邻水县第二中学2019-2020学年高中物理教科版选修3-4：4.1光的折射定律 巩固练习（含解析）

4.1光的折射定律
1．对于某单色光，玻璃的折射率比水的大，则此单色光在玻璃中传播时(　　)
A．其速度比在水中的大，其波长比在水中的长
B．其速度比在水中的大，其波长比在水中的短
C．其速度比在水中的小，其波长比在水中的短
D．其速度比在水中的小，其波长比在水中的长
2．照相机在拍摄建筑物时，要使胶片上得到清晰的像，则胶片的位置应在凸透镜的（?
）
A．一倍焦距以内
B．焦点上
C．一倍焦距与两倍焦距之间
D．两倍焦距以外
3．用照相机拍照时，如果要使人的像再大些，则应（?
）
A．人向后退些，同时拉长暗箱?
B．人向照相机靠近些，同时拉长暗箱
C．人向后退些，同时缩短暗箱?
D．人向照相机靠近些，同时缩短暗箱
4．下列说法正确的是（
）
A．弹簧振子做受迫振动时，振动频率大小与弹簧振子的固有频率有关
B．当狭缝宽度大于波长时，不会发生衍射现象
C．做简谐振动的物体，加速度随时间的变化规律符合正余弦函数变化规律
D．光的折射现象中，增大入射角，折射角一定增大，入射角与折射角成正比
5．下列说法中正确的是
A．白光通过三棱镜后呈现彩色光带是光的全反射现象
B．用标准平面检查光学平面的平整程度是利用了光的干涉
C．门镜可以扩大视野是利用了光的干涉现象
D．照相机镜头表面涂上增透膜，以增强透射光的强度，是利用了光的衍射现象
6．如图所示，为观察门外情况，居家防盗门一般都会在门上开一小圆孔.假定门的厚度为a=8cm，孔的直径为d=6cm，孔内安装一块折射率n=1.44的玻璃，厚度可]的厚度相同，已知sin37°=0.6，cos37°=0.8.则
A．如未装玻璃，室内的人通过小孔能看到外界的角度范围为106°
B．装人玻璃后，室内的人通过玻璃能看到外界的角度范围约为106°
C．装人玻璃的折射率越大，室内的人通过玻鵯能看到外界的角度范围就越小
D．若要将视野扩大到180°，需嵌入折射率大于或等于的玻璃
7．人在水面上分别观察正下方水中同一深度的红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色的小彩灯，可以观测到的现象是（　　）
A．紫灯位置最深，且比实际的位置深些
B．绿色灯位置最深，且比实际的位置深些
C．紫色灯位置最深，且比实际的位置浅些
D．红色灯位置最深，且比实际的位置浅些
8．光在光密介质和光疏介质中，传播的速度是（??
）
A．在光密介质中大?
B．在光密介质中小?
C．在光疏介质中大
D．在光疏介质中小
9．如图所示，一细束白光通过玻璃三棱镜折射后分为各种单光色，取其中a、b、c三种色光，下列说法正确的是（　　）
A．a光的频率最低
B．在真空中b光的波长最长
C．玻璃对c光的折射率最大
D．在三棱镜中c光传播速度最大
10．太阳光与水平面成30°角方向射来，为了使反射光线沿水平方向传播，则平面镜跟水平面所成的角可能是（）
A．15°
B．30°
C．75°
D．120°
11．如图所示，一单色细光束AB从真空中以入射角i=45°，入射到某透明球体的表面上B点，经研究发现光束在过球心O的平面内，从B点折射进入球内后，又经球的内表面只反射一次，再经球表面上的C点折射后，以光线CD射出球外，此单色光在球体内传播速度是，在真空中的光速为3×108
m/s。求：
(1)此单色细光束在透明球内的折射率；
(2)出射光线CD与入射光线AB方向改变的角度。
12．某透明介质的截面图如图所示，直角三角形的直角边BC与半圆形直径重合，∠ACB
=
30°，半圆形的半径为R，
—束光线从E点射入介质，其延长线过半圆形的圆心O，且E、O两点距离为R，已知光在真空的传播速度为c，介质折射率为。求：
(1)光线在E点的折射角并画出光路图；
(2)光线进入介质到射到圆弧的距离和时间。
13．直角玻璃三棱镜的截面如图所示，一条光线从AB面入射，ab为其折射光线，ab与AB面的夹角α＝60°，已知这种玻璃的折射率。则：
(1)这条光线在AB面上的入射角多大？
(2)判断图中光线ab能否从AC面折射出去，若能射出求出折射角，若不能射出请说明理由。
14．如图所示，扇形玻璃砖的圆心角为150°，玻璃砖半径为，一条单色光平行于，由的中点入射，经折射后由圆弧面的点射出玻璃砖，圆弧的长度与圆弧的长度之比为2∶3，已知真空中光速为。求：该单色光在玻璃砖从到传播的时间。
参考答案
1．B
【解析】
波速由介质决定，由v=c/n可知光在玻璃的折射率大，在玻璃中的传播速度小，由v=λf可知光在玻璃中的波长小，C对；
