高中物理教科版选修3-4 能力提升训练：第四章光的折射训练A Word版含解析

第四章检测(A)
(时间:90分钟　满分:100分)
一、选择题(本题包含10小题,每小题4分,共40分.在每小题给出的四个选项中有一个或多个选项正确.全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的或不答的得0分)
/1.关于光的反射与折射,下列说法正确的是(　　)
A.光发生反射时,光的传播方向不一定改变
B.光发生反射时,光的传播方向可能偏转90°
C.光发生折射时,一定伴随着反射现象
D.光发生反射时,一定伴随着折射现象
解析:发生反射时,光的传播方向一定发生改变,且可以改变90°,选项A错误,选项B正确;发生折射时,一定伴随着反射现象,但有反射现象,不一定有折射现象,选项C正确,选项D错误.
答案:BC
/2.图中的虚线表示两种介质的界面及其法线,实线表示一条光线射向界面后发生反射和折射的光线,以下说法正确的是(　　)
/
①aO是入射光线　②Ob是反射光线　③Oc是折射光线　④无法判断哪条是入射光线
A.①②③ B.①②④ C.②③④ D.①③④
答案:A
/3.太阳光照射在平坦的大沙漠上,我们在沙漠中向前看去,发现前方某处射来亮光,好像太阳光从远处水面反射来的一样,我们认为前方有水.但走到该处仍是干燥的沙漠,这种现象在夏天城市中太阳光照射沥青路面时也能观察到.对这种现象正确的解释是(　　)
A.越靠近地面,空气的折射率越大
B.这是光沿直线传播形成的
C.越靠近地面,空气的折射率越小
D.这是光的反射形成的
解析:这是沙漠中的“海市蜃楼”,由于太阳光照射到平坦的沙漠上,越靠近地面的空气温度越高,折射率越小,结果光线从光密介质射入光疏介质,当入射角大于临界角时发生了全反射现象.
答案:C
/4.一束单色光经由空气射入玻璃,这束光的(　　)
A.速度变慢,波长变短 B.速度不变,波长变短
C.频率增高,波长变长 D.频率不变,波长变长
解析:根据光的折射特点,在折射过程中频率不变,由公式v=
??
??
,玻璃的折射率比空气的大.所以由空气进入玻璃时,速度变慢,由λ=
??
??
可知光的波长变短,所以选项A正确.
答案:A
/5.一束光线穿过介质1、2、3时,光路如图所示.若两界面平行,则 (　　)
/
A.介质1的折射率最大
B.介质2是光密介质
C.光在介质2中的速度最大
D.当入射角由45°逐渐增大时,在1、2分界面上可能发生全反射
答案:CD
/6.(2017·北京理综)如图所示,一束可见光穿过平行玻璃砖后,变为a、b两束单色光.如果光束b是蓝光,则光束a可能是(　　)
/
A.红光
B.黄光
C.绿光
D.紫光
解析:由题图知,a光比b光偏折程度大,故a光折射率较大.比蓝光折射率大的光,选项中只有紫光,故选D.
答案:D
/7.关于全反射,下列说法正确的是(　　)
A.光从光密介质射向光疏介质时可能发生全反射
B.光从光疏介质射向光密介质时可能发生全反射
C.光从折射率大的介质射向折射率小的介质时可能发生全反射
D.光从传播速度小的介质射向传播速度大的介质时可能发生全反射
答案:ACD
/8.如图所示,一个三棱镜的截面为等腰直角△ABC,∠A为直角.此截面所在平面内的光线沿平行于BC边的方向射到AB边,进入棱镜后直接射到AC边上,并刚好能发生全反射.该棱镜材料的折射率为(　　)
/
A.
6
2
B.
2
C.
3
2
D.
3
解析:设三棱镜的折射率为n,如图所示,
/
由折射定律得n=
sin??
sin??
又n=
1
sin??
,??=45°,??+??=90°
由以上各式解得n=
6
2
,选项A正确.
答案:A
/9.两束不同频率的平行单色光a、b分别由水射入空气发生如图所示的折射现象(α<β),下列说法正确的是(　　)
/
A.随着a、b入射角度的逐渐增加,a先发生全反射
B.水对a的折射率比水对b的折射率小
C.a、b在水中的传播速度va>vb
D.a、b入射角为0°时,没有光线射入空气中
解析:根据折射率的定义可知,水对b光的折射率大,B正确;根据n=
1
sin??
可知,随着入射角的增加,b光先发生全反射,A错误;根据v=
??
??
知,a在水中的传播速度大,C正确;a、b的入射角为0°时,光线不发生偏折,垂直进入空气中,D错误.
