高二物理粤教版（2019）选择必修二 4.1光的折射定律 课时作业（含解析）

4.1光的折射定律
一、单选题
1．折射现象中，下列说法正确的是（　　）
A．折射角一定小于入射角
B．折射率跟折射角的正弦值成反比
C．折射角增大为原来的2倍，入射角也增大为原来的2倍
D．折射率大的介质，光在其中传播的速度小
2．如图所示的四个现象中，利用了光的反射现象的是（　　）
A．放大的字 B．水中倒影
C．手影 D．森林中的太阳光
3．直线P1P2过均匀玻璃球球心O，细光束a、b平行且关于P1P2对称，由空气射入玻璃球的光路如图所示。a、b光相比（　　）
A．a光的频率比b光的小
B．玻璃对a光的折射率较大
C．b光在玻璃中的传播速度较大
D．用同一衍射实验装置做实验，a光的衍射条纹宽度相等且比b光的宽
4．一条光线在三种介质的平行界面上反射或折射的光路图如图所示，若光在三种介质1、2、3中的速度分别为v1、v2、v3，则它们的大小关系是（ ）
A．v1 > v2 > v3 B．v1 < v2 < v3 C．v1 < v3 < v2 D．v1 > v3 > v2
5．用转动八面镜法可以测光速，实验装置示意图如图所示。为发光点，为望远镜，平面镜与凹面镜构成了反射系统。八面镜距反射系统的距离为（可长达几十千米），且远大于以及和到八面镜的距离.调整八面镜的位置直到通过望远镜能看到发光点，然后使八面镜转动起来，并缓慢增大其转速（1秒内转过的圈数），当转速达到时，恰能在望远镜中再一次看见发光点，由此得到光速的表达式是（　　）
A． B． C． D．
6．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
7．关于光现象，下列说法正确的是（　　）
A．山在水中的倒影是光的折射形成的
B．筷子在水中“折断”是光的色散现象
C．小孔成像是光的直线传播形成的
D．凸透镜成像是光的反射形成的
8．如图所示是迈克尔逊用转动八面镜法测光速的实验示意图，图中S为发光点，T是望远镜，平面镜O与凹面镜B构成了反射系统。八面镜距反射系统的距离为AB＝L（L可长达几十千米），且远大于OB以及S和T到八面镜的距离。现使八面镜转动起来，并缓慢增大其转速，当转动频率达到并可认为是匀速转动时，恰能在望远镜中第一次看见发光点S，由此迈克尔逊测出光速c。根据题中所测量的物理量得到光速c的表达式正确的是（　　）
A． B．
C． D．
二、多选题
9．关于折射率，下列说法正确的是（ ）
A．由n＝可知，介质的折射率与入射角的正弦成正比
B．由n＝可知，介质的折射率与折射角的正弦成反比
C．由n＝可知，介质的折射率与光在该介质中的传播速度成反比
D．同一频率的光由真空进入某种介质时，折射率与光在介质中的波长成反比
E．折射率由介质本身性质决定，与入射角的大小无关
10．直角棱镜的折射率为，其横截面如图所示，其中为，为。截面内一细束与边夹角为的光线，从棱镜边上的中点射入，经折射后射到边上，已知边的长度为，光在真空中的传播速度为。下列说法正确的是（　　）
A．该光线在边上的折射角为
B．该光线在边上的折射角为
C．不考虑多次反射，该光线在玻璃中的传播时间为
D．不考虑多次反射，该光线在玻璃中的传播时间为
11．2009年7月22日，我国长江流域可以观测到罕见的日全食现象。2010年1月15日，我国再次出现更加难见的日环食现象，很多人目睹了这两次难见的奇观，若不考虑天气情况，关于日全食、日环食、日偏食，下列情况有可能出现的是（　　）
A．地球上同一地点的同一天里，日偏食和日全食都能观测到
B．地球上同一地点的同一天里，日偏食和日环食都能观测到
C．地球上同一地点的同一天里，日全食、日偏食及日环食都都能观测到
D．地球上同一地点的同一天里，只能观测到日偏食
12．ABCDE为单反照相机取景器中五棱镜的一个截面示意图，AB⊥BC，由a、b两种单色光组成的细光束从空气垂直于AB射入棱镜，经两次反射后光线垂直于BC射出，且在CD、AE边只有a光射出，光路图如图所示，则a、b两束光（　　）
A．a光的频率比b光的频率小
B．在棱镜内，a光的传播速度比b光的大
C．以相同的入射角从空气斜射入水中，b光的折射角较小
D．分别通过同一双缝干涉装置，a光的相邻亮条纹间距小
三、解答题
13．有经验的渔民叉鱼时，不是正对着看到的鱼去叉，而是对着所看到鱼的下方叉，这是为什么？
14．如图所示，一束光线以入射角从空气射向厚度的平行板玻璃砖，上界面的反射光线与折射光线垂直。
（1）画出通过玻璃砖上、下界面的折射光线，并求玻璃砖的折射率n；
（2）求入射光线和下界面出射光线之间的距离d。
15．隐身技术中要用到一种材料——负折射率材料，光在这种介质表面折射时，折射光线与入射光线分布在法线的同一侧，折射角取负值，折射率也取负值，折射率的公式为（i、r分别是入射光线、折射光线与法线的夹角）。如图所示的是某种负折射率材料的截面图，已知∠C=15°，∠B=90°，边长AB=4L。某种颜色的光从AB边的中点D射入，入射光线1在AB边的入射角为，折射光线2在AB边的折射角为β=45°，在AC边的入射角为θ，出射光线3在AC边的出射角为r，已知α+θ=90°，sin75°=，求：
