4.1 光的折射同步练习 —【新教材】人教版（2019）高中物理选择性必修一（word含答案）

光的折射练习
一、单选题
一束光由空气射入某介质，当人射光线和界面的夹角为30°时．折射光线恰好与反射光线垂直，则光在该介质中的传播速度是(光在真空中的传播速度为c)(????)
A. c2 B. 3c3 C. 3c2 D. 3c
如图一束单色光从一等边三棱镜AB边上的D点垂直射入三棱镜，己知BD=14AB，三棱镜对该单色光的折射率n=2，则该束光经过三梭镜后(????)
A. 一定从BC边射出 B. 可能从BC边射出
C. 一定从AC边射出 D. 不可能从AC边射出
如图所示，?ABC为一直角玻璃三棱镜的横截面，∠A=30?，一束红光垂直AB边的O点射入，从AC边上的D点射出，其折射角为60°。则下列说法正确的是(? ??)
A. 玻璃对红光的折射率为2
B. 红光在玻璃中的传播速度大小为2×108?m/s
C. 若使该束红光绕O点顺时针转过60?角，则光不会从AC面射出来
D. 若将这束红光向左水平移动一小段距离，则从AC面上出来的折射角小于60?
P是一束含有两种单色光的光线，沿图示方向射向半圆形玻璃砖的圆心O，折射后分成图中的a、b两束光线，则下列说法中正确的是(????)
A. 玻璃对a光的折射率小于对b光的折射率
B. a光频率小于b光频率
C. 在玻璃砖中传播的时间a光比b光短
D. 若让玻璃砖在纸面内绕O点逆时针转动，a光先消失
如图所示为一个透明球体的横截面，其半径为R，AB是一竖直直径，现有一束半径为32R的圆环形平行细光沿AB方向射向球体(AB直径为圆环中心轴线)，所有光线经折射后恰好经过B点射出，则透明球体的折射率为(? ? )
A. 3
B. 2
C. 23
D. 5
如图所示，半径为R的四分之一圆弧为一玻璃砖的横截面，玻璃砖的左侧面涂一层特殊的材料，这种材料能够将射到它上面的光线全部吸收。一束平行光以光线a、b为边界射到玻璃砖的上表面，a、b两边界光线入射点刚好在半径的两个端点，平行光与上表面的夹角为30°。已知光在此玻璃砖中的折射率n=3，sin?35°=0.57，则四分之一圆弧上被照亮的部分占比为
A. 13 B. 14 C. 19 D. 118
如图为一玻璃球过球心O的横截面，两条可见光线1、2合在一起平行于横截面的直径从A点射入玻璃球，分成光线3、4。已知光线1，2与OA的夹角为60°，3，4与OA的夹角分别为45°、30°，则这两束光
A. 3，4两种光对此种玻璃的折射率之比n3n4=2
B. 3，4两种光在此种玻璃中的速度之比v3v4=2
C. 光子动量p3>p4
D. 射向同一双缝干涉装置，其干涉条纹间距Δx3<Δx4
如果光线以相等的入射角，从真空射入不同介质，若介质的折射率越大，则(????)
A. 折射角越大，折射光线偏离原来方向的程度越大
B. 折射角越大，折射光线偏离原来方向的程度越小
C. 折射角越小，折射光线偏离原来方向的程度越大
D. 折射角越小，折射光线偏离原来方向的程度越小
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
如图所示，置于空气中的厚玻璃砖，AB、CD分别是玻璃砖的上、下表面，且AB?//?CD，光线经AB表面射向玻璃砖时，折射光线射到CD表面时，下列说法正确的是(????)
①不可能发生全反射? ②有可能发生全反射
③只要入射角θ1足够大就能发生全反射? ④不知玻璃的折射率，无法判断
A. 只有①正确 B. ②，③正确
C. ②，③，④正确 D. 只有④正确
二、多选题
如图所示，某一复色光由半球形玻璃砖的右侧面斜射到球心O处，经AB界面折射后得到C、D两束可见单色光，则下列说法正确的是(??? )
A. 在半球形玻璃中，D光的传播时间大于C光的传播时间
B. D光的频率小于C光的频率
C. 现将细光束绕O点逆时针转动，则C束光后消失
D. 用同样的装置做双缝干涉实验，C光的条纹间距小
a、b两束色光(红光和紫光)，分别沿半径方向射向圆柱形的玻璃砖，其出射光线都是由圆心O沿OP方向射出，如图所示，则下列说法中正确的是(????)