答案:BC
/10.如图所示,OO'是半圆柱形玻璃体的对称面和纸面的交线,A、B是关于OO'轴等距且平行的两束不同单色细光束,从玻璃射出后相交于OO'下方的P点,由此可以得出的结论是(　　)
/
A.在玻璃中,A光比B光的速度小
B.玻璃对A光的折射率比对B光的折射率小
C.在空气中,A光的波长比B光的波长长
D.A光的频率比B光的频率高
解析:由题图可知,A光的偏折程度更大,折射率较高,频率较高,故选项B错误,选项D正确.由n=
??
??
可知在玻璃中的光速A较小,故选项A正确.再由c=λf可知,频率越高,波长越小,故A光的波长较短,故选项C错误.
答案:AD
二、填空题(本题包含2小题,共20分)
/11.(10分)如图甲所示为光学实验用的长方体玻璃砖,它的　　　　面不能用手直接接触.在用“插针法”测定玻璃砖折射率的实验中,两位同学绘出的玻璃砖和三个针孔a、b、c的位置相同,且插在c位置的针正好挡住插在a、b位置的针的像,但最后一个针孔的位置不同,分别为d、e两点,如图乙所示.计算折射率时,用　　　　(选填“d”或“e”)点得到的值较小,用　　　　(选填“d”或“e”)点得到的值误差较小.?
/
答案:光学　d　e
/12.(10分)在“测定玻璃的折射率”的实验中,根据测得的入射角和折射角的正弦值画出的图线如图所示.当光线是由空气射入玻璃砖时,则θ1和θ2中为入射角的是　　　　;当光线由玻璃砖射入空气时,临界角的正弦值是　　　　;从图线可知玻璃砖的折射率是　　　　.?
/
解析:由于θ1比θ2的正弦值大,所以θ1为入射角.由题图线知玻璃砖的折射率为n=
sin
??
1
sin
??
2
=1.50,则临界角的正弦值为sin C=
1
??
=
1
1.5
=0.67.
答案:θ1　0.67　1.50
三、计算题(本题包含4小题,共40分.计算题必须要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)
/13.(8分)研究人员为了研究一海龟的生活习性,在其背部安装了强点光源,已知海水的折射率为
5
3
,水面平静时观测到水面圆形发光面半径为6 m,据此求出海龟离水面的深度.
解析:由折射定律,设全反射的临界角为C,
/
sin C=
1
??
0①
由几何关系知tan C=
??
?
0②
联立解得h=8 m.
答案:8 m
/14.(10分)(2017·全国1)如图,一玻璃工件的上半部是半径为R的半球体,O点为球心;下半部是半径为R、高为2R的圆柱体,圆柱体底面镀有反射膜.有一平行于中心轴OC的光线从半球面射入,该光线与OC之间的距离为0.6R.已知最后从半球面射出的光线恰好与入射光线平行(不考虑多次反射).求该玻璃的折射率.
/
解析:如图,
/
根据光路的对称性和光路可逆性,与入射光线相对于OC轴对称的出射光线一定与入射光线平行.这样,从半球面射入的折射光线,将从圆柱体底面中心C点反射.
设光线在半球面的入射角为i,折射角为r.由折射定律有
sin i=nsin r①
由几何关系,入射点的法线与OC的夹角为i.
由正弦定理有
sin??
2??
=
sin(??-??)
??
0②
由题设条件和几何关系有
sin i=
??
??
0③
式中L是入射光线与OC的距离.由②③式和题给数据得sin r=
6
205
0④
由①③④式和题给数据得
n=
2.05
≈1.43.⑤
答案:1.43
/15.(10分)如图所示,扇形AOB为透明柱状介质的横截面,圆心角∠AOB=60°.一束平行于角平分线OM的单色光从OA射入介质,经OA折射的光线恰平行于OB.
/
(1)求介质的折射率.
(2)折射光线中恰射到M点的光线能否发生全反射?
解析:依题意作出光路图
/
(1)由几何知识可知,入射角i=60°,折射角r=30°
根据折射定律n=
sin??
sin??
代入数据解得n=
3
.
(2)不能
答案:(1)
3
　(2)不能
/16.(12分)如图所示,一玻璃球体的半径为R,O为球心,AB为直径.来自B点的光线BM在M点射出,出射光线平行于AB,另一光线BN恰好在N点发生全反射.已知∠ABM=30°,求:
/
(1)玻璃的折射率.
(2)球心O到BN的距离.
解析:(1)设光线BM在M点的入射角为i,折射角为r,由几何知识可知i=30°,r=60°,
根据折射定律得
n=
sin??
sin??
,代入数据得n=
3
.
(2)光线BN恰好在N点发生全反射,则∠BNO为临界角C,且sin C=
1
??
设球心到BN的距离为d,由几何知识可知
d=Rsin C,联立以上各式得d=
3
3
??.
答案:(1)
3
　(2)
3
??
3