山东省寿光中学2019-2020学年高中物理鲁科版选修3-4：4.1光的折射定律 跟踪训练（含解析）

4.1光的折射定律跟踪训练
1．如图所示，一块两面平行的玻璃砖平放在纸面上，将它的前、后两个边界PQ、MN记录在纸面上若单色光沿纸面从真空中以入射角，从?MN表面射入时，光通过玻璃砖的时间为t；若保持入射光的方向不变，现撤去玻璃砖，光通过PQ、MN之间的区域的时间也为t，那么，这块玻璃砖对该入射光的折射率为　　
A．2
B．
C．
D．
2．如图，一横截面为直角三角形MNP的玻璃棱镜，，此截面内，一束平行光以入射角射到MN边上，经折射后由MP边射出，出射光束与NP边平行，则该棱镜的折射率为（　　）
A．
B．1.5
C．
D．2
3．如图所示，一束光从空气中射向折射率为n=的某种玻璃的表面，θ1表示入射角，则下列说法中错误的是（　　）
A．当θ1＞45°时会发生全反射现象
B．无论入射角θ1是多大，折射角θ2都不会超过45°
C．欲使折射角θ2=30°，应以θ1=45°的角度入射
D．当入射角θ1=arctan时，反射光线和折射光线恰好互相垂直
4．如图所示，一束可见光穿过玻璃三棱镜后，变为a、b、c三束单色光。如果b光是绿光，则以下说法正确的是（　　）
A．a光可能是蓝光
B．c光可能是红光
C．a光的频率小于b光的频率
D．c光的波长大于b光的波长
5．有一块玻璃砖，上、下两面光滑且平行，有一束光线从空气射入玻璃砖，下面给出的四个光路图正确的是（
）
A．
B．
C．D．
6．小明同学利用插针法测量半圆柱形玻璃砖的折射率。如图所示，他在白纸上作一直线MN以及它的垂线AB，玻璃砖的圆心为O，其底边与直线MN对齐，在垂线AB上插两枚大头针P1和P2。小明在半圆柱形玻璃砖右侧区域内无法观察到P1、P2沿AB方向射出的光线，若要观察到，应将玻璃砖的位置作适当调整，下列说法正确的是（　　）
A．沿MN向M端平移适当距离
B．沿MN向N端平移适当距离
C．向左平移适当距离
D．向右平移适当距离
7．如图所示，玻璃棱镜的截面为等腰三角形，顶角a为45°。一束光线垂直于ab面射入棱镜，又从ac面射出。出射光线与入射光线之间的夹角为15°，则此棱镜材料的折射率是（　　）
A．
B．
C．
D．
8．如图所示，把由同种材料(玻璃)制成的厚度为d的立方体A和半径为d的半球体B分别放在报纸上，从正上方(对B来说是最高点)竖直向下分别观察A、B中心处报纸上的字，下面的说法正确的是(　　)．
A．看到A中的字比B中的字高
B．看到B中的字比A中的字高
C．看到A、B中的字一样高
D．A中的字比没有玻璃时的高，B中的字和没有玻璃时的一样
9．如图所示是一细束太阳光通过玻璃三棱镜后，在光屏上产生光谱的示意图—光的色散现象。光谱中红光在最上端，紫光在最下端，中间从上到下依次是橙、黄、绿、蓝、靛等色光。下表是测得的该玻璃棱镜材料对各种色光的折射率。
根据光的色散现象、表格中的有关数据以及光学知识，下列说法正确的是（　　）
A．各种色光通过棱镜后的偏折角度不同，红光的偏折角度最小，紫光的偏折角度最大
B．该棱镜材料对不同色光的折射率不同，对红光的折射率小，对紫光的折射率大
C．各种色光在三棱镜中的传播速度不同，红光在该玻璃三棱镜中的传播速度比紫光大
D．同一色光在不同介质中传播时波长相同
E.同一色光在不同介质中传播时频率不同
10．某同学做测玻璃折射率实验时，在白纸上放好上、下表面平行的玻璃砖，玻璃砖厚度为L，如图示入射光线与折射光线（CD边出射光线未画出），若入射角i＝60°，测出折射角r＝30°，光在真空中的光速为c，则（　　）
A．玻璃砖的折射率n＝
B．光在玻璃中传播的时间为L
C．光在玻璃中传播的时间为
D．操作时误将玻璃砖向上平移一小段，则测得的折射率将偏小
11．如图所示，测定玻璃折射率的实验，在实验中发现图中的入射光线与从E面射出玻璃砖的光线是________（选填“平行”、“不平行”），射出玻璃砖的光线相对入射光线来说产生了侧移；当入射角θ越大，从E面射出玻璃砖光线的折射角__________（选填“越小”、“不变”、“越大”）。
12．如图所示，正三角形ABC是一个玻璃三棱镜的截面图。正三角形的边长为L，一束单色光垂直AB面射入，在BC面恰好发生全反射，从AC面射出。这种单色光从空气进入玻璃后，单色光的波长变__________（选填“长”或“短”）；玻璃对这种单色光折射率n=__________；该单色光在三棱镜中的传播时间t=__________。（光在真空中的传播速度为c）
13．如图所示是一透明的圆柱体的横截面，半径，折射率。真空中一束光线沿平行于直径AB的方向从D点射入透明体，折射光线恰好通过B点，且∠B=30°。真空中光速，求：
(1)光在透明体中的传播速度v；
(2)入射点D与AB间的距离d。
