粤教版 (2019)选择性必修 第一册第一节 光的折射定律同步训练题

这是一份粤教版 (2019)选择性必修 第一册第一节 光的折射定律同步训练题，共19页。试卷主要包含了1光的折射定律 课后练习，5D．，46×1015kmB．9等内容，欢迎下载使用。
1．如图所示的光路图，不同频率的两细束单色光、平行地从相距为的两点射向玻璃砖的上表面，恰好在玻璃砖的下表面上相交于点，玻璃对两单色光的折射率分别为、，两单色光在玻璃中运动时间均为，真空中光速为，则下列说法正确的是（ ）
A．两束光的入射角的正弦值为
B．两束光的入射角的正弦值为
C．光的折射率大于光的折射率
D．光的频率大于光的频率
2．竖直放置的三棱镜的横截面为直角三角形，∠A＝60°，直角边AB的长为L，足够长的竖直放置的光屏到三棱镜AB边的距离也为L，图中O点在C点的正上方，和A点等高。现有一光源自O点由静止开始自由落体运动，若光源下落过程中射出的单色光线始终水平向左，仅考虑从AB边射出的光线，则照射到屏上的光点首先会向下做匀变速直线运动，已知棱镜的折射率为，重力加速度大小为g，照射到屏上的光点向下做匀变速直线运动的加速度大小为（ ）
A．B．gC．D．2g
3．某单色光在玻璃中的速度比水中的小，此单色光由玻璃中斜射进入水中，以下说法正确的是（ ）
A．入射角可能大于折射角
B．入射角可能等于折射角
C．玻璃的折射率大
D．水的折射率大
4．如图所示，实线为空气和水的分界面，一束黄光从水中的A点沿AO1方向（O1点在分界面上，图中O1点和入射光线都未画出）射向空气中，折射后通过空气中的B点，图中O点为A、B连线与分界面的交点，C点、D点分别为B点正下方和正上方的一点，下列说法正确的是（ ）
A．O1点在O点的左侧
B．黄光从水中射入空气中后，波长变短
C．若沿AO1方向射向空气中的是一束紫光，则折射光线有可能通过B点正上方的D点
D．若红光沿AO方向射向空气中，则折射光线有可能通过B点正下方的C点
5．一束白光通过三棱镜后发生了色散现象，如图所示。下列说法错误的是（ ）
A．玻璃对红光的折射率最小
B．红光的偏折角最大
C．红光在玻璃中的传播速度比紫光大
D．屏幕上各色光的光谱由下到上的排列顺序为：红、橙、黄、绿、青、蓝、紫
6．置于真空中的半球形玻璃砖的横截面如图所示，O为球心，MN为直径，A、B为半圆弧MAN上的两点，且A为半圆弧中点，BO与AO的夹角为30°。有一条与MN平行的光线从B点射入玻璃砖后直接经过N点，则玻璃砖的折射率为（ ）
A．B．C．1.5D．
7．银河系银盘的直径约为10万光年，合多少公里（ ）
A．9.46×1015kmB．9.46×1016kmC．9.46×1017kmD．9.46×1018km
8．“蟹状星云”是一颗恒星爆炸的残余物，公元1054年我国宋代司天监观察到了这次爆炸，已知该星球我们的距离大约有3500光年，恒星爆炸实际发生的年代约是（ ）
A．公元1054年B．公元3446年C．公元2446年D．公元前2446年
9．如图所示是一束光从空气射向某介质在界面上发生反射和折射现象的光路图，下列判断正确的是（ ）
A．AO是入射光线，OB为反射光线，OC为折射光线
B．BO是入射光线，OC为反射光线，OA为折射光线
C．CO是入射光线，OB为反射光线，OA为折射光线
D．条件不足，无法确定
10．如图所示为长方体均匀玻璃砖的截面，厚度为L。现有两种单色光组成的复合光，从O点射入玻璃砖，入射角为，其折射光线分别沿、方向，对应的折射角分别为、，光从O点到A点的传播时间为，从O点到B点的传播时间为。已知，，，。则下列对和大小关系的比较，正确的是（ ）