2．C
【解析】照相机的镜头相当于凸透镜，被照的物体相当于蜡烛，胶片相当于光屏。物体在凸透镜的二倍焦距以外，胶片在一倍焦距与两倍焦距之间得到清晰的像。故选C。
3．B
【解析】根据凸透镜成像的规律知，像变大，则像距变大，物距变小，照相机与人之间应靠近一些；底片跟镜头间的距离（暗箱）应拉长些。故选B。
点睛：本题考查了凸透镜成像时的物距与像距的变化关系，掌握凸透镜成像的三种成像情况和应用。掌握凸透镜成实像时：物距减小，像距增大，像增大。
4．C
【解析】
根据受迫振动的特点可知，弹簧振子做稳定的受迫振动时，弹簧振子的频率等于周期性驱动力的频率，故A错误；当狭缝宽度大于波长时，也会发生衍射现象；只不过不明显，故B错误；简谐振动的物体，受到的合外力与位移成正比，由其振动方程可知，其速度和加速度两物理量随时间的变化规律均符合正余弦函数变化规律，故C正确；根据折射定律得知：在光的折射现象中，入射角的正弦与折射角的正弦成正比．故D错误．故选C．
【点睛】受迫振动的振动的频率等于周期性驱动力的频率．比光的波长大得多时，不会发生明显衍射现象．根据简谐振动的振动方程分析速度与加速度的变化．根据折射定律分析折射角与入射角的关系．
5．B
【解析】白光通过三棱镜后呈现彩色光带是光的色散现象，选项A错误；用标准平面检查光学平面的平整程度是利用了光的干涉，选项B正确；门镜可以扩大视野是利用了光的折射现象，选项C错误；照相机镜头表面涂上增透膜，以增强透射光的强度，是利用了光的干涉现象，选项D错误；故选B.
6．D
【解析】
因，则，如未装玻璃，室内的人通过小孔能看到外界的角度范围为74°，选项A错误；装入玻璃后，根据折射定律：，，则，则室内的人通过玻璃能看到外界的角度范围大于106°，选项B错误；装入玻璃的折射率越大，则折射角β越大，则室内的人通过玻璃能看到外界的角度范围就越大，选项C错误；若要将视野扩大到180°，则β=900，则，则需嵌入折射率大于或等于5/3的玻璃，选项D正确；故选D.
点睛：对于几何光学，其基础是作出光路图，借助几何知识研究入射角与折射角，再求解折射率．
7．D
【解析】
红光的频率最低，折射率最小，则从水中射入空气时偏折程度小，我们逆着折射光线看去，红色灯位置最深，我们看到的水中灯比实际位置浅。
故选D。
8．BC
【解析】由公式v=c/n知，v与n成反比，则光在光密介质中的传播速度小，在光疏介质中，传播速度大；故选BC。
9．AC
【解析】
AB．由光路图可知，a光的偏折程度最小，则a光的折射率最小，a光的频率最低，据知，a光在真空中波长最长，故A项正确，B项错误；
CD．由光路图可知，c光的偏折程度最大，c光的折射率最大；根据，c光在棱镜中传播速度最小，故C项正确，D项错误。
10．AC
【解析】
本题分两种情况，如图所示：
在甲中，反射光线与入射光线的夹角为30°，入射角为15°，则平面镜与水平方向成75°的夹角；在乙中，反射光线与入射光线的夹角为150°，入射角和反射角都为75°，则平面镜与水平方向成15°的夹角，AC正确．BD错误。
故选AC
11．(1)；(2)150°
【解析】
(1)根据公式求得光束在球内的折射率
(2)由折射定律得
解得
由几何关系及对称性，有
则
把代入得
方向改变的角度为
出射光线与入射光线方向的夹角是150°
12．(1)30°；；(2)；
。
【解析】
(1)由题
OE＝OC＝R
则：△OEC为等腰三角形
∠OEC＝∠ACB＝30°
所以入射角：
θ1＝60°
由折射定律：n＝
可得：
sinθ2=，θ2＝30°
由几何关系：∠OED＝30°，则折射光平行于AB的方向，如图；
(2)折射光平行于AB的方向，所以：
ED=2Rcos30°=
光在介质内的速度：v＝，传播的时间：
t＝
联立可得：
t＝
13．(1)45°；(2)发生全反射，不能从AC折射出去
【解析】
(1)设这条光线射到AB面上的入射角为i，折射角为r。光路如图所示：
由折射定律可知：
由题意有
i=90°-α=90°-60°=30°
联立可得
i=45°
(2)根据
知，光线在AC面上发生全反射的临界角为C=45°。
由于ab在AC面上的入射角为
i′=90°-30°=60°＞C，所以光线ab在AC面上发生了全反射，不能从AC面上折射出去。
14．
【解析】
作出光路图，如图所示
圆弧的长度与圆弧的长度之比为2∶3，由几何关系可知，
由圆心角可知，该单色光在
OB边的入射角
，
折射角
由折射率公式有
解得
由勾股定理
又因为
该单色光在玻璃砖从到传播的时间