上海市海滨高中2019-2020学年物理沪科版选修3-4：4.5光的折射 课时练（含解析）

4.5光的折射
1．物体放在凸透镜的主轴上，且物距大于焦距，用红、紫、白三种光照射物体，在镜另一侧的一个可动光屏上分别形成清晰的像，则下列说法中正确的是
A．红光照射成的像最大 B．紫光照射成的像最大
C．白光照射成的像最大 D．用白光照射成的像最清晰
2．把物体和光屏的位置固定，在两者的正中间放一个透镜，这时光屏上出现一个清晰的像，若再移动透镜到某一位置时，则光屏上
A．还可以出现一个缩小的像 B．还可以出现一个放大的像
C．先后出现一个缩小的像和放大的像 D．不再出现像
3．下现现象中不能用光的折射解释的是（ ）
A．钢笔错位 B．小孔成像 C．看水中的鱼 D．隔水看花
4．如图所示，有一等腰直角玻璃三棱镜ABC，它对各种色光的临界角都小于45°，一束平行于BC面的白光射到AB面上，进入三棱镜后射到 BC面上，则光束

A．从BC面出射，仍是白色光束
B．从AC面出射，仍是白色光束
C．从AC面出射，变成了彩色光束
D．从AC面出射，变成没有紫光的彩色光束
5．光由空气射入半圆形玻璃砖，再由玻璃砖射入空气，其传播过程可能是下图的
A． B． C． D．
6．“测定玻璃的折射率”的实验中，在白纸上放好玻璃砖，aa′和bb′分别是玻璃砖与空气的两个界面，如图所示，在玻璃砖的一侧插上两枚大头针 P1和P2，用“×”表示大头针的位置，然后在另一侧透过玻璃砖观察并依次插上P3和P4．在插 P3和P4时，应使（　　）
A．P3只挡住 P1的像
B．P4只挡住 P2的像
C．P3同时挡住 P1、P2的像
D．在bb′下方竖直插针P3、P4，使P1P2所在直线与P3P4所在直线平行
7．在透明均匀介质内有一球状空气泡, 一束包含a、b两种单色光的细光束从介质射入气泡, A为入射点, 之后a、b色光分别从C点、D点射向介质，如图所示．已知A点的入射角为30°，a色光的偏向角为45° (C点出射光线与入射光线的夹角), CD弧所对的圆心角为3°, 则下列结论正确的是
A．b色光的偏向角为43.5°
B．介质对a色光的折射率na=
C．b色光从介质射向空气的临界角正弦
D．若用a、b两单色光分别通过同一双缝干涉装置，屏上的条纹间距Dxa < Dxb
8．在一次测玻璃的折射率实验中，采用了如下方法，将一块半圆形玻璃砖放在水平面上(如图所示)，用一束光线垂直于玻璃砖直径平面射入圆心O，以O为转轴在水平面内缓慢转动半圆形玻璃砖，当转过θ角时，观察者在玻璃砖平面一侧恰看不到出射光线，这样就可以知道该玻璃砖的折射率n的大小，则(　　)
A．上述测定方法利用了全反射的原理
B．上述测定方法利用了反射的原理
C．该玻璃的折射率为
D．该玻璃的折射率为
9．为了从坦克内部观察外部目标，在厚度为20 cm的坦克壁上开了一个直径为12 cm的孔，若在孔内分别安装由同一材料制成的如图2所示的三块玻璃，其中两块玻璃的厚度相同．坦克内的人在同一位置通过玻璃能看到的外界的角度范围是(　　)
A．甲的大于乙的
B．甲的小于丙的
C．乙的小于丙的
D．乙的等于丙的
10．如图所示，a，b为两束不同频率的单色光，以45°的入射角射到玻璃砖的上表面，直线OO′与玻璃砖垂直且与其上表面交于N点，入射点A，B到N点的距离相等，经玻璃砖上表面折射后两束光相交于图中的P点，则下列说法正确的是 ( )
A．在真空中，a光的传播速度大于b光的传播速度
B．在玻璃中，a光的传播速度大于b光的传播速度
