高中物理沪科版 (2019)选择性必修 第一册4.1 光的折射课后练习题

4.1光的折射同步练习2021—2022学年高中物理沪教版（2019）选择性必修第一册

一、选择题（共13题）

1．有一块三角形棱镜ABC，其中∠A=60o，∠B=30o，∠C=90o，一束单色光沿着与BC平行的方向射到三棱镜的AB面上，光线发生折射后进入棱镜，若玻璃对光的折射率为，下面判断正确的是（　　）

A．光线在AB面折射角为30o

B．光线能从BC面透出

C．光线不能从AC面透出

D．照到AC面上的光线与AB垂直

2．如图所示，从点光源 S 发出的一细束白光以一定的角度入射到三棱镜的表面，经过三棱镜的折射后发生色散现象， 在光屏的 ab 间形成一条彩色光带.下面的说法中正确的是（       ）

A．A 侧是红色光，b 侧是紫色光

B．在真空中 a 侧光的波长大于 b 侧光的波长

C．在三棱镜中 a 侧光的传播速率小于 b 侧光的传播速率

D．在三梭镜中 a 侧光的临界角大于 b 侧光的临界角

3．如图所示，一束单色光沿半圆柱形玻璃砖的半径垂直面入射，有光线从面射出．以点为圆心，将玻璃砖缓慢转过角时，恰好没有光线从面射出．则该玻璃砖对这种单色光的折射率为

A． B． C． D．

4．如图所示，AB为一直光导纤维，A、B之间距离为s，使一光脉冲信号从光导纤维中间入射，射入后在光导纤维与空气的界面上恰好发生全反射，由A点传输到B点所用时间为t，已知光在真空中的传播速度为c。则光导纤维所用材料的折射率为（　　）          

A． B． C． D．

5．瓦斯是无色、无味、透明的气体，折射率比空气大。下图所示的是煤矿安保系统中学常用的一种逻辑判断元件，这种元件的“核心构件”是两个完全相同的、截面为等腰直角三角形的棱镜，两棱镜被平行拉开一小段距离，形成的通道与矿道大气相通。棱镜对红光的折射率为1.5，一束红光从棱镜1的左侧垂直射入，下列说法正确的是（　　）

A．正常情况下这束红光能通过棱镜2射出

B．将入射光改成绿光能提高瓦斯检测的灵敏度

C．只要矿道空气中存在瓦斯气体这束红光便不能从棱镜2射出

D．只有矿道空气中瓦斯气体达到危险浓度时，这束红光才能从棱镜2射出

6．同一单色光以不同的入射角射向介质a和介质b的界面，入射光、反射光和折射光的三种情形如图所示，则下列说法正确的是（　　）

A．光源处在介质a中 B．光在介质b中的波长更长

C．光在介质a中的能量更大 D．光在介质b中的传播速度更小

7．为了研究某种透明新材料的光学性质，将其压制成半圆柱形，横截面如图（a）所示。一束激光由真空沿半圆柱体的径向射入，与过O点的法线成角。CD为光传感器，用以探测光的强度。从AB面反射回来的光的强度随角变化的情况如图（b）所示。已知sin=0.8，该材料的折射率为（　　）

A． B． C． D．

8．如图所示，光线由空气透过半圆形玻璃砖，或光线由玻璃砖射入空气的光路图中，正确的是（玻璃的折射率为1.5）（   ）

A．图乙、丙、丁 B．图乙、丁

C．图乙、丙 D．图甲、丙

9．如图所示，一束红光PA从A点射入一球形水珠，光线在第一个反射点B反射后到达C点，CQ为出射光线，O点为球形水珠的球心．下列判断中正确的是(       )

A．光线在B点可能发生了全反射

B．光从空气进入球形水珠后，波长变长了

C．光从空气进入球形水珠后，频率增大了

D．仅将红光改为紫光，光从A点射入后到达第一个反射点的时间增加了

10．如图所示，真空中有一半径为R、圆心为O的均匀玻璃球，频率一定的红色激光束在真空中沿BC传播，从C点经折射进入玻璃球，并经出射点D折射出去，已知∠COD=120°，若真空中光速为c，玻璃对该激光的折射率为，则下列说法中正确的是（　　）

A．激光束在C点的入射角α=45° B．此激光束在玻璃中穿越的时间为

C．改变入射角α的大小，激光束可能发生全反射 D．若换成紫色激光束从BC射入，光路图与红色激光束相同

11．两种单色光由水中射向空气时发生全反射的临界角分别为θ1、θ2，已知θ1>θ2，用n1、n2分别表示水对两单色光的折射率，v1、v2分别表示两单色光在水中的传播速度，则（　　）

A．n1﹤n2、v1﹤v2 B．n1﹤n2、v1﹥v2

C．n1﹥n2、v1﹤v2 D．n1﹥n2、v1﹥v2

12．如图所示，abc是玻璃制成的柱体的横截面，玻璃的折射率，ab是半径为R的圆弧，ac边垂直于bc边，。一束平行光垂直ac入射，只有一部分光从ab穿出，则有光穿出部分的弧长为（　　）

