沪科版 (2019)选择性必修 第一册4.1 光的折射课后作业题

【特供】物理沪科版选择性必修第一册第1节光的折射-2优选练习

一．单项选择

1．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。如图反光膜内部均匀分布着直径为10m的细玻璃珠，所用玻璃的折射率，为使入射的车灯光线经玻璃珠折射一反射一再折射后恰好和入射光线平行，第一次入射时昀入射角i应是(      )

A．15°           B．30°          C．45°       D．60°

2．如图所示，在x轴的原点放一点光源S，距点光源为a处，放一不透光的边长为a的正方体物块，若在x轴的上方距x轴为2a处放一个平行于x轴并且面向物块的长平面镜，则在x轴上正方体的右边有部分区域被镜面反射来的光照亮，当点光源沿x轴向左移动的距离至少为多少时，正方体的右侧x轴上被光照亮部分将消失（　　）

A. B. C. D.

3．一束红色的细光束由真空沿着径向射入一块半圆柱形透明体，如图（a）所示，对其射出后的折射光线的强度进行记录，发现折射光线的强度随着θ的变化而变化，如图（b）的图线所示．下列说法正确的是（　　）

A.透明体对红光的折射率为

B.红光在透明体中的速度大小与在真空中的相同

C.红光的折射光线的频率会随着折射光线强度的增大而增大

D.红光在透明体内发生全反射的临界角为30°

4．一束复色光由空气射向一块平行平面玻璃砖，经折射分成两束单色光a．b．已知a光的频率小于b光的频率．下列哪个光路图可能是正确的？（  　　）

A.           B. 

C. D.

5．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

6．如图所示，a．b两束单色光以相同的入射角从空气射向某种介质的界面上，进入介质后α光的偏向角θ1大于b光的偏向角θ2，以下判断正确的是（　　）

A．介质对两种光的折射率na＞nb

B．两种光在介质中传播速度va＞vb

C．两种光在介质中的波长λa＞λb

D．若以相同的入射角从介质射入空气，则a光的偏向角小于b光的偏向角

7．如图所示，半圆玻璃砖的半径R=10cm，折射率为n=，直径AB与屏幕垂直并接触于A点．激光a以入射角i=30°射向半圆玻璃 砖的圆心O，结果在水平屏幕MN上出现两个光斑．则两个光斑之间的距离．（　　）

A.cm            B.cm                 C.cm            D.cm

8．直线P1P2过均匀玻璃球球心O，细光束a．b平行且关于P1P2对称，由空气射入玻璃球的光路如图．a．b光相比（　　）

A．玻璃对a光的折射率较大

B．玻璃对a光的临界角较小

C．b光在玻璃中的传播速度较小

D．b光在玻璃中的传播时间较短

9．两束不同频率的单色光a．b从空气射入水中，发生了如图所示的折射现象（α＞β）．下列结论中正确的是（　　）

A．光束b的频率比光束a低

B．在水中的传播速度，光束a比光束b小

C．水对光束a的折射率比水对光束b的折射率小

D．若光束从水中射向空气，则光束b的临界角比光束a的临界角大

10．如图所示为半圆形的玻璃砖，C为AB的中点，OO'为过C点的AB面的垂线.a．b两束不同频率的单色可见细光束垂直AB边从空气射入玻璃砖，且两束光在AB面上入射点到C点的距离相等，两束光折射后相交于图中的P点，以下判断不正确的是(   )

A．α光在玻璃砖中的传播速度大于b光的传播速度

B．a光从玻璃砖中射人空气时发生全反射的临界角大于b光的临界角

C．在同一双缝干涉装置形成的干涉条纹中，a光相邻明条纹的间距大于b光相邻明条纹的间距

D．b光比a光更容易发生衍射现象

11．如图所示，AOB为等边三角形玻璃砖，边长为m，OM为∠AOB的角平分线，一束平行于OM的单色光在空气中由OA边射入玻璃砖，进入玻璃砖的折射光线恰好与OB平行，已知空气中的光速为3×108m/s，则通过M点的折射光线在玻璃砖中的传播时间为（　　）

A.0.5×10﹣8s B.1.0×10﹣8s C.0.5×10﹣9s D.1.0×10﹣9s

12．如图所示，两束细平行单色光a．b射向置于空气中横截面为矩形的玻璃砖的下表面，设玻璃砖足够长，若发现玻璃砖的上表面只有一束光线射出，则下列说法中正确的是（　　）

