第四章《光的折射和全反射》单元检测题高二上学期物理鲁科版（2019）选择性必修第一册word版含答案

第四章《光的折射和全反射》单元检测题
一、单选题(共15小题)
1.一束单色光从真空斜射向某种介质的表面，如图所示．下列说法中正确的是(　　)
A．
介质的折射率等于
B．
介质的折射率等于1.5
C．
介质的折射率等于
D．
增大入射角，可能发生全反射现象
2.如图所示为单反照相机取景器的示意图，ABCDE为五棱镜的一个截面，AB丄BC.光线垂直AB射入，分别在CD和EA上发生反射，且两次反射的入射角相等，最后光线垂直BC射出．若两次反射都为全反射，则该五棱镜的折射率(　　)
A．
最小值为
B．
最大值为
C．
最小值为
D．
最大值为
3.在“测定玻璃砖的折射率”的实验中，某同学在画玻璃砖下界面bb′时，上界面与aa′直线离开了一段距离，但aa′与bb′仍然平行，如图所示．如果其他操作不变，他测得玻璃砖的折射率比真实值将(　　)
A．
偏大
B．
偏小
C．
仍然准确
D．
以上均有可能
4.如图所示，两束不同的单色光P和Q，沿半径方向射向半圆形玻璃砖，其折射光线都是从圆心O点沿OF方向射出，则在该玻璃中(　　)
A．P光束的折射率比Q光束的折射率大
B．P光束的频率比Q光束的频率小
C．P光束的波长比Q光束的波长小
D．P光束传播时间比Q光束所需时间长
5.关于光的折射现象，下列说法正确的是(　　)
A．
光的传播方向发生改变的现象叫光的折射
B．
折射定律是托勒密发现的
C．
人观察盛水容器的底部，发现水变浅了
D．
若光从真空射入液体中，它的传播速度一定增大
6.如图所示，平面MN是透明介质和真空的交界面，真空中的点A，B与介质中的点C在同一条直线上，且直线与平面交于P点．已知AB＝BP＝PC，分别由A，B点发出的a，b两种色光照到界面上的同一点Q点(图中未画出)后，进入介质中传播，都能够到达C点．则下列叙述正确的是(　)
A．Q点与P点重合
B．
透明介质对a光的折射率大于对b光的折射率
C．Q点在P点的右侧
D．a光在真空中的波长小于b光在真空中的波长
7.水的折射率为n，距水面深h处有一个点光，岸上的人看到水面被该光照亮的圆形区域的直径为(　　)
A．
2htan
(arcsin)
B．
2htan(arcsinn)
C．
2htan
(arccos)
D．
2htan(arccosn)
8.如图所示，一束单色光从空气入射到棱镜的AB面上，经AB和AC两个面折射后从AC面进入空气．当出射角i′和入射角i相等时，出射光线相对于入射光线偏转的角度为θ.已知棱镜顶角为α，则计算棱镜对该色光的折射率表达式为(　　)
A．
B．
C．
D．
9.一束单色光在某种介质中的传播速度是其在真空中传播速度的0.5倍，则(　　)
A．
该介质对于这束单色光的折射率为0.5
B．
这束单色光由该介质射向真空时的临界角为60°
C．
这束单色光在该介质中的频率为其在真空中频率的0.5倍
D．
这束单色光在该介质中的波长为其在真空中波长的0.5倍
10.如图，一束光由空气射向半圆柱体玻璃砖，O点为该玻璃砖截面的圆心，下图能正确描述其光路的是(　　)
A．
B．
C．
D．
11.如图所示，一个透明玻璃球的折射率为，一束足够强的细光束在过球心的平面内，以45°入射角由真空射入玻璃球后，在玻璃球与真空的交界面处发生多次反射和折射，从各个方向观察玻璃球，能看到从玻璃球内射出的光线的条数是(　　)
A．
2
B．
3
C．
4
D．
5
12.两束单色光线a，b以相同的角度从某种玻璃射入空气，发现a发生了全反射、b没有发生全反射，则下列说法中正确的是(　　)
A．
光线a的波长较大
B．
玻璃对光线a的折射率较大
C．
光线b的临界角较小
D．
光线b在玻璃中的速度较小
13.在自行车的后挡泥板上，常常安装着一个“尾灯”．其实它不是灯，它是一种透明的塑料制成的，其截面如图所示．夜间，从自行车后方来的汽车灯光照在“尾灯”上时，“尾灯”就变得十分明亮，以便引起汽车司机的注意．从原理上讲，它的功能是利用了(　　)
