2023鲁科版新教材高中物理选择性必修第一册同步练习-第1节 光的折射

第4章光的折射和全反射

第1节光的折射

基础过关练

题组一对光的反射、折射的理解

1.一束光线从空气射向玻璃,入射角为ɑ。下列四幅光路图中正确的是（）

2.假设地球表面不存在大气层,那么人们观察到的日出时刻与实际存在大气层的情况相比（）

A.将提前

B.将延后

C.某些地区将提前,在另一些地区将延后

D.不变

题组二折射率及折射定律

3.（多选）光从空气斜射入介质中，入射角和折射角分别为i和r,已知需二常数,这个常数（）

A.与介质有关

B.与光在介质中的传播速度有关

C与入射角的大小无关

D.与入射角正弦成正比,与折射角的正弦成反比

4.（2020江苏南京秦淮中学开学考试）一束单色光由空气进入水中，则该光在空气和水中传播时（）

A.速度相同,波长相同

B.速度不同,波长相同

C.速度相同,频率相同

D.速度不同,频率相同

5.如图所示,有玻璃三棱镜ABC,顶角A为30°,一束光线a垂直于AB射入棱镜，由AC射出进入空气,测得出

射光线偏离入射光线的角度为30°,则棱镜的折射率为（）

A.∣B.yC.√3D.塔

6.（多选）如图,一玻璃柱体的横截面为半圆形,细的单色光束从空气射向柱体的。点（半圆的圆心），产生反射

光束1和折射光束2。已知玻璃折射率为入射角为45。（相应的折射角为24。），现保持入射光不变,将

半圆柱绕0点在图示平面内顺时针转过15°,如图中虚线所示,则（）

A.光束1转过15°

B.光束1转过30°

C.光束2转过的角度小于15°

D.光束2转过的角度大于15°

7.一束光线以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。（真空中的光速c=3.OXIO®

m∕s）

（D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,折射角的正弦值为多大？

（4）当入射角增大或减小时,玻璃的折射率是否变化?

8.(2022山东青岛开学考试)如图，小伟学习了光学后,在自己家门上开了一个半径为1.5cm的圆孔,圆孔正

对门外走廊的中心线，门厚度为4cm,门外走廊的宽度为d=243cm。他通过小孔观察门外走廊墙壁,能够看

到与小孔在同一水平高度上距墙拐角最近的点是P点;然后切割了一块高等于门厚度的圆柱形玻璃,恰好镶

嵌到小孔中，把圆孔补好,他通过玻璃向外看同一墙壁，能看到与小孔在同一水平高度上距离墙拐角最近的

位置为P'点,P'点到墙拐角的距离为L>=90cm»求：

(I)P点到墙拐角的距离L；

(2)该玻璃的折射率。(结果保留两位小数)

题组三光的色散问题

9.如图所示,一个小的光源S发出白光,经三棱镜分光。若人沿着折射光线的反方向观察,通过棱镜可以看到

()

尽人眼

A.白光点

B.光点上部红色,下部紫色

C.光点上部紫色,下部红色

D.看不到光源的像

10.如图所示,在水中有一厚度不计的薄玻璃片做成的中空三棱镜,里面是空气,一束白光A从棱镜的左边射

入,从三棱镜的右边射出时发生色散,射出的可见光分布在a点和b点之间，则()