A.其中有一束单色光在玻璃砖的上表面发生了全反射

B.在玻璃中单色光a的传播速率小于单色光b的传播速率

C.单色光a的折射率小于单色光b的折射率

D.若单色光a为黄光，则单色光b可能为红光

13．如图所示，AB是半圆形玻璃砖的直径，O是圆心，MN是过圆心垂直于AB的一条直线，a．b两单色光平行于MN从距圆心等距的点射入玻璃砖，经玻璃砖折射后折射光线交于P点，下列论述：①a光通过玻璃砖的时间较大；②b光通过玻璃砖的时间较大；③空气中，a光的波长大于b光；④a光的频率大于b光。其中正确的是(    )

A.只有①③正确 B.只有①④正确  C.只有②③正确 D.只有②④正确

14．由a．b两束单色光组成的复色光沿PO方向垂直于一条直角边射入全反射棱镜，发现沿OM和ON方向有光线射出，如图所示．已知沿OM方向射出的是单色光a，且OM与法线间的夹角为60°．则下列说法正确的是（　　）

A.单色光a的折射率大于单色光b的折射率

B.单色光b在真空中的传播速度较大

C.单色光a在该棱镜中的折射率一定是

D.单色光b在该棱镜中发生全反射的临界角一定等于45°

15．如图所示，真空中的匀质透明球体的半径为R，一束单色光沿方向平行于直径AB射向球体，入射角为60°，光线从D点射入球体经一次反射后由E（图中未标出）再次折射回真空中，此时的出射光线刚好与入射光线平行，已知光在真空中的速度为c.则（　　）

A.该球体的绝对折射率为2

B.光线从D点射入到从E点射出球体的总时间为

C.从D点折射入球体的光线相对CD的偏折角为15°

D.适当改变入射点的位置，光线进入球体后，可能会发生全反射

参考答案与试题解析

1．【答案】D

【解析】

试题分析：由光的折射定律可知，，i=2r 即，解得i=60°，故选项D正确；

考点：光的折射定律.

2．【答案】D

【解析】

考点： 光的反射定律．

专题： 光的直线传播和光的反射专题．

分析： 点光源S发出的过正方体左上角射到平面镜上的光线，是光源发出的经平面镜反射后最有可能照到正方体右侧的光线，如果该光线的反射光线被正方上表面挡住，则正方体右侧照亮区将消失，作出光路图，由相似三角形的知识可求出点光源沿x轴向右移动的距离X的大小．

解答： 解：当光源发出的能照到平面镜上最右侧的光恰好被正方体上表面挡住时；照亮区域将消失，根据光的反射定律作光路图如图所示．

由题意得：CD=a，SD=X+a；AE=2a﹣a=a，CE=；

由图知：△CAE∽△SCD，由相似三角形的性质可得：

故：，则X=﹣；

即当点光源沿x轴向左移动的距离至少为时，正方体的右侧x轴上被光照亮部分将消失．

故选：D．

点评： 本题考查了光的反射的应用，根据题意作出光路图，应用数学知识求解本题即可．此题有一定难度，对学生的要求比较高，要求学生解答此题时，应具备较好的数学基础．

3．【答案】A

【解析】【考点】:光的折射定律．

【专题】:光的折射专题．

【分析】:AD．由图b得到全反射临界角为60°，根据sinC=求解折射率；

B．根据c=nv判断红光在透明体中的速度大小；

C．光线的频率与介质的折射率无关．

解：AD．由图b得到θ=30°时发生全反射，故全反射的临界角C=60°，故：

n==；故A正确，D错误；

B．根据v=，红光在透明体中的光速小于真空中的光速，故B错误；

C．光线的频率与介质的折射率无关，故红光的折射光线的频率不变，故C错误；

故选：A．

【点评】:本题关键是由图b得到全反射的临界角，然后结合公式sinC=和v=进行分析，基础题目．

4．【答案】B

【解析】考点:光的折射定律；颜色及光的色散．

分析:光线经平行平面玻璃砖两次折射后，根据折射定律得到：出射光线与入射光线平行．由题：a光的频率小于b光的频率，则玻璃砖对a光的折射率小于b光的折射率，当入射角相同时，由折射定律分析折射角大小，进行选择．

解答:解：光线经平行平面玻璃砖两次折射后，根据折射定律得到：出射光线与入射光线平行．由题：a光的频率小于b光的频率，则玻璃砖对a光的折射率小于b光的折射率，当入射角相同时，由折射定律分析得知a的折射角小于b光的折射角，在玻璃砖内部，a光在b光右侧．故B正确．

故选B

点评:本题首先搞清光的频率与折射率的关系，其次要根据折射定律分析折射角的大小．难度不大．

5．【答案】B

【解析】【考点】光的折射定律

【分析】由图看出单色光Q的偏折角较大，根据折射定律可知玻璃对单色光Q的折射率较大，Q的频率较大，波长较短．由v=分析光介质中速度关系，可判断穿过玻璃砖的时间关系．