A．
光的折射
B．
光的全反射
C．
光的干涉
D．
光的衍射
14.夏天雨后荷叶上的水珠看起来格外透亮，晶莹剔透，对这一现象有下列不同的解释，其中正确的是(　　)
A．
水珠对光有聚集作用，起到了类似凸透镜的作用，所以人看到的光很强，感觉很亮
B．
水珠对光有发散作用，所以人看到的光增多，感觉很亮
C．
光从水珠射向底下的荷叶时，在到达水与空气膜的交界处，一部分光发生了全反射
D．
从空气射向水珠时，在空气与水交界处一部分光发生了全反射
15.“井底之蛙”这个成语常被用来讽刺没有见识的人，现有井口大小和深度相同的两口井，一口是枯井，一口是水井(水面在井口处)，两井底都各有一只青蛙，则(　　)
A．
枯井中青蛙觉得天比较大，水井中青蛙看到井外的范围比较大
B．
枯井中青蛙觉得天比较大，水井中青蛙看到井外的范围比较小
C．
两只青蛙觉得井口一样大，水井中青蛙看到井外的范围比较大
D．
枯井中青蛙觉得天比较小，水井中青蛙看到井外的范围比较大
二、填空题(共3小题)
16.在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，甲、乙、丙三位同学在纸上画出的界面aa′、bb′与玻璃砖位置的关系分别如图①、②和③所示，其中甲、丙两同学用的是矩形玻璃砖，乙同学用的是梯形玻璃砖．他们的其他操作均正确，且均以aa′，bb′为界面画光路图，则
甲同学测得的折射率与真实值相比________(填“偏大”“偏小”或“不变”)．
乙同学测得的折射率与真实值相比________(填“偏大”“偏小”或“不变”)．
丙同学测得的折射率与真实值相比________．
17.如图所示，某透明液体深1
m，一束与水平面成30°角的光线从空气照向该液体，进入该液体的光线与水平面的夹角为45°.则该液体的折射率为________，光进入液体后经过________
s到达底面．
18.．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____________光线是红光，在玻璃中速度较小的是____________束光线(填“AO”或“BO”)．
三、简答题(共3小题)
19.图中表示两平面平行玻璃砖的截面图，一束平行于CD边的单色光入射到AC界面上，a，b是其中的两条平行光线．光线a在玻璃砖中的光路已给出．画出光线b从玻璃砖中首次出射的光路图，并标出出射光线与界面法线的夹角．
20.如图所示，在清澈平静的水底，抬头向上观察，会看到一个十分有趣的景象：
(1)水面外的景物(蓝天、白云、树木、房屋)，都呈现在顶角θ＝97.6°的倒立圆锥底面的“洞”内；
(2)“洞”外是水底的镜像；
(3)“洞”边呈彩色，且七色的顺序为内紫外红．
试分析上述水下观天的奇异现象．
21.一束光波以45°的入射角，从AB面射入如图所示的透明三棱镜中，棱镜折射率n＝.试求光进入AB面的折射角，并在图上画出该光束在棱镜中的光路．
四、计算题(共3小题)
22.半径为R、介质折射率为n的透明圆柱体，过其轴线OO′的截面如图所示．位于截面所在平面内的一细束光线，以角i0由O点入射，折射光线由上边界的A点射出．当光线在O点的入射角减小至某一值时，折射光线在上边界的B点恰好发生全反射．求A，B两点间的距离．
23.如图所示，ABC为一透明材料
做成的柱形光学元件的横截面，该种材料折射率n＝2，AC为一半径为R的圆弧，D为圆弧面圆心，ABCD构成正方形，在D处有一点光源．若只考虑首次从圆弧AC直接射向AB，BC的光线，从点光源射入圆弧AC的光中，有一部分不能从AB，BC面直接射出，求这部分光照射圆弧AC的弧长．
24.如图所示，玻璃球的半径为R，折射率n＝，今有一束平行光沿直径AB方向照射在玻璃球上，试求离AB多远的入射光线最终射出后沿原方向返回．
答案解析
1.【答案】A
【解析】根据折射率的定义得：n＝＝＝，故A正确，B、C错误；光从真空斜射向某种介质的表面，是从光疏介质射向光密介质，不可能发生全反射，故D错误．故选A.
