高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册第四章 光1 光的折射课时作业

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册第四章 光1 光的折射课时作业，共10页。试卷主要包含了基础巩固，拓展提升等内容，欢迎下载使用。

一、基础巩固
1．如图所示，一束光从真空射向某种介质时，下列说法正确的是（ ）
A．根据可知，介质的折射率与入射角的正弦成正比直
B．根据可知，介质的折射率与折射角的正弦成反比
C．不同色光在该介质中的折射率不同
D．不同色光在该介质中的传播速度相同
【答案】C
【解析】介质的折射率是由介质的材料决定的，与折射角和入射角无关，选项AB错误；不同色光在该介质中的折射率不同，根据可知，不同色光在该介质中的传播速度不相同，选项C正确，D错误。故选C。
2．某单色光由玻璃中射入空气时，正确的是（ ）
A．频率不变，波长变短，波速不变
B．频率不变，波长变长，波速变大
C．频率变大，波长变短，波速变大
D．频率变小，波长不变，波速变小
【答案】B
【解析】频率由波源决定，与介质无关；波速由介质决定．当单色光由玻璃中射入空气时，频率不变；由于，故v变大；由可知，变长．综上分析，B正确．
3．光从介质1通过两种介质的交界面进入介质2的光路如图所示．下列论述：①光在介质1中的传播速度较大；②光在介质2中的传播速度较大；③光从介质1射向两种介质的交界面时，可能发生全反射现象；④光从介质2射向两种介质的交界面时，可能发生全反射现象．其中正确的是
A．只有①③正确B．只有①④正确
C．只有②③正确D．只有②④正确
【答案】B
【解析】光从介质1进入介质2的光路如图，入射角大于折射角，即从光疏介质入射到光密介质，所以光线在介质1中传播速度较大，①对②错．光线从光密到光疏介质可能发生全反射即从介质2到介质1，③错④对，对照选项B对．
4．下面四种光的折射光路图中,正确的是( )
A． B．
C． D．
【答案】B
【解析】A图中光从空气斜射入水里，折射角大于入射角，不符合折射定律，故该图不正确；B图中光从空气斜射入水里，折射光线与入射光线分居法线两侧；折射角小于入射角，符合折射定律，故该图正确．C图中光从空气斜射入水里，传播方向没有发生改变，不符合折射定律，故该图不正确．D图中光从空气斜射入水里，折射光线与入射光线分居法线的同一侧了，不符合折射定律，故该图不正确．故选B．
5．如图所示，有玻璃三棱镜ABC，顶角A为30°，一束光线垂直于AB射入棱镜，从AC射出进入空气，测得出射光线与入射光线夹角为30°，则棱镜的折射率为( )
A．B．C．D．
【答案】B
【解析】如图所示，可知光线在玻璃中的入射角为30°，在空气中的拆射角为60°．可得．综上分析，B正确．
6．一束单色光从空气射向某种介质的表面，光路如图所示，则该介质的折射率约为( )
A．1.50B．1.41
C．0.71D．0.67
【答案】B
【解析】由题单色光从空气射向该介质时，入射角i=45°，折射角r=30°，则该介质的折射率为，故选B．
7．如图所示，玻璃棱镜的截面为等腰三角形，顶角 a 为 30°。一束光线垂直于 ab 面射入棱镜，又从 ac 面射出，出射光线与入射光线之 间的夹角为 30°，则此棱镜材料的折射率是（ ）
A．B．1.5
C．2D．
【答案】A
【解析】做出法线，由几何关系可知入射角为30°，折射角为60°，根据折射定律
故选A。
8．一束单色光经由空气射入玻璃，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，波长变长
【答案】A
【解析】单色光由空气射入玻璃时，根据v＝知，光的速度v变慢，光从一种介质进入另一种介质时，光的频率不变，根据知光从空气射入玻璃时，波长变短，A正确，BCD错误。故选A。
9．如图所示，一束光由空气射入某种介质，该介质的折射率等于
A．
B．
C．
D．
【答案】C
【解析】根据折射定律可得，故选C。
