人教版（2019）物理 选择性必修第一册 4.1 光的折射 课后作业（含解析）

新人教版选择性必修一课后作业第四章　光 光的折射
一、选择题
1.下列说法正确的是(　　)
A.光从一种介质进入另一种介质时,一定会发生偏折
B.光从空气进入其他介质时,折射角大于入射角
C.光从空气进入其他介质时,速度要减小
D.折射是指光的传播方向发生改变的现象
2.下列哪一幅图正确表示了光从空气进入玻璃中的光路(　　)
3.(多选)如图所示,虚线表示两种介质的界面及其法线,实线表示一束光线以及它射向界面后发生反射和折射的光线,以下说法正确的是(　　)
A.bO不可能是入射光线
B.aO是入射光线
C.cO是入射光线
D.Ob是反射光线
4.(多选)关于折射率,下列说法正确的是(　　)
A.某种介质的折射率等于光在介质中的传播速度v与光在真空中的传播速度c的比值
B.折射角和入射角的大小决定着折射率的大小
C.两种介质相比较,折射率小的介质折光能力较差
D.任何介质的折射率都大于1
E.折射率的大小由介质本身决定
5.关于光的折射现象,下列说法中正确的是(　　)
A.折射角一定小于入射角
B.折射率跟折射角的正弦值成反比
C.折射率大的介质,光在其中的传播速度小
D.折射角增大为原来的2倍,入射角也增大为原来的2倍
6.如图所示,光在真空和某介质的界面MN上发生折射,由图可知(　　)
A.光是从真空射入介质的
B.介质的折射率为32
C.介质的折射率为3
D.反射光线与折射光线的夹角为60°
7.某单色光由某种介质射向空气,当入射角为30°时,折射光线与反射光线刚好垂直,则该介质对该种色光的折射率为(　　)
A.2 B.2 C.1.5 D.3
8.一束红光和一束紫光以适当的角度射向半圆柱形玻璃砖,如图所示,红光与紫光的出射光线都由圆心O点沿OC方向射出,则(　　)
A.AO是红光,它穿过玻璃砖所用的时间较短
B.AO是紫光,它穿过玻璃砖所用的时间较长
C.AO是红光,它穿过玻璃砖所用的时间较长
D.AO是紫光,它穿过玻璃砖所用的时间较短
9.现在高速公路上的标志牌都用“回归反光膜”制成,夜间行车时,它能把车灯射出的光逆向返回,所以标志牌上的字特别醒目。这种“回归反光膜”是用球体反射元件制作的。如图所示,一束单色光射入一玻璃球体,入射角为60°。已知光线在玻璃球内经一次反射后,再次折射回到空气中时与入射光线平行。此玻璃的折射率为(　　)
A.2 B.1.5 C.3 D.2
10.如图所示,有一个玻璃三棱镜ABC,顶角A为30°,一束光a垂直于AB射入棱镜,由AC边射出进入空气,测得折射光线与入射光线间的夹角为30°,则棱镜的折射率为　(　　)
A.12 B.22 C.3 D.32
11.(多选)有一束单色光从介质A射入介质B,再由介质B射入介质C,如图所示。根据图中所给的情况判断,下列说法正确的是(　　)
A.介质B的折射率最大
B.介质C的折射率最大
C.光在介质B中的速度最大
D.光在介质C中的速度最大
12.一个军事设施的观察孔如图所示,其宽度L=30 cm,厚度d=303cm,为了扩大观察视野,将折射率为n=2的某种玻璃砖完全嵌入观察孔内。则嵌入玻璃砖后,军事设施内的人通过这块玻璃砖能看到的视野的最大张角是(　　)
A.60° B.90° C.120° D.180°
13.如图所示,把由同种玻璃制成的厚度为d的立方体A和半径为d的半球体B分别放在报纸上,且让半球体的凸面向上。从正上方(对B来说是最高点)竖直向下分别观察A、B中心处报纸上的文字,下面的观察记录正确的是(　　)
①看到A中的字比B中的字高
②看到B中的字比A中的字高
③看到A、B中的字一样高
④看到B中的字和没有放玻璃半球时一样高
A.①④ B.只有① C.只有② D.③④
二、非选择题
14.如图所示,空气中有一半径为R的实心玻璃球,O为球心,AB为直径,一条平行于AB的光线从球体上的M点射入玻璃球,折射光线恰好过B点,已知∠ABM=30°,光在真空中传播的速度为c。求:
(1)该玻璃的折射率;
(2)光从M点传播到B点的时间。
15.光以60°的入射角从空气射入玻璃中,折射光线与反射光线恰好垂直。(真空中的光速c=3.0×108 m/s)
(1)画出折射光路图;
(2)求出玻璃的折射率和光在玻璃中的传播速度;
(3)当入射角变为45°时,折射角多大?
