高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册1 光的折射优秀达标测试

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人教版新教材 物理选择性必修第一册 第四章《光》4.1  光的折射精选练习一、夯实基础1．（2022·河北邢台·高二阶段练习）关于光的折射，以下说法正确的是（　　）A．光发生折射时一定伴随着反射现象B．光发生折射时可能不发生反射现象C．光发生折射时一定是入射角大于折射角D．光发生折射时一定是入射角小于折射角【答案】A【解析】AB．光一定是在不同介质的分界面上才发生折射，同时在分界面上一定会发生反射，故A正确，B错误；CD．光发生折射时，若光从光疏介质射入光密介质，则入射角大于折射角；若光从光密介质射入光疏介质，则入射角小于折射角，故CD错误。故选A。2．（2022·湖北·麻城市第二中学高二期中）一束光线从空气射向玻璃，入射角为（发生折射）。下列四幅光路图中正确的是（　　）A． B． C． D．【答案】C【解析】一束光线从空气射向玻璃，入射角为α，可知光线一定会发生折射，根据折射角小于入射角，光线在分界面上还会发生反射，故C正确，ABD错误。故选C。3．（2022·辽宁·建平县实验中学高二阶段练习）如图，长方体玻璃砖的横截面为矩形MNPQ，，其折射率为。一束单色光在纸面内以的入射角从空气射向MQ边的中点O，则（　　）A．光在MQ边的折射角为60°B．光在MQ边的折射角为30°C．光在MN边的入射角为45°D．光在MIN边的入射角为30°【答案】B【解析】AB．设光在MQ边的折射角为β，根据折射定律有解得，故A错误，B正确；CD．根据几何关系可知光在MN边的入射角为，故CD错误。故选B。4．（2022·湖北·高二期中）如图是两个并排而且深度相同的水池，一个装水，另一个未装水，在两池的中央各竖立着一只长度相同而且比池深略高的标杆。当阳光斜照时就会在同一时刻在池底形成杆的影子，且影子都留在了水池底部，下列说法正确的是（　　）A．两池中标杆影子长度相同 B．装水的池中标杆影子较长C．未装水的池中标杆影子较长 D．不能确定哪边的影子较长【答案】C【解析】未装水时，因光沿直线传播，光从杆顶照射到池底的P点，而装水时，光沿直线传播，从杆顶照射到水面时发生折射，由于折射角小于入射角，故照射到池底的Q点，如图所示，可知未装水的池中标杆影子较长。故选C。5．（2022·云南·昆明一中高二期中）一束激光经S被分成a和b两束后，穿过玻璃球的光路如图所示，O为球心。入射时光束a和b与的夹角均为，射入玻璃球时的入射角均为，出射时光束均与平行。光在真空中的速度为，则光在玻璃球中的速度为（　　）A． B． C． D．【答案】C【解析】由光路图可知，光线在A点的入射角等于在B点的折射角，均为60°，由几何关系可知∠AOB为直角，则在A点的折射角为i=45°，折射率根据可得，故选C。6．（2022·江苏·高三阶段练习）如图所示，等腰三棱镜的顶角，一束单色光与成角射入三棱镜，恰能垂直射出，则三棱镜的折射率（　　）A． B． C． D．【答案】B【解析】恰能垂直射出，则在AB界面的折射角为在AB界面的入射角为三棱镜的折射率，故选B。7．（2022·福建·厦门一中高二期中）如图所示，激光笔发出一束激光射向水面O点，经折射后在水槽底部形成一光斑P。已知水深H=2.4m，水池面积足够大，入射角53°，水的折射率，真空中光速为c=3×108m/s，sin53°＝0.8，cos53°＝0.6，则激光从O点传播到P点所用的时间为（　　）A．1×10-8s B．×10-8s C．2×10-8s D．×10-8s【答案】B【解析】根据折射定律得到所以折射角β＝37°由于v代入数据得激光在水中传播的时间，故选B。