10．如图所示，某同学用插针法测定一半圆形玻璃砖的折射率。在平铺的白纸上垂直纸面插大头针Pl、P2确定入射光线，并让入射光线过圆心O，在玻璃砖（图中实线部分）另一侧垂直纸面插大头针P3，使P3挡住P1、P2的像，连接OP3。图中MN为分界面，虚线半圆与玻璃砖对称，B、C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、D点。
（1）设AB的长度为a，AO的长度为b，CD的长度为m，DO的长度为n，为较方便地表示出玻璃砖的折射率，需用刻度尺测量___和___，则玻璃砖的折射率可表示为__。
（2）该同学在插大头针P3前不小心将玻璃砖以O为圆心顺时针转过一小角度，由此测得玻璃砖的折射率将__（填“偏大”、“偏小”或“不变”）。
【答案】a m 偏大
【解析】(1)[1] [2][3]根据几何知识得，入射角的正弦
折射角的正弦
根据光的折射定律得，玻璃砖的折射率
所以需要用刻度尺测量a和m即可算出折射率。
(2)[4]该同学在插大头针P3前不小心将玻璃砖以O为圆心顺时针转过一小角度，折射光线将顺时针转动，而作图时仍以MN为边界，AD为法线，则入射角不变，折射角减小，由折射率公式律
可知，测得玻璃砖的折射率将偏大。
11．某同学利用“插针法”测定玻璃的折射率，所用的玻璃砖两面平行．正确操作后，作出的光路图及测出的相关角度如图所示．
①此玻璃的折射率计算式为=_____(用图中的、表示)；
②如果有几块宽度大小不同的平行玻璃砖可供选择，为了减小误差，应选用宽度_____(填“大”或“小”)的玻璃砖来测量．
【答案】① n=(或n= ②大
【解析】（1）由图得到，光线在玻璃砖上表面上入射角为i=90°-θ1，折射角为r=90°-θ2，根据折射定律得

（2）在宽度大小不同的平行玻璃砖可供选择时，玻璃砖宽度较大时，引起的角度误差较小．
二、拓展提升
1．光线从真空中入射到一块平行透明板上，入射角为40°，则反射光线和折射光线的夹角可能是（ ）
A．小于40°B．在100°到140°之间
C．大于40°D．在40°到100°之间
【答案】B
【解析】光从真空进入透明板，折射角小于入射角，所以折射光线与界面的夹角大于50度，小于90度；又反射角与入射角相等，则反射光线与界面的夹角为50度，可知反射光线与折射光线直接的夹角大于100度，小于140度，故选B。
2．如图所示，直线代表平静的水面，一束由红光和紫光组成的复色光射到水面上，折射光线与直线的夹角分别为α和β。如果水对紫光的折射率为nβ，则水对红光的折射率为_____，红光和紫光在水中的传播速度之比为_____。
【答案】
【解析】[1]设入射角为，由折射定律可得
同理
解得
[2]因为
解得
3．光线从空气射到某种介质的表面上,一部分发生反射,一部分发生折射.已知入射角为30°,介质的折射率为1.5,则反射光线与法线的夹角为______,折射光线与法线的夹角为_____.
【答案】30° arcsin
【解析】[1]根据反射定律：入射角等于反射角，所以反射角为30°；
[2]折射光线与发现的夹角为折射角．根据折射定律有：
则有：
解得：折射角=arcsin
4．某同学利用“插针法”测定平行玻璃砖的折射率。
(1)将方格纸用图钉钉在平木板上，在一条直线上画出界面A1A2和入射光线，在入射光线上竖直插上两枚大头针P1、P2，放上玻璃砖发现其下边界B1B2刚好在方格纸的另一条线上；接着在另一侧垂直纸面插上两枚大头针P3、P4，其中在插P3时应使其遮挡住________。
(2)移去大头针和玻璃砖，过P3、P4所在处作出射光线，在坐标纸上记录的情况如图甲所示。虚线是以入射点O为圆心作出的圆，由此计算出玻璃砖的折射率为__________。（结果保留两位有效数字）
【答案】P1、P2在玻璃砖中的像 1.5
【解析】(1)[1]为了测量玻璃的折射率，先在坐标纸上放好玻璃砖，在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1、P2，再在另一侧竖直插上两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，使P4挡住P3及P1、P2的像。