2.【答案】C
【解析】设入射到CD面上的入射角为θ，因为在CD和EA上发生反射，且两次反射的入射角相等．根据几何关系有：4θ＝90°；解得θ＝22.5°；根据sinθ＝；解得最小折射率n＝.选项C
正确．
3.【答案】B
【解析】如图所示，实线是实际光线，虚线是该同学所作的光线，可见，该同学利用插针法确定入射光线、折射光线后，按虚线光路测得的入射角不受影响，但测得的折射角比真实的折射角偏大，根据折射定律n＝可知，测得的折射率偏小．
4.【答案】B
【解析】由图看出，单色光Q的偏折角较大，根据折射定律得知，玻璃对单色光Q的折射率较大，故A错误．折射率越小，光的频率越小，所以P光束的频率比Q光束的频率小，故B正确．由c＝λf知光的频率越小，波长越长，则P光束的波长比Q光束的波长大，故C错误．由v＝分析得知，P光在玻璃传播速度较大，所以P穿过玻璃砖所需时间比Q短，故D错误．故选B.
5.【答案】C
【解析】光发生反射时，光的传播方向也发生改变，故A错；折射定律是荷兰数学家斯涅耳总结得出的，故B错；由于折射现象，人观察盛水容器的底部，发现水变浅了，C正确；若光从真空射入液体中，它的传播速度一定减小，故D错误．答案为C.
6.【答案】C
【解析】分别由A，B发出的两种色光从界面上同一点Q进入介质，经折射后交于C，则Q点在P点右侧，如图所示，
由图可知，介质对a光的折射率小于对b光的折射率，因此fa＜fb，由于λ＝，所以在真空中λa＞λb，C项正确．
7.【答案】A
【解析】据题意，由于发生全反射的临界角为：sinC＝，则有C＝arcsin，光能够折射出水面的区域是有光亮的，由于全反射不能射出的区域没有光亮，所以被该光照亮区域的直径为：D＝2htan(arcsin)，则A选项正确．
8.【答案】A
【解析】　如图所示，
设AB面上的折射角为γ，AC面上的入射角为γ′，由于i′＝i，由光的折射定律及光路可逆知γ′＝γ，又设两法线的夹角为β，则由几何关系得：γ＋γ′＋β＝180°，又由α＋β＝180°，则解得：γ＝，又由几何关系得：γ＋γ′＋θ＝i＋i′，解得：i＝，则棱镜对该色光的折射率n＝＝，故A正确．
9.【答案】D
10.【答案】A
【解析】光从空气进入玻璃在分界面上会发生折射，且折射角小于入射角，故B、D错误；光从玻璃进入空气折射角应大于入射角，所以C错误；若满足入射角大于临界角的情况，则会发生全反射，故A正确．
11.【答案】B
【解析】sinC＝＝，C＝45°；n＝，θ＝30°.光路图如图所示．所以共3条光线射出玻璃球．
12.【答案】B
13.【答案】B
【解析】从题图可以看出，自行车的尾灯是利用了全反射的原理，使光线发生了180°偏折．
14.【答案】C
【解析】水珠看起来格外透亮，晶莹剔透，肯定是进入人眼的光线较多，这是因为光从水珠射向底下的荷叶时，在到达水与空气膜的交界处，一部分光发生了全反射．
15.【答案】C
【解析】根据光的直线传播作出青蛙在枯井中的视野范围，如图(a)．
当井里灌满水后，光线照到井面会发生折射现象，由于光是从空气射向水，所以入射角大于折射角，因此井底之蛙看到的视野范围比没水时会看到更大；变化的大致范围如图中两条入射光线之间的阴影区域所示，如图(b)．所以两只青蛙觉得井口一样大，水井中青蛙看到井外的范围比较大．故C正确，A、B、D错误．故选C.
