（2）光的折射——2024届高考二轮复习光学专练提能(含答案)

这是一份（2）光的折射——2024届高考二轮复习光学专练提能(含答案)，共14页。试卷主要包含了单选题，实验题等内容，欢迎下载使用。

一、单选题
1．如图所示，一束复色光从空气射到一块长方体玻璃砖上表面后分成两束单色光a、b，光束a、b与法线的夹角分别为α、β，则光束a、b通过玻璃砖的时间之比为( )
A.B.C.D.
2．如图所示，一束可见光穿过平行玻璃砖后，变为a、b两束单色光。如果光束b是蓝光，则光束a可能是( )
A.红光B.黄光C.绿光D.紫光
3．如图所示，两束不同的单色光P和Q射向半圆形玻璃砖，其出射光线都是从圆心O点沿OF方向，由此可知( )
A.P光的频率比Q光的频率大
B.Q光穿过该玻璃砖所需的时间比P光短
C.P、Q两束光以相同的入射角从水中射向空气，若Q光能发生全反射，则P光也一定能发生全反射
D.如果让P、Q两束单色光分别通过同一双缝干涉装置，P光形成的干涉条纹间距比Q光的大
4．如图所示，矩形ABCD代表一个折射率为的透明长方体，其四周介质的折射率为1，一细光束以入射角θ入射至AB面上的P点，。不考虑光束在长方体内的二次及二次以上的多次反射，以下说法正确的是( )
A.若该光束由红紫两种颜色可见光组合而成且均可从DC边射出，则紫光靠左，红光靠右
B. 若单色光束进入长方体后能直接射至AD面上，则角θ的最小值
C.若单色光束入射角θ为30°时可以射至D点，则长方体的折射率
D.入射角θ越大，光束越有可能在AD边发生全反射
5．如图所示，一半圆形玻璃砖，C点为其圆心，直线过C点与玻璃砖上表面垂直。与直线平行且等距的两束不同频率的细光a、b从空气射入玻璃砖，折射后相交于图中的P点，以下说法正确的是( )
A.b光从空气射入玻璃，波长变长
B.真空中a光的波长小于b光的波长
C.a光的频率大于b光的频率
D.若a、b光从同一介质射入真空，a光发生全反射的临界角较大
6．如图所示，一个横截面为四分之一圆（半径为R）的透明柱体水平放置。平行于底面的光线从左侧射入，已知柱体的折射率为，其中D点为的中点，真空中的光速为c，只讨论界面的第一次折射或反射，柱体周围可视为真空。已知由D点入射的光线经圆弧面折射后到达延长线上的E点（图中未画出），下列说法正确的是( )
A.由D点入射的光线从D点传到所在水平面上E点的时间为
B.光线在面上的最高出射点到所在水平面的距离为
C.圆弧面上有光线射出的弧长为
D.由D点入射的光经圆弧面折射后，折射光线与入射光线相比偏转了45°
7．如图，一束单色光从厚度均匀的玻璃砖上表面M点射入，在下表面P点反射的光线经上表面N点射出，出射光线b相对入射光线a偏转60°，已知M、P、N三点连线组成等边三角形，则该玻璃砖的折射率为( )
A.B.1.5C.D.2
8．现要测量一玻璃圆盘的折射率，但是由于手边没有角度测量工具，一同学想到用表盘辅助测量。使一束单色光从11点处水平射入，发现从7点处水平射出，则玻璃折射率n为( )
A.1.5B.2C.D.
