2020-2021学年第一节 光的折射课时作业

【精挑】物理沪科版选择性必修第一册第1节光的折射-2作业练习

一．单项选择

1．如图所示，一细束白光从空气通过玻璃三棱镜折射后，在屏上形成了彩色光带，可知（　　）

A.玻璃对紫光的折射率最小 B.红光通过棱镜的偏转角最大

C.在玻璃中各种色光频率相同 D.在玻璃中速度最大的是红光

2．如图所示，将半圆形玻璃砖放在竖直面内，它左方有较大的光屏P，一光束SA总是射向圆心O，在光束SA绕圆心O顺时针转动过程中，在P上先看到七色光带，然后各色光陆续消失，则此七色光带从下到上的排列顺序以及最早消失的光是（  　　）

A.红光→紫光，红光 B.紫光→红光，红光

C.红光→紫光，紫光 D.紫光→红光，紫光

3．如图所示，一束复色可见光射到置于空气中的平板玻璃上，穿过玻璃后从下表面射出，变为a．b两束平行单色光，对于两束单色光来说 (       )

A．玻璃对a的折射率较大

B．b光在玻璃中传播的速度较大

C．b光每个光子的能量较大

D．a光的粒子性更明显

4．一条光线从空气射入折射率为的介质中，在界面处的入射角为45°。入射光中，一部分被反射，另一部分被折射。则反射光线和折射光线的夹角为（    ）

A．75°             B．90°             C．105°             D．120°

5．如图所示，一束复色光由空气斜射到一块平行板玻璃砖的上表面，经折射后分成a和b两束单色光，并从玻璃砖的下表面射出．已知a光在玻璃中的传播速度比b光大，则下列哪个光路图是正确的？（　　）

A． B． C． D．

6．一个等腰直角三棱镜的截面如图所示，一细束绿光从AC面的P点沿平行底面AB方向射入棱镜后，经AB面反射，再从BC面的Q点射出，且有PQ//AB（图中未画光在棱镜内的光路）．如果将一细束蓝光沿同样的路径从P点射入三棱镜，则从BC面射出的光线是 （    ）

A．仍从Q点射出，出射光线平行于AB     

B．仍从Q点射出，出射光线不平行于AB

C．可能从点射出，出射光线平行于AB   

D．可能从点射出，出射光线平行于AB

7．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

8．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

9．a．b两种单色光组成的光束从空气进入介质时其折射光束如图所示。则关于a．b两束光下列说法正确的是(   )

A.介质对a光的折射率大于介质对b光的折射率

B.a光在介质中的速度大于b光在介质中的速度

C.a光在真空中的波长大于b光在真空中的波长

D.光从介质射向空气时a光的临界角大于b光的临界角

10．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

11．某同学将一枚大头针从一边长为6cm的正方形不透光的轻质薄板正中心垂直于板插入，制作成了一个测定液体折射率的简单装置．他将该装置放在某种液体液面上，调整大头针插入深度，当插入液体中深度为4cm时，恰好无论从液面上方任何方向都看不到液体中的大头针，则该液体的折射率为（　　）

A． B． C． D．

12．一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°

13．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

14．a．b两种单色光以相同的入射角从空气斜射向某种玻璃中，光路如图所示．关于a．b两种单色光，下列说法中正确的是（　　）

A.b光在该玻璃中传播时的速度较大

B.两种单色光从该玻璃中射入空气发生全反射时，a光的临界角较小

C.在同样的条件下，分别用这两种单色光做双缝干涉实验，b光的干涉图样的相邻条纹间距较大

D.该种玻璃对b光的折射率较大

15．如图所示，一束太阳光提高三棱镜后，在光屏MN上形成的彩色光带落在bc区域内.现将一温度计放在屏上不同位置，其中温度计示数升高最快的区域为（　　）

A.ab B.bc C.cd D.bd

参考答案与试题解析

1．【答案】D

【解析】考点：光通过棱镜时的偏折和色散．

专题:光的折射专题．

分析:白光是复色光，经过三棱镜后由于折射率不同，导致偏折程度不同．红光的折射率最小，紫光的折射最大．由公式v=分析光在玻璃中速度关系．

解答:解：A．白光经过三棱镜后产生色散现象，在光屏由下至上依次为红．橙．黄．绿．蓝．靛．紫．由于紫光的折射角最大，其折射率最大，红光通过棱镜的偏转角最小，其折射率最小．故AB错误．

C．在玻璃中各种色光中紫光的频率最大，红光的频率最小，故C错误．

D．红光的折射率最小，由公式v=分析可知红光在三棱镜中传播速度最大，故D正确．

故选：D．

点评:从光的色散实验发现可见光是复色光，在介质中，紫光的折射率最大，红光的折射率最小．

2．【答案】D

【解析】考点:全反射．

专题:全反射和临界角专题．

分析:由于光线沿着半径方向入射，所以进入玻璃中的折射光线没有偏折．接着从玻璃在O点射向空气，由于折射率的不同，导致出现七色光带．当光束SA绕圆心O逆时针转动过程中，当光线符合全反射条件时，则会发生全反射，从而在光屏上消失，因此临界角最小的首先消失，折射率越大的，临界角则越小．所以可以确定七色光带从下到上的排列顺序以及最早消失的光．

解答:解：当光从玻璃射向空气时，由于折射率的不同，导致折射光线的偏折程度不一，而紫光的折射率最大，所以紫光偏折最大，则紫光在光带最下边．那么红光则是光带最上边．所以七色光带从下到上的排列顺序是紫光到红光．

