人教版 (2019)选择性必修 第一册第四章 光1 光的折射达标测试

这是一份人教版 (2019)选择性必修 第一册第四章 光1 光的折射达标测试，共10页。

考点一 光的折射现象
1．如图所示的四种现象，属于光的折射现象的是( )
2.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为入射光线，OB为反射光线，OC为折射光线
B．BO为入射光线，OC为反射光线，OA为折射光线
C．CO为入射光线，OB为反射光线，OA为折射光线
D．条件不足，无法确定
3.如图所示，把由同种玻璃制成的厚度为d的立方体A和半径为d的半球体B放在报纸上，且让半球的凸面向上。从B正上方(对B来说是最高点)分别观察A、B中心处报纸上的文字，下面的观察记录正确的是( )
A．看到A中的字比B中的字高
B．看到B中的字比A中的字高
C．看到A、B中的字一样高
D．看到B中的字比没有放玻璃半球时高
4．如图是两个并排而且深度相同的足够大的水池，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池底形成杆的影子，下列说法正确的是( )
A．装水的池中标杆影子较长
B．未装水的池中标杆影子较长
C．两池中标杆影子长度相同
D．装水的池中标杆没有影子
考点二 折射定律和折射率
5.如图所示，一束光由空气射入某种介质的折射情况，入射光线、折射光线与法线的夹角分别为θ1、θ2，则( )
A．这束光在介质中的传播速度比空气中大
B．介质的折射率可能小于1
C．介质的折射率为eq \f(sin θ2,sin θ1)
D．介质的折射率为eq \f(sin θ1,sin θ2)
6．某同学通过实验测定半圆形玻璃砖的折射率n。如图甲所示，O是圆心，MN是法线，AO、BO分别表示某次测量时光线在空气和玻璃砖中的传播路径。该同学测得多组入射角i和折射角r，作出sin i－sin r图像如图乙所示。则( )
A．光由A经O到B，n＝1.5
B．光由B经O到A，n＝1.5
C．光由A经O到B，n＝0.67
D．光由B经O到A，n＝0.67
7．(2023·山东省枣庄八中东校区高二月考)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，所以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作的。如图所示，一束单色光射入一玻璃球体，入射角为60°。已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.eq \r(2) B．1.5 C.eq \r(3) D．2
8．(2022·江苏卷)如图所示，两条距离为D的平行光线，以入射角θ从空气射入平静水面，反射光线与折射光线垂直，求：
(1)水的折射率n；
(2)两条折射光线之间的距离d。
9.(2022·江苏淮安市高二期末)如图所示，某种材料制成的透明球半径为R，光线从A点射入，从B点射出，在B点的入射角为45°，射出透明球的光线相对入射光线偏转了30°，光在真空中的传播速度为c，求：
(1)该材料的折射率；
(2)光线通过该透明球所用的时间。
10．(2022·江苏省镇江中学期中)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。已知入射角α＝53°，水的折射率n＝eq \f(4,3)，真空中光速c＝3.0×108 m/s，sin 53°＝0.8，cs 53°＝0.6。求：
(1)激光在水中传播的速度大小v；
(2)激光在水中的折射角β；
(3)打开出水口放水时，水放出过程中光斑P移动的距离x与水面下降距离h的关系。
11．(2019·全国卷Ⅰ)如图，一艘帆船静止在湖面上，帆船的竖直桅杆顶端高出水面3 m。距水面4 m的湖底P点发出的激光束，从水面出射后恰好照射到桅杆顶端，该出射光束与竖直方向的夹角为53°(取sin 53°＝0.8)。已知水的折射率为eq \f(4,3)。
(1)求桅杆到P点的水平距离；
(2)船向左行驶一段距离后停止，调整由P点发出的激光束方向，当其与竖直方向夹角为45°时，从水面射出后仍照射在桅杆顶端，求船行驶的距离。
1 光的折射