C．同时增大入射角(入射角始终小于90°)，则a光在下表面先发生全反射
D．对同一双缝干涉装置，a光的干涉条纹比b光的干涉条纹宽
11．利用半圆柱形玻璃，可减小激光光束的发散程度．在如图所示的光路中，为激光的出射点，为半圆柱形玻璃横截面的圆心，过半圆顶点．若某条从点发出的与成角的光线，以入射角入射到半圆弧上，出射光线平行于，求此玻璃的折射率．
12．如图所示，△ABC为折射率n＝，顶角θ＝30°的直角三棱镜的截面，P为垂直于直线BCD的光屏。一束宽度d＝AB的单色平行光束垂直射向AB面，经三棱镜折射后在屏P上形成一条光带。求：
（1）图中编号为b的光线经棱镜后传播方向改变的角度；
（2）在屏P上形成的光带宽度。
13．如图所示，在MN的下方足够大的空间是玻璃介质，其折射率为n＝，玻璃介质的上边界MN是屏幕．玻璃中有一正三角形空气泡，其边长l＝40 cm，顶点与屏幕接触于C点，底边AB与屏幕平行．激光a垂直于AB边射向AC边的中点O，结果在屏幕MN上出现两个光斑．
①画出光路图．
②求两个光斑之间的距离L．
14．Morpho蝴蝶的翅膀在阳光的照射下呈现出闪亮耀眼的蓝色光芒，这是因为光照射到翅膀的鳞片上发生了干涉．电子显微镜下鳞片结构的示意图见题1 图．一束光以入射角i从a点入射，经过折射和反射后从b点出射．设鳞片的折射率为n，厚度为d，两片之间空气层厚度为h．取光在空气中的速度为c，求光从a到b所需的时间t．
参考答案
1．A
【解析】
因红光的折射率最小，则经透镜折射后的焦距最长，即物体更靠近红光的焦点位置，则所成的像最大，故选项A正确，BC错误；因白光是复色光，各种颜色的光成像的位置不重合，则图像最不清晰，选项D错误；故选A.
2．D
【解析】由题意知，在两者连线的正中间放一凸透镜，这时光屏上出现一个清晰的像，物体经凸透镜后成的是实像，且像距等于物距，则成倒立、等大的实像．如果沿着连线再移动透镜时，凸透镜成实像时，物近像远像变大，而题目中告知把物体和光屏的位置固定，所以不可能出现放大或缩小的像．故ABC错误，D正确．故选D．
3．B
【解析】A、笔在玻璃砖水面处“折断”，属于光的折射，故A可以用折射解释的；
B、小孔成像属于光的直线传播，不是光的反射现象，故B不可以用折射解释的；
C、看水中的鱼，位置升高，属于光的折射，故C可以用折射解释的；
D、隔水看花，属于光的折射，故D可以用折射解释的。
点睛：此题主要通过各种事例考查了学生对光的反射、光的直线传播、光的折射的理解．要注意这几种现象的本质，在日常生活中学习用所学知识解释有关现象。
4．C
【解析】根据几何知识得到光线在BC面上入射角大于45°，所以光线在BC面上发生全反射，结合折射率的大小关系，作出光路图如图，
根据光路的可逆性可知：出射光线平行于底边BC，而且光谱由上到下的顺序应是紫、靛、蓝、绿、黄、橙、红；由上分析可知，光线不能从BC射出，故A错误；光线将从AC面射出，形成平行于BC边的彩色光束．故C正确，BD错误。所以C正确，ABD错误。
5．B
【解析】光由空气射入半圆形玻璃砖时，折射角应小于入射角，因此可知A图错误，故A错误；光由空气射入半圆形玻璃砖时，折射角小于入射角，因此该图是可能的，故B正确；当光由玻璃砖射向空气时折射角应大于入射角，且此图折射角不可能是零度，即不可能发生．故C错误；当光由玻璃砖射入空气时，传播方向要发生改变，因此该图错误，故D错误。所以B正确，ACD错误。
6．CD
