2021-2022学年鲁科版（2019）选择性必修第一册 4.1光的折射 同步练习（word解析版）

2021-2022学年鲁科版（2019）选择性必修第一册
4.1光的折射 同步练习（解析版）
1．如图所示，将一个半圆形玻璃砖置于空气中，当一束单色光入射到玻璃砖的圆心O时，下列情况不可能发生的是（　　）
A． B．
C． D．
2．下列哪一幅图正确表示了光从空气进入玻璃中的光路（　　）
A． B．
C． D．
3．如图所示的四种情景中，属于光的折射的是（　　）
A．灯光照射下形成的影子
B．放大镜形成的像
C．透过小孔形成的像
D．光亮勺子形成的像
4．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
5．如图，一束单色光射向圆柱形玻璃砖的A点，已知其入射角为i，折射角为r，玻璃砖的折射率为，则（　　）
A．要使单色光进入玻璃砖，入射角i必须大于
B．选择合适的入射角i，可使单色光在玻璃砖内发射全反射
C．单色光第一次从玻璃砖射出时，光相对A点入射时方向改变
D．单色光第N次到达玻璃砖界面并射出时，光相对A点入射时方向改变
6．如图所示，一玻璃棱镜的横截面是等腰△abc，其中ac面是镀银的，现有一光线垂直于ab面入射，在棱镜内经过两次反射后垂直于bc面射出，则（　　）
A．∠a=30°，∠b=75° B．∠a=32°，∠b=74°
C．∠a=34°，∠b=73° D．∠a=36°，∠b=72°
7．2008年9月“神舟”七号顺利升空，广袤的太空第一次留下了中国人的脚印。图中所示为翟志刚身着国产航天服、身系安全绳，缓缓步出轨道舱时的照片。地球就像一轮巨大的月亮，悬挂在其头顶，此时飞船绕地运行的速度高达七至八千米每秒。根据我们所学的知识可知，下述说法错误的是（　　）
A．在此高空，翟志刚不受重力作用
B．白色的航天服能反射太阳光中的各种色光
C．由于地球对阳光的反射，飞船上的摄像机才能拍摄到地球
D．尽管飞船速度很快，但在舱外翟志刚依靠惯性也能随飞船飞行
8．关于介质的折射率，下列说法正确的是（　　）
A．由折射率的公式可知，介质的折射率与入射角θ1的正弦成正比
B．由折射率公式可知，介质的折射率与光在介质中的传播速度v成反比
C．折射率反映的是介质本身的光学性质由介质本身及光的性质共同决定
D．玻璃的折射率大于1，水的折射率小于1
9．如图所示，一束黄光和一束蓝光，从圆心点以相同角度沿方向射入横截面为半圆形的玻璃柱体，其透射光线分别从、两点射出，已知，，光速，则下列说法正确的是（　　）
A．是蓝光，是黄光
B．玻璃对光束的折射率为
C．两束光穿过玻璃柱体所需时间
D．光束在该玻璃中传播的速度约为
10．如图所示，两束平行的黄光射向截面为正三角形的玻璃三棱镜ABC，已知该三棱镜对该黄光的折射率为，入射光与AB界面夹角为45°，光经三棱镜后到达与BC界面平行的光屏PQ上，下列说法中正确的是（　　）
A．两束黄光从BC边射出后不再平行
B．黄光经三棱镜折射后偏向角为30°
C．改用红光以相同的角度入射，出射光束仍然平行，但其偏向角大些
D．若让入射角增大，则出射光束不平行
11．a、b两束单色光从水中射向空气发生全反射时，a光的临界角大于b光的临界角，下列说法正确的是（　　）
A．以相同的入射角从空气斜射入水中，a光的折射角大
B．分别通过同一双缝干涉装置，b光形成的相邻亮条纹间距大
C．在水中，a光的传播速度较小
D．通过同一玻璃三棱镜，a光的偏折程度大
12．如图，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45o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，能从玻璃球内射出光线的位置有（　　）
A．2 处 B．3 处 C．4处 D．5处
13．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
14．一束光从介质1进入介质2，方向如图所示，下列对于1、2两种介质的光学属性的判断正确的是（　　）
A．介质1的折射率小
B．介质1的折射率大
C．光在介质1中的传播速度大
D．光在介质2中的传播速度大
15．如图所示，一光束包含两种不同频率的单色光，从空气射向两面平行玻璃砖的上表面，玻璃砖下表面有反射层，光束经两次折射和一次反射后，从玻璃砖上表面分为a、b两束单色光射出。下列说法正确的是（　　）
A．a光的频率大于b光的频率
B．光束a在空气中的波长较大
C．出射光束a、b一定相互平行
D．a光在玻璃砖中的传播速度小于b光
16．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多大?（设水的折射率为n）
17．如表所示是在探究光由真空射入某种透明介质发生折射的规律时得到的实验数据．请在表格基础上思考以下问题：
入射角θ1（°） 折射角θ2（°）
10 6.7 1.49 1.49
20 13.3 1.50 1.49
30 19.6 1.53 1.49
40 25.2 1.59 1.51
50 30.7 1.63 1.50
60 35.1 1.71 1.51
70 38.6 1.81 1.50
80 40.6 1.97 1.51
（1）随着入射角的增大，折射角怎样变化？
（2）当入射角与折射角发生变化时，有没有保持不变的量（误差允许范围内）?
