上海市丰华高中2019-2020学年物理沪科版选修3-4：4.5光的折射 课时训练（含解析）

4.5光的折射
1．如图所示，OA是光从水中射入空气的一条反射光线，若OA与水面夹角60?，关于入射角α、折射角β的说法正确的是（ ）
A．α＝60?，β＜60?
B．α＝60?，β＞60?
C．α＝30?，β＜30?
D．α＝30?，β＞30?
2．如图所示，一束复色光通过三棱镜后分解成两束单色光a、b，下列说法正确的是
A．真空中，a光的波长小于b光的波长
B．在三棱镜中a光传播速度小于b光传播速度
C．在三棱镜中a光的折射率大于b光的折射率
D．a光的光子能量小于b光的光子能量
3．人在水面上观察正下方水中的红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色的小彩灯，看到它们是在水面
下同一深度处排成一行，则可以判断（ ）
A．紫色灯的实际位置最深，且比看到的位置深些
B．紫色灯的实际位置最深，且比看到的位置浅些
C．红色灯的实际位置最深，且比看到的位置深些
D．红色灯的实际位置最深，且比看到的位置浅些
4．如图所示，两束单色光A、B分别沿半径方向由空气射入半圆形玻璃砖，出射光合成一束复色光P，下列说法正确的是
A．A光的频率大于B光的频率
B．在玻璃砖中A光的传播速度小于B光的传播速度
C．两种单色光由玻璃射向空气时，A光的临界角较大
D．玻璃砖对A光的折射率大于对B光的折射率
5．如图所示，是声波从介质Ⅰ进入介质Ⅱ的折射情况，由图判断下面说法中正确的是(　　)
A．入射角大于折射角，声波在介质Ⅰ中的波速大于它在介质Ⅱ中的波速
B．入射角大于折射角，Ⅰ可能是空气，Ⅱ可能是水
C．入射角小于折射角，Ⅰ可能是钢铁，Ⅱ可能是空气
D．介质Ⅰ中波速v1与介质Ⅱ中波速v2满足：
6．如图所示，a、b和c都是厚度均匀的平行玻璃板，a和b、b和c之间的夹角都为β，一细光束由红光和蓝光组成，以入射角θ从O点射入a板，且射出c板后的两束单色光射在地面上P、Q两点，由此可知____．
A．射出c板后的两束单色光与入射光平行
B．射到P点的光在玻璃中的折射率较大
C．射到P点的光在玻璃中的传播速度较大，波长较长
D．若稍微增大入射角θ，光从b板上表面射入到其下表面时，在该界面上有可能发生全反射
E. 若射到P、Q两点的光分别通过同一双缝发生干涉现象，则射到P点的光形成干涉条纹的间距小，这束光为蓝光
7．如图所示，两束平行单色光a、b斜射到置于空气中的平行玻璃砖的上表面，穿过玻璃后从下表面射出，变为一束复色光。关于a、b两种单色光，下列说法中正确的是（ ）
A．玻璃对a、b两种色光的折射率naB．a、b两种色光的频率vaC．a、b两种色光在玻璃中的传播速度vaD．a、b两种色光在玻璃中的波长a< b
8．如图所示，一束复色光从空气射入玻璃中，得到a、b两条折射光线，以下说法正确的是( )
A．折射光a的波长小于折射光b的波长
B．两束光在相遇区域会发生干涉现象
C．如果让两束光分别在同一点通过同一个双缝发生干涉,则所得干涉条纹间的距离
D．在玻璃中a光较b光速度快
9．2018年1月31日，天空中上演了一场万众瞩目、被称为“超级满月、蓝月亮、红月亮”的月全食大戏，这次月全食历时近5小时，最精彩之处是在发生月全食阶段月亮 呈现红色，下列有关月食的说法，其中正确的是__．
A．出现月全食现象时，月亮就完全看不到了
B．当地球处于太阳和月亮中间时才会出现月食现象
C．出现月食现象，是因为月亮处于地球的“影子”中