16.【答案】偏小　不变　可能偏大、也可能偏小、还可能不变
【解析】用图①测定折射率时，玻璃中折射光线偏折大了，所以折射角增大，折射率减小；用图②测定折射率时，只要操作正确，折射率大小与玻璃砖形状无关；用图③测定折射率时，无法确定折射光线偏折的大小，所以测得的折射率可大、可小、可不变．
17.【答案】　×10－8
18.【答案】AO　BO
【解析】光由玻璃射向空气时，由＝，得n＝，因折射角θ2相同，由图知AO光线的入射角θ1较BO光大，故nAvB，故AO是红光，BO是紫光，BO在玻璃中速度较小．
19.【答案】由反射定律、折射定律及几何知识可得光路如图所示．
【解析】
20.【答案】(1)水面外的景物射向水面的光线，凡入射角0≤i≤90°时，都能折射入水中被人观察到．根据折射定律，在i＝90°的临界角条件下
n＝，sinr＝＝＝sinC.
因为水的临界角C＝48.8°，所以，倒立圆锥的顶角为θ＝2r＝2C＝97°.
(2)水底发出的光线，通过水面反射成虚像，也可以在水下观察到，但是由于“洞”内有很强的折射光，所以只有在“洞”外才能看到反射光(尤其是全反射光)形成的水底镜像．
(3)光线从空气中折射入水中时，要发生色散现象：红光的折射率最小，偏向角最小；紫光的折射率最大，偏向角最大．因为眼睛感觉光线是沿直线传播的，所以从水中看到的彩色“洞”边，是内紫外红(如图所示)．
【解析】
21.【答案】r＝30°　光路图如下
【解析】sinr＝＝，r＝30°
由sinC＝＝，得C＝45°.
光在AC面发生全反射，并垂直BC面射出
22.【答案】(－)R
【解析】当光线在O点的入射角为i0时，设折射角为r0，由折射定律得＝n①
设A点与左端面的距离为dA，由几何关系得
sinr0＝②
若折射光线恰好发生全反射，则在B点的入射角恰好为临界角C，设B点与左端面的距离为dB，由折射定律得
sinC＝③
由几何关系得
sinC＝④
设A、B两点间的距离为d，可得
d＝dB－dA⑤
联立①②③④⑤式得
d＝(－)R⑥
23.【答案】
【解析】设该种材料的临界角为C，则：sinC＝，解得C＝30°.如图所示，
若沿DE方向射到AB面上的光线刚好发生全反射，则：∠ADF＝30°.同理，若沿DG方向射入的光线刚好在BC面上发生全反射，则：∠CDG＝30°.因此∠FDH＝30°.据几何关系可得：弧FH＝×2πR，解得弧FH＝.
24.【答案】R
【解析】作出光路图如图所示，由光路图知
θ1＝2θ2①
＝n②
解①②式得：cosθ2＝
即θ2＝30°，θ1＝60°.
设离AB距离为d的入射光线最终射出后沿原方向返回，则d＝Rsinθ1，即d＝
R