A.从a点射出的是红光,从b点射出的是紫光

B.从a点射出的是紫光,从b点射出的是红光

C.从a点和b点射出的都是紫光,从a、b中点射出的是红光

D.从a点和b点射出的都是红光,从a、b中点射出的是紫光

题组四视深的判断与计算

IL（多选）把用相同玻璃制成的厚度为d的正方体a和半径为d的半球体b,分别放在报纸上,且让半球体的

凸面向上。从斜上方分别观察a、b中心处报纸上的字,下面的观察记录中正确的是（）

A.a中的字比b中的字高

B.b中的字比a中的字高

C.一样高

D.a中的字比没有a时的高,b中的字和没有b时的高一样

能力提升练

题组一对光的折射现象的理解

1.如图所示,井口大小和深度相同的两口井,一口是枯井,一口是水井（水面在井口之下），两井底部各有一只

青蛙（用黑点表示），则（）

A.水井中的青蛙觉得井口大些,晴天的夜晚,水井中的青蛙能看到更多的星星

B.枯井中的青蛙觉得井口大些,晴天的夜晚,水井中的青蛙能看到更多的星星

C.水井中的青蛙觉得井口小些,晴天的夜晚,枯井中的青蛙能看到更多的星星

D.两只青蛙觉得井口一样大,晴天的夜晚,水井中的青蛙能看到更多的星星

题组二对折射率的理解与计算

2.（2021湖北孝感期末）如图所示,一束黄光和一束蓝光,从圆心。点以相同角度沿PO方向射入横截面为半圆

形的玻璃柱体,其透射光线分别从M、N两点射出，已知α=45o,B=60°,光速c=3.0X10ltm∕s,则下列说法

正确的是（）

ʌ.OM是蓝光,ON是黄光

B.玻璃对OM光束的折射率为停

C.两束光穿过玻璃柱体所需时间tu>tx

D.OM光束在该玻璃中传播的速度约为2.IXlO8m/s

3.（2020江西上饶横峰中学月考）（多选）由透明材料制成的长方体物块放在水平面上,且长方体物块的下表

面有镀银层。一束由两种单色光组成的细光束沿AO方向斜射到长方体物块的上表面,且AO与上表面的夹角

为α,结果在长方体物块的上表面得到三束光线甲、乙、丙，如图所示。则下列说法正确的是（）

A.甲、乙、丙中只有甲为复色光

B.该材料对光束乙的折射率大于对光束丙的折射率

C.减小α角，甲、乙、丙一定平行

D.两种色光在物块中传播的时间一定相等

4.（2021山东临沂二模）如图所示,透明玻璃体的上半部分是半球体,下半部分是圆柱体,半球体的半径为R,0

为半球体的球心。圆柱体的底面半径和高也为R,现有一半径为孚R的圆环形平行光垂直于圆柱体底面射向

半球体,0（λ为圆光环的中心轴线,所有光线经折射后恰好经过圆柱体下表面圆心0∣点,光线从0∣射出后在玻

璃体下方的水平光屏上形成圆形亮环,光屏到圆柱体底面的距离为R,光在真空中的传播速度为co求：

（1）透明玻璃体的折射率；

（2）光从入射点传播到光屏所用时间。

题组三光的折射的综合应用

5.（2021重庆缙云教育联盟月考）如图所示,小玻璃球的半径为R,折射率n=√3,有一束细光束从与直径AB相

距d=苧R的点,沿与直径AB平行方向照在小玻璃球上,入射光线经过折射、反射、折射,射出后恰能平行于

原射入方向返回。已知光在真空中的传播速度为c,求该细光束在玻璃球中的传播时间。

6.有一透明柱体的截面是一个底角为30°的等腰三角形,D为底边AB的中点。MN位于透明柱体正上方,是一

个与AB平行且足够长的屏。现用一束宽为d的单色光,从D点左侧垂直于AB边向上照射透明柱体,如图所

示,结果MN上横向宽为年的部分被照亮。

(1)画出光路图；

(2)求透明柱体的折射率.