二、实验题
9．某同学用半圆形玻璃砖测定玻璃的折射率（如图所示）。
（1）在平铺的白纸上垂直纸面插大头针确定入射光线，并让入射光线过圆心O；在半圆形玻璃砖（图中实线部分）另一侧垂直纸面插大头针，使挡住的像，连接；实验中要求三枚大头针的______（选填“针帽”或“针尖”）在同一视线上；
（2）图中MN为分界线，虚线半圆与玻璃砖对称，B、C分别是入射光线、折射光线与圆的交点，AB、CD均垂直于法线并分别交法线于A、D点。设AB的长度为，AO的长度为，CD的长度为，DO的长度为，为较方便地表示出玻璃砖的折射率，需用刻度尺测量______，（选填或）则玻璃砖的折射率可表示为______；
（3）该同学在插大头针P3前不小心将玻璃砖以O为圆心顺时针转过一小角度，由此测得玻璃砖的折射率将______（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。
10．某实验小组在用激光笔测量半圆形玻璃砖折射率的实验中，足够长的光屏与半圆形玻璃砖的直边平行，O点为玻璃砖圆心，为法线。当激光沿AO方向入射时光屏上未出现光斑；当激光沿BO方向入射时光屏上C点出现光斑，如图所示。
（1）激光沿AO方向入射时光屏上未出现光斑的原因是_______。
（2）过B点作的垂线，垂足为D。测得和，则该玻璃砖的折射率______（用和表示）。
11．实验室有一个直角三棱镜，物理小组的同学准备测量它的折射率，实验步骤如下：
（1）在木板上铺一张白纸，将三棱镜放在白纸上并用细线描出三棱镜的轮廓，如图中的实线所示。
（2）在垂直于AB的方向上插上两枚大头针和，在棱镜的BC侧透过三棱镜观察两个大头针，当的像恰好被的像挡住时，插上大头针，使挡住、的像，再插上大头针，使挡住和、的像，移去三棱镜和大头针，大头针在纸上的位置如图所示。
请帮他们完成下列实验内容：
（1）将实验需要的光路图补充完整。
（2）实验小组用量角器量出光线在BC界面发生折射时，入射光线与BC边夹角为α、折射光线与BC边夹角为β，则三棱镜的折射率______。
（3）若实验中三棱镜的位置发生了微小的平移，如图中虚线所示，则测得的折射率______真实值（选填“大于”“等于”或“小于”）。
12．在“测玻璃的折射率”实验中：
（1）为了取得较好的实验效果，下列操作正确的是_______。
A.必须选用上下表面平行的玻璃砖
B.选择的入射角应尽量小些
C.大头针应垂直地插在纸面上
D.大头针和及和之间的距离适当大些
（2）甲同学由于没有量角器，在完成了光路图以后，以O点为圆心，长为半径画圆，分别交线段OA于A点，交O和连线延长线于C点，过A点作法线的垂线AB交于B点，过C点作法线的垂线CD交于D点，如图所示，用刻度尺量得，，由此可得出玻璃的折射率_______（结果保留两位有效数字）。
（3）乙同学作玻璃砖的下侧界面如图乙所示，以、为界面画光路图，其它操作均正确。该同学测得的折射率与真实值相比_______（填“偏大”、“偏小”或“不变”）。
参考答案
1．答案：A
解析：根据折射定律为
几何关系可得
时间
联立解得
所以有
故选A。
2．答案：D
解析：光从空气斜射到玻璃，因为玻璃上下表面平行，当第二次折射时折射光线与第一次折射入射光线平行。由于折射率不同，a光偏折较大，b光偏折较小。所以此玻璃对a光的折射率大于对b光的折射率，所以a的频率大于b的频率，给出的各色光中频率大于蓝光的只有紫光，故D正确，ABC错误。
故选：D。
3．答案：D
解析：A.由图可知，P光的偏折程度较小，折射率较小，频率较小，A错误；
B.由可知，P光在玻璃中的传播速度较大，P光穿过该玻璃砖所需的时间比Q光短，B错误；
C.由可知，P光发生全反射时的临界角较大，故P、Q两束光以相同的入射角从水中射向空气，若Q光能发生全反射，P光不一定能发生全反射，C错误；