【解答】解：

A．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．

B．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．

C．由c=λf，知光的频率越小，波长越长，则P光束的波长比比Q光束的波长大．故C错误．

D．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

【点评】本题考查对七种色光折射率与波长．频率．光速等等关系的理解，这是考试的热点，可结合光的色散．干涉等实验结合进行记忆．

6．【答案】A

【解析】【考点】光的折射定律

【分析】根据折射定律可知两种光的折射率大小，由v=分析光在介质中传播速度的大小．由折射率的大小分析波长的大小．由折射定律分析偏向角的大小．

【解答】解：A．已知光从空气射入介质，a光的偏向角θ1大于b光的偏向角θ2，说明a光的折射角小于b光的折射角，由折射定律n=有：na＞nb．故A正确．

B．根据公式v=分析可知，na＞nb，则va＜vb．故B错误．

C．设同一种光在真空中波长为λ0，在介质中波长为λ，频率为f，则有 n===，可得 λ=

a光的折射率大，在真空中波长短，由上式可得：λa＜λb．故C错误．

D．若以相同的入射角从介质射入空气，由折射定律知，a光的折射角大于b光的折射角，则a光的偏向角大于b光的偏向角，故D错误．

故选：A

【点评】解决本题的突破口，比较出两光的折射率大小，从而得出频率．波长．在介质中的波速等大小关系．

7．【答案】C

【解析】考点:光的折射定律.

专题:光的折射专题．

分析:激光a射向半圆玻璃砖的圆心O，在AB面上产生了折射和反射，结果在水平屏幕MN上出现两个光斑，作出光路图．根据折射定律求出折射角．根据反射定律求出反射角，由几何知识求出两个光斑之间的距离L．

解答:解：画出如图光路图.

设折射角为r，根据折射定律得n=

代入解得 r=60°

由几何知识得，△OPQ为直角三角形，

∠APO=r=60°．

根据反射定律和几何知识得知，∠AQO=i=30°

所以两个光斑PQ之间的距离

L=PA+AQ=Rtan30°+2Rsin60°

解得 L=cm．故C正确，A．B．D错误．

故选C．

点评:本题是几何光学问题，作出光路图是关键，是光的折射定律．反射定律与几何知识的综合应用．

8．【答案】C

【解析】【考点】光的折射定律．

【分析】根据光的偏折程度分析折射率的大小，由sinC=分析临界角的大小．由v=分析光在玻璃中的传播速度大小，由t=分析光在玻璃中的传播时间关系．

【解答】解：A．由图知，光线通过玻璃砖后，b光的偏折角大，则玻璃对b光的折射率较大，故A错误．

B．玻璃对a光的折射率较小，由sinC=分析知，玻璃对a光的临界角较大．故B错误．

C．由v=分析知，b光在玻璃中的传播速度较小，故C正确．

D．b光在玻璃砖通过的路程较大，传播速度较小，由t=分析知b光在玻璃中的传播时间较长．故D错误．

故选：C．

【点评】解决本题的关键要明确折射率越大，光的偏折角越大，判断出折射率关系，再分析其他量之间的关系．

9．【答案】C

【解析】【考点】光的折射定律；全反射

【分析】由题，两束光的入射角相等，折射角α＞β，根据折射定律n=，判断水对两束光折射率的大小．水对光的折射率越大，此光的频率越大．由v=分析光在水中速度大小．由临界角公式sinC=分析临界角的大小．

【解答】解：A．C由n= 知，b光的折射率较大，则b的频率较大．故A错误，C正确．

    B．由v=分析可知，b光的折射率较大，在同种介质传播速度较小．故B错误．

    D．由临界角公式sinC=分析得到，b光的折射率较大，对同种介质的临界角较小．故错误．

故选C

【点评】光的折射率．频率．光速．临界角的对应关系需清楚，有些学生弄不清它们之间的关系，得出错误的答案．属于中等难度题．

10．【答案】D

【解析】

试题分析：由图分析可知，玻璃砖对b束光的偏折角大于对a束光的偏折角，根据折射定律得知：玻璃砖对b束光的折射率大于对a束光的折射率，由得知，a光在玻璃砖中的速度大于b光的传播速度．故A正确．由公式分析得知，a光的折射率n小，则a光发生全反射的临界角大于b光发生全反射的临界角．故B正确．双缝干涉条纹的间距与波长成正比，a光的频率小，波长长，故a光相邻明条纹的间距较大．故C正确．光的波长越长，波动性越强，越容易发生衍射现象．所以可知a光比b光更容易发生衍射现象，故D错误．本题选不正确的，故选D。

