2019-2020学年高中物理第四章光的折射单元测试(含解析)教科版3-4

学必求其心得，业必贵于专精章末过关检测（四）(时间：90分钟,满分：100分)一、单项选择题(本题共7小题，每题4分，共28分.在每题给出的四个选项中，只有一个选项正确)1。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.以下列图中正确的光路图是( )剖析:选B．任何光辉透过平行玻璃砖后，透射光辉都要与原光辉方向平行，可知C、D错；又因为a的频率小于b的频率，可知a的折射率小于b的折射率，a的折射角大于b的折射角，因此A错，对.2.在水中同一深度并排放着红、蓝、紫三种颜色的球，若在水面正上方俯视这三个球，感觉最浅的是( )A．紫色球B．蓝色球C．红色球D．三个球同样深剖析:选A．在视深公式h′＝h/n中，h′为看到的深度，h为实际深度，n为折射率，因为水对紫光的折射率最大,因此看到最浅的-1-学必求其心得，业必贵于专精是紫色球,故正确选项为A．3。将平面镜M斜放入一个装满清水的碗中，调整平面镜的倾斜角度，让一束太阳光斜射入水中经折射、反射、折射后射到PQ屏上，a、b、c为三个光区，以下列图。现将三瓶同样的红藻放在三个光区，则（设其他光不进入这三个光区）(）A．在a光区的红藻生长得慢B．在b光区的红藻生长得慢C．在c光区的红藻生长得慢D．在三个光区的红藻生长速度同样剖析：选A．红藻只反射红光，吸取除红光以外的光辉。红光的折射率较小，经折射、反射、折射，a光区为红光,此处的红藻无法吸取到其他光辉，生长得慢.4.雨后太阳光入射到水滴中发生色散而形成彩虹，设水滴是球形的,以下列图的圆代表水滴过球心的截面,入射光辉在过此截面的平面内，a、b、c、d代表四条不同样颜色的出射光辉，则它们可能依次是（)-2-学必求其心得，业必贵于专精A．紫光、黄光、蓝光和红光B．紫光、蓝光、黄光和红光C．红光、蓝光、黄光和紫光D．红光、黄光、蓝光和紫光剖析：选B．由供选答案知四种光辉红、黄、蓝、紫的频率为f红＜f黄＜f蓝＜f紫，故其折射率n红＜n黄＜n蓝＜n紫，因折射率大，光在折射时，偏折程度大,故太阳光经水滴折射后，在水中流传，从上到下依次为红、黄、蓝、紫，再由光的反射定律，结合流传图可知其反射后从上到下序次颠倒，因此出射光依次为紫光、蓝光、黄光和红光,B正确，A、C、D均错误.5.以下列图，只含黄光和紫光的复色光束PO，沿半径方向射入空气中的玻璃半圆柱后，被分成两束光OA和OB，沿以下列图方向射出，则（）A．OA为黄光，OB为紫光-3-学必求其心得，业必贵于专精B．OA为紫光,OB为黄光C．OA为黄光，OB为复色光D．OA为复色光，OB为紫光剖析：选C．黄光比紫光频率小，在玻璃中折射率小，发生全反射的临界角大，由图可知，OB为反射光辉，OA是折射角为90°的折射光辉，即入射角恰好为黄光的临界角，紫光已经发生全反射，在OA中只有黄光，在OB中既有黄光又有紫光,为复色光。6。如图，一束单色光射入一玻璃球体，入射角为60°,已知光辉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辉平行,此玻璃的折射率为（）A．错误!B．1.5C．3D．2剖析:选C．其光路图以下列图，由几何关系知r＝30°,折射率n＝错误!＝错误!，故C正确.-4-学必求其心得，业必贵于专精7.以下列图，某棱镜顶角A＝60°，一束白光以较大的入射角，从棱镜的一个侧面入射,通过后从另一侧面射出，在光屏上形成由红到紫的七色光谱。已知各光在该介质中临界角都不高出42°，当入射角逐渐变小的过程中,屏上光谱的变化情况是( )A．