M--------------------------------------N

答案全解全析

第4章光的折射和全反射

第1节光的折射

基础过关练

1.A一束光线从空气射向玻璃,入射角为α,在界面光线发生折射,折射角小于入射角，即θ<a,同时光线

在界面上还会发生反射,故A正确。

2.B假如地球周围没有大气层,太阳光将沿直线传播,如图所示,在地球上B点的人将在太阳到达A'点时看

到日出；而地球表面有大气层时，由于离地球表面越近,大气的密度越大,折射率越大,太阳光将沿如图示的

AO1O2B进入在B处人的眼中,使在B处的人看到日出,但在B处的人认为光是沿直线传播的,则认为太阳应位

于地平线上的A'点,其实此时太阳还在地平线以下,相当于日出时刻提前了。所以无大气层时，日出的时间将

延后,故B对。

3.ABC在折射定律中,驷=n(常数)，这个常数是折射率，由介质决定,所以不能说与入射角的正弦值成正比,

与折射角的正弦值成反比;介质的折射率与介质有关,与入射角的大小无关,介质对光的折射率n=≡,与光在

介质中的传播速度有关,选项A、B、C正确,选项D错误。

4.D同一单色光在不同的介质内传播过程中，光的频率不会发生改变。水的折射率大于空气的折射率，由公

式可以判断,该单色光进入水中后传播速度减小,故选项D正确。

5.C由题图可知，光线从玻璃射向空气时，入射角为θ∣=30°,折射角为。z=60°,则玻璃的折射率

n=⅛⅞=K,C正确。

6.BC转动前,光束1(反射光)与入射光间的夹角为A=45°X2=90°,光束2(折射光)偏离入射光的角度为

B=45°-24°=21°。转动后,反射光与入射光的夹角A'=60°×2=120°根据折射定律可得理二=百,解得

osɪnr

r=30o,则折射光偏离入射光的角度为B'=60。-30°=30°。因为△A=A'-A=30°,AB=B'-B=9°,故B、C两

项正确。

7.答案⑴见解析图⑵√5√3×10sm/s

(3)⅞(4)不变化

O

解析⑴由题意知,入射角％=60°,则反射角θa=60°,折射角02=90。-60。=30°,则光路图如图所示,

其中Ao为入射光线,OB为折射光线,OC为反射光线。

(2)由光的折射定律得n=^⅛,又知θ=60o,/=30。，解得n=g。

sin»2l

设玻璃中光速为V,由n［得v=√3×10sm/sC

(3)当入射角为45°时,介质折射率不变,有代入数据解得Sin0/即£=喈T

sɪnB?n√36

(4)不变化,因为折射率是由介质和入射光频率共同决定的物理量,与入射角的大小无关。

8.答案(1)1.6m(2)1.33

解析(1)由图知山上31.2m

根据光的直线传播可知)=M

Ln

解得L=l.6m

(2)根据折射定律可得n-⅛

Sl∏(7

其中sinθ-,2R=0.6,sinγ=,dl=0.8

22

J(2R)+h屈+小

解得∏Wg1.33

9.C由于各种单色光中，紫光的折射率最大,偏向角也最大,成的像最高,红光的折射率最小,偏向角也最小,

成的像最低,故C正确。

10.B光从左边界面射入后，发生折射现象，由于水对紫光的折射率比对红光的大,所以当光从水中射入空

气中,在入射角相同的情况下,折射角不同,紫光的折射角大于红光,故从a点射出的为紫光,从b点射出的为

红光,故B正确。

易错分析

本题易错选A项,错误原因在于把中空的三棱镜当作了普通的三棱镜。”通过棱镜的光线向底边方向偏折”

不适用于本题的条件,切忌生搬硬套。

11.AD如图所示,b中的字反射的光线经半球体向外传播时,传播方向不变,故人看到的字的位置是字的真

实位置。而a中的字反射的光线经折射,人看到的字的位置比真实的位置要高,故选A、I)。

能力提升练

1.A根据边界作出边界光线,如图所示。水井中的青蛙相当于枯井中离开井底一定高度的青蛙,看向井口和

天空，B>α,所以水井中的青蛙觉得井口大些,晴天的夜晚可看到更多的星星,故选项A正确,B、C、D错误。

2.D由图可知,ON偏折程度较大,则ON的折射率较大,频率较大,所以ON是蓝光,OM是黄光,故A错误；由折

射定律得玻璃对OM光束的折射率n=剋祭=企,故B错误;两束光在玻璃柱中的路程相同，由VC可知vll>vχ,

sɪnɔθn

由t得时间tM<tx,故C错误;OM光束在该玻璃中传播的速度VV占纹熟m∕s≈2.1×10sπι∕s,故D正确。

VnVZ

3.ABC两种色光都能发生反射，由反射定律可知它们的反射角相同，可以知道光束甲是复色光;而对于光束

乙、丙，因为材料对两种单色光的折射率不同,导致偏折分离,所以光束乙、丙为单色光,A正确。由图可知，

折射时光束乙的偏折程度大于光束丙的偏折程度,根据折射定律可以知道材料对光束乙的折射率大于对光

束丙的折射率,B正确。一束由两种单色光混合的复色光沿AO方向射向物块,经过折射、反射、再折射后,

出射光线是平行的，因为第一次折射时的折射角与第二次折射时的入射角相等,光反射时反射角与入射角相

等,所以由光路可逆可得出射光线平行,改变ɑ角，光线甲、乙、丙仍保持平行,故C正确。设长方体物块上、

下表面距离为d,由几何关系可知光束乙在物块中的传播路程为S二用一,由n见和V，知光束乙在物块中传

cosrɪsɪnrn

播的速度为Vlwʃɪ,所以光束乙在物块中传播的时间为t,-s-4ds'ni'o同理可得光束丙在物块中传播的时间

SimvɪCSm2rtι

为tz∙⅛A所以两种色光在物块中传播的时间不一定相等,D错误。

csmzr2

A甲乙丙

4.答案⑴√5⑵史