（1）此种材料的折射率n和sinr的值；
（2）光线2在材料中的传播距离。
参考答案：
1．D
【详解】A．折射现象中，折射角和入射角的大小关系与介质的疏密有关系，故A错误；
BC．根据折射定律，有
故B错误；C错误；
D．根据关系式，有
可知，折射率大的介质，光在其中传播的速度小。故D正确。
故选D。
2．B
【详解】A．放大镜就是一个凸透镜，放大镜成的像是正立、放大的虚像，它是利用了光的折射而形成的像，故A错误；
B．水中的倒影是由于平静的湖水相当于平面镜，因而在湖中呈现出岸边物体的倒像，属于光的反射现象；故B正确；
C．手影是由于光照射到不透明的手上时被挡住而形成，属于光的直线传播，故C错误；
D．森林中的太阳光，是由于树叶茂密时，在树叶间形成许多小孔，由于光的直线传播所形成的一束束光线，故D错误。
故选B。
【点睛】本题综合考查生活中常见的光现象，是近几年的热点题，解题的关键是正确认识光在传播过程中所遵循的规律，并能用来解释简单的问题。
3．A
【详解】AB．由图知，光线进入玻璃砖后，b光的偏折角大，则玻璃对b光的折射率较大，玻璃对a光的折射率较小，则a光的频率比b光的小，故A正确，B错误；
C．玻璃对a光的折射率较小，由可知，a光在玻璃中的传播速度较大，故C错误；
D．衍射条纹宽度是不均匀的，中央宽两边窄，故D错误。
故选A。
4．A
【详解】由图看出，光线在1、2界面上发生了全反射，则知1的折射率小于2的折射率，即有n1＜n2．线在2、3界面上折射时，入射角大于折射角，则知2的折射率小于3的折射率，即有n2【点睛】本题直接根根据全反射的条件、入射角与折射角的大小，分析折射率的大小，并比较光速的大小．
5．C
【详解】从发出的光线经过一系列反射到达望远镜，由于可长达几十千米，且远大于以及和到八面镜的距离，所以光线通过的总路程为
从图示位置开始，到望远镜中再次看到发光点，八面镜转过了圈，用时为
因此光传播的速度为
C正确，ABD错误；
故选C。
6．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。
7．C
【详解】A．山在水中的倒影属于平面镜成像，是光的反射形成的，故A错误；
B．插入水中的筷子，由于筷子反射的光在水面处发生光的折射，根据折射定律，折射角大于入射角，所以我们看到筷子变弯折，故B错误；
C．小孔成像是光的直线传播形成的倒立的实像，故C正确；
D．凸透镜对光线具有会聚作用，其成像原理是光的折射，故D错误。
故选C。
8．C
【详解】从A点开始经一系列的反射再到达望远镜所通过的距离s=2L，则光从A点开始经一系列的反射再到达望远镜所用的时间为
解得
故C正确，ABD错误。
故选C。
9．CDE
【详解】ABE．介质的折射率是一个反映介质光学性质的物理量，由介质本身和光的频率共同决定，与入射角、折射角无关，AB错误，E正确；
C．由于真空中的光速是一个定值，故n与v成反比，C正确；
D．由
v＝λf
当f一定时，v与λ成正比，又因为n与v成反比，故n与λ也成反比，D正确。
故选CDE。
10．AD
【详解】AB．由几何关系可知，该光线在边上的入射角，由折射定律有
，
解得，选项A正确、B错误；
CD．经分析可知，该光线将垂直边射出棱镜，它在玻璃中传播的路程，该光线在玻璃中的传播速度大小
，
又，解得
，
选项C错误、D正确。
故选AD。
11．ABD
【详解】根据光沿直线传播，可知有日全食的同时，别的地方肯定有日偏食。日环食与日全食不可能同时出现。因此地球上同一地点的同一天里，一次日食过程只可能有日全食+日偏食、日环食+日偏食、只有日偏食这三种可能。故ABD正确，C错误。
故选ABD。
12．ABC
【详解】A．由图知，光线在CD界面上，以相同的入射角入射的a、b两种光，a光发生了折射，b光发生了全反射，说明b光比a光折射率大，折射率越大，频率越大，所以a光的频率比b光小，A正确；
B．由公式
在棱镜内a光速度大，B正确；
C．由折射率
n＝
可知以相同的入射角从空气斜射入水中，b光的折射角较小，C正确；
D．折射率小的光波长大，通过同一双缝干涉装置，根据公式
a光的相邻亮条纹间距大，D错误。
故选ABC。
13．见解析
【详解】从鱼上反射的光线由水中进入空气时，在水面上发生折射，折射角大于入射角，折射光线进入人眼，人眼会逆着折射光线的方向看去，就会觉得鱼变浅了，所以叉鱼时要对着所看到的鱼的下方叉．
14．（1） ，；（2）
【详解】（1）根据折射定律和几何关系可推知下表面折射光线与上表面入射光线平行，如图所示。设光线在上表面的折射角为α，由题意并根据几何关系可知
解得
根据折射定律可得
（2）如图所示，根据几何关系可得
入射光线和下界面出射光线之间的距离为
15．（1），；（2）
【详解】（1）根据几何关系
则
此种材料的折射率
根据折射定律
解得
（2）根据几何关系
根据余弦定理
解得光线2在材料中的传播距离