2021-2022学年鲁科版（2019）选择性必修第一册 4.1光的折射 课后练习（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 课后练习（解析版）
1．如图所示，从点光源S发出的一细束白光以一定的角度入射到三棱镜的表面，经过三棱镜的折射后发生色散现象，在光屏的ab间形成一条彩色光带。下面的说法中正确的是（　　）
A．a侧是红色光，b侧是紫色光
B．在真空中a侧光的波长大于b侧光的波长
C．三棱镜对a侧光的折射率大于对b侧光的折射率
D．在三棱镜中a侧光的传播速率大于b侧光的传播速率
2．如图所示是一束光从空气射向某介质在界面上发生反射和折射现象的光路图，下列判断正确的是（　　）
A．AO是入射光线，OB为反射光线，OC为折射光线
B．BO是入射光线，OC为反射光线，OA为折射光线
C．CO是入射光线，OB为反射光线，OA为折射光线
D．条件不足，无法确定
3．如图所示为长方体均匀玻璃砖的截面，厚度为L。现有两种单色光组成的复合光，从O点射入玻璃砖，入射角为，其折射光线分别沿、方向，对应的折射角分别为、，光从O点到A点的传播时间为，从O点到B点的传播时间为。已知，，，。则下列对和大小关系的比较，正确的是（　　）
A． B． C． D．无法确定
4．玻璃中有一个球形气泡。一束平行光射入气泡，下列光路图中正确的是（　　）
A． B．
C． D．
5．如图所示，边长为L的等边三棱镜，面镀有反光膜（厚度不计），一单色光从面上的D点与面成角射入三棱镜，经镜面反射后，从边上的E点射出，已知B点到D点的距离，C点到E点的距离，光在真空中的传播速度为c，则（　　）
A．三棱镜的折射率为 B．该单色光从边射出时的折射角为
C．该单色光在三棱镜中的传播速度为 D．该单色光在三棱镜中的传播时间为
6．“B超”可用于探测人体内脏的病变状况。下图为超声波从肝脏表面入射，经折射与反射，最后从肝脏表面射出的示意图。超声波在进入肝脏发生折射时遵循的规律与光的折射规律类似，可表述为=（式中是入射角，是折射角，分别是超声波在肝外和肝内的传播速度），超声波在肿瘤表面发生反射时遵循的规律与光的反射规律相同。已知=0.9，入射点与出射点之间的距离是d，入射角为，肿瘤的反射面恰好与肝脏表面平行，则肿瘤离开肝脏表面的深度h为（　　）
A． B． C． D．
7．一束光从空气射向折射率为的某种介质，若反向光线与折射光线垂直，已知真空中的光速为c，则下列说法正确的是（　　）
A．光的入射角为30° B．介质中的光速为c
C．光的入射角为60° D．光的入射角为45°
8．以往，已知材料的折射率都为正值（n>0）。现已有针对某些电磁波设计制作的人工材料，其折射率可以为负值（n<0），称为负折射率材料，目前人类所研制的负折射率材料都是在微波段光线取得明显成效。位于空气中的这类材料，入射角i与折射角r依然满足，但是折射线与入射线位于法线的同一侧（此时折射角取负值）若该材料对于电磁波的折射率n=-1.2，正确反映电磁波穿过该材料的传播路径的示意图是（α＞β）（　　）
A．B．C．D．
9．如图示玻璃砖厚度为L，一光线从空气射入玻璃砖界面；入射光线与折射光线（边出射光线未画出）若入射角，测出折射角，光在真空中的光速为c，则（　　）
A．玻璃砖的折射率 B．光在玻璃中传播的时间为
C．光在玻璃中传播的时间为 D．光线从边射出与从射入的光线不平行
10．光在某种玻璃中的传播速度是，要使光由玻璃射入空气时折射光线与反射光线成，则入射角应是（　　）
A． B． C． D．