当光束SA绕圆心O逆时针转动过程中，当光线符合全反射条件时，则会发生全反射，从而在光屏上消失，因此临界角最小的首先消失，而由sinC=可得，折射率越大的，临界角则越小．所以紫光最先消失．

故选：D

点评:注意光带是从下往上是紫光到红光，若是从上往下则红光到紫光，因此要看清题意再答题．由折射定律得出折射率与临界角关系，从而确定入射角变化时，谁先发生光的全反射．

3．【答案】C

【解析】

考点：考查了光的折射

试题分析：由图看出，b光的偏折程度大，则玻璃对b光的折射率较大．故A错误；a光的折射率较小，根据知，玻璃中a光的速度较要大．故B正确；b光的折射率较大，则频率小，根据知，b光的光子能量较大，故C正确；b光的频率较大，波长较短，粒子更明显，故D错误．

4．【答案】C

【解析】

5．【答案】B

【解析】【考点】光的折射定律．

【分析】已知a光在玻璃中的传播速度比b光大，根据比较出折射率的大小，从而确定光线的偏折程度．

【解答】解：a光在玻璃中的传播速度较大，根据知a光的折射率较小，则b光偏折得厉害．因为光线在上表面的折射角和下表面的入射角相等，则出射光线与入射光线平行，则两束光平行．故B正确，A．C．D错误．

故选B．

6．【答案】C

【解析】

试题分析：蓝光的折射率大，在AC面上偏折得更厉害，绿光折射率小，在AC面上偏折的角度小，故蓝光的出射点向上偏，所以可能在点射出．根据几何关系得，在BC面上的入射角和在AC面上的折射角相等，根据折射定律，通过光的可逆性，知出射光线仍然与AB平行．故C正确，ABD错误．故选C.

考点：光的折射定律

【名师点睛】本题考查光的折射定律，要知道蓝光的折射率大于绿光的折射率，所以偏折程度较大；此题对数学几何的能力要求较高，需加强训练。

7．【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．

8．【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．

9．【答案】A

【解析】本题考查了折射定律．全反射等内容意在考查考生的理解和应用能力。

根据折射率公式根据图中a光的折射角小于b光的折射角可得介质对a光的折射率大于介质对b光的折射率选项A正确；由公式知a光在介质中的速度小于b光在介质中的速度选项B错误；由a光的折射率大于b光的折射率可得a光的频率大于b光的频率由公式可得a光在真空中的波长小于b光在真空中的波长选项C错误；由知折射率大临界角小则光从介质射向空气时a光的临界角小于b光的临界角选项D错误。综上本题选A

10．【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．

11．【答案】A

【解析】【考点】光的折射定律

【分析】以大头针末端为研究对象，只要从大头针末端发出的光线射到薄板边缘界面处能够发生全反射，就从液面上看不到大头针，作出光路图，根据全反射的临界角公式求解液体的折射率．

【解答】解：要在液面上各处均看不到大头针，要求光线射到薄板边缘界面处时恰好发生全反射，设临界角为C．

由临界角与折射率的关系得：sinC=①

由几何关系得：sinC===②

联立①②式可得：n=

故选：A

【点评】本题的关键要掌握全反射的条件和临界角的公式，要能画出光路图是解决此类问题的关键．同时注意几何知识的应用．

12．【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．

13．【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．

14．【答案】D

【解析】考点:光的折射定律．

专题:光的折射专题．

分析:根据折射定律分析玻璃对a光和b光折射率的大小，确定频率的大小和波长的大小．根据临界角公式sinC=分析临界角大小．用同一干涉装置时干涉条纹间距与波长成正比．

解答:解：AD．由图看出：b光的折射角小于a光的折射角，b光的偏折程度大，根据折射定律得知：玻璃对b光的折射率大于对a光的折射率．由v=可知，在该介质中a光的传播速度大于b光的传播速度．故A错误，D正确．

B．由临界角公式sinC=得知，折射率越大，临界角越小，则可知a光的全反射临界角较大．故B错误．

C．玻璃对b光的折射率大于对a光的折射率，则b光的频率大于a光的频率，而a光的波长大于b光的波长．由于在相同的条件下，干涉条纹间距与波长成正比，所以用同一干涉装置可看到a光的干涉条纹间距较大．故C错误．

故选：D．

点评:本题是几何光学与物理光学的综合．关键要掌握折射率与光的波长．频率．临界角．光速等量的关系，可结合光的色散．干涉等实验加强记忆．

15．【答案】A

【解析】考点:光的折射定律.

专题： 光的折射专题.

分析： 太阳光由七种颜色的光复合而成，分别是红．橙．黄．绿．蓝．靛．紫.三棱镜将太阳光经过折射后，人们就可以在光屏上看到七种颜色的光，在红光的外侧有红外线，其热效应显著，红外线照射的区域温度上升最为明显.

解答： 解：太阳光是复色光，七种颜色的光的波长不同，红光的波长最长，折射率最小，紫光的波长最短，折射率最大，所以红光通过三棱镜偏折最小，紫光偏折最大，屏上bc间从左到右，分别为红．橙．黄．绿．蓝．靛．紫.而在红光的外侧区域ab有红外线，其热效应显著，红外线照射的区域温度上升最快.故A正确.BCD错误.

故选：A.

点评： 本题考查学生对光的色散理解，要知道红光的折射率最小，偏折最小，并要掌握红外线热作用显著的特点.