(4)当入射角增大或减小时,玻璃的折射率是否变化?说明理由。
答案
一、选择题
1.C　光从一种介质斜射入另一种介质时,传播方向会发生变化,当垂直入射时,传播方向不改变,A错误;当光从空气斜射入其他介质时,折射角小于入射角,B错误;根据v=cn,可知光从空气进入其他介质时,速度要减小,C正确;光从一种介质斜射入另一种介质时,传播方向会发生变化,这是光的折射现象,故D错误。
2.C　光从空气斜射入玻璃时,折射角应小于入射角,而A图中折射角大于入射角,D图中折射角等于入射角,故A、D错误,C正确;B图中折射光线与入射光线在法线的同侧,画法错误,故B错误。
3.ABD　由于反射角等于入射角,反射光线、入射光线关于法线对称,所以aO、Ob可能是入射光线和反射光线,PQ是法线。又因为折射光线与入射光线分别位于法线两侧,所以aO是入射光线,Ob是反射光线,Oc是折射光线,故A、B、D正确,C错误。
4.CDE　某种介质的折射率等于光在真空中的传播速度c与光在介质中的传播速度v的比值,A错误;折射率与折射角和入射角的大小无关,B错误;折射率小的介质折光能力较差,C正确;某种介质的折射率等于光在真空中的传播速度c与光在介质中的传播速度v的比值,由于光在真空中的传播速度最快,因此任何介质的折射率都大于1,D正确;折射率的大小由介质本身决定,E正确。
5.C　光从折射率大的介质射向折射率小的介质时,折射角大于入射角,选项A错误;折射率的大小是由介质本身决定的,与折射角的正弦值无关,选项B错误;根据v=cn可知,折射率大的介质,光在其中的传播速度小,选项C正确;根据n=sinθ1sinθ2可知,折射角增大为原来的2倍,入射角不一定也增大为原来的2倍,选项D错误。
6.C　由题图可知,光线的入射角为30°,折射角为90°-30°=60°,知光线从介质进入真空,故A错误;根据折射定律得介质的折射率n=sin60°sin30°=3,故B错误,C正确;反射角等于入射角,则反射光线与界面的夹角为60°,故反射光线与折射光线的夹角为90°,D错误。
7.D　当入射角i=30°时,折射光线与反射光线恰好垂直,则折射角r=90°-30°=60°,该介质对该种色光的折射率n=sin60°sin30°=3,故A、B、C错误,D正确。
8.A　由题图可看出两光束的折射角相同,因玻璃对红光的折射率较小,由折射定律可知红光的入射角应大于紫光的入射角,故AO为红光;由v=cn知红光在玻璃砖中的传播速度较大,而红光和紫光在玻璃砖中的光程相等,故红光穿过玻璃砖所需时间较短,A正确,B、C、D错误。
9.C　光线在玻璃球内的光路图如图所示。
A、C为折射点,B为反射点,OD平行于入射光线,故∠AOD=∠COD=60°,所以∠OAB=30°,玻璃的折射率n=sin60°sin30°=3,C正确。
10.C　由题意可知,光从棱镜射向空气中时,入射角θ1=30°,折射角θ2=60°,则棱镜的折射率n=sinθ2sinθ1=3,选C。
11.BC　光由介质A射入介质B时,根据光路图可知,nBA=sin60°sin45°=62,A的折射率大于B的折射率;光由介质B射入介质C时,根据光路图可知,nBC=sin60°sin30°=3,B的折射率小于C的折射率。由nBA12.B　军事设施内的人从内壁左侧能最大范围观察右边的目标,光路如图所示。
由几何关系有sin r=LL2+d2=12,解得r=30°;根据折射定律有sinisinr=n,解得i=45°,则最大张角为θ=2i=90°,故A、C、D错误,B正确。
13.A　折射现象只有在入射角不等于0°时才发生。当人眼通过半球体看中心处报纸上的字的时候,进入眼睛的光线恰恰是从球面法线方向射出的,所以不偏折,即通过半球体观察时物像重合,看到B中的字和没有放玻璃半球时一样高;当通过立方体观察时像比物高,如图所示,可知看到A中的字比没有放立方体时看到的字高,所以看到A中的字比B中的字高。A正确,B、C、D错误。
二、非选择题
14.答案　(1)3　(2)3Rc
解析　(1)光路如图,由几何知识可得折射角r=∠ABM=30°,入射角i=2∠ABM=60°,则此玻璃的折射率为n=sinisinr=sin60°sin30°=3。
(2)由几何知识可得,MB的长度
s=2R cos 30°
光在玻璃球内传播的速度v=cn
故光从M点传到B点的时间t=sv=nsc=3×3Rc=3Rc
15.答案　(1)图见解析　(2)3　1.7×108 m/s　(3)arcsin 66
(4)不变化,理由见解析
解析　(1)由题意知,入射角θ1=60°,则反射角β=60°,折射角θ2=180°-60°-90°=30°,故折射光路图如图所示。
(2)玻璃的折射率
n=sinθ1sinθ2=sin60°sin30°=3
根据n=cv得v=cn=3.0×1083 m/s≈1.7×108 m/s。
(3)根据n=sinθ1sinθ2得 sin θ2=sinθ1n
将 sin θ1= sin 45°=22及n=3代入上式,可求得sin θ2=66
解得θ2=arcsin 66。
折射率反映介质的光学特性,其大小由介质本身及光的性质共同决定,而跟入射角的大小无关。