2024届高考二轮复习光学提能-光的折射(二)(含答案)

（2）光的折射——2024届高考二轮复习光学专练提能

学校：姓名：班级：考号：

一、单选题

1.如图所示，一束复色光从空气射到一块长方体玻璃砖上表面后分成两束单色光

b,光束a、b与法线的夹角分别为a、B，则光束a、b通过玻璃砖的时间之比为（）

.sin2B「sin2a八cosa一sina

A____LB.------C.——-D.——-

sin2asin2pcospsinp

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。可能是（）

3.如图所示，两束不同的单色光P和。射向半圆形玻璃砖，其出射光线都是从圆心

。点沿方向，由此可知（）

A.P光的频率比。光的频率大

B.Q光穿过该玻璃砖所需的时间比P光短

C.P、。两束光以相同的入射角从水中射向空气，若。光能发生全反射，则P光也一

定能发生全反射

D.如果让P、。两束单色光分别通过同一双缝干涉装置，P光形成的干涉条纹间距比。

光的大

4.如图所示，矩形ABCD代表一个折射率为〃（〃〉1）的透明长方体，其四周介质的折

射率为1,一细光束以入射角。入射至A3面上的尸点，AD=2APa不考虑光束在长

方体内的二次及二次以上的多次反射，以下说法正确的是（）

A.若该光束由红紫两种颜色可见光组合而成且均可从。。边射出，则紫光靠左，红光

靠右

B.若单色光束进入长方体后能直接射至AD面上，则角。的最小值。=arcsin立

mm5

C.若单色光束入射角。为30。时可以射至。点，则长方体的折射率〃=7

2

D.入射角。越大，光束越有可能在AD边发生全反射

5.如图所示，一半圆形玻璃砖，C点为其圆心，直线。。'过C点与玻璃砖上表面垂

直。与直线平行且等距的两束不同频率的细光a、b从空气射入玻璃砖，折射后相

交于图中的P点，以下说法正确的是（）

A.b光从空气射入玻璃，波长变长

B.真空中。光的波长小于b光的波长

C.a光的频率大于b光的频率

D.若a、b光从同一介质射入真空，a光发生全反射的临界角较大

6.如图所示，一个横截面为四分之一圆（半径为R）的透明柱体水平放置。平行于底

面的光线从。4左侧射入，已知柱体的折射率为其中。点为。A的中点，真空

中的光速为c,只讨论界面的第一次折射或反射，柱体周围可视为真空。已知由。点

入射的光线经圆弧面A3折射后到达延长线上的E点（图中未画出），下列说法正

确的是（）

（R

A.由。点入射的光线从。点传到。6所在水平面上E点的时间为V6+2L——

I2Jc

R

B.光线在AB面上的最高出射点到0B所在水平面的距离为-

2

C.圆弧A3面上有光线射出的弧长为—

2

D.由。点入射的光经圆弧面折射后，折射光线与入射光线相比偏转了45°

7.如图，一束单色光从厚度均匀的玻璃砖上表面M点射入，在下表面P点反射的光

线经上表面N点射出，出射光线b相对入射光线。偏转60。，已知A/、P、N三点连线

组成等边三角形，则该玻璃砖的折射率为（）

A.8B.1.5C.串D.2

8.现要测量一玻璃圆盘的折射率，但是由于手边没有角度测量工具，一同学想到用表

盘辅助测量。使一束单色光从11点处水平射入，发现从7点处水平射出，则玻璃折射

率”为（）

H12.

―

75

6

A.1.5B.2C.y/2D.73

二、实验题

9.某同学用半圆形玻璃砖测定玻璃的折射率（如图所示）。

（1）在平铺的白纸上垂直纸面插大头针P、P确定入射光线，并让入射光线过圆心

12

0-,在半圆形玻璃砖（图中实线部分）另一侧垂直纸面插大头针P,使P挡住P、P的

3312

像，连接。P;实验中要求三枚大头针抱_____（选填“针帽”或“针尖”）在同一视线

3

上；

（2）图中跖V为分界线，虚线半圆与玻璃砖对称，B、。分别是入射光线、折射光线

与圆的交点，AB,CD均垂直于法线并分别交法线于A、。点。设A3的长度为/,A0

1

的长度为/,CD的长度为/,的长度为/,为较方便地表示出玻璃砖的折射率，

234

需用刻度尺测量_____,（选填/、I、I或I）则玻璃砖的折射率可表示为;

