沪科版 (2019)选择性必修 第一册4.1 光的折射课后作业题

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【精品】物理沪科版选择性必修第一册第1节光的折射-2优选练习一．单项选择1．如图，一束单色光射入一玻璃球体，入射角为60°．己知光线在玻璃球内经一次反射后，再次折射回到空气中时与入射光线平行．此玻璃的折射率为（　　）A.       B.1.5           C.        D.2 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”是用球体反射原件制成的，如图所示，反光膜内均匀分布着直径为10μm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，则第一次入射时的入射角应是（　　）A.15° B.30° C.45° D.60°       
3．如图所示，实线为空气和水的分界面，一束绿光从水中的A点沿AO1方向（O1点在分界面上，图中未画出）射向空气，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．下列说法正确的是（　　）A.O1点在O点的右侧B.绿光从水中射入空气中时波长不变C.若沿AO1方向射出的一束蓝光，则折射光线有可能通过B点正上方的C点D.若增大入射角，可能在空气中的任何位置都看不到此绿光  4．圆形玻璃砖的横截面如图所示， O点为圆心，OO′为直径MN的垂线，足够大的光屏PQ与直径MN垂直并接触于N点，已知半圆形玻璃砖的半径R=10cm，折射率，一细束激光沿半径方向射向圆心O点，入射光线与OO′夹角，光屏PQ上出现两个光斑，则这两个光斑之间的距离为(    )A.cm          B.cm         C. cm       D.cm5．如图所示，MN是空气与某种液体的分界面，一束红光由空气射到分界面，一部分光被反射，一部分光进入液体中．当入射角是45°时，折射角为30°．以下说法正确的是（　　）A.反射光线与折射光线的夹角为120°B.该液体对红光的折射率为C.该液体对红光的全反射临界角为45°D.当紫光以同样的入射角从空气射到分界面，折射角也是30°  6．两束平行的细激光束，垂直于半圆柱玻璃的平面射到半圆柱玻璃上，如图所示．已知光线1沿直线穿过玻璃，它的入射点是O；光线2的入射点为A，穿过玻璃后两条光线交于P点．已知玻璃截面的圆半径为R，OA=，OP=R，光在真空中的传播速度为c．据此可知（　　）A．光线2在圆弧面的入射角为45°B．玻璃材料的折射率为C．光线1在玻璃中传播速度为D．光线1在玻璃中传播时间为 7．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8．一束复色光由空气斜射向一块平行平面玻璃砖，经折射分成两束单色光a．b.已知a光的频率小于b光的频率，下列光路图正确的是(　　) 9．让太阳光垂直照射一块遮光板，板上有一个可以自由收缩的三角形孔，当此三角形孔缓慢缩小直到完全闭合时，在孔后的屏上将先后出现(   )A．由大变小的三角形光斑，直至光斑消失B．由大变小的三角形光斑，明暗相间的彩色条纹，直至条纹消失C．由大变小的三角形光斑，明暗相间的条纹，直至黑白色条纹消失D．由大变小的三角形光斑，圆心光斑，明暗相间的彩色条纹，直至条纹消失 10．平行光a垂直射向一半径为R的玻璃半球的平面，其截面如图所示，发现只有P．Q之间所对圆心角为60°的球面上有光射出，若仅将a平行光换成b平行光，测得有光射出的范围增大，设玻璃球对a和b两种色光折射率分别为na和nb，光子能量分别为Ea和Eb.则（　　）A.na＞nb．Ea＞Eb B.na＞nb．Ea＜Eb C.na＜nb．Ea＞Eb D.na＜nb．