14．如图所示，一等腰直角棱镜放在真空中，AB=AC=d。在棱镜侧面AB左方有一单色光源S，从S发出的光线SD以60°入射角从AB侧面中点射入，当它从侧面AC射出时，出射光线偏离入射光线的偏向角为30°。若测得此光从光源到棱镜面AB的时间跟在棱镜中传播的时间相等，求点光源S到棱镜AB侧面的垂直距离。
参考答案
1．B
【解析】
假设折射角为，根据折射率定义，有?，光在玻璃中的速度??，从?MN表面射入时，光通过玻璃砖的时间为t，则?；撤去玻璃砖，光通过PQ、MN之间的区域的时间也为t，则?。联立解得：。故B项正确，ACD三项错误。
2．C
【解析】
作出光路图如图所示
光线在NM上折射时，由折射定律有
光线在MP边上折射时，由折射定律有
根据几何关系有
，
联立解得
C正确，ABD错误。
故选C。
3．A
【解析】
A．发生全反射现象的条件是：光从光密介质射向光疏介质，且入射角大于临界角，所以，选项A中，当光从空气中射向玻璃时不会发生全反射现象，选项A错误；
B．由折射率
n==
可知，当入射角最大为90°时，折射角θ2=45°，所以B正确；
C．由折射率
n=
可知，当折射角θ2=30°
应以θ1=45°的角度入射；故C均正确；
D．由折射率
n=
可知，当入射角时，有
反射光线和折射光线恰好互相垂直，故D均正确。
本题选择错误的，故选A。
4．C
【解析】
AB．因b光是绿光，则a光可能红、橙、黄光，不可能是蓝光，c光可能蓝、靛、紫光，不可能是红光，故AB错误；
C．由光路图可知，a光的折射率小于b光，则a光的频率小于b光的频率，故C正确；
D．由光路图可知，c光的折射率大于b光，c光的频率大于b光，c光的波长小于b光的波长，故D错误。
故选C。
5．D
【解析】
由于玻璃砖上下表面平行，光在上表面的折射角等于下表面的入射角，上表面能够发生折射，则下表面一定能够发生折射，且离开玻璃砖的光线与射向玻璃砖的光线平行，又因为有折射就有反射
故D正确；ABC错误；故选D
6．A
【解析】
光线P1P2垂直于界面进入半圆柱形玻璃砖后，到达圆弧面上的入射角大于临界角，发生全反射现象，光不能从圆弧面折射出来，要使光能从圆弧面折射出来，则需要向上移动半圆柱形玻璃砖，即将半圆柱形玻璃砖沿MN向M平移适当距离，使到达圆弧面上光线的入射角i小于临界角则可以射出，如图所示，而将半圆柱形玻璃砖平行MN向左或向右平移适当距离，不会改变光在MN圆弧面上的入射角，光仍然发生全反射，故A正确，BCD错误。
故选A。
7．A
【解析】
光路图如图所示
由几何关系得，入射角，折射角，根据光路是可逆的，将r看成入射角，i看成折射角，由折射定律得，此棱镜材料的折射率
故A正确，BCD错误。
故选A。
8．AD
【解析】
如下图所示，放在B中的字反射的光线经半球体向外传播时，传播方向不变，故人看到字的位置是字的真实位置．而放在A中的字经折射，人看到的位置比真实位置要高。
故选AD。
9．ABC
【解析】
A．根据图示光路图可知红光相对入射的白光偏折程度最小，紫光相对入射的白光偏折程度最大，所以各种色光通过棱镜后的偏折角度不同，红光的偏折角度最小，紫光的偏折角度最大，A正确；
B．根据题中表格可知该棱镜材料对不同色光的折射率不同，对红光的折射率小，对紫光的折射率大，B正确；
C．光在介质中传播的速率与折射率的关系为，红光折射率小于紫光的折射率，所以红光在三棱镜中传播的速度大于紫光的传播速度，C正确；
DE．根据可知，各色光在介质中频率不变，在介质中光速不同，所以波长不同，DE错误。
故选ABC。
10．AC
【解析】
A．玻璃砖的折射率
A正确；
BC．光在玻璃中传播的速度为
由几何知识可知光在玻璃中传播的路程为
则光在玻璃中传播的时间为
B错误C正确；
D．如右图所示
实线表示将玻璃砖向上平移后实际的光路图，而虚线是未将玻璃砖向上平移时作图时所采用的光路图，通过比较发现，入射角和折射角没有变化，则由折射定律
得知，测得的折射率将不变，D错误。
故选AC。
11．不平行
越大
【解析】
[1]．因为上下表面不平行，光线在上表面的折射角与在下表面的入射角不等，则出射光线的折射角与入射光线的入射角不等，可知出射光线和入射光线不平行；
[2]
．当入射角θ越大，则光线在上表面的折射角越大，光线射到下表面的入射角越大，则E面射出玻璃砖光线的折射角越大。
12．短
【解析】
[1][2][3]设玻璃的折射率为n，光在玻璃中的传播速度为v，发生全反射的临界角为C，则由题意知C=60°，所以
又因为
所以
光在玻璃中的路程
13．(1)1.73×108m/s；(2)1.73cm
【解析】
(1)光在透明体中的传播速度
(2)光线PC经折射后经过B点后光路图如图所示
由折射定律得
又由几何关系得
代入解得
所以光线偏离直线AB的距离
14．
【解析】
作出光路图，如图所示
光线在AB面射入时，根据折射定律有
在AC面射出时，根据折射定律有
由几何关系知
=90°，
联立解得
，，
光在棱镜中通过的路程
s=d
光在棱镜中的速度
v=
设光源到棱镜的垂直距离为L，依题意知
联立解得L=