D.P光折射率较小，相应波长较大，由可知，如果让P、Q两束单色光分别通过同一双缝干涉装置，P光形成的干涉条纹间距比Q光的大，D正确。
故选D。
4．答案：C
解析：A.若该光束由红紫两种颜色可见光组合而成且均可从DC边射出，光路图如图所示
由于红光的折射率小于紫光的折射率，由折射定律
可知，红光在AB面折射角较大，则红光靠左，紫光靠右，故A错误；
BC，要使光束进入长方体后能射至AD面上，折射光线射到D点时角θ最小，此时折射角也最小，设最小折射角为α，如图所示
由折射定律有
设，则，由几何关系有
解得
解得
故B错误，C正确；
D.光束要在AD边上发生全反射，则在AD边上的入射角大于临界角C，如图所示
由折射定律可知，入射角θ越大，α越大，则在AD边上的入射角β越小，越不容易发生全反射，故D错误。
故选C。
5．答案：D
解析：A、光在两种介质的界面处不改变光的频率，b光从空气射入玻璃砖后，即由光疏介质进入光密介质，由知，光的传播速度变慢，由知，波长变短，故A错误；
BC、由题分析可知，玻璃砖对b束光的折射率大于对a束光的折射率，则b光的频率高，由得知，在真空中，a光的波长大于b光的波长，故BC错误；
D、由可知，a光的折射率小，则a光发生全反射的临界角大于b光，故D正确。
故选：D。
6．答案：A
解析：由于D为的中点，故在面，入射角，由折射定律，
得折射角，则
可知，
光在柱体内的传播速度
在柱体内的传播时间
从传到E的时间
故从D点传到E点的时间，A正确；根据得临界角为45°，则光线在面上的最高出射点到所在水平面的距离为，圆弧面上有光线射出的弧长，B、C错误。由A选项的分析可知，所以折射光线与入射光线相比偏转了15°，故D错误。
7．答案：C
解析：由于出射光线b相对入射光线a偏转60°，可知入射角为；又因为M、P、N三点连线组成等边三角形，则可知折射角为，所以折射率为，故选C。
8．答案：D
解析：根据题意，由折射定律和反射定律画出光路图，如图所示
由几何关系可得，光线在11点处的入射角为60°，折射角为30°，则折射率为
故选D。
9．答案：（1）针尖（2）和；（3）偏大
解析：（1）实验中要求三枚大头针的针尖在同一视线上，而不是针帽，针帽的在视线方向上的横截面积比较大，会带来较大误差。
（2）光线的入射角和折射角的正弦值分别为
，
根据光的折射定律可知玻璃砖的折射率
因此只需测量和即可。
（3）当玻璃砖顺时针转过一个小角度时，在处理数据时，认为是不变的，即入射角不变，而减小，所以测量值
将偏大。
10．答案：（1）全反射
（2）
解析：（1）激光沿AO方向入射时光屏上未出现光斑的原因是激光未发生折射，发生全反射。
（2）由图标出折射角和入射角
由图可知
由折射定律可知，该玻璃砖的折射率为
11．答案：（1）
（2）
（3）小于
解析：（1）根据实验原理，由折射定律和反射定律，画出光路图，如图所示；
（2）根据题意，由折射定律可得，折射率为；
（3）若实验中三棱镜的位置发生了微小的平移，实际光路图如图所示，由图可知，测量的α角偏大，则测得的折射率小于真实值。
12．答案：（1）CD（2）1.5（3）偏小
解析：（1）A.用插针法测折射率时，不需要选用上下表面平行的玻璃砖，故A错误；
B.为减小测量的实验误差，选择的入射角应尽量大些，故B错误；
C.为准确确定入射光线和折射光线，大头针应垂直地插在纸面上，故C正确；
D.为减小测量的实验误差，大头针和及和之间的距离适当大些，故D正确。
故选CD。
（2）根据几何关系可得
玻璃的折射率为
（3）以、为界面画光路图，如图所示，可以看出，折射角的准确值为α，但是做出的光路图的折射角为β，由图可知
即折射角偏大，根据折射定律可知，该同学测得的折射率与真实值相比偏小。