Ea＜Eb 11．如图所示，一束复色可见光射到置于空气中的平板玻璃上，穿过玻璃后从下表面射出，变为a．b两束平行单色光，对于两束单色光来说（　　）A.玻璃对a的折射率较大B.b光在玻璃中传播的速度较大C.b光每个光子的能量较大D.用同一双缝干涉实验装置分别以a．b光做实验，a光的干涉条纹间距小于b光的干涉条纹间距  12．如图所示是一个透明圆柱体的横截面，一束单色光平行于直径AB射向圆柱体，光线经过折射后恰能射到B点。已知入射光线到直径AB的距离为，R是圆柱体的半径。已知光在真空中的传播速度为c，则（    ）A.该透明圆柱体介质的折射率为B.该单色光从C点传播到B点的时间为3R/cC.折射光线过B点时可能发生全反射D.改变入射光线到直径AB的距离，折射光线仍然能够射到B点13．如图所示，在x轴的原点放一点光源S，距点光源为a处，放一不透光的边长为a的正方体物块，若在x轴的上方距x轴为2a处放一个平行于x轴并且面向物块的长平面镜，则在x轴上正方体的右边有部分区域被镜面反射来的光照亮，当点光源沿x轴向左移动的距离至少为多少时，正方体的右侧x轴上被光照亮部分将消失（　　）A. B. C. D.  14．如图所示，在水中有一厚度不计的薄玻璃片做成的中空三棱镜，里面是空气，一束光A从棱镜的左边射入，从三棱镜的右边射出时发生色散，射出的可见光分布在a点和b点之间，则（　　）A.从a点射出的是红光，从b点射出的是紫光B.从a点射出的是紫光，从b点射出的是红光C.从a点和b点射出的都是紫光，从ab中点射出的是红光D.从a点和b点射出的都是红光，从ab中点射出的是紫光  15．如图所示，AB是半圆形玻璃砖的直径，O是圆心，MN是过圆心垂直于AB的一条直线，a．b两单色光平行于MN从距圆心等距的点射入玻璃砖，经玻璃砖折射后折射光线交于P点，下列论述：①a光通过玻璃砖的时间较大；②b光通过玻璃砖的时间较大；③空气中，a光的波长大于b光；④a光的频率大于b光。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
参考答案与试题解析1．【答案】C【解析】考点:光的折射定律．专题:压轴题；光的折射专题．分析:作出光线在玻璃球体内光路图．由于折射回到空气中时与入射光线平行，出射的光路与入射的光路具有对称性，根据几何知识求出光线在A点的折射角，再求解折射率．解答:解：作出光线在玻璃球体内光路图，A．C是折射点，B反射点，OD平行于入射光线，由几何知识得，∠AOD=∠COD=60°，则∠OAB=30°即折射角r=30°，入射角i=60°所以折射率为n==故选C点评:本题解答的关键是作出光路图，要根据反射光路的对称性，由几何知识作出光路，求出折射角．　2．【答案】D【解析】考点： 光的折射定律．专题： 光的折射专题．分析： 由题，光线照射在玻璃珠上，出射光线与入射光平行反向，说明入射光路与出射光路对称，作出光路图，由几何知识得到入射角θ1与折射角θ2的关系，由=n 求出θ1．解答： 解：由题意分析：光线照射在玻璃球上，最终能沿原方向相反方向射出，说明入射光路与出射光路平行对称，作出平行返回的光线的光路如图，则：=n=由几何关系知，出射光线与入射光线平行的条件为：θ1=2θ2故联立解得：θ1=60°故选：D．点评： 本题的解题关键是抓住光路的对称性，画出光路图，再几何知识确定出入射角与折射角的关系，进行求解．  3．【答案】D【解析】【考点】:光的折射定律．【专题】:光的折射专题．【分析】:光由水由射入空气时折射角大于入射角，据此大致画出光路图，确定O1点与O点的位置关系；由公式λ=vT，v=判断绿光从水中射入空气中时波长的变化；水对蓝光的折射率大于绿光的折射率，则射出水的时的折射角较大据此判断折射光线有可能通过B点上方还是下方．光由光密介质（水）射入光疏介质（空气）时可以发生全反射．解：A．