A．B．C．D．无法确定
11．在图中是光线在空气中和玻璃中传播的情形，其中NN'⊥MM'，∠3=∠6，则下列说法正确是（ ）
A．BO不可能是入射光线B．OA可能是入射光线
C．空气在界面的左侧D．折射角一定是∠1
12．如图所示，一束包含两种不同频率的单色光，从空气射向两面平行玻璃砖的上表面，玻璃砖下表面有反射层，光束经两次折射和一次反射后，从玻璃砖上表面分为a、b两束单色光射出。下列说法正确的是（ ）
A．a光的波长大于b光的波长
B．光束a在玻璃中的速度较大
C．出射光束a、b一定相互平行
D．a、b两色光都是偏振光
13．如图所示是一玻璃球体，其半径为R，O为球心，AB为水平直径、M点是玻璃球的最高点，来自B点的光线BD从D点射出，出射光线平行于AB，已知∠ABD=30°，光在真空中的传播速度为c，则下面说法错误的是（ ）
A．此玻璃的折射率为
B．光线从B到D需用时
C．光线在射入B点之前，应沿BA方向
D．光线从D点射出后，频率会降低
14．如图所示，两块三棱镜侧面平行正对，一细束白光斜射入其中一块三棱镜，所有光线均从侧面 出入，且不考虑反射光线。下列说法中正确的是（ ）
A．在图中虚线 A 处放置一光屏，屏上将会出现彩色光斑，且光斑上部呈红色
B．在图中虚线 A 处放置一光屏，屏上将会出现彩色光斑， 且光斑上部呈紫色
C．在图中虚线 B 处放置一光屏，屏上将会出现彩色光斑
D．在图中虚线 B 处放置一光屏，左右平动，屏上可能会出现白色光点
15．如图所示，一束由两种单色光混合的复色光沿PO方向射向一立方体玻璃砖的上表面，得到三束平行光线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，玻璃砖的下表面有反光薄膜，下列说法正确的是（ ）
A．光束Ⅰ为复色光，光束Ⅱ、Ⅲ为单色光
B．光束Ⅲ的频率大于光束Ⅱ的频率
C．改变α角，光线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ仍保持平行
D．在真空中，光束Ⅱ的速度等于光束Ⅲ的速度
16．如图所示，真空中半径为R的半圆形玻璃砖固定放置，其左侧有与其直径垂直放置的足够长的屏P，屏与玻璃砖左端距离为。一束光以的入射角射向玻璃砖圆心。己知玻璃砖对光的折射率为，光在真空中的速度为c。求：
（1）光束在玻璃砖中的速度大小v；
〔2）在屏上出现的两个光斑的距离。
17．宽度为的平行玻璃砖，一束单色光从上表面点以的入射角射入，玻璃砖的折射率为。（已知光在真空中传播速度为）
①画出单色光从射入到射出的光路图；
②求该单色光在玻璃砖中折射角的大小及时间。
18．某同学欲测定某透明圆柱体的折射率，该圆柱体的横截面如图所示，O为圆心，AB为直径。他让一束单色光沿平行AB方向射向圆柱体，入射光线经C点折射后恰经过B点。已知截面圆的半径为0.1m，C点到AB的距离为，光在真空中的传播速度为，求：
（1）这个圆柱体的折射率n；
（2）光在圆柱体中从C点到B点的传播时间。
19．如图所示，阴影部分为一透明均匀材料做成的半圆柱形光学元件的横截面，其半径为R，圆心为O。一单色细光束从真空中由底边直径延长线上的A点，射入半圆表面上B点后，折射光线恰好与底边平行。已知，真空中光速为c。求：
①该光束从A点经B点到达C点所用的时间；
②是否有光从底边射出？若有，请直接写出具体位置。