18．如图所示，有一块两个光学表面平行的光学元件，它对红光和紫光的折射率分别为、。今有一束宽度为的红、紫混合光从其上表面以的入射角入射，问此元件的厚度d至少为多大时，从元件下表面射出的红、紫两种光能分离？（已知）
19．如图所示，是一个横截面为直角三角形的三棱镜，已知，，一束很细的单色光从的中点D平行射入三棱镜，光束恰好射在C点上，忽略两次及多次反射。
（1）求三棱镜对该光束的折射率；
（2）维持光束方向不变，将入射点下移，请判断是否有光从边射出？若光束恰好打在边中点，求入射点与A点的距离。
20．一圆柱形泳池的纵截面如图所示，其底面直径与高均为d，池中现有水深度为，从泳池底部C点一光源正对O点射出一束光线，O点为水面中点，且入射角为30°经折射后恰好沿泳池上边缘射出，已知光在真空中传播速度为c，求：
（1）水的折射率；
（2）光在水中传播的时间
参考答案
1．A
【详解】
A．当光由空气射入半圆形玻璃砖并发生折射时，折射角应小于入射角，故A符合题意；
B．当光由空气斜射入半圆形玻璃砖时，既有反射光线又有折射光线，折射角小于入射角是可能发生的，故B不符合题意；
C．当光由半圆形玻璃砖射入空气时，若入射角小于临界角，既有反射光线又有折射光线是可能发生的，故C不符合题意；
D．当光由半圆形玻璃砖射入空气时，若入射角大于等于临界角，会发生全反射，这种情况是可能发生的，故D不符合题意。
故选A。
2．C
【详解】
ACD．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，AD错误C正确；
B．B图中折射光线与入射光线在法线的同侧，画法错误，B错误。
故选C。
3．B
【详解】
A．属于光沿直线传播。故A错误；
B．属于光的折射。故B正确；
C．属于光沿直线传播。故C错误；
D．属于光的反射。故D错误。
故选B。
4．C
【详解】
A．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；
B．当光从空气斜射入其他介质时，折射角小于入射角，B错误；
C．根据
可知光从空气进入其他介质时，速度要减小，C正确；
D．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，并不是说光的传播方向发生改变就是折射，光的反射也能改变方向。D错误。
故选C。
5．C
【详解】
A单色光进入玻璃砖，属于从光疏介质进入光密介质。对入射角没有要求。故A错误；
B光路图如图所示，根据光路图的对称性可知，单色光不可能在玻璃砖内发射全反射。故B错误；
C由光路图可知，单色光第一次从玻璃砖射出时，光相对A点入射时方向改变，则根据几何关系有
故C正确；
D由光路图可知，单色光第N次到达玻璃砖界面并射出时，光相对A点入射时方向改变。故D错误。
故选C。
6．D
【详解】
作ac．ab面的法线，根据光的反射定律和几何关系可知
∠a=∠1=∠2
∠3=∠4=∠b
所以
2∠a=∠b
而
∠a+2∠b=180°
可得
∠a=36°
∠b=72°
故选D。
7．A
【详解】
A．在此高空，翟志刚仍受重力作用，A错误；
B．白色的航天服对各种色光都不吸收，因次能反射太阳光中的各种色光，B正确；
C．由于地球对阳光的反射，当反射光射到照相机镜头时，飞船上的摄像机才能拍摄到地球，C正确；
D．尽管飞船速度很快，舱外翟志刚速度和飞船速度相等，根本不需要绳子拉力依靠惯性也能随飞船飞行，D正确。
故错误的选A。
8．B
【详解】
A．折射率的公式
运用比值法定义，可知介质的折射率与入射角θ1、折射角的正弦θ2无关， A错误；
B．由公式
知c不变，则介质的折射率与介质中的波速成反比，B正确；
C．折射率反映的是介质本身的光学性质，介质的折射率只由介质本身决定，C错误；
D．因折射率是光线从空气折射入介质时的入射角和折射角的正弦值之比，任何介质的折射率都大于1，D错误。
故选B。
9．D
【详解】
