物理选择性必修 第一册1 光的折射当堂检测题

这是一份物理选择性必修 第一册1 光的折射当堂检测题，共24页。试卷主要包含了1光的折射同步训练6，5km，73，1cm等内容，欢迎下载使用。

1．一束单色光经由空气射入玻璃，这束光的（ ）
A．速度不变，波长变短B．速度变慢，波长变短
C．频率增高，波长变长D．频率降低，波长变长
2．一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
3．一束光由空气入射入某介质，入射角为60°，其折射光线恰好与反射光线垂直，则光在该介质中的传播速度为
A．×108m/sB． ×108m/s
C． ×108m/sD．×108m/s
4．如图所示，真空中有一个半径为R、质量分布均匀的玻璃球。频率为f的激光束在真空中沿直线BC传播，在C点经折射进入玻璃球，并在玻璃球表面的D点经折射进入真空中，已知，玻璃球对该激光的折射率为，则下列说法中正确的是（设c为真空中的光速）（ ）
A．激光束的入射角
B．改变入射角i的大小，激光束不可能在玻璃球的内表面发生全反射
C．光在射入玻璃球后，频率变小
D．从C点射入玻璃球的激光束，在玻璃球中不经反射传播的最长时间为
5．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分成OB、OC两束光。下列说法正确的是（ ）
A．光束OB是红光
B．紫光在真空中的波长比红光在真空中的波长小
C．紫光在玻璃中的频率比红光在玻璃中的频率小
D．两束光分别在OB、OC段传播时所用的时间相等
6．如图所示，O1O2是半圆形玻璃砖过圆心的法线，a、b是关于O1O2对称的两束平行单色光束，两光束从玻璃砖右方射出后的光路如图所示，则下列说法正确的是（ ）
A．该玻璃砖对a光的折射率比对b光的折射率大
B．有可能a是绿光，b是红光
C．两光束从空气进入玻璃的过程中各自的频率均不变
D．在真空中，a光的波长比b光的波长长
7．我们有时候可以观察到太阳周围的明亮光晕圈，如图1所示，如图2所示，这种光学现象是由太阳光线在卷层云中的冰晶折射而产生的，该云层高度约5.5km。为了理解光晕现象，我们将问题简化为两维。如图3，θi表示冰晶上的入射角，θ2表示为经过第一个界面的折射角，θ0表示为光线离开晶体的折射角，以及θD表示为入射和出射光线之间的偏转角。假设冰晶可以在二维上可以看成一个正六边形且不考虑其他的反射，折射。若仔细观察光晕，能看到内外有不同颜色，分别为红色和蓝色。则以下说法中正确的是（ ）
A．入射角θi越大，则偏转角θD越小
B．入射角θi越大，则出射角θ0越小
C．内侧为红色，外侧为蓝色
D．内侧为蓝色，外侧为红色
8．由某种透明物体制成的等腰直角棱镜ABO，两腰都为16cm，且两腰与Ox和Oy轴都重合，如图所示，从BO边的C点注视A棱，发现A棱的位置在D点，在C、D两点插上大头针，测出C点的坐标为（0，12），D点的坐标为（9，0），则该透明物质的折射率为_____。
9．某种透明玻璃对甲光的折射率n＝。现用这种玻璃制成一块玻璃砖，且玻璃砖中有一个球形中空气室。一束包含甲、乙两种单色光的复色光照射到气室的A点，如图所示，甲光从C点射出气室进入玻璃，乙光从D点射出气室进入玻璃。已知该复色光在A点的入射角为30°，气室中的气体对甲、乙两种光的折射率均为1。
(1)作出甲、乙两光的光路图，并说明甲、乙两光穿过同一狭缝时哪种光更容易发生相对明显的衍射现象；
(2)求甲光通过气室前后的偏转角。
10．如图所示，圆弧半径为R的凹透镜，O为其圆弧面的圆心，OO'为透镜的对称轴，从圆心O发出的一条单色光线OP射到圆弧面，光线与轴线成30°角。光线经透镜折射后射出，出射光线的反向延长线与轴线成45°角，与轴线的交点到O点的距离为（图中未标出）。已知光在真空中的传播速度为c，sin15°＝。求：
（1）透镜的折射率；
（2）单色光通过透镜的时间。
11．两束平行的细激光束垂直于半圆柱玻璃的MN平面射到半圆柱玻璃上，如图所示.已知其中一条光线沿直线穿过玻璃，它的入射点是O，另一条光线的入射点为A，穿过玻璃后两条光线交于P点，已知玻璃截面的圆半径为R，OA=，OP=R，求玻璃的折射率.