A. b在介质中的折射率比a大
B. 若用b光做单缝衍射实验，要比用a时中央条纹更宽
C. 做双缝干涉实验中，用a光比用b光条纹宽
D. a光在玻璃中的速度较小
如图所示，从光源S发出一细束光，射向一上、下表面平行且足够大的厚玻璃砖的上表面，在上方得到三束光Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，则(????)
A. 光束Ⅲ比光束Ⅱ更容易发生明显衍射
B. 光束Ⅲ有可能在玻璃砖底面发生全反射
C. 光束Ⅰ为包含Ⅱ、Ⅲ单色光的复色光，光束Ⅱ、Ⅲ为单色光
D. 从玻璃砖下方观察，会感觉到：S的像比S的实际位置距离观察者近些
如图为某复色光自水中射向空气分成a、b两光束的示意图。下列说法中正确的是(????)
A. 在水中光速较大的为a光束 B. 在水中光速较大的为b光束
C. 水对a光束的折射率较大 D. 水对b光束的折射率较大
由a、b两种单色光构成复色光束从水中斜射入空气中的光路图如图所示，关于a、b两种单色光，下列说法正确的是(????)
A. a光的折射率大于b光的折射率
B. ??a光的频率小于b光的频率
C. ?在水中a光传播速度大于b光的传播速度
D. 反射光一定复色光
某一频率的光线，按如图所示方向从一实心玻璃管的左端正中心射入，折射光在上下侧边恰好发生全反射，已知玻璃对此光线的折射率为23，则下列说法正确的是(????)
A. 该光线入射角的正弦值为3
B. 该光线经玻璃折射时对应的折射角为300
C. 减小该光线的入射角，则光线无法在上下侧面发生全反射
D. 若要满足光线在上下侧面发生全反射的情况下，尽量增大光线入射角的范围，则应该增大入射光线的频率
三、填空题
河中有条小鱼，某时刻小鱼的实际深度为H，一人从水面正上方往水中看，他感觉到的小鱼的深度为_________(设水的折射率为n)。
我国的光纤通信技术处于世界领先水平。光纤内芯(内层玻璃)的折射率比外套(外层玻璃)的______(选填“大”或“小”)。某种光纤的内芯在空气中全反射的临界角为43°，则该内芯的折射率为______。(取sin43°=0.68，cos43°=0.73，结果保留2位有效数字)
两束单色光A、B的波长分别为λA、λB，且λA>λB，则____(填“A”或“B”)在水中发生全反射时的临界角较大.用同一装置进行杨氏双缝干涉实验时，可以观察到____(填“A”或“B”)产生的条纹间距较大.
