2024版高中同步新教材选择性必修第一册人教版物理 第四章 光 第1节第1课时 光的折射

第四章光1光的折射第1课时光的折射基础过关练题组一光的折射的理解1.下列说法正确的是()A.光从一种介质进入另一种介质时,一定会发生偏折B.光从空气进入其他介质时,折射角大于入射角C.光从空气进入其他介质时,速度要减小D.折射是指光的传播方向发生改变的现象2.(2022江苏海安学业质量监测)一束光从空气射到水面上,下列光路图中可能正确的是()题组二折射率、折射定律的理解3.关于折射率,下列说法中不正确的是()A.根据n=sinθB.根据n=sinθC.介质的折射率由介质本身决定,与入射角、折射角均无关D.根据n=cv可知,介质中的光速与介质的折射率成反比4.(2023重庆八中月考)如图所示,一束单色光从介质1射入介质2,在介质1、2中的速度分别为v1、v2,频率分别为f1、f2,则()A.v1<v2B.v1>v2C.f1<f2D.f1=f25.(2022广东深圳福田中学期中)如图所示是光以相同的入射角从空气射入三种不同介质时的折射情况,则在三种介质中光的传播速度最小的是()A.介质甲B.介质乙C.介质丙D.三种介质均一样6.如图所示为一内侧面与外侧面平行、中间部分为空气的三棱镜。将此三棱镜放在空气中,让一束单色光沿平行于底边BC的方向入射到AB面上,光从AC面射出,在图示出射光线中(光线②平行于BC边),正确的是()A.只能是①B.只能是②C.只能是③D.①②③都有可能题组三折射问题的计算7.(2023云南昆明一中期末)如图所示,真空中有一个半径为R、折射率n=3的透明玻璃球。一束光从P点射入玻璃球,入射方向与过P点的直径夹角为θ0=60°,然后光从Q点射出,光在玻璃球中的传播时间为(已知光在真空中的传播速度为c)()A.3RcB.3Rc8.(2021河北唐山开滦第二中学阶段练习)如图所示,光在真空和介质的界面MN上发生偏折,那么下列组合正确的是()①介质的折射率为0.58②介质的折射率为1.73③光在介质中的传播速度为1.73×108m/s④反射光线与折射光线成60°角A.①④B.②③C.②④D.①③9.(2022江苏盐城期末)如图所示,棱镜的截面为直角三角形ABC,材料的折射率n=2。一束频率f=32×1014Hz的光线,以45°的入射角从AC边的中点M射入棱镜。光在真空中的传播速度c=3.0×108m/s。求光在棱镜中的:(1)折射角θ;(2)波长λ。10.(2023重庆巫溪白马中学月考)如图所示,截面为等边三角形的玻璃三棱镜置于空气中,等边三角形的边长为L,一束单色光从AB边的中点D入射,与AB边夹角为45°,进入棱镜后恰好与BC边平行。(光在真空中的传播速度为c)求:(1)棱镜的折射率n;(2)光从进入棱镜到它第一次从BC边射入空气所经历的时间。11.(2023重庆南开中学月考)如图所示,真空中厚度为d的均匀矩形玻璃砖与水平面MN间夹角θ=60°。玻璃砖上方A处发射出一条垂直于MN的单色细光线,经玻璃砖两次折射后射到MN上B点。A、B间水平距离x=33d,真空中光速为c(1)该玻璃砖对该光线的折射率n;(2)该光线第一次从玻璃砖中射出时在玻璃砖中传播的时间t。

能力提升练题组一视深和视角问题1.(2023广东茂名月考)游泳池中,红色泳镜和蓝色泳镜在池边附近沉到了池底,站在池边观察两泳镜距离水面的高度,现就红色泳镜和蓝色泳镜比较,下列说法正确的是()A.红色泳镜看起来距离水面较近B.蓝色泳镜看起来距离水面较近C.两泳镜看起来距离水面高度相同D.两泳镜看起来都比实际位置更低2.一个军事设施的观察孔如图所示,其宽度L=30cm,厚度d=303cm,为了扩大观察视野,将折射率为n=2的某种玻璃砖完全嵌入观察孔内。则嵌入玻璃砖后,军事设施内的人通过这块玻璃砖能看到的视野的最大张角是()A.60°B.90°C.120°D.180°3.(2023广西河池月考)如图为宽度L=6m、高度H=7m的水池,装有深度为h=4m的透明液体,在水池边右侧l=2m处有一照明电灯,电灯距池高度h0=1.5m,电灯发光时恰好照射到池底部左侧拐角P点。(1)求该透明液体的折射率;(2)若池内装满该液体,求电灯发光照射到水池底部区域的左右宽度。题组二光的色散问题4.(2023福建宁德期末)如图,一束复色光穿过平行玻璃砖后,分成a、b两束单色光,则下列说法正确的是()A.a光的波长小于b光的波长B.a光的频率大于b光的频率C.穿过平行玻璃砖后,a、b两束光会相交D.