12．如图，玻璃球冠的折射率为，底面的半径是球半径的倍，在过球心O且垂直于底面的平面（纸面）内，有一与底面垂直的光线射到玻璃球冠上的M点，该光线的延长线恰好过底面边缘上的A点，求该光线经从底面射出的方向相对于其初始入射方向的偏角。
13．如图所示，为一个均匀透明介质球，球心位于O点，半径为R。一束单色光从真空中沿DC方向平行于直径AOB射到介质球上的C点。若该光束射入球体在B点反射和折射，若知光束从C点射入到B点所经历的时间为 ，c为光在真空中的速度。介质球对该单色光的折射率为，求AB与DC间的距离H。
14．如图等边三棱镜ABC的BC面贴有反光膜，一束单色光与AC成角从空气射向D点，并偏折到F点，D、F分别为AC、BC的中点，最终光线从AB边射出。求：
①三棱镜的折射率；
②从AB边射出的光线与AB的夹角。
15．在真空中有一个质地均匀的半圆柱形透明物体横截面如图所示，O点为半圆截面的圆心，AB为其直径，且直径等于d。细激光束在真空中沿平行于AB的直线CD传播，在D点经折射进入透明物体，而后直接从B点射出。已知在D点发生折射时的折射角为30°，光在真空中传播的速度为c。求：
(1)透明物体的折射率；
(2)细激光束在透明物体中传输的时间。
16．如图所示，折射率为、厚度为d的平行玻璃砖，下表面涂有反射物质，一细光束以i=60°的入射角射到玻璃砖上表面的P点，上表面右端平行于入射光方向放置一标尺AB，细光束会在标尺上的两个位置出现光点，光在真空中的传播速度为c，不考虑细光束在下表面的第二次反射。
（1）求光在玻璃砖内的传播时间t；
（2）在标尺上出现的两个光点间的距离L。
17．如图所示，真空中有一个半径为R的均匀透明介质球，一细束激光沿直线AB传播，在介质球表面的B点经折射进入球，入射角θ1＝60°，在球面上另一点又一次经折射后进人真空，此时激光的传播方向相对于光线AB偏转了60°.已知真空中的光速为c，求：
①介质球的折射率n；
②激光在介质球中传播的时间t.
18．如图所示，半圆玻璃砖的半径R=10cm，折射率，直径AB与屏幕MN垂直并接触于A点。激光束a以入射角i=射向玻璃砖圆心O，结果在屏幕MN上出现两光斑：
①画出光路图；
②求两光斑之间的距离L。
19．如图所示，为某种材料制成的三棱镜截面ABC，底边BC水平且镀银，其中，角A=90°角B=60°。一束竖直向下的光束，从AB边上的M点入射，经过BC面反射后，从AC边上的N点平行于BC边射出，且MN连线与BC平行。求：
(1)正确作出的光路图；
(2)光线在M点的折射角；
(3)三棱镜的折射率。（可用根式表示）

20．某实验小组有许多大小形状相同的、横截面为等腰直角三角形的三棱镜，这些三棱镜的制作材料不同。该小组同学要利用以下方法测量这些材料的折射率。如图所示，用刻度尺测量两直角边AB或AC的长度为L，在AC边找一点E作为人眼的观察位置，CE=，人眼看到B棱成像在D处。由靠近AB边的刻度尺可读出AD的长度为x，不同材料的棱镜对应有不同的x。
（1）请作出测三棱镜折射率的光路图；
（2）写出棱镜材料折射率的表达式。
21．内径为r，外径为的透明介质半球壳折射率n =2，如图为其截面示意图．
（1）将点光源放在球心O处，求光射出球壳的最短时间；
（2）将光源移至O点正上方内壳上的P点，使其发出的光射向球壳外，求透明球壳外表面发光区域在截面上形成的弧长．
22．如图所示，一透明玻璃砖横截面的上半部分是半径为R的半圆，下半部分是边长为2R的正方形，在玻璃砖的左侧距离为R处，有一和玻璃砖侧面平行的足够大的光屏．一束单色光沿图示方向从光屏上的P点射出，从M点射入玻璃砖，恰好经过半圆部分的圆心O，且∠MOA=45°，已知玻璃砖对该单色光的折射率n=，光在真空中的传播速度为c．
①求该单色光在玻璃砖中发生全反射的临界角的正弦值．
②从M点射入玻璃砖到第一次射出玻璃砖，求该单色光在玻璃砖内传播的时间．
23．横截面为等腰梯形ABCD的柱形玻璃，底角θ=60°，一束细光束从底边垂直于AD射入玻璃柱后，恰好射到腰AB的中点，若果该玻璃的折射率，AB=BC=CD=4cm，请完成下列小题．
(1)请画出完整的光路图．
(2)计算该束光在玻璃柱子内运动的时间．
参考答案
1．B
【分析】
考察光在折射过程中的基本特征量变化问题。