8．（2022·河南·孟津县第一高级中学高三阶段练习）如图所示，为半径为R的匀质玻璃球过球心O的横截面，入射光线1从A点射入玻璃球，折射光线2经过B点，出射光线3相对入射光线1方向改变了30°，是入射光线1的延长线，已知。则该玻璃球的折射率为（　　）A． B． C． D．1.2【答案】C【解析】如图所示，反向延长出射光线3与交于D点根据几何关系和折射定律可知出射光线3相对入射光线1方向改变了30°，可得，又因为可得，则该玻璃的折射率为故ABD错误，C正确。故选C。二、提升训练9．（2022·辽宁·东北育才学校高二期中）如图所示是一块扇形玻璃棱镜的竖直截面，其圆心角为90°，OC边沿水平方向，OD边沿竖直方向。由a、b两单色光组成的入射光从OC边的A点入射，入射角=60°，a光从圆弧边的B点竖直向下出射，其中BC弧长占整个CD弧长的，b光从圆弧边向左下方出射则（　　）A．a光在棱镜中的折射率为B．b光在棱镜中的折射率为C．b光的频率比a光小D．b光在棱镜中的传播时间比a光长【答案】C【解析】A．由于弧长占整个弧长的，如图所示故，设A处折射角为，则折射率B处的折射角为60°，则有联立可得则，故A错误；BC．由题意可得b光的出射点在之间，由折射率表达式可知折射率越大频率越高，所以b光的频率比a光小，故B错误，C正确；D．由可知而所以b光在棱镜中的传播时间比a光短，故D错误。故选C。10．（2022·浙江·诸暨中学高三阶段练习）如图所示是一种测量介质折射率的方法。在矩形介质的上表面，覆盖一块毛玻璃，两者之间有很薄的空气层。光照射到毛玻璃，经毛玻璃透射后可以以任意角度射到待测介质的上表面。在介质的另一个侧面外有一个目镜，目镜可以在以O为圆心的轨道上转动，移动目镜时光轴ab始终指向O点。测光线量过程中，从目镜的视场中出现半目镜轨道明半暗的视野（如图所示），此时对应的θ=60°，目镜再逆时针往上转，视场中就是全暗的视野了。则（　　）A． B．C． D．【答案】B【解析】若形成半明半暗视野，则说明此时出射光线的折射角最小。由于毛玻璃下发生漫反射，所有方向的光线都有，折射角最小的情况对应空气层上90°入射的临界情况。此时有，且由此可计算出，故选B。11．（2022·全国·高三专题练习）2021年12月9日，“天宫课堂”第一课正式开讲，某同学在观看太空水球光学实验后，想研究光在含有气泡的水球中的传播情况，于是找到一块环形玻璃砖模拟光的传播，俯视图如图所示。光线a沿半径方向入射玻璃砖，光线b与光线a平行，两束光线之间的距离设为x，已知玻璃砖内圆半径为R，外圆半径为2R，折射率为，光在真空中的速度为c，不考虑反射光线，下列关于光线b的说法正确的是（　　）A．当时，光不会经过内圆B．当时，光线从外圆射出的方向与图中入射光线的夹角为45°C．当时，光线从外圆射出的方向与图中入射光线平行D．当时，光从内圆通过的时间为【答案】AD【解析】当折射光线恰好和内圆相切时，光恰好不会通过内圆根据几何关系得，根据折射率公式代入数据解得因此当时，光不会经过内圆，故A正确；B．由上式解得由几何分析可知，光线从外圆射出的方向与图中入射光线的夹角小于45°，故B错误；C．当时，由几何分析可知，光线从外圆射出的方向不可能与图中入射光线平行根据折射定律由于角度较小，可以得到因此光从内圆通过距离为光从内圆通过的时间为，故C错误，D正确。故选AD。12．（2022·广东·高三学业考试）由透明体做成的三棱柱，横截面为直角三角形，其中∠BAC=30°，如图所示，AC面镀膜，经透明体射到AC面的光只能反射。现有一束光从AB面的D点垂直AB面射人透明体，经AC面的E点反射后从BC面射出透明体，出射光线与BC面成30°角。求该透明体的折射率。