高中物理鲁科版选修3-4章末测试光的折射　全反射　测定玻璃的折射率Word版含解析

　光的折射　全反射　测定玻璃的折射率
1.一束单色光由空气进入水中，则该光在空气和水中传播时________。
A.速度相同，波长相同 B.速度不同，波长相同
C.速度相同，频率相同 D.速度不同，频率相同
解析　不同的单色光频率不相同，同一单色光在不同的介质内传播过程中，光的频率不会发生改变；由公式v＝可以判断，水的折射率大于空气的折射率，所以该单色光进入水中后传播速度减小，故选项D正确。
答案　D
2.关于光的传播现象及应用，下列说法正确的是________。
A.一束白光通过三棱镜后形成了彩色光带是光的色散现象
B.光导纤维丝内芯材料的折射率比外套材料的折射率大
C.海面上的海市蜃楼将呈现倒立的像，位置在实物的上方，又称上现蜃景
D.一束色光从空气进入水中，波长将变短，色光的颜色也将发生变化
解析　一束白光通过三棱镜后形成了彩色光带是光的色散现象，选项A正确；由全反射的条件可知，内芯材料的折射率比外套材料的折射率要大，故选项B正确；海市蜃楼将呈现正立的像，位置在实物的上方，又称上现蜃景，选项C错误；色光进入水中，光的频率不变，颜色不变，选项D错误。
答案　AB
3.(2018·扬州中学月考)频率不同的两束单色光1和2以相同的入射角从同一点射入一厚玻璃板后，其光路如图1所示。下列说法正确的是________。
图1
A.单色光1的波长大于单色光2的波长
B.在玻璃中单色光1的传播速度大于单色光2的传播速度
C.单色光1的光子能量小于单色光2的光子能量
D.单色光1从玻璃到空气的全反射临界角小于单色光2从玻璃到空气的全反射临界角
解析　单色光1比单色光2偏折程度大，则单色光1的折射率大，频率大，故单色光1的波长小，A项错误；根据v＝知，单色光1的折射率大，则单色光1在玻璃中传播的速度小，B项错误；单色光1的频率大，根据E＝hν知，单色光1的光子能量大，C项错误；根据sin C＝知，单色光1的折射率大，则临界角小，D项正确。
答案　D
4.(2018·兴化期末)公园里灯光喷泉的水池中有处于同一深度的若干彩灯，在晚上观察不同颜色彩灯的深度和水面上被照亮的面积，下列说法正确的是________。
A.红灯看起来较浅，红灯照亮的水面面积较小
B.红灯看起来较深，红灯照亮的水面面积较小
C.红灯看起来较浅，红灯照亮的水面面积较大
D.红灯看起来较深，红灯照亮的水面面积较大
解析　光从水里射入空气发生折射，入射角相同时，折射率越大，折射角越大，从水面上看光源越浅，红灯发出的红光的折射率最小，看起来最深，选项A、C错误；设光源的深度为d，光的临界角为C，则光能够照亮的水面面积大小为S＝π(dtan C)2，可见，临界角越大，照亮的面积越大，各种色光中，红光的折射率最小，临界角最大，所以红灯照亮的水面面积较大，选项B错误，D正确。
答案　D
5.某同学通过实验测定半圆形玻璃砖的折射率n。如图2甲所示，O是圆心，MN是法线，AO、BO分别表示某次测量时光线在空气和玻璃砖中的传播路径。该同学测得多组入射角i和折射角r，作出sin i－sin r图象如图乙所示。则________。
图2
A.光由A经O到B，n＝1.5
B.光由B经O到A，n＝1.5
C.光由A经O到B，n＝0.67
D.光由B经O到A，n＝0.67
解析　介质折射率的计算为空气中的角度和介质中角度的正弦值之比，空气中角度较大，对应正弦值较大，对应图乙中，由折射率计算公式，n＝＝＝1.5，由入射角为i知，光线从B经O到A, 故选项B正确，A、C、D错误。
答案　B
6.(2018·宜兴期末)一束白光通过三棱镜后发生了色散现象，如图3所示。下列说法不正确的是________。
图3
A.玻璃对红光的折射率最小，红光的偏折角最小
B.玻璃对紫光的折射率最小，紫光的偏折角最小
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
解析　玻璃对红光的折射率最小，红光的偏折角最小。玻璃对紫光的折射率最大，紫光的偏折角最大，故A项正确，B项错误；红光的折射率比紫光的小，根据
v＝，知红光在玻璃中的传播速度比紫光大，故C项正确；白光经过三棱镜后产生色散现象，由于红光的偏折角最小，紫光的偏折角最大，所以在光屏上由下至上依次为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫，故D项正确。
答案　B
7.如图4所示，实线为空气和水的分界面，一束蓝光从空气中的A点沿AO1方向(O1点在分界面上，图中O1点和入射光线都未画出)射向水中，折射后通过水中的B点。图中O点为A、B连线与分界面的交点。下列说法正确的是________。
图4
A.O1点在O点的右侧
B.蓝光从空气中射入水中时，速度变小
C.若沿AO1方向射向水中的是一束紫光，则折射光线有可能通过B点正下方的
C点
D.若沿AO1方向射向水中的是一束红光，则折射光线有可能通过B点正上方的
D点