A．由图可知，PN偏折程度较大，则PN的折射率较大，频率较大，所以PN是是蓝光，PM是黄光，故A错误；
B．由折射定律得PN的折射率
故B错误；
C．两束光在玻璃柱中的路程相同，由
可知
由
得时间
故C错误；
D．光束在该玻璃中传播的速度
故D正确。
故选D。
10．B
【详解】
AB．作出光路图如图，由折射率公式n＝ 可知
r＝30°
由几何关系可知折射光在三棱镜内平行于底边AC，由对称性可知其在BC边射出时的出射角也为i＝45°，因此光束的偏向角为30°，A错误，B正确；
C．由于同种材料对不同的色光的折射率不同，相对于黄光而言红光的折射率小，因此折射后红光的偏向角小些，C错误；
D．若让入射角增大，折射角按一定的比例增大，出射光束仍然平行，D错误。
故选B。
11．A
【详解】
A．由于两束单色光从水中射向空气发生全反射时，a 光的临界角大于b 光的临界角；由临界角与折射率的关系
可知a光的折射率较小，故二者以相同的入射角从空气斜射入水中时，由折射定律可知a 光的折射角大，A正确；
B．当二者分别通过同一双缝干涉装置时，由相邻明文间距
由于a光的折射率较小，由折射率与频率的关系可知，其频率也较小，再由波长与频率关系可知，其波长较长，故由表达式可知，a光形成的相邻亮条纹间距大，B错误；
C．根据
可知，a光的折射率小于b光的折射率，故a的传播速度大于b的传播速度，C错误；
D．由光的折射率、频率、偏折程度、波长的变化规律可知，折射率越小，其在三棱镜通过时的偏折程度越小；故通过同一玻璃三棱镜时，由于a 光的折射率较小，故其偏折程度小，D错误。
故选A。
12．B
【分析】
考查光的折射和全反射。
【详解】
光在玻璃球中发生全反射的临界角
光在玻璃球中的折射率
解得
光路图如图所示，共有三条。
故选B。
13．ABD
【详解】
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。
故选ABD。
14．BD
【详解】
A B．由图可知，光由介质1射入介质2后折射角大于入射角，故介质1的折射率大于介质2的折射率，选项A错误，B正确；
C D．由
n=
得
故光在介质1中的传播速度小，在介质2中的传播速度大，选项C错误，D正确。
故选BD。
15．ACD
【详解】
A．作出光路图如图所示，可知光从空气射入玻璃时a光的偏折程度较大，则a光的折射率较大，频率较大，故A正确；
B．根据
可知，光束a在空气中的波长较小，故B错误；
C．因为a、b两光在上表面的折射角与反射后在上表面的入射角分别相等，根据几何知识可知出射光束一定相互平行，故C正确；
D．根据
可知，a光在玻璃砖中的传播速度小于b光，故D正确；
故选ACD．
16．
【详解】
如图所示，设小鱼在S处，从鱼反射出的光线SO垂直水面射出，光线SO1与SO间的夹角很小。因一般人的瞳孔的线度为2～3mm，θ1、θ2为一组对应的折射角和入射角，可知θ1、θ2均很小。由数学知识知
sinθ1≈tanθ1=
sinθ2≈tanθ2=
由折射定律得
n=
得
即他感觉到的小鱼的深度为实际深度的，即变浅。
17．（1）折射角增大；（2）入射角的正弦值和折射角的正弦值之比保持不变
【详解】
略
18．
【详解】
作出如图所示光路图
对红光，有
可得
对紫光，有
可得
令间距离为l，若恰好分开，则间距离也为l，由几何关系知
而
由以上各式解得
19．（1）；（2）光束不能从边射出，入射点与A点的距离为
【详解】
（1）单色光的光路图如下图
由几何关系得，，则三棱镜对该光束的折射率为
（2）当光束在D发生折射，进入三棱镜后，折射角为30°，由几何关系可知，在边上的入射角为60°，而发生全反射的临界角C
所以光束不能从边射，由几何关系得
20．（1）；（2）
【详解】
（1）由于折射光线恰好沿泳池上边缘射出，可得其折射角大小为
则由折射定律
解得折射率
（2）由条件可得光在水中的传播速度大小为
光在水中的传播距离为
则在水中传播时间为