考点：光的折射定律；全反射；光的衍射

【名师点睛】本题考查对不同色光特性的理解能力和掌握程度．对于七种色光各个量的比较是高考中常见的基本题型，可根据光的色散．干涉的结果，结合折射定律和临界角公式理解记忆。

11．【答案】A

【解析】【考点】： 光的折射定律．

【专题】： 光的折射专题．

【分析】： 对于光学问题，作出光路图，由几何知识找出入射角和折射角，根据折射率公式求出折射率．由v=求出光在玻璃砖中的传播速度v，由几何知识求出光线在玻璃砖中的传播距离s，再由t=求解时间．

解：作出光路图，如图．由几何知识可知，入射角i=60°，折射角r=30°

根据折射定律得 n===

光在玻璃砖中的传播速度 v==m/s=m/s

由几何知识得知折射光线在玻璃砖中的传播距离 s=m

所以传播时间 t==s=0.5×10﹣8s

故选：A

【点评】： 对于几何光学问题，常常用几何知识确定入射角．折射角，再由折射定律．光速公式v=结合研究．

12．【答案】C

【解析】【考点】： 光的折射定律；全反射．

【专题】： 光的折射专题．

【分析】： 产生全反射的必要条件是光必须从光密介质射入光疏介质；由图知a光的折射率小于b的折射率，根据v=知a的传播速率大于单色光b的传播速率．折射率大，则频率也大，红光的折射率小于黄光的折射率．由这些知识进行分析．

解：

A．产生全反射的必要条件是光线必须从光密介质射入光疏介质，所以光线从空气射到玻璃砖的上表面不可能发生全反射．只有一束光线射出，说明两束光线的折射率不同，射出时沿同一方向出来，故A错误；

B．C由图知a光偏折程度较小，则a光的折射率小于b的折射率，根据知v=知，在玻璃中a的传播速率大于单色光b的传播速率，故B错误，C正确；

D．由上分析可知：a光的折射率小于b的折射率，而黄光的折射率大于红光的折射率，所以若单色光a为黄光，b不可能是红光，故D错误．

故选：C．

【点评】： 光线通过平行板玻璃砖后，根据偏折程度可定性判断折射率大小，从而进一步分析两种光速度．频率等等的关系．要掌握全反射的条件，知道光从空气射入介质是不可能发生全反射的．

13．【答案】C

【解析】本题考查了光的折射

由图可知：b光的偏折程度大于a，即b的折射率大，由，可知：b光在玻璃中传播的速度小，则时间长；频率越大则折射率越大，故b的频率大；由，可知b光的波长较短；选项C正确

14．【答案】C

【解析】【考点】:光的折射定律．

【专题】:光的折射专题．

【分析】:由题知单色光b在斜边发生了全反射，而a没有，说明b光临界角小于a光的临界角，由sinC=分析折射率的大小，由全反射的条件确定a光的临界角大小．

解：A．据题知，b光临界角小于a光的临界角，由sinC=分析知，单色光a的折射率小于单色光b的折射率．故A错误．

B．在真空中a．b的传播速度相等，故B错误．

C．由图知，a光在斜边上的入射角为i=45°，折射角为r=60°，则单色光a在该棱镜中的折射率为 n===，故C正确．

D．单色光b在斜边发生了全反射，则知在斜边上其入射角大于等于临界角，即45°≤C，所以C≥45°，故D错误．

故选：C．

【点评】:本题关键是明确全反射的条件和临界角公式sinC=，运用折射定律时，要注意光线的方向．

15．【答案】B

【解析】考点:光的折射定律.

专题： 光的折射专题.

分析： 作出光路图，由几何知识求出光线在C点的入射角与折射角，由折射定律n=求出折射率.由几何知识求出光从C点射入到从E点射出通过的总路程，由v=求出光在球内传播的速度，即可求得时间；根据光路的可逆性分析射入球体内的光线能否发生全反射.

解答： 解：A．根据对称性和反射定律．折射定律作出光路如图所示.光线经反射后到达介质与空气的界面时，由几何关系得：

  i=2r，则r=30°

则球体的折射率 n===.故A错误.

B．光从C射入到从E点射出通过的路程是 S=4Rcos30°，光在介质中传播速度v=，则该光从C射入到从E射出的总时间 t=

==.故B正确；

C．从D点折射入球体的光线相对CD的偏折角为 i﹣r=30°.故C错误.

D．光线进入球体后，由几何知识知，折射光线射到B点时入射角等于r，由光路可逆性原理，折射光线不可能在B点发生全反射，一定能从B点射出，故D错误.

故选：B.

点评： 本题考查对全反射．折射现象的理解与运用能力，作出光路图，根据反射的对称性特点和几何知识求解入射角与折射角是关键.