2019-2020学年高中物理 第4章 光的波动性 5 光的折射随堂演练（含解析）沪科版选修3-4

光的折射1.光从空气射入水中，当入射角变化时，则（）a.反射角和折射角都发生变化b.反射角和折射角都不变c.反射角发生变化，折射角不变d.折射角变化，反射角始终不变解析：选a.由光的反射定律知，入射角和反射角相等，所以入射角变化时，反射角也发生变化；由光的折射定律知，入射角的正弦和折射角的正弦成正比，所以入射角变化时，折射角也发生变化，a正确.2.如图所示，一束可见光穿过平行玻璃砖后，变为a、b两束单色光.如果光束b是蓝光，则光束a可能是（）a.红光b.黄光c.绿光 d.紫光解析：选d.由题图可知，光束a的折射角小，根据n知，光束a的折射率大于光束b的折射率，频率越大，折射率越大，且已知光束b是蓝光，选项中频率大于蓝光频率的只有紫光，故光束a可能是紫光，d项正确.3.用“插针法”测定透明半圆柱玻璃砖的折射率，o为玻璃砖截面的圆心，使入射光线跟玻璃砖的平面垂直，如图所示的四个图中p1、p2、p3和p4是四个学生实验插针的结果.（1）在这四个图中肯定把针插错了的是；（2）在这四个图中可以比较准确地测出折射率的是，计算玻璃砖的折射率的公式是.解析：（1）垂直射入半圆柱玻璃砖平面的光线，经玻璃砖折射后，折射光线不能与入射光线平行（除过圆心的光线），a错.（2）测量较准确的是图d，因b图的入射光线经过圆心，出射光线没有发生折射，c图的入射光线离圆心太近，射到圆界面上时，入射角太小不易测量，会产生较大的误差.测量出入射角与折射角后，由折射定律求出折射率n.答案：（1）a（2）dn4.如图所示，一束光线以60的入射角射到一水平放置的平面镜上，反射后在正上方与平面镜平行的光屏上留下一光点a.现将一块上下两面平行的透明体平放在平面镜上，如图中虚线所示，则进入透明体的光线经平面镜反射后再从透明体的上表面射出，打在光屏上的光点p与原来相比向左平移了3.46 cm，已知透明体对光的折射率为.（1）透明体的厚度为多大？（2）光在透明体里传播的时间为多长？解析：（1）由n得sin ，故30.设透明体的厚度为d，由题意及光路有2dtan 602dtan 30s解得：d1.5 cm.（2）光在透明体里运动的速度v，光在透明体里运动的路程s2 ，光在透明体里运动的时间t s21010s.答案：（1）1.5 cm（2）21010s课时作业一、单项选择题1.如果光以同一入射角从真空射入不同介质，则折射率越大的介质（）a.折射角越大，表示这种介质对光线的偏折角度越大b.折射角越大，表示这种介质对光线的偏折角度越小c.折射角越小，表示这种介质对光线的偏折角度越大d.折射角越小，表示这种介质对光线的偏折角度越小解析：选c.根据光的折射定律n知sin 2，光从真空以相等的入射角1射入介质时，sin 1一定，n越大，sin 2越小，2就越小，说明光偏离原来的角度就越大，所以选项c正确.2.如图所示，落山的太阳看上去正好在地平线上，但实际上太阳已处于地平线以下，观察者的视觉误差大小取决于当地大气的状况.造成这种现象的原因是（）a.光的反射b.光的折射c.光的直线传播 d.小孔成像解析：选b.光经过大气层，空气分布不均匀，而折射率不同，光发生折射使光传播方向发生改变所致.3.如图所示，一束单色光射入一玻璃球体，入射角为60，已知光线在玻璃球内经一次反射后，再次折射回到空气中时与入射光线平行.此玻璃的折射率为（）a. b.1.5c. d.2解析：选c.绘出光在玻璃球体内的光路图，如图所示，由几何关系可知，第一次折射时，折射角为30，则n，c正确.4.为了观察门外情况，有人在门上开一小圆孔，将一块圆柱形玻璃嵌入其中，圆柱体轴线与门面垂直，如图所示，从圆柱底面中心看出去，可以看到门外入射光线与轴线间的最大夹角称为视场角，已知该玻璃的折射率为n，圆柱体长为l，底面半径为r，则视场角为（）a.arcsin b.arcsinc.arcsin d.arcsin解析：选b.画出以最大入射角（1）的入射光线（边界光线）在圆柱形玻璃中折射后的光路图，如图所示，由几何关系和折射定律，有sin 2，n，联立以上两式解得：sin 11arcsin，选项b正确.5.