11．如图所示，一束由两种单色光混合的复色光沿PO方向射向一立方体玻璃砖的上表面，得到三束平行光线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，玻璃砖的下表面有反光薄膜，下列说法正确的是（　　）
A．光束Ⅰ为复色光，光束Ⅱ、Ⅲ为单色光 B．光束Ⅲ的频率大于光束Ⅱ的频率
C．改变α角，光线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ仍保持平行 D．在真空中，光束Ⅱ的速度等于光束Ⅲ的速度
12．关于折射率，下列说法正确的是（　　）
A．根据＝n12可知，介质的折射率与入射角的正弦成正比
B．根据＝n12可知，介质的折射率与折射角的正弦成反比
C．根据n＝可知，介质的折射率与光在该介质中的传播速度成反比
D．同一频率的光由真空进入不同介质时，折射率与光在介质中的波长成反比
13．一束由红光和紫光组成的复合光，斜射到两面平行的玻璃砖的AB面上，如图所示，红光和紫光从BD面（足够大）上射出，已知玻璃对红光的折射率小于对紫光的折射率。关于从BD面射出的光的说法正确的是（　　）
A．红光比紫光更靠近D端
B．紫光比红光更靠近D端
C．逐渐减小入射角θ，红光最先在BD面发生全反射
D．逐渐减小入射角θ，紫光最先在BD面发生全反射
14．下列对光现象的认识正确的是（　　）
A．光从一种介质射向另一种介质时一定会发生全反射
B．全息照相技术利用了光的干涉
C．在利用光的双缝干涉实验装置测定光的波长实验中，在其他条件一定时，光的波长越长，则相邻亮条纹间的距离越大
D．从水面上看水下的物体，会感觉水下物体的深度比实际深度浅，这与光的折射有关
E.白光在透过三棱镜或者照射到肥皂泡上均会发生色散，这两种现象的原因相同
15．如图所示，一束含有两种颜色的复色光以的人射角射入一个厚度为的玻璃砖后，分成、两束光射出。已知两束光的出射光线的垂直距离。其中玻璃砖对光的折射率为，，下列说法正确的是（　　）
A．光在玻璃砖中的折射角为
B．光在玻璃砖中的折射角为
C．光在玻璃砖中的传播距离为
D．玻璃砖对光的折射率为
16．如图所示，两面平行玻璃砖下表面涂有反射物质，一条与上表面成45°入射的光线，在右端垂直标尺上形成了A、B两个光斑，已知玻璃砖的厚度为d，折射率为，光在真空中的传播速度为c，求：
（1）A、B之间的距离；
（2）光在玻璃砖中传播的时间。
17．如图所示，ABCD是截面为直角梯形的棱镜，放在水平地面上，，，一束平行光以与AB面成的方向照射到AB面上，照射到点的光线折射后刚好射到C点，已知，F为BE的中点，光在真空中的传播速度为c，求：
①棱镜对光的折射率；
②照射到F点的光线，从F点传播到地面所用的时间（不考虑光在BC面的反射）
18．探究某透明材料的光学性质，测定其折射率，某同学将该材料制成的梯形砖ABCD平放在方格纸上，根据实验原理经正确操作在E、F、G、H四点插上4枚大头针，实验俯视图如图所示，图中A、B、C、D……H八个点均位于小方格的顶点，已知真空中光速。
(1)在图中画出光路图，算出该材料的折射率n；
(2)求光在该材料中传播的速度大小v。
19．如图所示，激光笔发出一束激光射向水面O点，经折射后在水槽底部形成一光斑P。已知入射角，水的折射率，真空中光速。
（1）求激光在水中传播的速度大小v；
（2）激光在水中的折射角大小；
（3）打开出水口放水，求水放出过程中光斑P移动的距离x与水面下降距离h的关系。
