高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册光的折射精品练习题

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一、核心知识点梳理
知识点1：光的折射定律（斯涅尔定律）
内容：
折射光线、入射光线与法线在同一平面内（三线共面）
折射光线和入射光线分居法线两侧（法线居中）
入射角正弦与折射角正弦之比为常数，即：
sinθ1sinθ2=n
θ₁：入射角（光线与法线夹角）
θ₂：折射角（光线与法线夹角）
n：折射率
知识点2：折射率（n）
定义：
光从真空（或空气近似）射入介质发生折射时，入射角正弦与折射角正弦之比：
n=sinθ₁/sinθ₂
物理意义：反映介质对光的偏折能力。n越大，偏折越明显。
决定因素：
介质本身性质（密度、分子结构）
光的频率（颜色）→导致色散
与光速关系：
n=c/v
c：真空中光速（3×10⁸m/s）
v：介质中光速
结论：n>1，光在介质中速度小于真空。
知识点3：光密介质与光疏介质
光密介质：折射率n较大的介质（光速较慢）
光疏介质：折射率n较小的介质（光速较快）
相对性：需比较两种介质的n值（例：水对空气是光密，对玻璃是光疏）
【题型1：折射定律的直接应用】
例1.光照射到水雾上的光路图如图所示，已知a光与界面的夹角为30°。b光的折射率为，b光与法线的夹角为45°，光在空气中的传播速度为c，水雾半球的半径为R。则下列说法正确的是（ ）
A．a光在水雾半球中的传播时间为
B．a光在水雾半球中的传播时间为
C．b光从水雾半球进入空气速度变快，波长变短
D．在水雾半球中a光的速度比b光的速度大
【举一反三】：
1.如图，三角形为某三棱镜的横截面（AB边镀银），其中，，一束单色光从BC边中点D射入三棱镜，入射角为i、折射角为r，折射光线经过AB边的E点，反射光线EF正好与BC边平行，已知，，光在真空中的传播速度为c，下列说法正确的是（ ）
A．光线在D点的入射角i=60°
B．光线在AC界面的出射光线与BC界面的入射光线之间的夹角为120°
C．三棱镜对此种单色光的折射率为
D．光在三棱镜中的传播时间为
2.彩虹是太阳光经过水滴的两次折射和一次反射形成的光学现象，其光路如图所示，、、、是其中四条不同颜色的出射光线，下列说法正确的是（ ）
A．、、、光的颜色依次可能为红光、黄光、蓝光和紫光
B．在水滴中光的频率小于光的频率
C．在水滴中光的波长小于光的波长
D．在水滴中光的速度大于光的速度
3.可知折射率越大，传播速度越小，在水滴中光的速度小于光的速度，故D错。
水晶在中国传统文化中具有纯洁、美好、吉祥等丰富的象征意义，早在《山海经》中就有“水玉”的记载。研究小组的同学对一个水晶圆柱体的折射率进行了测定，如图所示为均质水晶圆柱体的横截面，截面的圆心为O，半径为R，用激光笔从P点射入一束激光，经折射后恰过水晶圆柱体与地面的接触点Q，经测量P点到所在直线的距离点到水平地面的距离，光在真空中的传播速度为c。求：
(1)水晶圆柱体对激光的折射率；
(2)激光由点P传播到点Q所用时间。
知识点4：折射现象的应用
视深与实际深度关系：视深h'=h/n（垂直看水下物体）
平行玻璃砖对光路的侧移
棱镜的色散（白光分解为七色光）
【题型2：视深问题】
例2.某同学设计了一种测量液体折射率的方案，容器的剖面图为矩形ABCD，如图所示，水深为9cm。让单色光在此剖面内从空气入射到液体表面，调整入射点O和入射角，使得折射光射到C点且与反射光垂直，测得反射光在器壁CD上的光点与液体表面的距离为3cm。已知光在真空中的传播速度大小为。求：
(1)该液体的折射率；
(2)单色光从O点传播到C点的时间。
【举一反三】：
1.如图，容器中盛有某种液体，PM为液面，从容器底部A点发出单色光，射到液面上的O点，折射后照到器壁上的B点。已知，，，液体的折射率为，光在空气中的传播速度为c。求：
(1)B点到液面的距离d；
(2)光从A到B的传播时间t。
【题型3：平行介质中的折射】
例3.如图所示，在用插针法“测量玻璃的折射率”实验中，下列说法中正确的是（ ）
A．若误将玻璃砖的边PQ画到，折射率的测量值将偏小
B．利用量角器量出i1、i2，可求出玻璃砖的折射率
C．大头针只须挡住大头针
D．若增大入射角i1，经过P1、P2的光可在PQ面上发生全反射现象
【举一反三】：
1.如图所示，在“测量玻璃的折射率”的实验中，以下说法正确的是（ ）
A．处理数据时仅用毫米刻度尺也能获得计算折射率所需要的全部数据
B．实验过程中，只有在画完光路图后，才能移除玻璃砖
C．实验中要保证四枚大头针在同一直线上
D．实验必须选用两光学表面平行的玻璃砖，否则无法测量
2.一长方体玻璃砖长L = 48 cm，高d = 6 cm，其截面图如图所示，该玻璃砖的折射率n = 1.25，一单色细光束从管的左端的正中心射入，不从上、下两侧射出。已知光在真空中传播的速度c = 3 × 108 m/s，sin53° = 0.8，cs53° = 0.6，则光在玻璃砖中传播的最长时间为（ ）
A．1.6 × 10−7 sB．2.5 × 10−1 sC．1.6 × 10−9 sD．2.5 × 10−9 s
3.两束单色光1和2以相同的入射角从同一点射入一厚玻璃板后，光路如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．单色光1的频率比2的低B．射出后的两束单色光平行
C．在真空中单色光1的波长比2的长D．在玻璃中单色光1的传播速度比2的大
二、学习建议
1.熟记公式：n=sinθ₁/sinθ₂，n=c/v
2.强化作图：对复杂光路（如三棱镜、组合介质），必须规范画光路图！
3.区分角度：入射角、折射角都是与法线的夹角！
4.临界判断：比较入射角与临界角时，确认光从光密→光疏介质。