1234

（3）该同学在插大头针生前不小心将玻璃砖以。为圆心顺时针转过一小角度，由此

测得玻璃砖的折射率将（选填“偏大偏小”或“不变”）。

10.某实验小组在用激光笔测量半圆形玻璃砖折射率的实验中，足够长的光屏与半圆

形玻璃砖的直边平行，。点为玻璃砖圆心，0。'为法线。当激光沿AO方向入射时光

屏上未出现光斑；当激光沿3。方向入射时光屏上C点出现光斑，如图所示。

（1）激光沿AO方向入射时光屏上未出现光斑的原因是o

（2）过5点作的垂线，垂足为Do测得8。=/、BO=l、。（=/和。。=/,则

1234

该玻璃砖的折射率〃=(用/、I、/和/表示)。

1234

11.实验室有一个直角三棱镜，物理小组的同学准备测量它的折射率，实验步骤如

下：

(1)在木板上铺一张白纸，将三棱镜放在白纸上并用细线描出三棱镜的轮廓，如图中

△ABC的实线所示。

(2)在垂直于的方向上插上两枚大头针P和P,在棱镜的侧透过三棱镜观察

12

两个大头针，当P的像恰好被P的像挡住时，插上大头针P,使P挡住p、P的像，

123312

再插上大头针P,使P挡住P和p、P的像,移去三棱镜和大头针，大头针在纸上的

44312

位置如图所示。

请帮他们完成下列实验内容：

(1)将实验需要的光路图补充完整。

(2)实验小组用量角器量出光线在界面发生折射时，入射光线与边夹角为

以折射光线与边夹角为夕，则三棱镜的折射率〃=o

(3)若实验中三棱镜的位置发生了微小的平移，如图中虚线所示，则测得的折射率

真实值(选填“大于”“等于”或“小于”)。

12.在“测玻璃的折射率''实验中：

(1)为了取得较好的实验效果，下列操作正确的是。

A.必须选用上下表面平行的玻璃砖

B.选择的入射角应尽量小些

C.大头针应垂直地插在纸面上

D.大头针P和P及P和P之间的距离适当大些

1234

(2)甲同学由于没有量角器，在完成了光路图以后，以。点为圆心，10.00cm长为半

径画圆，分别交线段04于A点，交。和。连线延长线于C点，过A点作法线的

垂线AB交NN'于B点、,过。点作法线MV，的垂线CD交于。点，如图所示，用

刻度尺量得OB=8.00cm,CD=4.00cm,由此可得出玻璃的折射率〃=（结果

保留两位有效数字）。

甲

（3）乙同学作玻璃砖的下侧界面如图乙所示，以ad、4/为界面画光路图，其它操作

均正确。该同学测得的折射率与真实值相比（填“偏大”、“偏小”或“不变”）。

参考答案

1.答案：A

解析：根据折射定律为

sin0c

n=----二—

sinav

几何关系可得

1=d-

cosa

时间

I

t=—

V

联立解得

dsin0

t二-----------

csina•cosa

所以有

tsin2(3

a—_____

tsin2a

b

故选Ao

2.答案：D

解析：光从空气斜射到玻璃，因为玻璃上下表面平行，当第二次折射时折射光线与第

一次折射入射光线平行。由于折射率不同，。光偏折较大，匕光偏折较小。所以此玻璃

对。光的折射率大于对b光的折射率，所以。的频率大于b的频率，给出的各色光中

频率大于蓝光的只有紫光，故。正确，ABC错误。

故选：D。

3.答案：D

解析：A.由图可知，P光的偏折程度较小，折射率较小，频率较小，A错误；

B.由v=£可知，P光在玻璃中的传播速度较大，P光穿过该玻璃砖所需的时间比。光

n

短，B错误；

C.由sinC=l可知，尸光发生全反射时的临界角较大，故P、。两束光以相同的入射角

n

从水中射向空气，若。光能发生全反射，尸光不一定能发生全反射，C错误;