一个半径为r的薄软木圆片，在它的圆心处插入一枚大头针．让它们浮在水面上，如图所示．调整大头针露出的长度，直至从水面上方的各个方向向水中看，都恰好看不到大头针，这是因为发生了______现象．若此时木片下方大头针的长度为h，则水的折射率为______．
四、计算题
如图所示，直角三角形ABC是一玻璃砖的横截面，AB=L,∠C=90?,∠A=60?。一束单色光PD从AB边上的D点射入玻璃砖，入射角为45°，DB=L4，折射光DE恰好射到玻璃砖BC边的中点E，已知光在真空中的传播速度为c．
求：(ⅰ)玻璃砖的折射率；
(ⅱ)该光束从AB边上的D点射入玻璃砖到第一次射出玻璃砖所需的时间．
如图所示，救生员坐在泳池旁边凳子上，其眼睛到地面的高度h?0为1.2m，到池边的水平距离L为1.6m，池深H为1.6m，池底有一盲区。设池水的折射率为43。当池中注水深度h为1.2m和1.6m时，池底盲区的宽度分别是多少。
答案和解析
1.【答案】B
2.【答案】C
【解析】解：设三棱镜的临界角为C，由sinC=1n=22，得：C=45°
光线射出BC边上时入射角为60°，大于C，则光线在BC边上发生全反射，不能从BC边射出，
根据反射定律和几何知识可知，光线射到AC边上时入射角为0°，则光线将AC边垂直射出，故ABD错误，C正确。
3.【答案】C
4.【答案】D
【解答】
解：A.由图看出a光的偏折程度大于b光，所以根据折射定律得知：玻璃对a光的折射率大于对b光的折射率，故A错误；
B.由光的频率和折射率成正比可知，由于a光的折射率大，则a光的频率也大，故B错误；
C.由v=cn可知，a光的折射率较大，则在玻璃砖中，a光的速度小于b光的速度，则在玻璃砖中传播的时间a光比b光长，故C错误；
D.根据全反射临界角公式sinC=1n知，a光的临界角小于b光的临界角，所以让玻璃砖在纸面内绕O点逆时针转动时，入射角增大，a光先达到临界角，则先发生全反射，先消失，故D正确。
5.【答案】A
【解答】
光路图如图所示，
则由几何关系知
Rsinα=32?R，即α=60°
由图知，α=2β，得β=30°
由折射定律有n=?sinα?sinβ=3
6.【答案】D
【解答】
设光线在玻璃砖上表面的入射角和折射角分别为i、r，由题知i=60°，根据n=sinisinr，可得：r=30°，作出光路图如图所示，
光线入射到圆弧面上，发生全反射的临界角为C，sinC=1n=33=0.57，得C=35°，设射到B点的光线刚好发生全反射，则能够照亮圆弧面上的范围为图中的AB区域，
由几何关系可知∠AOB=5°，所以AB部分占四分之一圆弧的5°90°=118，故D正确，ABC错误。
7.【答案】B
【解答】
A.根据折射定律n=sinisinr，可知n3=sin60°sin45°、n4=sin60°sin30°，故3，4两种光对此种玻璃的折射率之比n3n4=12，故A错误；
B.由n=cv，可得光在玻璃中的速度v=cn，故3，4两种光在此种玻璃中的速度之比v3v4=n4n3=2，故B正确；
C.由于n3λ4，根据光子动量p=?λ，可知p3D.根据双缝干涉条纹间距Δx=Ldλ，可知△x3>△x4，故D错误。
8.【答案】C
9.【答案】D
【解析】解：AC、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，由折射定律可知，在三棱镜中a光的折射率小于b光的折射率，则真空中a光的波长大于b光的波长，故AC错误；
B、光线a的折射率较小，即naD、光线a的折射率较小，频率较低。根据E=?ν，则a光的光子能量较小，故D正确；
10.【答案】A
【解答】
临界角等于光从真空射入介质折射时最大的折射角，由图看出，入射光线在AB面上的折射角一定小于临界角，由题AB//CD，折射光线射到CD表面时入射角与AB面上的折射角相等，所以入射角一定小于临界角，所以折射光线射到CD表面时一定不会发生全反射。故A正确，BCD错误。
11.【答案】AC
【解答】
A、根据折射定律n=sinisinr可知，C光的折射率小于D光的折射率，又根据n=cv得，C光的传播速度大于D光的传播速度，两种光传播距离相同，C光的传播时间短，故A正确；