(2)[2]根据折射定律有
5．在“用插针法测玻璃砖折射率“的实验中，玻璃砖的ab边与a′b′边相互平行，aa′边与bb′边不平行．某同学在白纸上仔细画出了玻璃砖的两条边线aa′和bb′，如图所示．

（1）实验时，先在玻璃砖的一侧插两枚大头针P1和P2以确定入射光线AO．接着，眼睛在玻璃砖的 ______ （选填“同一侧”、“另一侧”）观察所插的两枚大头针P1和P2，同时通过插第三、第四枚大头针来确定从玻璃砖射出的光线．
（2）实验中是否要求四枚大头针的针帽在同一视线上？ ______ （填“是”或“否”）
（3）下列操作可以减小实验误差的是 ______ （填字母代号）
A．适当增大大头针P1、P2的间距
B．选择玻璃砖相互平行的ab、a′b′边来测量
C．选用尽可能细的笔画线
D．使AO的入射角接近于90°．
【答案】另一侧 否 AC
【解析】（1）[1]．实验时，先在玻璃砖的一侧插两枚大头针P1和P2以确定入射光线AO；接着，眼睛在玻璃砖的另一侧观察所插的两枚大头针P1和P2，同时通过插第三、第四枚大头针来确定从玻璃砖射出的光线；
（2）[2]．实验中要求四枚大头针的针尖在同一视线上，而不是针帽；
（3）[3]．大头针P1和P2及P3和P4之间的距离适当大些时，相同的距离误差，引起的角度误差会减小，角度的测量误差会小些，故A正确．作插针法测定折射率时，玻璃砖上下表面不一定要平行，故B错误．为了准确确定入射光线和折射光线，选用尽可能细的笔画线，故C正确．为了减小测量的相对误差，选择的入射角应尽量大些，效果会更好，但不是接近90°，故D错误．故选AC.
6．在测量玻璃折射率实验中，探讨下列问题：
(1)“测定玻璃的折射率”的实验中，在白纸上放好玻璃砖，aa′和bb′分别是玻璃砖与空气的两个界面，如图所示，在玻璃砖的一侧插上两枚大头针和，用“+”表示大头针的位置，然后在另一侧透过玻璃砖观察，并依次插上大头针和。在插和时，应使（________）
A．只挡住的像
B．只挡住的像
C．同时挡住、的像
D．挡住和、的像
(2)用插针法测定玻璃折射率的实验中，下列说法中正确的是（________）
A．、及、之间的距离适当大些，可以提高测量的准确度
B．入射角适当大些，可以提高测量的准确度
C．入射角太大，折射光线会在玻璃砖的内表面发生全反射，使实验无法进行
D．如果有几块宽度不同的平行玻璃砖可供选择，为了减小误差，应选用宽度小的玻璃砖来测量
(3)某同学在画界面时，不小心将两界面aa′、bb′间距画得比玻璃砖宽度大些，如图所示，则他测得折射率__________（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。
【答案】D AB 偏小
【解析】(1)[1]根据实验的原理知，连接P1、P2表示入射光线，连接P3、P4表示出射光线，连接两光线与玻璃砖的交点，即为折射光线。在实验的过程中，要先在白纸上放好玻璃砖，在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2，然后在玻璃砖另一侧观察，调整视线使P1的像被P2的像挡住，接着在眼睛所在一侧相继又插上两枚大头针P3、P4，使P3同时挡住P1、P2的像，使P4同时挡住P3和P1、P2的像，故D正确，ABC错误。故选D；
(2)[2]A．折射光线是通过隔着玻璃砖观察成一条直线确定的，大头针间的距离太小，引起的角度会较大，故P1、P2及P3、P4之间的距离适当大些，可以提高准确度，故A正确；
B．入射角适量大些，折射角也会大些，折射现象较明显，角度的相对误差会减小，故B正确；
C．光线在上表面的折射角等于下表面的入射角，根据光路可逆性原理可知，光线一定会从下表面射出，折射光线不会在玻璃砖的内表面发生全反射，故C错误；
D．在宽度大小不同的平行玻璃砖可供选择时，玻璃砖宽度较大时，引起的角度误差较小，测量的折射率误差也就较小，故D错误。故选AB；
(3)[3]作出实际的光路图如图黑线所示，作出作图时的光路图，如图红线所示，可知，折射角的测量值将偏大，入射角没有误差，所以根据折射定律，可知测得的折射率将偏小。