【详解】
A．光在介质中的传播速度为，玻璃的折射率大于空气，所以速度减小，故A错误；
B．波长，所以波长变短，故B正确；
CD．周期和频率由光源决定，所以不变，故CD错误。
故选B。
2．D
【详解】
不同的单色光频率不相同，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；由公式可以判断，水的折射率大于空气的，所以该单色光进入水中后传播速度减小．
A．速度相同，波长相同，与结论不相符，选项A错误；
B．速度不同，波长相同，与结论不相符，选项B错误；
C．速度相同，频率相同，与结论不相符，选项C错误；
D．速度不同，频率相同，与结论相符，选项D正确；
故选D．
【考点定位】光的传播、光速、波长与频率的关系
【方法技巧】
本题分析时要抓住光在不同介质中传播频率不变这个特征，应用公式公式分析光进入不同介质中的传播速度．
3．B
【详解】
由题意，入射角为：i=60°，又因为反射角等于入射角，所以反射角为i′=60°，因为反射光线与折射光线的夹角等于90°，所以反射角与折射角之和等于90°。
故折射角为
r=180°-90°-60°=30°
则得折射率
光在该介质中的传播速度
故选B。
4．ABD
【详解】
A．设入射角为，折射角为r，如图
已知，则，根据，即有
解得
故A正确；
B．激光束从C点进入玻璃球时，无论怎样改变入射角，折射角都小于临界角，根据几何知识可知光线在D点的入射角不可能大于临界角，所以在D点都不可能发生全反射，故B正确；
C．光子的频率由光源决定，与介质无关，所以光子穿越玻璃球时频率不变，故C错误；
D．激光在玻璃球中传播的速度为
从C点射入玻璃球的激光束，在玻璃球中不经反射传播的最长路程为S=2R，则最长时间为
故D正确。
故选ABD。
【点睛】
本题是折射定律和几何知识的综合，关键是画出光路图，运用几何关系求解。
5．BD
【详解】
A．由于OB光偏折程度比OC光大，所以OB光的折射率大，可知，光束OB是紫光，OC是红光，故A错误；
B．由公式得
由于紫光的频率比红的大，则紫光在真空中的波长比红光在真空中的波长小，故B正确；
C．紫光在真空中的频率比红光在真空中的频率大，光束在真空中与在玻璃中频率相同，则紫光在玻璃中的频率比红光在玻璃中的频率大，故C错误；
D．光路图如图所示
设任一光线的入射角为i，折射角为r，光在玻璃中传播的路程是s，半圆柱的半径为R，则光在玻璃中的速度为，由几何知识得
则光在玻璃中传播时间为
由折射定律得，则
由题图知，两束光的入射角i相同，R、c相等，所以两束光分别在OB、OC段传播时所用的时间相等，故D正确。
故选BD。
6．CD
【详解】
AB．光线通过玻璃体后，a光的偏折程度比b光的小，则该玻璃体对a光的折射率比对b光的折射率小，而折射率越大，光的频率越高，说明a光的频率比b光的频率低，所以不可出现a是绿光，b是红光，故AB错误；
C．光从一种介质进入另一种介质时，光速和波长都发生变化，而频率保持不变，故C正确；
D．a光的频率比b光的频率低，由c=λ知，在真空中a光的波长比b光的长，故D正确。
故选CD。
7．BD
【详解】
A．由光路可逆可知，入射角θi增大，出射角不变，故A错误；
B．由折射定律可知，入射角θi越大，折射角越大，由几何关系可知，光射到出射界面的入射角越小，由折射定律可知，则出射角θ0越小，故B正确；
CD．由于蓝光比红光折射率大，因此偏折角大，所以内侧为蓝光，故C错误，D正确。
故选BD。
8．
【详解】
由题，作出光路图，如图所示
由折射定律，得棱镜的折射率
由几何知识得
解得
9．(1)乙光；(2)
【详解】
(1)设甲光射出玻璃砖的位置为，乙光射出玻璃砖的位置为，作光路图如图所示
由光路图分析可知玻璃砖对甲光的折射率大于对乙光的折射率，所以波长关系有
则穿过同一狭缝时乙光更容易发生相对明显的衍射现象；
（2）由光路图分析可得甲光在点的入射角，折射角为，偏转角为
由折射定律得
解得
根据图中光路的几何知识可知，甲光从点射出时，入射角和折射角分别等于点折射时的折射角和入射角，则偏转角
10．(1)；(2)
【详解】
(1)由于光线沿圆弧面的半径方向，所以在圆弧面没有偏折，射到直线面的M点射出玻璃，如图所示