在该玻璃砖中,a光的传播速度比b光的大5.(2022江苏镇江一中期中)牛顿曾利用三棱镜将白光分解为彩色光。如图所示,两个完全相同的三棱镜平行放置,将一束包含红、蓝两色的激光射入三棱镜A,则从三棱镜B射出的光线可能正确的是()ABCD6.(2022北京第四中学期中)如图所示,OBCD为半圆柱体玻璃的横截面,OD为直径,一束由紫光和红光组成的复色光沿AO方向从真空射入玻璃后从B、C点射出。下列说法正确的是()A.从B点射出的是红光B.玻璃对紫光的折射率比对红光的折射率大C.紫光在玻璃中的波长比其在真空中的波长大D.两束光分别在OB、OC段传播时所用的时间相等题组三光的折射综合应用7.(2023河北武安第三中学期中)某透明均匀介质的截面图如图所示,直角三角形的直角边BC与半圆的直径重合,∠ACB=30°,半圆的半径为R,一束光线从E点射入介质,其延长线过半圆的圆心O,且E、O两点间距离为R。已知光线在E点的折射角为30°,真空中的光速为c,则光线在该透明均匀介质中传播的时间为(不考虑光在介质中的反射)()A.3RcB.2Rc8.(2022北京高二专题练习)“B超”可用于探测人体内脏的病变状况。如图为超声波从肝脏表面入射,经折射与反射,最后从肝脏表面射出的示意图。超声波在进入肝脏发生折射时遵循的规律与光的折射规律类似,可表述为sinθ1sinθ2=v1v2(式中θ1是入射角,θ2是折射角,v1、v2分别是超声波在肝外和肝内的传播速度),超声波在肿瘤表面发生反射时遵循的规律与光的反射规律相同。已知v2=0.9v1,入射点与出射点之间的距离是d,入射角为A.9dsinC.d81−100sin9.如图所示,一细束单色光以60°的入射角射到一水平放置的平面镜(厚度不计)上,反射后在上方与平面镜平行的光屏上留下一光点P。现在将一块厚度为d的足够长矩形玻璃砖平放在平面镜上,光线经平面镜反射后再从玻璃砖的上表面射出,打在光屏上的P'点,已知玻璃砖对该光的折射率n=3,真空中的光速为c。求:(1)光束通过玻璃砖的时间t;(2)P'点与P点间的距离x。10.(2022重庆南开中学第一次质量检测)如图所示,14圆OAB是放在水平桌面上的玻璃砖的横截面,圆心为O,半径为r。MN是不透明的细长管,它与OA平行,且到OA的距离为32r,MN内有一点光源S,当一观察者在OB左侧的某点K沿KP方向看去,恰好看到该点光源S。已知∠OPK=30°,该光源发出的光在真空中传播速度为(1)玻璃砖对该光的折射率;(2)该光穿过玻璃砖所用的时间。11.(2022江苏淮安六校期中)如图所示,MN是一条通过半径R=26cm透明球体球心的直线,在真空中波长为λ0=600nm的单色细光束AB平行于MN射向球体,B为入射点,若出射光线CD与MN的夹角α=30°,出射点C与O点的连线与ON的夹角为15°,(已知真空中光速c=3×108m/s)求:(1)光线从透明球体中射出时的折射角;(2)透明球体的折射率n和光在透明球体中的传播时间;(3)此单色光在透明球体中的波长λ(结果保留3位有效数字)。

答案与分层梯度式解析第四章光1光的折射第1课时光的折射基础过关练1.C2.C3.AB4.BD5.C6.B7.B8.B1.C光从一种介质斜射入另一种介质时,传播方向会发生变化,当垂直入射时,传播方向不改变,A错误;当光从空气斜射入其他介质时,折射角小于入射角,B错误;根据v=cn,可知光从空气进入其他介质时,速度要减小,C正确;若光从一种介质斜射入另一种介质,传播方向会发生变化,这是光的折射现象,而光在同一均匀介质中传播方向发生改变的现象是反射,2.C光从空气斜射入水中时,折射角小于入射角,同时在水面发生反射。故选C。3.AB折射率是一个表明介质的光学特性的物理量,由介质本身决定,与入射角、折射角无关,故A、B说法错误,C说法正确;真空中的光速是一个定值,由n=cv可知v与n成反比,4.BD光从介质1进入介质2后,光的频率不变,即f1=f2,C错误,D正确;由光路图可知,入射角大于折射角,则介质2的折射率较大,根据n=cv可知光在介质2中速度较小,即v1>v2,A错误,5.C在入射角i相同的情况下,介质丙中光的折射角r最小,由n=sinisinr可知,介质丙对光的折射率最大,由n=c6.B由于内侧面与外侧面平行,每个侧面相当于一块平行玻璃砖,穿过平行玻璃砖后光线与入射光线平行,但会发生侧移,B正确,A、C、D错误。