【解析】根据实验的原理，连接表示入射光线，连接表示出射光线，连接两光线与玻璃砖的交点，即为折射光线．实验的过程中，要先在白纸上放好玻璃砖，在玻璃砖的一侧插上两枚大头针和，然后在玻璃砖另一侧观察，调整视线使的像被的像挡住，接着在眼睛所在一侧相继又插上两枚大头针，使挡住的像，使挡住和的像，即在下方竖直插针，使所在直线与所在直线平行，故AB错误，CD正确。
点睛：明确实验原理，知道用插针法测定玻璃砖折射率时，大头针间的距离和入射角都应适当大些，可减小角度引起的相对误差，提高精度。
7．CD
【解析】
画出光路图可知，b光的偏向角较小，由几何关系可知，b光的偏向角比a光的要小3°，为42°，A错；由a的偏向角为45°可知，光线a在Ｃ点入射角为75°，折射率为，B错；b光的折射率较小，频率较小，波长较长，由可知D对；
8．AD
【解析】据题意，将玻璃砖缓慢转过θ角时，观察者在玻璃砖平面一侧恰看不到出射光线，说明光线玻璃砖平面发生了全反射，此时的入射角恰好等于临界角，即有i=C=900-θ．根据临界角公式sinC=，则得；故选AD．
9．AD
【解析】光线穿过玻璃砖后，出射光线和入射光线平行，光路图如图所示，图甲中的在玻璃砖中的入射角大于图乙、图丙中玻璃砖中的入射角，根据折射定律，射入空气的折射角图甲最大，根据光的可逆原理，知图甲观察到的角度范围最大．
由图可知，出射光线和入射光线平行，在图乙和图丙中，由几何关系知，两光线在玻璃砖中的入射角相等，则在空气中的折射角也相等，即图乙和图丙观察的范围相同．故AD正确，BC错误．故选AD．
点睛：本题考查了光的折射定律的基本运用，关键作出光路图，通过临界状态，结合入射角的大小比较折射角的大小．
10．BD
【解析】
试题分析：A、所有色光在真空中传播速度都相同，都是c=3×108m/s．故A错误．B、由图看出a的折射角大，入射角相等，由折射定律知，玻璃对a光的折射率小，由分析可知a光在玻璃中传播速度大．故B正确．C、a光射到玻璃砖的下表面时，入射角等于上表面的折射角，根据光路可逆性原理得知，光线一定从下表面射出，不可能发生全反射．故C错误．D、a光的折射率小，频率小，波长长，由公式知，干涉条纹的间距与波长成正比，故a光的干涉条纹比b光的干涉条纹宽．故D正确．故选BD．
考点：本题考查光的折射、干涉．
11．
【解析】
【详解】
根据光路图，由几何关系得：
由折射定律，解得：
12．（1）30°　（2）d
【解析】
【详解】
（1）b光线从AB面垂直射入棱镜后，传播方向不变，设在AC面入射角为θ1，折射角为i，则：
由折射定律
由几何关系知θ1＝θ
代入数据解得i＝60°
故由几何关系得，传播方向改变的角度α＝30°
（2）光路如图，由几何关系有
BC＝dtan 30°
C2C1＝BCtan 30°
A′C′＝C2C－C2C1
联立解得在屏P上形成的光带宽度A′C′＝d。
13．(1) (2)
【解析】
试题分析：（1）光路图如图所示；
（2）在界面AC，a光入射角为：
由光的折射定律有：
带入数据求得：
由光的反射定律得反射角为：
由几何关系得是边长为1/2的正三角形，是等腰三角形，
两光斑之间距离为：
考点：本题考查光的折射．
14．
【解析】
【分析】
【详解】
试题分析：设光在鳞片中的折射角为γ，根据折射定律有：
根据折射率定义式可知，光在鳞片中传播的速度为v＝
由图中几何关系可知，光从a到b的过程中，在鳞片中通过的路程为：s1＝
在空气中通过的路程为：s2＝
所以光从a到b所需的时间为：t＝＋
联立以上各式解得：t＝
考点：光的折射、全反射．