20．如图所示，一束光以的入射角射到一水平放置的平面镜上，反射后在上方与平面镜平行的光屏上留下一光点。现在将一块上下两面平行的透明体平放在平面镜上，如图虚线所示，则进入透明体的光经平面镜反射后再从透明体的上表面射出，打在光屏上，留下一光点（图中未画出），已知透明体对光的折射率为，透明体的厚度，光速。
（1）求光在该透明体中的传播时间。
（2）求间的距离。
参考答案
1．C
【详解】
A．由图可知，玻璃对紫光的折射率最大，对红光的折射率最小，可以得a侧是紫色光，b侧是红色光，所以A错误；
BC．由图可知，a侧光的折射率大于b侧光的折射率，则a侧光的频率大于b侧光的频率，所以在真空中在真空中a侧光的波长小于b侧光的波长，则B错误；C正确；
D．根据
可知，折射率越大，速度越小，则在三棱镜中a侧光的传播速率小于b侧光的传播速率，所以D错误；
故选C。
2．C
【详解】
法线与界面垂直，根据反射角等于入射角，折射光线和入射光线位于法线两侧，可知CO为入射光线，OB为反射光线，OA为折射光线。
故选C。
3．A
【详解】
玻璃砖对沿OA方向的单色光的折射率为
此单色光在玻璃传播的速度为
光在玻璃砖中的路程为
光从O点到A点的传播时间为
玻璃砖对沿OB方向的单色光的折射率为
此单色光在玻璃传播的速度为
光在玻璃砖中的路程为
光从O点到B点的传播时间为
则有
4．B
【详解】
光从玻璃进入空气，即由光密介质进入光疏介质，入射角小于折射角，后来又从玻璃进入空气，则入射角大于折射角，其光路图如图所示，所以B正确；ACD错误；
故选B。
5．A
【详解】
A．根据题意，由反射光线的对称性画出光路图如图所示．由几何关系可知，入射角，由B点到D点的距离、C点到E点的距离可知，三角形和三角形均为等边三角形，折射角，根据折射定律得
解得三棱镜的折射率
选项A正确；
B．由几何关系可知，光在边上射出时的入射角，根据折射定律得
解得
选项B错误；
C．光在棱镜中的传播速度大小
解得
选项C错误；
D．光在棱镜中的传播距离
则光在棱镜中的传播时间
选项D错误。
故选A。
6．D
【详解】
如图所示，根据光的折射定律有
由几何关系知
以上两式联立可解得
故D正确。
故选D。
7．C
【详解】
根据题意，作出光路图，如图所示
根据折射率的公式

所以
i=60°
介质中的光速为
故选C。
8．C
【详解】
AD．本题给定信息“光的折射光线和入射光线位于法线的同侧”，无论是从光从空气射入介质，还是从介质射入空气，都要符合此规律，故AD错误。
BC．折射率为-1.2，由光的折射定律可知，同侧的折射角不等于入射角，故C正确B错误。
故选C。
9．C
【详解】
A．由折射定律可得
A错误；
B．玻璃砖厚度为L，光在玻璃中的路程为
光在玻璃中的传播速度为
故光在玻璃中传播的时间为
B错误，C正确；
D．光线从边射出时，入射角为30°，由折射定律可知，折射角为60°，即光线从边射出与从射入的光线平行，D错误。
故选C。
10．A
【详解】
依题意做出光路图，如下图所示
折射率为
设入射角为，则有
解得
故选A。
11．ACD
【详解】
A．两种色光都在玻璃砖的上表面发生了反射，入射角相同，由反射定律知，它们的反射角相同，可知光束Ⅰ是复色光，而光束Ⅱ、Ⅲ由于折射率的不同导致偏折分离，所以光束Ⅱ、Ⅲ为单色光，故A正确；
B．由图可知
光束Ⅱ的偏折程度大于光束Ⅲ的偏折程度，根据折射定律可知玻璃对光束Ⅱ的折射率大于对光束Ⅲ的折射率，则光束Ⅱ的频率大于光束Ⅲ的频率，故B错误；
C．一束由两种单色光混合的复色光沿PO方向射入，经过折射、反射、再折射后，光线仍平行，这是因为光反射时入射角与反射角相等，改变α角，光线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ仍保持平行，故C正确；