D.P光折射率较小，相应波长较大，由Ax=人入可知，如果让尸、。两束单色光分别通

d

过同一双缝干涉装置，P光形成的干涉条纹间距比。光的大，D正确。

故选D。

4.答案：C

解析：A.若该光束由红紫两种颜色可见光组合而成且均可从DC边射出，光路图如图

由于红光的折射率小于紫光的折射率，由折射定律

〃=也£可知，红光在A3面折射角较大，则红光靠左，紫光靠右，故A错误；

sinr

BC,要使光束进入长方体后能射至AD面上，折射光线射到。点时角。最小，此时折

射角也最小，设最小折射角为a,如图所示

sin0

n=------

sina

设=则A0=2d,由几何关系有

解得

sin0=77sina=2/E77

5

解得

n=-邪-

2

故B错误，C正确;

D.光束要在AD边上发生全反射，则在AD边上的入射角大于临界角C,如图所示

a越大，则在边上的入射角£越小，越不容易发

生全反射，故D错误。

故选C。

5.答案：D

解析：A、光在两种介质的界面处不改变光的频率，b光从空气射入玻璃砖后，即由光

疏介质进入光密介质，由〃=£知，光的传播速度变慢，由丫=九/知，波长变短，故A

n

错误；

BC、由题分析可知，玻璃砖对b束光的折射率大于对。束光的折射率，则匕光的频率

高，由。=九/得知，在真空中，a光的波长大于b光的波长，故BC错误；

D、由sinC=l可知，。光的折射率小，则。光发生全反射的临界角大于b光，故D正

n

确。

故选：D。

6.答案：A

解析：由于。为。4的中点，故在A3面，入射角01=/。。,=30。，由折射定律

sin0

得折射角。=NKOE=45。,则/。石。=15。

211

可知。D=Rcos30。，0E=Rsm30:

i।sinl5°

光在柱体内的传播速度v=—=—

nyj2

在柱体内的传播时间t=°iD

iv

nF

从。传到月的时间％=匕2

12。

故从。点传到E点的时间:/+/=(4+正］四，A正确；根据sinC=［得临界角为

1212"n

45°,则光线在A3面上的最高出射点到所在水平面的距离为d=Rcos45o=旦，

2

圆弧A3面上有光线射出的弧长。3=?，B、C错误。由A选项的分析可知

24

Z0E0=15o,所以折射光线与入射光线相比偏转了15。，故D错误。

7.答案：C

解析：由于出射光线b相对入射光线。偏转60。，可知入射角为a=60。；又因为“、

P、N三点连线组成等边三角形，则可知折射角为3=30°,所以折射率为

“=驾=如竺=3,故选C。

sinPsin30°

8.答案：D

解析：根据题意，由折射定律和反射定律画出光路图，如图所示

由几何关系可得，光线在11点处的入射角为60°,折射角为30°,则折射率为

〃=迎3

sin30°

故选D。

9.答案：（1）针尖（2）/和/；〃=L（3）偏大

13I

3

解析：（1）实验中要求三枚大头针的针尖在同一视线上，而不是针帽，针帽的在视线

方向上的横截面积比较大，会带来较大误差。

（2）光线的入射角和折射角的正弦值分别为

sin0=-L—,sin0=-A—

iBO2CO

根据光的折射定律可知玻璃砖的折射率

sin。BOI

n=-------—L==-X

sin01I

2—3—3

CO

因此只需测量/和/即可。

13

（3）当玻璃砖顺时针转过一个小角度时，在处理数据时，认为/是不变的，即入射角

1

不变，而/减小，所以测量值

3

〃=-1-

将偏大。

10.答案：（1）全反射

（2）E

II

14

解析：（1）激光沿AO方向入射时光屏上未出现光斑的原因是激光未发生折射，发生

全反射。

（2）由图标出折射角和入射角

由图可知

si.nUc=-O-'-C=d1

iOCI

4

.aBDI

sinU=---=4

2OBI

2

由折射定律可知，该玻璃砖的折射率为

sin011

n=---4-=-a-4-

sinO11

214

一一、

力’它

11.答案：(1)/、丁2

4c

(2)任

cosa

(3)小于

解析：(1)根据实验原理，由