D．月食可能是太阳光经月亮反射到地球大气层时发生全反射形成的
E.“红月亮”是太阳光中的红光经地球大气层折射到月球时形成的
10．下列说法正确的是（　　）
A．简谐运动的平衡位置是指回复力为零的位置
B．电磁波在真空和介质中传播速度相同
C．红外线的显著作用是热作用，温度较低的物体不能辐射红外线
D．通过手指间的缝隙观察日光灯，可以看到彩色条纹，说明光具有波动性
E.一束光从某种介质射入空气中时，频率不变
11．自古以来人们对钻石都情有独钟，而市面上各种材料做的假钻石也非常多，对比钻石折射率是钻石真假的一种方法。如图所示，OABCD为某种材料做成的钻石的横截面，关于直线OO’对称，∠A＝∠D＝90°．图中∠AOO’角度为θ＝45°．现使一束单色光照射到AB边上的P点，入射角α＝60°，进入钻石的光线在AO边中点M发生全反射，并从OD边上N点折射出去，其中OA＝2mm，ON＝1mm。已知真钻石对该光线的折射率为2.42。
（1）通过求解该钻石的折射率，判断该钻石的真假。
（2）光在真空中传播的速度为c＝3×108m/s。求该单色光从入射到第一次折射出该钻石经历的时间（结果保留两位小数）。
12．一束单色光从三棱镜直角边AB边的中点E垂直射入，经过三棱镜一次折射后在光屏上形成一个光点，已知∠A=30°，BC边长为0.3m，三棱镜材料的的折射率为，光在真空中的传播速度为，光屏与AB边平行。求：
（1）从棱镜AC边射出的光线与入射光线的偏折角度；
（2）光从射入三棱镜E点到射到光屏经历的时间。
13．如图为一半径为R的半圆柱体玻璃砖的截面图，O为圆柱截面的圆心，为了测量其折射率，将一束平行于直径AB的光从其左侧D点射入，改变入射点D的位置，让折射光线恰好过B点，此时D点到直径AB的距离为
（1）求玻璃砖的折射率；
（2）求折射光线从D点传播到B点所用的时间（光在真空中的速度用c表示）.
14．一个正方体容器的截面ABCD如图所示，容器边长为L，容器中装满某种液体时，点光源P发出的—条光线从D点以45°的入射角射入液体，恰好照到容器底部中点E。
（1）.求该液体的折射率；
（2）.若液面下降到容器深度一半的FG位置，求该光线照射到容器底部的位置。
参考答案
1．D
【解析】
【分析】
【详解】
根据光的反射定律的内容，作出其入射光线BO，反射光线与水面的夹角也为60°，反射角为90°-60°=30°，因为反射角等于入射角，所以入射角为α为30°，光从水中斜射入空气中时，要发生折射，折射光线OC如图所示：
因为折射角大于入射角，所以折射角β＞30°，故D正确，ABC错误。
故选D．
2．D
【解析】光从空气斜射向玻璃折射时，入射角相同，光线a对应的折射角较大，故光线a的折射率较小，即na＜nb，根据v=c/n 分析知在该三棱镜中a光速度大于b光速度，故BC错误；a的频率较小，则真空中a光的波长大于b光的波长，a光的光子能量小于b光的光子能量，故A错误，D正确；故选D.
点睛：解答此类问题首先要看光的偏折程度，折射的程度越大，则折射率就越大，频率就越大，波长就越小，光子能量越小.
3．A
【解析】紫光的频率最大，紫光的折射率最大，经过水面时的偏折程度较大，由于从水平面上看到的七盏灯的深度一样，则紫色灯的实际位置最深，且比看到的位置深些，故选A.
4．C
【解析】由题可知，nB＞nA，故B光的频率较大，故AD错误；由n＝c/v知，在玻璃砖中，vB＜vA，故B错误；两种单色光由玻璃射向空气时，由于sinC＝1/n，所以，CB＜CA，故C正确；故选C.