D．在真空中，所有光的速度都相等，故D正确。
故选ACD。
12．CD
【详解】
AB．介质的折射率是一个反映介质光学性质的物理量，由介质本身和光的频率共同决定，与入射角、折射角无关，AB错误；
C．由于真空中的光速c是个定值，故折射率n与传播速度v成反比， C正确；
D．由于
当频率f一定时，速度v与波长λ成正比，又折射率n与速度v成反比，故折射率n与波长λ也成反比， D正确。
故选CD。
13．BD
【详解】
AB．当光从空气射入玻璃时，玻璃对紫光的折射率大于对红光的，由折射定律得，紫光偏折程度较大，所以紫光比红光更靠近D端，故A错误，B正确；
CD．根据
可知紫光的临界角小于红光的临界角，逐渐减小入射角θ，折射角也减小，而在BD上的入射角增大，显然先达到紫光的临界角，故C错误，D正确。
故选BD。
14．BCD
【详解】
A．光发生全反射的条件有两个：一是光从光密介质射入光疏介质，二是入射角达到临界角，A错误；
B．全息照相利用了参考光与物光的干涉，记录了物光的振幅和相位的信息，因而比普通照相更真实、立体，B正确；
C．光的双缝干涉实验中相邻亮（暗）条纹间的距离为，可知光的波长λ越长，则越大，C正确；
D．由于光的折射，从水下物体射出的光线，在水面上折射角变大，人从水面上逆着光线看过去，会感觉水下物体的像在物体上方，D正确；
E．同一介质对不同颜色（频率）光的折射率不同，所以通过三棱镜会观察到白光的色散，这是由于不同色光的折射率不同所致，是光的折射现象。而彩色的肥皂泡是由于光在肥皂泡的前后表面发生薄膜干涉所致，是光的干涉现象，所以两种色散的原因不同，E错误。
故选BCD。
15．AD
【详解】
A．对a光，由折射定律可知
代入，解得：，即光在玻璃砖中的折射角为，故A正确；
B．完整的光路图如图所示
设b光在玻璃砖中的折射角为，由几何关系得，，，解得，由，可知，故B错误；
C．光在玻璃砖中的传播距离
代入，，解得，故C错误；
D．由
解得：
故D正确。
故选AD。
16．（1）；（2）
【详解】
（1）光路如图所示
由图可知
而
且
可得
（2）光线在玻璃砖中的光程
光在玻璃砖中传播的速度
因此光在玻璃砖中传播的时间
17．①；②
【详解】
①由题意可知，光线在在AB面上的入射角为
由于，，因此为正三角形，因此光线在AB面上的折射角
折射率
②照射在F点的折射光路如图所示，F为BE的中点，折射光线FO与EC平行，根据几何关系
照射到O点的光线折射后，根据对称性可知，折射光线OG与BC夹角为，方向竖直向下，根据几何关系有
因为

因此光从F点传播到地面所用的时间
18．(1) ，；(2)
【详解】
(1)光路图如下
根据折射定律，该材料的折射率为
(2)光在该材料中传播的速度大小v
19．（1）2.25 × 108m/s；（2）β = 37°；（3）h
【详解】
（1）根据波速与折射率的关系有
v =
代入数据有
v = 2.25 × 108m/s
（2）根据题意画出如下光路图
根据折射定律有
sinα = nsinβ
代入数据有
β = 37°
（3）根据题意画出如下光路图
由图可看出
OO′ = h，AB = x
由几何关系可知
O′B = htanα，O′A = htanβ
则
AB = O′B - O′A = h
20．(1)；(2)
【详解】
光路如图所示
(1)设入射角为i，折射角为r，则根据折射定律得
解得
则光在透明体内的光程为
光在透明体内的光速为
所以光在该透明体中的传播时间为
(2)根据光路图可知