光由水由射入空气时折射角大于入射角，光路图大致如下：可以看出O1点在O点的左侧，故A错误；B．绿光从水中射入空气中时传播速度减小，频率不变，由v=λf，知波长变小，故B错误；C．若沿AO1方向射出一束蓝光，水对蓝光的折射率大于绿光的折射率，则射出水时的折射角较大，则蓝光的折射光线经过B点下方，不可能经过B点正上方的C，故C错误．D．光由光密介质（水）射入光疏介质（空气）时，当入射角增大到一定的值会发生全反射，则在空气中的任何位置都看不到绿光，故D正确；故选：D．【点评】:解决本题关键掌握光的反射定律．折射定律和全反射的条件，并能来用分析实际问题，比较容易． 4．【答案】C【解析】试题分析：画出如图光路图，光线在O点发射反射和折射，其中反射角为30°，则反射点P距离N点的距离为；根据光的折射定律可得：，解得，则射到PQ上的点距离N点的距离为：，则这两个光斑之间的距离为；故选C.考点：光的反射定律及光的折射定律.5．【答案】C【解析】【考点】:光的折射定律．【专题】:光的折射专题．【分析】:根据反射定律得到反射角，由几何知识分析反射光线与折射光线的夹角．由折射率公式n=求出折射率，再由临界角公式sinC=，求出临界角．解：A．根据反射定律得到反射角为45°，由几何知识得，反射光线与折射光线的夹角是105°．故A错误．B．由折射率公式n=，得n==，故B错误．C．由临界角公式sinC=，得，sinC=，则C=45°．故C正确．D．根据折射定律得知，紫光的折射率大于红光的折射率，则紫光以同样的入射角从空气射到分界面，折射角小于30°．故D错误．故选：C【点评】:本题考查折射定律．反射定律．临界角等光学基础知识，难度不大．折射率公式n=和临界角公式sinC=是考试的热点，是牢固掌握． 6．【答案】B【解析】【分析】根据几何知识求出光线在圆弧面的入射角和折射角，由折射定律求得折射率；由v=求出该光线在玻璃中传播速度；由几何关系求出光线在玻璃中通过的路程s，由t=求出光线在玻璃中传播时间．【解答】解：A．光线AB沿直线进入玻璃，在半圆面上的入射点为B，入射角设为θ1，折射角设为θ2，则根据几何关系得： sinθ1===，则入射角θ1=30°．故A错误．B．因OP=R，由数学上余弦定理得 BP==R，而OB=R解得：BP=R则知 OB=BP，所以折射角 θ2=2×30°=60°由折射定律得玻璃的折射率为：n===．故B正确．C．该光线1在玻璃中传播速度为：v==．故C错误．D．光线1在玻璃中传播时间为：t===．故D错误．故选：B【点评】本题考查光的折射．关键根据光路图，运用几何知识求出入射角与折射角． 7．【答案】B 【解析】考点：光的反射定律【名师点睛】解决本题的关键知道光从光疏介质进入光密介质，折射角小于入射角，以及知道反射镜与入射角相等。8．【答案】D【解析】光线经平行平面玻璃砖两次折射后，根据折射定律得到：出射光线与入射光线平行．由题：a光的频率小于b光的频率，则玻璃砖对a光的折射率小于b光的折射率，当入射角相同时，由折射定律分析得知a的折射角小于b光的折射角，在玻璃砖内部，a光在b光右侧．故D正确．
故选：D9．【答案】D【解析】试题分析：当孔足够大时，由于光的直线传播，所以屏首先出现的是三角形光斑，之后随着小孔的继续缩小，出现小孔成像，成的是太阳的像，故为小圆形光斑．随着小孔的进一步缩小，当尺寸与光波波长相当时，出现了明暗相间的衍射条纹，最后随小孔的闭合而全部消失， D正确考点：考查了光的传播【名师点睛】明确光的直线传播以及小孔成像规律，同时注意当能发生明显的衍射条件时，会在屏上出现彩色条纹． 10．【答案】A【解析】考点:光的折射定律.专题:光的折射专题.分析:玻璃半球面上只有P．Q之间所对圆心角为60°的球面上有光射出，说明光线在P．Q两点恰好发生全反射，由几何知识求出临界角，再求解折射率.