20．小华家装修，阳台窗户是双层玻璃，双层平行玻璃中间是氙气，合同规定两块玻璃的厚度相同计为d，中间夹层气体的厚度为h，小华想帮助父母看看双层玻璃是否是按合同要求安装的。设计如下：小华找到一个激光笔，让光从窗户一侧以与玻璃成45°角入射并记录入射点A，同时记录A点在对面玻璃外面的投影点，然后在窗户另一侧记录出射点的位置B。测量的距离。已知玻璃的折射率为，认为氙气的折射率为1。如果按合同要求玻璃、气体、玻璃分别是5mm、12mm、5mm安装的窗户，则的长度值应为多少？
参考答案
1．B
【详解】
AB．设两单色光在玻璃中的波程分别为、，进入玻璃的折射角分别为、，在玻璃中的传播速度分别、，由折射定律知
由几何关系知
又
联立解得
选项A错误，B正确；
CD．由图知，根据可知光的折射率小于光的折射率，光的频率小于光的频率，选项CD错误。
故选B。
2．D
【详解】
射到光屏上的光路如图；
设经过时间t光源O下落的高度为
光线射到AC面上时
解得
r=30°
由几何关系可知，射到光屏上的光点下落的距离为
对比
可知照射到屏上的光点向下做匀变速直线运动的加速度大小为
a=2g
故选D。
3．C
【详解】
某单色光在玻璃中的速度比水中的小，根据 可知，玻璃中折射率大，则玻璃中角度小，由玻璃中斜射进入水中，入射角小于折射角。故C正确ABD错误。
故选C。
4．A
【详解】
A．光由水射入空气中折射时折射角大于入射角，画出光的光路图如图所示
可见O1点在O点的左侧。故A正确。
B．光在真空中速度最大，黄光从水中射入空气中后，速度变大， ，则波长变大，故B错误；
C．若沿AO1方向射向水中的是一束紫光，水对紫光的折射率大于黄光的折射率，根据折射定律可知，紫光的偏折程度大于黄光的偏折程度，可能通过B点下方的C点，故C错误；
D．若沿AO1方向射向水中的是一束红光，水对红光的折射率小于黄光的折射率，根据折射定律可知，红光的偏折程度小于黄光的偏折程度，所以折射光线有可能通过B点正上方的D点，故D错误。
故选A。
5．B
【详解】
ABD.光的频率越大，玻璃对其的折射率越大，其偏折角越大，所以玻璃对红光的折射率最小，红光的偏折角最小，屏幕上各色光的光谱由下到上的排列顺序为：红、橙、黄、绿、青、蓝、紫，故AD正确，B错误；
C.根据
可知红光在玻璃中的传播速度比紫光大，故C正确。
故选B。
6．D
【详解】
如图所示，由几何关系可得
，
根据折射定律可得
故选D。
7．C
【详解】
10万光年相当于以光速走了10万年，故相当于
8．D
【详解】
该星球我们的距离大约有3500光年，所以爆炸时产生的光走了3500年到达地球，在公元1054年观察到，所以爆炸发生在公元前2446年。
故选D。
9．C
【详解】
法线与界面垂直，根据反射角等于入射角，折射光线和入射光线位于法线两侧，可知CO为入射光线，OB为反射光线，OA为折射光线。
故选C。
10．A
【详解】
玻璃砖对沿OA方向的单色光的折射率为
此单色光在玻璃传播的速度为
光在玻璃砖中的路程为
光从O点到A点的传播时间为
玻璃砖对沿OB方向的单色光的折射率为
此单色光在玻璃传播的速度为
光在玻璃砖中的路程为
光从O点到B点的传播时间为
则有
11．CD
【详解】
根据光的反射定律，入射光线与法线的夹角为入射角，反射光线与法线的夹角为反射角，并且入射角等于反射角；
由图可知， ，故MM′是界面，NN′是法线，所以BO是入射光线，OC是反射光线，OA为折射光线，∠1为折射角；