变窄，保持七色B．变宽,逐渐呈白色C．下移,逐渐消失D．上移,逐渐消失剖析:选C．如题图所示,入射角i减小，r也减小.光在AC面上的入射点下移,出射光辉也将下移，且介质中的入射角θ随之增大.当增大到紫光的临界角时，紫光发生全反射，屏上的紫光消失，随着i进一步减小，θ进一步增大，靛、蓝、绿、黄、橙、红光依次在屏上消失，故C正确.二、多项选择题(本题共3小题,每题6分,共18分.在每题给出的四个选项中，有多个选项吻合题目要求，全选对的得6分，选对但不全的得3分,有错选或不答的得0分)-5-学必求其心得，业必贵于专精8。一束单色光由空气射入玻璃，这束光的(）A．速度变慢，波长变短B．速度不变，波长变短C．频率增高，波长变长D．频率不变,波长变短剖析：选AD．光由空气射入玻璃，由v＝错误!知速度变慢，波长变短，频率不变，故A、D对.9.潜水员在折射率为错误!的海水下h深处向上观察水面，能看到的天穹和周围的光景都出现在水面上的一个圆形面积为S的地域内.关于圆面积S和深度h的关系，以下表达不正确的选项是(）A．S与水深h成正比B．S与水深h成反比C．S与水深h的平方成正比D．S与水深h的平方成反比剖析：选ABD．由题意可知,光从空气射向水中的最大入射角为90°,因此折射角等于临界角，以下列图,有sinC＝错误!＝错误!,C＝45°可知R＝h，所以S＝πR2＝πh2，S∝h2。10.公园里灯光喷泉的水池中有处于同一深度的若干彩灯，在晚-6-学必求其心得，业必贵于专精上观察不同样颜色彩灯的深度和水面上被照亮的面积，以下说法不正确的是(）A．红灯看起来较浅，且照亮的水面面积较小B．红灯看起来较深，且照亮的水面面积较小C．红灯看起来较浅,且照亮的水面面积较大D．红灯看起来较深，且照亮的水面面积较大剖析：选ABC．视深h′与实质深度h的关系为：h′＝错误!，同一介质中，红光折射率较小，因此红灯光的视深较大；光斑半径r＝h·tanα，红光折射率较小，临界角较大，光斑半径较大，D正确.三、非选择题(本题共6小题，共54分，按题目要求作答.计算题要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位）11。(4分)某同学用大头针、三角板、量角器等器材测半圆形玻璃砖的折射率.开始玻璃砖的地址如图中实线所示，使大头针P1、P2与圆心O在同素来线上，该直线垂直于玻璃砖的直径边，尔后使玻璃砖绕圆心O缓慢转动，同时在玻璃砖直径边一侧观察P1、P2-7-学必求其心得，业必贵于专精的像，且P2的像挡住P1的像.这样观察，当玻璃砖转到图中虚线位置时,上述现象恰好消失。此时只需测量出______________,即可计算出玻璃砖的折射率.请用你的测量量表示出折射率n＝______________.剖析：由题意可知，当玻璃砖转过某一角度θ时，恰好发生全反射，在直径边一侧观察不到P1、P2的像.当转过角度θ时有n＝错误!。故只需量出玻璃砖转过的角度即可求出玻璃砖的折射率.答案：见解析12.(6分)小明同学设计了一个用刻度尺测半圆形玻璃砖折射率的实验(以下列图)，他进行的主要步骤是：A．用刻度尺测玻璃砖的直径AB的大小d.B．先把白纸固定在木板上，将玻璃砖水平放置在白纸上，用笔描出玻璃砖的界线，将玻璃砖移走，标出玻璃砖的圆心O、直径AB、AB的法线OC。-8-学必求其心得，业必贵于专精C．将玻璃砖放回白纸的原处，长直尺MN紧靠A点并与直径AB垂直放置。D．调治激光器，使PO光辉从玻璃砖圆弧面沿半径方向射向圆心O，并使长直尺MN的左右两端均出现亮点，记下左侧亮点到A点距离x1，右侧亮点到A点的距离x2。