7.B设光线在P点的折射角为θ,由折射定律得n=sinθ0sinθ=3,解得θ=30°,由几何知识可知光线在玻璃球中路径的长度为L=2Rcosθ=3R,光线在玻璃球中的速度为v=cn=33c,光线在玻璃球中的传播时间为8.B由光路图可知折射角大于入射角,所以光是从介质射向真空的,根据折射定律可得介质的折射率为n=sin60°sin30°=3=1.73,根据n=cv,解得光在介质中的传播速度为v=cn=3×1083m/s=1.73×108m/s,由几何关系知易混易错折射率的定义式n=sinθ1sinθ2中θ1为真空中的光线与法线的夹角,不一定是入射角;9.答案(1)30°(2)5×10-7m解析(1)由折射定律得n=sinisinθ,解得sinθ=12,则(2)由n=cv和λ=vf,代入数据解得λ=5×1010.答案(1)2(2)2解析画出光路图,标出入射角及折射角,如图所示:(1)由光的折射定律得,棱镜的折射率n=sinisinr=(2)光在玻璃中的传播速度为v=c由图可知光从进入棱镜到它第一次从BC边射入空气的路程为s=L2+L2经历的时间t=sv=Lnc11.答案(1)3(2)2解题关键画出光路图,作出光射到各界面时的法线,标出入射角及折射角,根据几何关系、折射定律等求解。解析(1)设光线在玻璃砖中的折射角为α,第一次从玻璃砖中射出时在玻璃砖中经过的路程为s,如图由几何关系有s=dcosα,x=s·sin(θ-解得α=30°根据折射定律可得n=sinθsin(2)该光线第一次从玻璃砖中射出时在玻璃砖中传播的时间t=sv,又v=联立可得t=2能力提升练1.B2.B4.D5.A6.BD7.A8.D1.B池底的两个泳镜反射的光线由水射到空气,发生折射现象,折射角大于入射角,折射光线进入人眼,人眼逆着折射光线的方向看去,两泳镜看起来都比实际位置高,D错误;由于水对红光的折射率小于对蓝光的折射率,当池底的两个泳镜反射的光线由水中射到空气中发生折射现象时,蓝光的折射角大一些,则蓝色泳镜看起来距离水面较近,A、C错误,B正确。故选B。2.B军事设施内的人从内壁左侧能最大范围观察右边的目标,光路如图所示。由几何关系有sinr=LL2+d2=12,解得r=30°;根据折射定律有sinisinr=n,解得i=45°,则最大张角为3.答案(1)455(2)2解析(1)电灯发光恰好照射到水池底部左侧拐角P点的光路图如图所示。入射角的正弦sini=ll2由几何关系得LOB=(H-h)tani=4m,LOA=L-LOB=2m折射角的正弦sinr=LOAℎ透明液体的折射率n=sinisin(2)若池内装满透明液体,电灯发光照射到水池底最右侧光路如图中虚线所示则照射到水池底区域宽度x=L-Htanr解得x=2.5m4.D由折射光路可知,a光的偏折程度较小,则玻璃砖对a光的折射率较小,a光的频率较小,由λ=cf可知a光的波长较大,A、B错误;设光在玻璃砖的上表面的入射角为i、折射角为r,在下表面的入射角为i'、折射角为r',由几何关系知r=i',则由折射率公式n=sinisinr=sinr'sini',得i=r',说明两束光从玻璃砖下表面射出时平行,不会相交,C错误;玻璃砖对a光的折射率较小,根据n=cv可知5.A蓝光的频率比红光的大,则三棱镜对蓝光的折射率比对红光的折射率大,光路如图所示。故选A。6.BD同一介质对不同频率的光折射率不同,折射率随频率的增大而增大,即玻璃对紫光的折射率比对红光的折射率大,紫光在玻璃中的偏折程度较大,从B点射出的是紫光,A错误,B正确;在不同介质中光的频率不变,由于紫光在玻璃中的传播速度小于在真空中的传播速度,根据v=λf可知,紫光在玻璃中的波长比其在真空中的波长小,C错误;光路如图所示:设任一束光的入射角为i,折射角为r,光在玻璃中的传播路程为s,半圆柱体玻璃的横截面半径为R,光在玻璃中的传播速度为v=cn,s=2Rsinr,则光在玻璃中的传播时间为t=sv=2Rnsinrc,由折射定律可知nsinr=sini,即t=2Rsinic7.A由几何关系可得,光线在E点的入射角为θ=60°,由题知,光线在E点的折射角为α=30°,由折射定律可得n=sinθsinα=3由几何关系可得,E点的折射光线和BC垂直,光在M点的入射角为30°。光线在该透明均匀介质中的传播速度v=cn=c3,光线在该透明均匀介质中传播的路程为s=EM=2Rsin60°=3R,所以光线在该透明均匀介质中传播的时间为t=sv=8.D如图所示,根据光的折射定律有sinisinθ=v1v2,由几何关系知sinθ=d29.答案(1)4dc(2)解析(1)根据题