高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册1 光的折射当堂检测题

第四章　1

一、选择题(本题共6小题，每题6分，共36分)

1．下列关于光的折射及折射率的说法正确的是(　B　)

A．光由一种介质进入另一种介质时，光的传播方向一定发生改变

B．放入盛水的碗中的筷子，看起来像折了一样，是光的折射

C．光由水射入空气中，折射角小于入射角

D．光在折射率大的介质中传播速度大

解析：当光垂直交界面射入时，传播方向不变，选项A错误；从水中筷子反射的光线由水中进入空气时，在水面上发生折射，折射角大于入射角，折射光线进入人眼，人眼会逆着折射光线的方向看起来筷子像折了一样，是光的折射，故选项B正确；光由水射入空气中，折射角大于入射角，故选项C错误；由n＝得，光在折射率大的介质中的传播速度小，故选项D错误。

2.如图所示，两束光在空气中传播时的交点为P，在P点前放入一块长方体玻璃砖，则交点的位置将(　C　)

A．不变

B．向左移动

C．向右移动

D．可能向左，也可能向右移动，由光的颜色决定

解析：根据光的折射规律可知，入射光线透过长分体玻璃砖后与原来传播方向平行，上下两条光线在透过玻璃砖后，分别向上，向下平移了一小段距离，所以交点向右移动一段距离，故选C。

3．光线从空气射向玻璃砖，当入射光线与玻璃砖表面成30°角时，折射光线与反射光线恰好垂直，则此玻璃砖的折射率为(　B　)

A． B． 

C． D．

解析：因入射光线与玻璃砖表面成30°角，所以入射角为60°，反射角为60°，又因为折射光线与反射光线垂直，根据n＝得n＝＝，故选B。

4．(多选)一束光从介质1进入介质2，方向如图所示，下列对于1、2两种介质的光学属性的判断正确的是(　BD　)

A．介质1的折射率小

B．介质1的折射率大

C．光在介质1中的传播速度大

D．光在介质2中的传播速度大

解析：由n＝知介质1的折射率大，由n＝知光在介质2的传播速度大，故选BD。

5．(多选)一束复色光由空气射向玻璃，发生折射而分为a、b两束单色光，其传播方向如图所示。设玻璃对a、b的折射率分别为na和nb，a、b在玻璃中的传播速度分别为va和vb，则(　AD　)

A．na>nb B．na<nb

C．va>vb D．va<vb

解析：由题图知折射角ra<rb，而n＝，入射角i相同，所以na>nb，选项A正确；由折射率n＝知va<vb，故选项D正确。

6．(多选)根据图中的漫画，判断下列说法中正确的是(　BD　)

A．人看到的是鱼的实像，位置变浅了些

B．人看到的是鱼的虚像，位置变浅了些

C．鱼看到的是人的实像，位置偏低了些

D．鱼看到的是人的虚像，位置偏高了些

解析：人看鱼的光路如图甲所示，因入射角i小于折射角r，则人将看到鱼的虚像，且位置比实际情况变浅了些，B正确；鱼看到人的光路如图乙所示，因入射角i大于折射角r，则鱼将看到人的虚像，且比实际位置要高，D正确。

二、非选择题(共24分)7．(10分)学校开展研究性学习，某研究小组的同学根据所学的光学知识，设计了一个测量液体折射率的仪器。如图所示，在一个圆盘上，过其圆心O作两条互相垂直的直径BC、EF。在半径OA上，垂直盘面插上两枚大头针P1、P2并保持P1、P2位置不变。每次测量时让圆盘的下半部分竖直进入液体中，而且总使得液面与直径BC相平，EF作为界面的法线，而后在图中右上方区域观察P1、P2像，并在圆周上插上大头针P3，使P3，正好挡住P1、P2。同学们通过计算，预先在圆周EC部分刻好了折射率的值，这样只要根据P3所插的位置，就可直接读出液体折射率的值。则：

(1)若∠AOF＝30°，OP3与OC的夹角为30°，则P3处所刻折射率的值为  　 。

(2)图中P3、P4两位置哪一处所对应的折射率值大？ P4 。

(3)做AO的延长线交圆周于K，K处对应的折射率值应为 1 。

解析：(1)由图看出，入射角为i＝∠AOF＝30°，折射角r＝∠EOP3＝60°，则P3处所对应的折射率的值为n＝＝。

(2)根据折射定律，n＝，可知P4处对应的折射率较大。

(3)作AO的延长线交圆周于K，这种情况下折射角与入射角相等，则知K处所对应的折射率的值是1。

8．(14分)为了从军事工事内部观察外面的目标，工事壁上开有一长方形孔，设工事壁厚d＝20 cm，孔的宽度L＝20 cm，孔内嵌入折射率n＝的玻璃砖，如图所示。试问：