(1）小明利用实验数据计算玻璃砖折射率的表达式n＝________________.(2）关于上述实验以下说法正确的选项是________。A．在∠BOC的范围内，改变入射光PO的入射角，直尺MN上可能只出现一个亮点B．左侧亮点到A点的距离x1必然小于右侧亮点到A点的距离x2C．左侧亮点到A点的距离x1必然大于右侧亮点到A点的距离x2D．要使左侧亮点到A点的距离x1增大,应减小入射角剖析:（1)作出光路图以下列图，折射光辉交于MN上的E点，反射光辉交与MN上的F点。折射率等于折射角的正弦与反射角的正弦的比，即n＝错误!＝错误!＝错误!.-9-学必求其心得，业必贵于专精2）当入射角大于等于临界角时，发生全反射，则只有反射光线照射到MN上,因此MN上可能只出现一个亮点，故A项正确;由图知，θ角大于α角，因此左侧亮点到A点的距离总是比右侧亮点到A点的距离小,故B正确，C项错误；要想左侧亮点到A点的距离增大,必定减小折射角,由折射率公式可知，要减小折射角,必定减小入射角，故D项正确.答案：（1)错误!（2）ABD13。(10分)以下列图为某种透明介质的截面图，△AOC为等腰直角三角形，BC为半径R＝10cm的四分之一圆弧，AB与水平屏幕MN垂直并接触于A点。由红光和紫光两种单色光组成的复色光射向圆心O，在AB分界面上的入射角i＝45°，结果在水平屏幕MN上出现两个亮斑.已知该介质对红光和紫光的折射率分别为n1＝错误!,n2＝错误!。(1）判断在AM和AN两处产生亮斑的颜色；-10-学必求其心得，业必贵于专精(2）求两个亮斑间的距离.1剖析：(1）设红光和紫光的临界角分别为C1、C2，sinC1＝n1＝错误!，C1＝60°;同理C2＝45°，i＝45°＝C2，i＝45°〈C1，因此紫光在AB面发生全反射，而红光在AB面一部分折射,一部分反射，且由几何关系可知，反射光辉与AC垂直。因此在AM处产生的亮斑为红色，在AN处产生的亮斑为红色与紫色的混杂色。2）P点为经反射后产生的混杂色亮斑，△AOP为等腰直角三角形因此AP＝R＝10cm.Q点为红色光经折射后的亮斑，由题意：错误!＝n1因此sinθ1＝错误!因此QA＝错误!＝5错误!cm因此两个亮斑间的距离为QA＋AP＝(5错误!＋10）cm。答案：（1）AM处产生的亮斑为红色,在AN处产生的亮斑为红色与紫色的混杂色(2)(52＋10）cm14。（10分)以下列图，扇形AOB为透明柱状介质的横截面，圆-11-学必求其心得，业必贵于专精心角∠AOB＝60°.一束平行于角均分线OM的单色光由OA射入介质，经OA折射的光辉恰平行于OB.(1）求介质的折射率。(2)折射光辉中恰好射到M点的光辉能不能够发生全反射。剖析：依题意作出光路图(1）由几何知识可知入射角i＝60°，折射角r＝30°依照折射定律得n＝错误!代入数据得n＝错误!。(2）由光路的可逆性知，不能够.答案：(1）错误!(2)不能够（12分)有一腰长是16cm的等腰直角三棱镜，为了测定它的折射率，先把三棱镜的一个端面放在铺好白纸的桌面上，用铅笔画出它的轮廓线AOB，以下列图，从OB上的C点观察A棱，发现-12-学必求其心得，业必贵于专精A棱的地址在OA的D处，测得OC＝12cm,OD＝9cm求：此三棱镜的折射率。剖析：作出光路图以下列图。得sini＝错误!＝错误!sinr＝错误!＝错误!折射率n＝错误!＝错误!.答案：见解析16。(12分）一半圆柱形透明物体横截面以下列图，底面AOB镀银(图中粗线），O表示半圆截面的圆心。一束光辉在横截面从M点入射,经过AB面反射后从N点射出。已知光辉在M点的入射角为30°,∠MOA＝60°，∠NOB＝30°。