【答案】【解析】设光线从BC面射出的入射角为，折射角为，如下图所示光线在面上发生反射，反射角等于入射角，根据几何关系知，光线射到面上时的入射角为光线从BC面射出的折射角为则该透明体的折射率为13．（2022·重庆·模拟预测）如图所示，直线过半圆柱玻璃砖直径，一束入射光线与直线成进入半圆柱玻璃砖，出射光线与平行且到距离为半圆柱半径的倍。已知半圆柱半径为R，光在真空中的速度为c，求：（1）半圆柱玻璃砖的折射率；（2）光在半圆柱传播的时间。【答案】（1）；（2） 【解析】（1）光路图如图所示根据题意和几何关系可知解得因为故根据几何关系解得（2）根据几何关系根据正弦定理解得光在半圆柱传播的速度传播用时14．（2022·安徽·淮南第一中学模拟预测）如图所示，真空中某单色光的细光束以i＝60°从A点入射到直径为d的玻璃球表面，进入球内后在B点发生反射，然后从C点射出。已知从C点射出的光线恰好与A点的入射光线平行，真空中光速c。求：（1）玻璃的折射率n；（2）光束从B点到C点的传播时间t。【答案】（1）；（2）【解析】（1）由题意可得光路图如图 由几何关系知所以折射角为则由折射定律得，折射率为（2）由得光在玻璃球中的速度为由几何关系知所以光束从B点到C点的传播时间为15．（2022·广东·深圳市光明区高级中学高二期中）如图所示，足够长不透光水平挡板上开有一小孔P，水平挡板下方一定距离处有一水平放置的足够长平面镜，一束光线以的入射角通过小孔射到平面镜上，通过反射照射到挡板下表面的M点。现在将一块厚度为d的（d小于挡板和平面镜间的距离）足够长平行玻璃砖平放在平面镜上，则光线通过折射后经平面镜反射再从玻璃砖的上表面射出，打在挡板下表面上的N点（图中未画出），已知玻璃砖对光的折射率，真空中光束为c。求（1）光束通过玻璃砖的路程s；（2）放入玻璃砖前后两次光束从P点射入到打在挡板上的时间差△t。【答案】（1） ；（2）【解析】（1）作光路图如图所示，由折射定律可得折射角 光束通过玻璃砖的路程 （2）光束通过玻璃砖的传播速度光束通过玻璃砖的时间未放玻璃砖时光束通过玻璃砖所在区域的时间故入玻璃砖前后的时间差16．（2022·吉林省实验中学高二期中）一个大游泳池，池底水平，水深1.0m，有长的直杆直立于池底，当太阳光以与水平方向成角射在水面上时，测得杆在池底的影长。求：（1）水的折射率；（2）当池水深度变为0.7m时杆在池底的影长的长度。【答案】（1）；（2）1.325m【解析】（1）如图所知，由题意根据几何关系知所以所以所以折射角为所以折射率为（2）当池水深度变为0.7m时，光路图如图所示由几何关系知则又 所以17．（2022·河北·模拟预测）如图所示，一截面是夹角为扇形的透明圆柱体，放置在水平桌面上.现有一束光平行于桌面从的中点A射到圆柱体表面上，折射进入后恰好从中点B处垂直截面射出；若将这束光平行于桌面从中点C处射到圆柱体表面上，则折射后从截面的D点射出，测得D距圆心O的距离为d。求：（1）透明圆柱体的折射率；（2）光束从C到D经历的时间。【答案】（1）；（2）【解析】（1）如图所示，由几何关系得又则透明圆柱体的折射率（2）如图所示，由几何关系得又得因为所以可得光在圆柱体内传播的速度则光束在圆柱体内从C到D经历的时间18．（2022·河北·高三期中）五角棱镜是光束定角度转向器之一，常用于照相机的取景器、图像观察系统或测量仪器中。如图所示是五角棱镜的截面图。棱镜材料的折射率为，面与面垂直。一束单色光垂直面入射，经面和面反射后垂直面射出。该单色光的频率为，在真空（或空气）中传播的速度为。求：（1）单色光在棱镜材料中的波长；（2）面与面的夹角；【答案】（1）；（2）【解析】（1）光在棱镜中传播的速度光从空气传到棱镜中，频率不变，有可得（2）画出光路图如图所示为反射面的法线，为反射面的法线由反射定律有，光线与光线垂直，有由于 ， ，可得由几何关系有解得