B、折射率大的频率大，D光的频率大于C光的频率，故B错误；
C、由全反射公式sinC=1n可知，折射率大的临界角小，首先发生全反射，所以D束光先消失，故C正确；
D、折射率小的波长大，条纹间距大，现象更明显，故D错误。
12.【答案】AC
【解答】
ABC.光由玻璃射向空气时，折射率n=sin?θ2sin?θ1，因θ2相同，a光的入射角θ1较b光大，故naλb，单缝衍射和双缝干涉中a光的条纹宽，选项A、C正确，B错误；
D.由n=cv可知va>vb，选项D错误．
13.【答案】ACD
【解答】
AC.所有色光都能反射，反射角相同，则由题图可知光束Ⅰ是包含Ⅱ、Ⅲ的复色光，而光束Ⅱ、Ⅲ由于折射率的不同，如图所示光路可得单色光Ⅱ的折射率大(即频率大)、单色光Ⅲ的折射率小(即频率小)，由c=λf得Ⅲ的波长较大，易发生明显衍射，故AC正确；
B.因玻璃砖上下表面平行，可得单色光Ⅱ、Ⅲ一定能从下方射出且与上方入射光线平行，故B错误；
D.从下方观看，如图所示，像S?看起来会近些，D正确。
故选ACD。
14.【答案】AD
15.【答案】BCD
【解答】
AB.由图看出：b光的折射角大于a光的折射角，b光的偏折程度大，根据折射定律得知：水对a光的折射率小于对b光的折射率，因此，a光的频率小于b光的频率，故A错误，B正确；
C.a光的折射率小于b光的折射率，根据v=cn分析知在同种介质中传播，a光传播速度大于b光的传播速度，故C正确；
D.根据光的反射定律知，a、b两种单色光入射角相同，反射角也相同，所以反射光一定复色光，故D正确。
16.【答案】BD
【解答】
AB.根据sinC=1n可得临界角C=60°，根据题意可知，折射光在上下侧边恰好发生全反射，根据光路图可知，光线经玻璃折射时对应的折射角为30°，根据n=sinisinr可得：sini=33，故A错误，故B正确；
C.减小该光线的入射角，折射角会增大，因此光线还是会发生全发射，故C错误；
D.增大入射光线的频率，因此光线在玻璃管的折射率增大，根据sinC=1n可知临界角减小，更容易发生全发射，因此要满足光线在上下侧面发生全反射的情况下，尽量增大光线入射角的范围，则应该增大入射光线的频率，故D正确。
17.【答案】Hn
18.【答案】大? 1.5
【解析】解：光纤通信过程光从内层玻璃射向外层玻璃时要发生全反射，因此内层玻璃的折射率大于外层玻璃的折射率；
根据临界角公式：sinC=1n可知，
玻璃的折射率：n=1sinC=1sin43?=10.68≈1.5；
19.【答案】A??A
【解析】【解析】因λA>λB，根据c=λυ知νυ<νυ，同一介质对频率越高的光折射率越大，即nACB，即A光在水中发生全反射时的临界角较大．根据Δx=1dλ知ΔxA>ΔxB，即A光产生的条纹间距较大．
20.【答案】全反射?r2+?2r
【解析】解：观察者在水面上各个方向都刚好看不到水下的大头针，说明由针头射出的光线，恰好在水面与木塞的边缘处发生全反射．
由题意作出光路图如图所示，这时入射角等于临界角，由几何关系可得
sinC=r?2+r2
又sinC=1n
由以上两式解得液体的折射率为
?n=r2+?2r．
21.【答案】解：(ⅰ)作出光路图，如图所示
过E点的法线是三角形的中位线，由几何关系可知△DEB为等腰三角形，DE=DB=L4
由几何知识可知光在AB边折射时折射角为r=30°，
所以玻璃砖的折射率为n=sinisinr=sin45°sin30°=2
(ⅱ)设临界角为θ，有sinθ=1n，可解得θ=45°
由光路图及几何知识可判断，光在BC边上的入射角为60°，大于临界角，则光在BC边上发生全反射
光在AC边的入射角为30°，小于临界角，所以光从AC第一次射出玻璃砖
根据几何知识可知EF=L2
则光束从AB边射入玻璃砖到第一次射出玻璃砖所需要的时间为
?t=DE+EFv
而v=cn，可解得：t=32L4c
22.【答案】解：注水深度?1=1.6m时，光路图如图所示：
由几何关系得：tanα=1.61.2=43??
解得α=53°
由
解得θ=37°
由几何关系得：x1=??1tanθ=1.2m
注水深度?2=1.2m时，光路图如图所示：
仍有α=53°，θ=37°
由几何关系得：x2=(H???2)tanα+??2tanθ=1.43m