立解得
当某角度的弧度值很小时，，圆的弦长可以近似代替弧长，即
联立解得
14．A
【详解】
光路如图所示：
AB．由几何知识可知，平行，平行，则
光束从D点射入时的入射角，折射角，由折射定律有
故A正确、B错误；
CD．由公式
解得
故CD错误。
故选A。
15．C
【详解】
由题意可知，光从棱镜射向空气中时，入射角θ1=30°，折射角θ2=60°，则棱镜的折射率
n==
故选C。
16． 2
【详解】
[1][2]恰好都能从圆弧表面射出，由几何关系可得
则
垂直于从圆弧面射入玻璃砖，由几何关系可知，入射角
由折射定律可得
化简代入数据解得
设射出位置到入射点的水平距离x，由正弦定理可得
射出位置到O点的距离为
17． 分界面 返回 同一平面 法线的两侧 等于
【详解】
略
18． 大于
【详解】
[1][2]由几何知识可知，红光在D点发生折射时，折射角为i=60°，入射角为r=30°，由折射定律可得
解得玻璃对红光的折射率为
若改用蓝光沿同一路径入射，由于玻璃对蓝光的折射率大于对红光的折射率，则光线在D点射出时的折射角大于60°。
19． 45°
【详解】
[1][2]设AB面的入射角为θ=45°，折射角为γ，光路如图所示
由
n＝
可得
γ＝30°
光线射到BC边时由几何关系可知入射角γ′＝30°，由折射定律
n＝
得
θ′＝45°
由几何关系知光斑的宽度
D＝
得
D＝
20．（1）0.2m；（2）1.6
【详解】
（1）光路图如图所示，由于光斑的半径为2r，故光从玻璃砖射出的出射点到光斑边缘的最大竖直距离为r，有
得
根据几何关系，可知光线在左侧面的入射角也为，设入射点与光源的最大竖直距离为，则
（2）由图可知
得
根据折射定律，有
解得
n=1.6
21．（1）；（2）46°
【详解】
（1）如图甲所示，由折射定律有
由最后的出射角等于最初的入射角，根据几何知识有
解得
（2）如图乙所示，此时
得
解得
则人看到的是46°晕
22．（1），；（2）
【详解】
（1）画出光路图如图所示
对a光，根据题设条件
可得
∠5=60°=∠4
a光的入射角也为60°，则
∠2=∠3=30°
a光的折射率
两光束在玻璃砖中的传播路径平行，则b光的折射角也为30°，有
（2）由几何关系可得
△OBC为等腰三角形，故
a光在介质中传播速度
a光传播所需要时间
23．（1）；（2）
【详解】
（1）由几何知识可知
在界面上的入射角
折射角
由折射定律可得
联立得
（2）在介质中的传播速度
速度、位移、时间的关系
由几何知识
联立得
24．（1）；（2）
【详解】
（1）画出光路图如图，则
由几何关系可知，在AB面上的入射角 ，折射角为，折射率
（2）根据
光线在玻璃中传播的距离为
则传播时间
答案第1页，共2页
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