将a平行光换成b平行光，测得有光射出的范围增大，说明b光的临界角大于a光的临界角，由临界角公式确定折射率的大小，然后分析答题.解答:解：玻璃半球面上只有P．Q之间所对圆心角为60°的球面上有光射出，说明光线在P．Q两点恰好发生全反射，将a平行光换成b平行光，测得有光射出的范围增大，说明b光的临界角大于a光的临界角，由n=可知，b光的折射率小于a光的折射率，即：na＞nb，在同种介质中，折射率越大，光的频率f越大，则a光的频率大，由E=hf可知，频率越大，光子的能量越大，a光子的能量大于b光子的能量，即：Ea＞Eb，故A正确；故选：A.点评:本题关键要掌握全反射的条件和临界角公式.对于临界角，当光线从光密介质射入光疏介质恰好发生全反射时，入射角等于临界角.11．【答案】C【解析】【考点】光的折射定律．【专题】光的折射专题．【分析】根据光的偏折程度比较出a．b两光的折射率大小，从而比较出光子的频率大小．波长大小，根据v=比较出光在玻璃中的速度大小．由光子能量公式E=hγ分析光子能量的大小．根据△x=分析干涉条纹间距的大小．解：A．由图看出，b光的偏折程度大，则玻璃对b光的折射率较大．故A错误．B．a光的折射率较小，根据v=知，玻璃中a光的速度较要大．故B错误．C．b光的折射率较大，频率较高，根据E=hγ知，b光的光子能量较大．故C正确．D．a光的频率较小，波长较长，根据△x=知，a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距，故D错误．故选：C．【点评】解决本题的突破口在于通过光的偏折程度得出折射率的大小，即可判断折射率．频率．波速．波长．光子能量等大小关系．　 12．【答案】B【解析】【考点】考查光的折射与全反射如图，即，，r=30°，，折射率，故A错误；该单色光从C到B的时间，故B正确；光线折射到B点不可能发生全反射，因为出射角为60°，故C错误；改变光线到直径AB的距离，折射光线不能射到B点，故D错误。【思路点拨】该题考查光的折射与全反射的基本公式和规律，关键是根据几何关系找到入射角和折射角，从而求出折射率以及光在介质中的传播速度。 13．【答案】D【解析】考点： 光的反射定律．专题： 光的直线传播和光的反射专题．分析： 点光源S发出的过正方体左上角射到平面镜上的光线，是光源发出的经平面镜反射后最有可能照到正方体右侧的光线，如果该光线的反射光线被正方上表面挡住，则正方体右侧照亮区将消失，作出光路图，由相似三角形的知识可求出点光源沿x轴向右移动的距离X的大小．解答： 解：当光源发出的能照到平面镜上最右侧的光恰好被正方体上表面挡住时；照亮区域将消失，根据光的反射定律作光路图如图所示．由题意得：CD=a，SD=X+a；AE=2a﹣a=a，CE=；由图知：△CAE∽△SCD，由相似三角形的性质可得：故：，则X=﹣；即当点光源沿x轴向左移动的距离至少为时，正方体的右侧x轴上被光照亮部分将消失．故选：D．点评： 本题考查了光的反射的应用，根据题意作出光路图，应用数学知识求解本题即可．此题有一定难度，对学生的要求比较高，要求学生解答此题时，应具备较好的数学基础． 14．【答案】B【解析】【考点】:光的折射定律．【专题】:光的折射专题．【分析】:红光的折射率比紫光小．做出光路图，根据折射角大小和折射定律比较折射率大小进而得到是红光还是紫光．【解析】:解：作出射到a点和b点的光路图如下：由图看出射到a点的折射角比较大，而入射角相同，由n=，知a光的折射率较大，故从a点射出的是紫光，从b点射出的是红光，故ACD错误，B正确；故选：B．【点评】:本题考查光的折射规律，关键要掌握红光与紫光折射率大小关系，明确它们偏折程度的大小． 15．【答案】C【解析】本题考查了光的折射由图可知：b光的偏折程度大于a，即b的折射率大，由，可知：b光在玻璃中传播的速度小，则时间长；频率越大则折射率越大，故b的频率大；由，可知b光的波长较短；选项C正确