两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（）.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的临界角大解析：选c.由公式n可得折射率nanb，选项c正确.由于nanb，所以avb，选项b错误.由sin c知临界角cacb，选项d错误.6.如图所示，空气中有一块横截面呈扇形的玻璃砖，折射率为 .现有一细光束，垂直射到ao面上，经玻璃砖反射、折射后，经ob面平行返回，aob为135，圆的半径为r，则入射点p点距圆心o的距离为（）a.r b.rc.rsin 7.5 d.rsin 15解析：选c.如图过d点作法线，光线在d点折射时，由于aob135，可知折射角为45，由光的折射定律n，i30.又由几何关系知pcd15，连接oc，由光的反射定律知pco7.5，porsin 7.5.二、多项选择题7.光从某种玻璃中射向空气，入射角i从零开始增大到某一值的过程中，折射角r也随之增大，则下列说法正确的是（）a.比值不变b.比值是一个大于1的常数c.比值不变d.比值是一个小于1的常数解析：选cd.光从玻璃射向空气时，玻璃的折射率n1，且不变，因此c、d正确.8.图甲为某同学利用半圆形玻璃砖测定玻璃折射率n的装置示意图.他让光从空气射向玻璃砖，在正确操作后，他利用测出的数据作出了图乙所示的折射角正弦（sin r）与入射角正弦（sin i）的关系图像.则下列说法正确的是（）a.该玻璃的折射率nb.该玻璃的折射率n1.5c.在由空气进入该玻璃中传播时，光波波长变为原来的d.在由空气进入该玻璃中传播时，光波波长变为原来的1.5 倍解析：选bc.由折射定律n可知折射角正弦（sin r）与入射角正弦（sin i）的关系图线斜率的倒数表示折射率，所以n1.5，选项a错误，b正确.在由空气进入该玻璃中传播时，光波频率不变，光波波长变为原来的，选项c正确，d错误.9.有一束单色光从a穿过b再折向c，如图所示，下面说法中正确的是（）a.介质b的折射率最大b.介质c的折射率最大c.光在介质b中的速度最大d.光在介质c中的速度最大解析：选bc.由光路的可逆性，假设光分别由b进入a和c，根据折射率的物理意义知c的折射率比a的大，即ncnanb，故选项b正确；利用n可以判断出，光在b中传播速度最大，在c中传播速度最小，故选项c正确.10.某同学用插针法测定玻璃砖的折射率，他的实验方法和操作步骤正确无误.但他处理实验记录时发现玻璃砖的两个光学面aa与bb不平行，如图所示.则（）a.ao与ob两条直线平行b.ao与ob两条直线不平行c.他测出的折射率偏大d.他测出的折射率不受影响解析：选bd.如图所示，在光线由aa面进入玻璃砖的偏折现象中，由折射定律知：n.在光线由bb面射出玻璃砖的偏折现象中，同理得n.若aa与bb平行，则i，因此r，此时入射光线ao与出射光线ob平行；若aa与bb不平行，则i，r，此时入射光线ao与出射光线ob不平行，选项b正确.在具体测定折射率时，要求实验方法、光路均准确无误，折射率的测量值不受aa与bb是否平行的影响，选项d正确.三、非选择题11.光线以60的入射角从空气射入玻璃中，折射光线与反射光线恰好垂直.（真空中光速c3.0108 m/s）（1）画出折射光路图.（2）求出玻璃的折射率和光在玻璃中的传播速度.（3）当入射角变为45时，折射角为多大？（4）当入射角增大或减小时，玻璃的折射率是否变化？说明理由.解析：先画出玻璃与空气的界面，再过入射点作出界面的垂线即为法线，作入射光线，然后根据光的反射定律和折射定律作出反射光线和折射光线，求出折射角2后，根据n求出n，再根据n求出光在玻璃中的传播速度v，当入射角变化时，比值保持不变，即玻璃的折射率并不改变，据此可求出相应的折射角.（1）由题意知入射角160，反射角360，折射角2906030，折射光路图如图所示.（2）n.根据n得v m/s，故v1.7108 m/s.（3）由n得sin 2，将sin 1sin 45及n代入上式，可求得sin 2，2arcsin.（4）折射率不会变化，折射