因为折射角∠1小于入射角∠4，因此光线是从空气斜射入玻璃种的，故空气在界面的左侧。
故选CD。
12．CD
【详解】
A．作出光路图如图所示，由光路图可知，a光折射率较大，频率较大，由c=f知，则a光在空气中的波长较小，A错误；
B．由可知，a光偏折程度较大，则a光的折射率较大，光束a在玻璃中的速度较小，B错误；
C．因为a、b两光在上表面的折射角与反射后在上表面的入射角分别相等，由几何知识可知出射光束一定相互平行，C正确；
D．光斜射到玻璃表面时，反射光和折射光都是偏振光，则知a、b两色光都是偏振光，D正确。
故选CD。
13．ACD
【详解】
A．如图
由几何知识得入射角
折射角
则此玻璃的折射率为
A错误，符合题意；
B．由几何知识得，BD长度
光在玻璃球内传播的速度
所以光线从B到D的时间为
B正确，不符合题意；
C．光线在射入B点之前，若应沿BA方向，则不可能在玻璃球内发生折射，C错误，符合题意；
D．光在传播过程中频率不变，D错误，符合题意。
故选ACD。
14．AC
【详解】
AB．A处放置一光屏，由于光的色散，屏上将会出现彩色光斑，且光斑上部呈红色，下部呈紫色，B错误A正确；
CD．B处放置一光屏，光路图可等效如图所示
白光已经分开，屏上将会出现彩色光斑，D错误C正确。
故选AC。
15．ACD
【详解】
A．两种色光都在玻璃砖的上表面发生了反射，入射角相同，由反射定律知，它们的反射角相同，可知光束Ⅰ是复色光，而光束Ⅱ、Ⅲ由于折射率的不同导致偏折分离，所以光束Ⅱ、Ⅲ为单色光，故A正确；
B．由图可知
光束Ⅱ的偏折程度大于光束Ⅲ的偏折程度，根据折射定律可知玻璃对光束Ⅱ的折射率大于对光束Ⅲ的折射率，则光束Ⅱ的频率大于光束Ⅲ的频率，故B错误；
C．一束由两种单色光混合的复色光沿PO方向射入，经过折射、反射、再折射后，光线仍平行，这是因为光反射时入射角与反射角相等，改变α角，光线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ仍保持平行，故C正确；
D．在真空中，所有光的速度都相等，故D正确。
故选ACD。
16．（1） ；（2）
【详解】
（1）由题可知
解得光束在玻璃砖中的速度大小
（2）设光在玻璃砖中发生折射的折射角为r，由折射定律有
解得
作光路图如图所示，由几何关系可知，光束由O反射到屏上形成的光斑N到O点的距离为
在屏上出现的两个光斑的距离
解得
17．①；②，
【详解】
解：①光路图如图所示，
②根据折射定律可得
根据几何关系可得
光在玻璃砖中传播速度为
则时间为
18．（1）；（2）
【详解】
（1）光线经折射后经过B点，光路如图所示：
根据折射定律
由几何关系知
解得
解得
解得
（2）由可知
得光在圆柱体中传播的速度为
BC的长度
根据时间公式
联立解得
19．① ；②有两个位置D、E，位置
【详解】
①由题和几何关系可知，该光束在介质中的折射率
光在介质中的传播速度
光在介质中传播距离，由几何关系可得
因此从A点经B点到达C点的时间
②做出光路图如图所示，到达C点的光线有一部分反射到D点，在D点有一部分出射，另一部分反射到圆的最高点，在最高点一部分出射，一部分反射到E点，一部分在E点出射，一部分反射再到B点
因此，有光从底边射出，有两个位置D、E，位于O点左右两侧对应位置，根据几何关系可得
（提示：光束在截面内表面的所有反射角均为）
20．或
【详解】
根据折射定律
得
光路图如下
因为氙气的折射率为1，再次由折射定律得知
得
得
由于第二块玻璃中的偏移情况和第一块玻璃相同
则
即或。