1．C [屏幕上呈现手的影子是光沿直线传播形成的，故A错误；山在水中形成“倒影”，是由光发生反射形成的，故B错误；光从水中射向空气时，在水面发生折射，使光的传播方向发生偏折，故C正确；太阳光在树荫下形成的光斑是由太阳光透过缝隙而形成的太阳的像，是小孔成像现象，这是光沿直线传播形成的，故D错误。]
2．C [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。]
3．A [如图所示，当人眼通过半球体观察的时候，B中心处报纸上的文字反射的光线沿球面法线方向射出，所以不发生折射，通过半球体观察物、像重合，则看到B中的字和没有放玻璃半球时一样高；通过立方体观察时，由于光线发生了折射，折射角大于入射角，所以看到的像比物高，即看到A中的字比B中的字高，故A正确。
]
4．B [未装水时，光沿直线传播从杆顶照射到池底的P点，如图甲。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，如图乙，可知未装水的池中标杆影子较长，故B正确。]
5．D [这束光在介质中的传播速度比空气中小，选项A错误；任何介质的折射率都大于1，选项B错误；介质的折射率为n＝eq \f(sin θ1,sin θ2)，选项C错误，D正确。]
6．B [由题图乙可知eq \f(sin i,sin r)＝eq \f(0.6,0.9)＝eq \f(2,3)＝eq \f(1,n)，解得n＝1.5，因i是入射角，r是折射角，且折射角大于入射角，故光由B经O到A，故选B。]
7．C [如图所示为光线在玻璃球内的光路图；
A、C为折射点，B为反射点，OD平行于入射光线，故∠AOD＝∠COD＝60°，
所以∠OAB＝30°，玻璃的折射率n＝eq \f(sin 60°,sin 30°)＝eq \r(3)，故C正确。]
8．(1)tan θ (2)Dtan θ
解析 (1)设折射角为γ，根据几何关系可得γ＝90°－θ
根据折射定律可得n＝eq \f(sin θ,sin γ)
联立可得n＝tan θ
(2)如图所示
根据几何关系可得d＝eq \f(D,sin 90°－θ)·sin θ＝Dtan θ。
9．(1)eq \f(\r(6),2) (2)eq \f(\r(3)R,c)
解析 (1)设圆心为O点，光线在B点折射时入射角为45°，
根据几何关系可知在A点的折射角为45°，
根据光路可逆原理可知在B点射出时折射角为i，光路图如图所示。
根据几何关系∠C＝i－30°，
i＝90°－∠C，
解得i＝60°
故该材料的折射率
n＝eq \f(sin i,sin γ)＝eq \f(sin 60°,sin 45°)＝eq \f(\r(6),2)
(2)光在透明球中的速度v＝eq \f(c,n)＝eq \f(2c,\r(6))，
传播距离AB＝eq \f(R,sin 45°)＝eq \r(2)R，
传播时间t＝eq \f(AB,v)＝eq \f(\r(3)R,c)。
10．(1)2.25×108 m/s (2)37° (3)x＝eq \f(7,12)h
解析 (1)激光在水中传播的速度v＝eq \f(c,n)＝2.25×108 m/s
(2)根据折射定律有n＝eq \f(sin α,sin β)
解得β＝37°
(3)根据题意作出光路图
由图可看出OO′＝h，
AB＝x＝O′B－O′A
由几何关系可知O′B＝htan α，
O′A＝htan β
解得x＝eq \f(7,12)h。
11．(1)7 m (2)5.5 m
解析 (1)设光束从水面射出的点到桅杆的水平距离为x1，到P点的水平距离为x2；桅杆顶端距水面的高度为h1，P点处水深为h2；激光束在水中与竖直方向的夹角为θ，由几何关系有eq \f(x1,h1)＝tan 53°①
eq \f(x2,h2)＝tan θ②
由折射定律有sin 53°＝nsin θ③
设桅杆到P点的水平距离为x，则x＝x1＋x2④
联立①②③④式并代入题给数据得x＝7 m⑤
(2)设激光束在水中与竖直方向的夹角为45°时，从水面出射的方向与竖直方向夹角为i′
由折射定律有：sin i′＝nsin 45°⑥
设船向左行驶的距离为x′，此时光束从水面射出的点到桅杆的水平距离为x1′，到P点的水平距离为x2′，
则x1′＋x2′＝x′＋x⑦
eq \f(x1′,h1)＝tan i′⑧
eq \f(x2′,h2)＝tan 45°⑨
联立⑤⑥⑦⑧⑨式并代入题给数据得
x′＝(6eq \r(2)－3) m≈5.5 m。