解析　根据折射定律，知光由空气斜射入水中时入射角大于折射角，则画出光路图如图所示，知O1点应在O点的左侧，故选项A错误；光从光疏介质(空气)进入光密介质(水)中时，速度变小，故选项B正确；紫光的折射率大于蓝光，所以折射角要小于蓝光的折射角，则可能通过B点正下方的C点，故选项C正确；若是红光，折射率小于蓝光，折射角大于蓝光的折射角，则可能通过B点正上方的D点，故选项D正确。
答案　BCD
8.(2018·南京质检)如图5所示，有一束平行于等边三棱镜截面ABC的单色光从空气射向E点，并偏折到F点，已知入射方向与边AB的夹角为θ＝30°，E、F分别为边AB、BC的中点，则________。
图5
A.该棱镜的折射率为
B.光在F点发生全反射
C.光从空气进入棱镜，波长变小
D.从F点出射的光束与入射到E点的光束平行
解析　在E点作出法线可知入射角为60°，折射角为30°，折射率为n＝＝＝，选项A正确；由光路的可逆性可知，在BC边上的入射角小于临界角，不会发生全反射，选项B错误；由关系式λ介＝，可知选项C正确；从F点出射的入射光线与法线的夹角为30°，折射光线与法线的夹角为60°，由几何关系知，不会与入射到E点的光束平行，选项D错误。
答案　AC
9.(2018·苏锡常镇四市高三教学情况调研)(1)某同学用插针法测量平行玻璃砖折射率的实验图如图6所示。他按正确的方法插了大头针a、b、c、d。则下列说法正确的是________。
图6
A.实验中，入射角应适当大些
B.该同学在插大头针d时，使d挡住a、b的像和c
C.若入射角太大，光会在玻璃砖内表面发生全反射
D.该实验方法只能测量平行玻璃砖的折射率
(2)如图7所示为一横截面为等边三角形的透明柱状介质，一平行于角平分线AD的单色光由AB射入介质，经AB折射后的光线恰好平行于AC，由此可求出介质的折射率为________，此折射光照射到BC边上时________(选填“能”或“不能”)发生全反射。
图7
解析　(1)插针法测量平行玻璃砖折射率的实验中，入射角既不要太小，也不要过大，应适当大些，选项A正确；后面插的针要依次挡住前面插的针，选项B正确；若入射角太大，但小于90°，光永远不会在玻璃砖内表面发生全反射，选项C错误；该实验方法可以测量非平行玻璃砖的折射率，只是平行玻璃砖出射光线与入射光线平行，选项D错误。
(2)如图所示，根据几何关系得，光在AB面上的入射角 i＝60°，
折射角 r＝30°
根据折射定律得：介质的折射率
n＝＝
设介质的临界角为C，则
sin C＝＝，
由几何知识可知，光在BC面上的入射角为30°
因为sin 30°＜sin C＝，所以光在BC面上的入射角小于临界角，则折射光在BC面上不能发生全反射。
答案　(1)AB　(2)　不能
10.(2018·南通市第一调研)如图8所示，一段圆柱形光导纤维长L＝20 cm，圆形截面内芯直径d＝4.0 cm，内芯的折射率n1＝1.73，外套的折射率n2＝1.41。光从光导纤维的左端中心以入射角θ1＝60°射入，经多次全反射后，从右端面射出，不考虑光在右端面的反射。求：
图8
(1)光线从空气进入光导纤维的折射角θ2；
(2)光在光导纤维中发生全反射的次数N。
解析　(1)由折射定律有n1＝，代入数据得θ2＝30°
(2)由几何关系有N＝＋1
代入数据得N≈3.4，故取N＝3次。
答案　(1)30°　(2)3次
11.(2018·江苏省苏州市高三上学期调研)如图9所示，直角玻璃三棱镜ABC置于空气中，棱镜的折射率为n＝，∠A＝60°。一细光束从AC的中点D垂直于AC面入射，AD＝a，求：
图9
(1)光从进入棱镜到它第一次从棱镜中射入空气时的折射角；
(2)光从进入棱镜到它第一次从棱镜中射出经历的时间(光在真空中的传播速度
为c)。
解析　(1)光从玻璃到空气发生全反射的临界角的正弦为sin C＝＝＝，所以临界角为C＝45°。当光线到达AB面时，入射角为60°，大于临界角C，故发生全反射。反射光线到达BC面时，如图所示，入射角i＝30°＜C，光线将第一次折射入空气。由nsin i＝sin r，得sin r＝sin 30°＝
所以光从棱镜第一次射入空气时的折射角r＝45°。
(2)光在棱镜中的传播速度v＝＝c
走过的光程
s＝＋＝＋＝a＋a＝a
光在棱镜中的传播时间t＝＝。
答案　(1)45°　(2)
12.(2018·江苏省苏锡常镇四市高三教学情况调研)如图10所示，一束激光沿圆心方向射入半圆形玻璃砖后从直径边射出。入射光线与法线的夹角为30°，折射光线与法线的夹角为45°，已知光在真空中的速度为c。
图10
(1)求这束激光在玻璃砖中的传播速度；
(2)以O点为圆心顺时针旋转玻璃砖，至少旋转多大角度折射光消失？
解析　(1)由光的折射定律可知n＝＝，
则v＝＝c。
(2)sin C＝＝＝45°
则45°－30°＝15°，顺时针旋转15°。
答案　(1)c　(2)顺时针旋转15°
13.(2019·江苏省盐城市高三摸底考试)如图11所示，在一厚度为d的门中安放一长度与门厚度相同的玻璃圆柱体，其直径为l。玻璃圆柱体的折射率为，且l＝2d。求从右侧中心点P通过玻璃圆柱体能看到门外的角度范围。
图11
解析　如图所示，从玻璃圆柱体边缘进入的光线入射角i最大，折射角为r
由几何知识得sin r＝，
将l＝2d代入解得r＝45°
根据折射定律n＝
又因n＝
解得i＝90°
答案　90°