(1)嵌入玻璃砖后，工事内部人员观察到外界的视野的最大张角为多少？

(2)要想使外界180°范围内的景物全被观察到，应嵌入玻璃砖的最小折射率。

答案：(1)120°　(2)2

解析：工事内部的人从玻璃砖左侧能最大范围观察右边的目标，光路如图所示。

tan β＝＝，可得β＝30°，

(1)由折射定律有＝，

得α＝60°，

则视野的张角最大为2α＝120°。

(2)要使视野的张角为180°，则在空气中的入射角为90°，

由折射定律有＝n0，解得n0＝2，

应嵌入折射率最小为2的玻璃砖。

一、选择题(本题共3小题，每题6分，共18分)

1．如图所示，井口大小和深度相同的两口井，一口是枯井，一口是水井(水面在井口之下)，两井底部各有一只青蛙，则(　B　)

A．水井中的青蛙觉得井口大些，晴天的夜晚，水井中的青蛙能看到更多的星星

B．枯井中的青蛙觉得井口大些，晴天的夜晚，水井中的青蛙能看到更多的星星

C．水井中的青蛙觉得井口小些，晴天的夜晚，枯井中的青蛙能看到更多的星星

D．两只青蛙觉得井口一样大，晴天的夜晚，水井中的青蛙能看到更多的星星

解析：这是一道典型的视野问题，解决视野问题的关键是如何确定边界光线，是谁约束了视野等。如本题中由于井口边沿的约束而不能看到更大的范围，据此根据边界作出边界光线，如图所示。水井中的青蛙相当枯井中离开井底一定高度的青蛙，枯井中青蛙的视角α比水井中青蛙的视角γ要大，所以枯井中青蛙觉得井口大些；而看到井口外的范围是两条实线所示光线的范围内，看向井口和天空β>α，所以水井中的青蛙可看到更多的星星，故选项B正确，A、C、D错误。

2．现在高速公路上的标志牌都用“回归反光膜”制成，夜间行车时，它能把车灯射出的光逆向返回，标志牌上的字特别醒目。这种“回归反光膜”是用球体反射元件制成的，如图所示，反光膜内均匀分布着直径为10 μm的细玻璃珠，所用玻璃的折射率为，为使入射的车灯光线经玻璃珠折射→反射→再折射后恰好和入射光线平行，那么第一次入射的入射角应是(　D　)

A．15°　 B．30°

C．45° D．60°

解析：作光路图如图所示，设入射角为θ，折射角为α，则θ＝2α，n＝＝，cos α＝＝，α＝30°

所以，θ＝60°。故选项D正确。

3．如图所示，一束单色光从空气入射到棱镜的AB面上，经AB和AC两个面折射后从AC面进入空气，当出射角i′和入射角i相等时，出射光线相对于入射光线偏转的角度为θ，已知棱镜顶角为α，则计算棱镜对该色光的折射率表达式为(　A　)

A． B．

C． D．

解析：

由折射定律可知，n＝；因入射角和出射角相等，即i＝i′

故由几何关系可知，β＝；

i＝＋β＝；

故折射率n＝；故选A。

二、非选择题(共22分)

4．(10分)河中有条小鱼，某时刻小鱼的实际深度为H，一人从水面正上方往水中看，他感觉到的小鱼的深度为多大？(设水的折射率为n)

答案：

解析：如图所示，设小鱼在S处，从鱼反射出的光线SO垂直水面射出，光线SO1与SO间的夹角很小。因一般人的瞳孔的线度为2～3 mm，θ1、θ2为一组对应的折射角和入射角，可知θ1、θ2均很小。由数学知识知：

sin θ1≈tan θ1＝，sin θ2≈tan θ2＝

由折射定律得：n＝＝＝，得h＝

即他感觉到的小鱼的深度为实际深度的，即变浅。

5．(12分)如图所示的装置可以测量棱镜的折射率。ABC表示待测直角棱镜的横截面，棱镜的顶角为α，紧贴直角边AC放置一块平面镜。一光线SO射到棱镜的AB面上，适当调整SO的方向，当SO与AB成β角时，从AB面射出的光线与SO重合。

(1)画出光线SO进入棱镜的折射光线；

(2)求出棱镜的折射率n。

答案：(1)见解析图　(2)n＝

解析：(1)光路如图所示。

(2)入射角i＝90°－β

要使从AB面射出的光线与SO重合，则AB面上折射光线必须与AC面垂直，由几何知识得到，折射角r＝α

由折射定律得：n＝。