由几何关系可知，光线发生折射时，入射角i=30°，折射角γ=45°，设玻璃的折射率为n
解得
(2)在△OMQ中，由正弦定理可知

解得

设光在透镜中传播速度为v，在透镜中经过的路程为x，通过透镜时间为t，则
x=OM-R


解得
11．1.73
【详解】
作出光路如图所示其中一条光线沿直线穿过玻璃，可知O点为圆心，另一条光线沿直线进入玻璃，在半圆面上的入射点为B，入射角设为θ1，折射角设为θ2则
得
θ1=30°
因OP=R，由几何关系知BP=R，知折射角θ2=60°折射定律得玻璃的折射率为
n=
12．60°
【详解】
光路图如图所示，设球半径为R，由题意有
得；
由几何关系可知β=60°；故△OAM为等边三角形，入射角 α=60°；
由折射定律得
由几何关系有，光线射到球冠底面AB时的入射角
由折射定律有得
α′=60°
将出射光线反向延长与入射光线的延长线相交可得出射光线与入射光的夹角为60°。
13．
【详解】
如图由折射定律，有，设单色光在透明介质球中的传播速度为，有，从C到B有
可解得：
得
则AB与DC间的距离，得
14．①；②
【详解】
①根据题意，画出光路图如图所示
由几何关系得
i=，r=
根据折射定律得
②由几何关系得
根据折射定律得，解得
则
θ=
即从AB边出射的光线与AB的夹角为
15．(1)n=；(2)
【详解】
(1)由几何关系可知，入射角为60°，
则根据光的折射定律
解得
n=
(2)根据得
光线在介质中传播路径DB的长度
s=2rcsβ
光束在透明物体内测传播时间
16．（1）；（2）L=d
【详解】
（1）光路图如图所示
设折射角为r，则
光在玻璃内传播的路程
整理得
（2）由图中几何关系有
解得
L=d
17．(1) (2)
【解析】
试题分析：画出光路图，由几何知识得到激光束的折射角，由折射定律求出折射率；由几何知识求出BD的长度，由出激光束在玻璃球中传播的速度，则可求出此激光束在玻璃中传播的时间．
①激光的光路图如图所示：
由几何关系可知折射角 θ2=30°
由折射定律有：
解得：
②激光在介质中传播的距离
传播的速度 ：
激光在介质球中传播的时间：
点睛：本题主要考查了几何光学与物理光学的综合，要抓住光子的频率由光源决定，与介质无关，掌握折射定律、光速公式和全反射的条件：光从光密介质进入光疏介质时，入射角大于或等于临界角．
18．①；②23.1cm
【详解】
①根据光的反射定律可知反射角
β=i=
画出光路图如图
②设折射角为r，由折射定律得
解得
由几何知识得两光斑P、Q之间的距离
19．(1) ；(2)15°；(3)
【详解】
(1)如图所示：
(2)由题可得∠A=90°，∠B=60°，∠C=30°，根据几何关系可得
∠1=∠2=60°，∠NMQ=30°，∠MNQ=60°
根据折射定律，可得
∠PMQ=∠PNQ
根据反射定律，可得
∠PMN=∠PNM
即为
∠NMQ+∠PMQ=∠MNQ-∠PNQ
即
30°+∠PMQ=60°-∠PMQ
故折射角
∠PMQ =15°
(3)折射率
20．（1）见解析；（2）
【详解】
（1）根据题意作出光路图如图
（2）从B棱射向E点的光线折射后反向延长过D点，找到在E点折射的入射角r和折射角i，对所求折射率为
由几何关系得
由以上各式得
21．（1）（2）
【详解】
（1）光线从O点沿直线传播出来，时间为
在介质中传播时间为：
介质中传播速度满足
所以：
（2）光由介质射向空气，临界角为，得到：
如图，由正弦定理得到：
得到：，
介质球壳外表面发光区域在界面上形成的弧长为
22．(1) ；(2)
【详解】
（1）设单色光在玻璃砖中发生全反射的临界角为C，则有
解得： ；
（2）单色光射到玻璃砖的平面上时的入射角均为
则单色光在玻璃砖内射到平面上时会发生全反射，其光路图如图所示
单色光在玻璃砖内传播的距离为：
传播速度为
传播时间为．
23．(1) 光路图见解析； (2) s
【详解】
（1）光路如图；
（2）设该光在玻璃中发生全反射的临界角为C，
光射到E点时入射角=θ=60°
sin>sinC
发生全反射，射到F点如图，由数学知识知F恰为BC的中点发生全反射．根据对称性，光射到CD中点G，再次反射后垂直AD射出．
光在玻璃中路程cm
设光在玻璃中速度v，由
得m/s
该束光在玻璃柱子内运动的时间s