点睛：解答此类问题的思路是：由光线的偏折程度判断折射率的关系，或由折射定律可得出两光的折射率；再由光的性质可知光的传播速度、频率及临界角；
5．AB
【解析】
【分析】
【详解】
A．由图示可知，入射角大于折射角，介质Ⅰ对波的折射率小于介质Ⅱ对波的折射率，由可知，n越小，波的传播速度越大，由此可知，声波在介质Ⅰ中的波速大于它在介质Ⅱ中的波速，故A正确；
BC．由图示可知，入射角大于折射角，介质Ⅰ对波的折射率小于介质Ⅱ对波的折射率，Ⅰ可能是空气，Ⅱ可能是水，故B正确，C错误；
D．由相对折射率公式可知，介质Ⅰ中波速，与介质Ⅱ中波速满足
故D错误．
故选AB。
点睛：本题考查了声波的折射现象，声波的折射与光的折射遵守相同的折射定律，分析清楚波的传播过程图，应用折射定律可以解题．
6．ABE
【解析】试题分析：根据光的偏折程度比较光的折射率的大小，从而比较出波长的大小，根据比较出光在介质中的传播速度大小，根据双缝干涉条纹的间距公式比较间距的大小．
光线经过平行玻璃板时出射光线和入射光线平行，则最终从c板射出的两束单色光与入射光仍然平行，A正确；射到P点的光偏折程度比射到P点的光偏折程度厉害，知射到Q点的光在玻璃中的折射率较大，B正确；射到P点的光折射率较大，根据知，在玻璃中传播的速度较小，折射率大，则频率大，波长小，C错误；光从b板上表面射入到其下表面时的入射角等于上表面的折射角，根据光路可逆性可知，光线不可能在下表面上发生全反射，D错误；根据知，条纹间距较小的光波长小，则频率大，折射率大，偏折厉害，为射到P点的光，即蓝光，E正确．
7．CD
【解析】A、两平行光入射进入玻璃，入射角相同，根据折射定律可知，a光的折射角较小，则a光对玻璃的折射率较大，即，A错误。C、由可知两种光在同一介质中的传播速度满足，C正确。B、根据电磁波谱的性质，折射率大的光其频率也高，则有，B错误。D、由光的传播速度公式可知，则D正确。故选CD.
【点睛】本题可用假设法，由折射率不同，从而假设a是紫光，b是红光，则可根据红光与紫光的特性来确定出正确答案．
8．AC
【解析】a光的偏折程度大于b光的偏折程度，折射率大的光频率大，根据λ＝c/f知，频率大，波长小，所以折射光a的波长小于折射光b的波长，故A正确； a、b两列光的频率不同，不能发生干涉。故B错误。，根据△x＝λ，知干涉条纹间的距离△xb＞△xa．故C正确。根据v=c/n得，a光的折射率大，则在玻璃砖中传播的速度小。故D错误；故选AC.
点睛：解决本题的突破口是比较出a、b两光的折射率大小，从而得出频率、波长、在介质中的速度大小等关系：折射率大，则频率大，周期小，波长小，在介质中的速度小．
9．BCE
【解析】
当地球处于太阳和月亮中间时才会出现月食现象，在月全食时，月球并不是完全看不见的，至于月全食时产生的“红月亮”则主要是因为，月全食的时候，地球挡住了太阳的光辉，红光经地球大气层折射打到了月亮上，因此呈现了“红月亮”的情况，BCE正确．
10．ADE
【解析】
【详解】
A．简谐运动的平衡位置是指回复力为零的位置，选项A正确；
B．电磁波在真空中的速度大于在介质中传播速度，选项B错误；
C．红外线的显著作用是热作用，任何温度的物体都能辐射红外线，选项C错误；
D．通过手指间的缝隙观察日光灯，可以看到彩色条纹，这是光的衍射现象，说明光具有波动性，选项D正确；
E．一束光从某种介质射入空气中时，频率不变，波速和波长变化，选项E正确。
故选ADE。
11．（1）该钻石是假的。（2）该单色光从入射到第一次折射出该钻石经历的时间为2.31×10﹣11s。
【解析】
【详解】
（1）做出光线传播光路如图所示，设光线在AB边的折射角为β。
由几何关系可知：∠OMN＝β
tanβ，得β＝30°
该钻石的折射率 n
解得 n2.42，可以判断该钻石是假钻石。
（2）根据光的传播规律，可得该单色光在钻石中传播的速度大小为v
如图中光路所示，由几何关系可知，光在钻石中走过的路程为
s＝PM+MN＝4 mm＝4×10﹣3m
可得光在钻石中传播的时间 t
解得 t≈2.31×10﹣11s
12．(1) (2)
【解析】
【详解】
（1）如图所示，
由折射定律分
由几何关系可知，
解得
光从棱镜AC边射出时，光线的偏折角度为
（2）

光在棱镜中的传播速度
光从射入三棱镜到射到光屏经历的时间，
解得
13．(1) (2) 光在玻璃中的传播时间为
【解析】
【详解】
（1）过D点作AB的垂线DE，则DE=R
设入射角为i，折射角为r，由几何关系得sini=
由几何关系得：EO=，EB=，DB=
所以sinr=，由折射定律得
（2）光在玻璃中的传播速度为v=
光在玻璃中的传播时间为
14．（1） （2）L
【解析】
【详解】
（1）由几何关系可知，折射角的正弦值：
折射率：

（2）.若液面下降到容器深度一半的FG位置，则光路如图。则折射角仍为r，由相似三角形关系可知，光线照射到容器底部的位置距离E点L.