A． B． C． D．

13．如图所示，足够长的平行玻璃砖厚度为d，底面镀有反光膜CD，反光膜厚度不计，一束光线以45°的入射角由A点入射，经底面反光膜反射后，从顶面B点射出（B点图中未画出）。已知该光线在玻璃砖中的传播速度为c，c为光在真空中的传播速度，则下列说法错误的是（     ）

A．平行玻璃砖的折射率为

B．入射点A与出射点B之间的距离为

C．平行玻璃砖的全反射临界角为30°

D．为了使从A点以各种角度入射的光线都能从顶面射出，则底面反光膜CD长度至少2d

二、填空题（共4题）

14．在沙漠地区，太阳照射下，地面附近的空气温度升高，密度降低，折射率减小，光线从高向低照射时发生全反射，形成“海市蜃楼”。现将此原理简化为光在两层空气间发生全反射，已知上层空气折射率为n，地面附近空气折射率为1，（忽略下层空气厚度）。则形成的“海市蜃楼”在地平线___________（填“上方”或“下方”），请完成光路图____。要发生全反射，光线从上层空气进入下层空气的入射角的正弦值至少为___________。

15．如图所示，一根长为L的直光导纤维的折射率为，光从它的一个端面射入，又从另一端面射出，所需的最长时间是________.(设光在真空中的光速为c)

16．如图所示，一根长为L的直光导纤维的折射率为，光从它的一个端面射入，又从另一端面射出，所需的最长时间是________。（设光在真空中的光速为c）射出，添加射出光在侧面发生全反射。

17．关于玻璃折射率测量方法很多，如插针法和全反射法等。请完成下列两题：

（1）在用插针法“测定玻璃的折射率”实验中，已画好玻璃砖界面两直线aa′与bb′后，不小心误将玻璃砖向上稍平移了一点，如图所示，若其他操作正确，则测得的折射率将___________（选填“变大”、“不变”或“变小”）。

（2）用如图所示装置测定玻璃的折射率，在光具盘的中央固定一个半圆形的玻璃砖，使二者的圆心O重合。现使激光束从玻璃圆弧面一侧入射并垂直直径平面通过圆心O射出玻璃砖，记下入射光束在光具盘上所对应的刻度，以圆心O为轴逆时针缓慢转动光具盘，同时观察直径平面一侧出射光线的变化：出射光线不断向下偏转并越来越暗，直到刚好看不到出射光线为止，并记下这时入射光线在光具盘上位置的刻度，则光具盘上两次刻度分别到O连线之间的夹角θ就是光束从玻璃射向空气的_________，玻璃的折射率表达式为n= _______ 。

三、综合题（共4题）

18．如图所示，三棱镜的横截面为直角三角形ABC，∠A=30°，∠B=60°．一束平行于AC边的光线自AB边的P点摄入三棱镜，在AC边发生反射后从BC边的M点射出，若光线在P点的入射角和在M点的折射角相等．

（i）求三棱镜的折射率；

（ii）在三棱镜的AC边是否有光线逸出，写出分析过程．（不考虑多次反射）

19．如图所示，半圆形玻璃砖紧靠墙壁放置，一束复色光线自左侧倾斜入射，光线与夹角为，光线出射时在PQ上出现一个光点和一条彩色光带，已知复色光的折射率从到，半圆形玻璃砖半径为0.1m，求：

（1）屏幕上光点到彩色光带最下端的距离；

（2）不断增大，当彩色光带消失时，光点距离N点有多远？

20．如图所示，将一等腰直角棱镜ABC截去棱角ADE，使其截面DE平行于底面BC，可制成“道威棱镜”，这样就减小了棱镜的重量和杂散的内部反射。已知棱镜玻璃的折射率n=，棱边长cm，cm，一束平行于底边BC的单色光从DE边上的M点射入棱镜，求：

（1）光线进入“道威棱镜”时的折射角；

（2）通过计算判断光线能否从BC边射出；

（3）光线在棱镜中传播所用的时间。

21．如图表示两面平行玻璃砖的截面图，一束平行于CD边的单色光入射到AC界面上，a、b是其中的两条平行光线。光线a在玻璃砖中的光路已给出。画出光线b从玻璃砖中首次出射的光路图，并标出出射光线与界面法线夹角的度数。

参考答案：

1．A

2．C

3．A

4．A

5．D

6．D

7．A

8．B

9．D

10．B

11．B

12．C

13．C

14．     下方     因为根据类似于平面镜成像的原理，人眼总是默认光线直线传播的。    

15．

16．

17．     不变     临界角    

18．

（ⅰ）光路图如图所示，图中N点为光线在AC边发生反射的入射点．设光线在P点的入射角为i、折射角为r，在M点的入射角为、折射角依题意也为i．

有i=60° ①

由折射定律有

②

③

由②③式得

④

为过M点的法线，为直角，∥．由几何关系有

⑤

由折射定律可知 ⑥

联立④⑤⑥式得 ⑦

由几何关系得 ⑧

联立①②⑧式得 ⑨

(ⅱ)设在N点的入射角为，由几何关系得 ⑩

此三棱镜的全反射临界角满足 （11）

由⑨⑩（11）式得 （12）

此光线在N点发生全反射，三棱镜的AC边没有光线透出．

19．（1）；（2）

20．（1）；（2）不能从BC边射出；（3）

21．