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高中物理粤教版 (2019)选择性必修 第一册第一节 光的折射定律优秀课时练习
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这是一份高中物理粤教版 (2019)选择性必修 第一册第一节 光的折射定律优秀课时练习，共13页。试卷主要包含了单选题，填空题，综合题等内容，欢迎下载使用。
一、单选题
1.下列说法中正确的是（ ）
A. 用光导纤维束传送图像信息，这其中应用到了光的全反射现象
B. 通过两支夹紧的笔杆间缝隙看发白光的灯丝能观察到彩色条纹，这是光的偏振现象
C. 用三棱镜观察太阳光谱是利用光的干涉现象
D. 肥皂泡在阳光下出现彩色条纹，这是光的衍射现象
2.如图，a和b两单色光，以适当的角度向半圆形玻璃砖射入真空，出射光线都从圆心O沿Oc方向射出，则下列说法正确的是（ ）
A. a光的频率比b光的频率小
B. a光的全反射临界角比b光的全反射临界角小
C. 分别通过同一双缝干涉装置，a光比b光的相邻亮条纹间距大
D. 两光在同一介质中传播，a光的传播速度比b光的传播速度大
3.如图所示，两束单色光a、b从空气射向玻璃，经折射后形成复合光束c。a 光与 b 光比较，下列说法中正确的是（ ）
A. 玻璃对a光的折射率大于对b光的折射率 B. a 光的频率大于b光的频率
C. 在真空中的 a 光传播速度大于b光的传播速度 D. 在玻璃中的 a 光传播速度大于b光的传播速度
4.下列说法中正确的是（ ）
A. 小孔成像是光的色散现象
B. 用分光镜观测光谱是利用光的偏振现象
C. 门镜可以扩大视野是利用光的衍射现象
D. 阳光下肥皂泡上出现彩色条纹是光的干涉现象
5.一束单色光斜射到厚平板玻璃的一个表面上，经两次折射后从玻璃板另一个表面射出，出射光线相对于入射光线侧移了一段距离．在下列情况下，出射光线侧移距离最大的是（ ）
A. 红光以30°的入射角入射B. 红光以45°的入射角入射
C. 紫光以30°的入射角入射D. 紫光以45°的入射角入射
6.如图所示，一束白光经三棱镜后发生了色散，在a、b之间形成彩色光带，下列说法正确的是（ ）
A. a光是偏振光，b光不是
B. 在棱镜中a光的速率比b光速率大
C. 用a、b光照射同一金属都发生光电效应，a光照射出光电子的最大初动能大
D. 增大白光入射角，则b光先消失
7.一束光照射到底面有涂层的平行玻璃砖上表面，经下表面反射从玻璃砖上表面射出，光线分为a、b两束，如图所示。下列说法正确的是（ ）
A. 在真空中，a光的传播速度小于b光的传播速度
B. 在真空中，遇到障碍物时a光更容易产生明显的衍射现象
C. a、b光在涂层表面一定不会发生全反射
D. 在真空中用同一装置进行双缝干涉实验，a光的条纹间距大于b光的条纹间距
8.单镜头反光相机简称单反相机， ABCDE 为单反照相机取景器中五棱镜的一个截面示意图， AB⊥BC ，由a、b两种单色光组成的细光束从空气垂直于 AB 射入棱镜，经两次反射后光线垂直于 BC 射出，且在 CD 、 AE 边只有 a 光射出，光路如图中所示。则下列关于a、b两束光的说法正确的是（ ）
A. 在真空中，b光的频率比a光的小
B. 在棱镜内，b光的传播速度比a光的大
C. a光的光子能量比b光的光子能量大
D. 以相同的入射角从空气斜射入水中，a光的折射角较大
9.如图所示，玻璃棱镜的截面为等腰三角形，顶角 a 为 30°。一束光线垂直于 ab 面射入棱镜，又从 ac 面射出，出射光线与入射光线之 间的夹角为 30°，则此棱镜材料的折射率是（ ）
A. 3 B. 1.5 C. 2 D. 33
10.如图甲所示，为研究一半圆柱形透明新材料的光学性质，用激光由真空沿半圆柱体的径向射入，入射光线与法线成θ角，由光学传感器CD可以探测反射光的强度。实验获得从AB面反射回来的反射光的强度随θ角变化的情况如图乙所示。光在真空中传播速度为c，则该激光在这种透明新材料中（ ）
A. 折射率为 32 B. 传播速度为 32 c
C. θ=0°时，反射光强度为0 D. 反射光的强度随θ角的增大而增大
11.在完全透明的水下某深处，放一点光源，在水面上可见到一个圆形的透光圆面，若透光圆面的半径匀速增大，则光源正（ ）
A. 加速上长 B. 加速下降 C. 匀速上升 D. 匀速下降
12.一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( )
A. B.
C. D.
13.如图所示，空气中有一折射率为 2 的玻璃柱体，其横截而是圆心角为90,、半径为R的扇形OAB、一束平行光平行于横截面，以45入射角射到OA上，OB不透光，若考虑首次入射到圆弧 AB 上的光，则 AB 上有光透出的部分的弧长为（ ）
A. 16πR B. 14πR C. 13πR D. 512πR
14.如图是一个横截面为等腰直角三角形 ABC 的玻璃棱镜，其材料的折射率为n=1.6，一细束单色光从 AC 边上靠近 A 端的某点以平行于 AB 的方向射向棱镜，该光束射入此棱镜后可能的结果是（ ）
A. 直接从 AB 边射出 B. 直接从 BC 边射出且向顶点 C 偏折
C. 从 BC 边沿平行于 AB 的方向射出 D. 直接从 BC 边射出且向 AB 边偏折
15.在一次讨论中，老师问道：“假如水中相同深度处有a、b、c三种不同颜色的单色点光源，有人在水面上方同等条件下观测发现，b 在水下的像最深，c照亮水面的面积比a的大．关于这三种光在水中的性质，同学们能做出什么判断？”有同学回答如下：①c光的频率最大 ②a光的传播速度最小 ③b光的折射率最大 ④a光的波长比b光的短
根据老师的假定，以上回答正确的是( )
A. ①② B. ①③ C. ②④ D. ③④
二、填空题
16.某校开展研究性学习，某研究小组根据光学知识，设计了一个测液体折射率的仪器．如图所示，在一个圆盘上，过其圆心O作两条相互垂直的直径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 ． 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，就可以直接读出液体折射率的值．
①若∠AOF=30°，OP3与OC之间的夹角为45°，则在P3处刻的折射率为________．
②若在同一液体中沿AO方向射入一束白光，最靠近OC边的是哪种颜色的光？________．增大入射角度，哪种颜色的光在刻度盘上先消失？________
17.人的眼睛好像是一架照相机，它的晶状体和角膜共同作用相当于一个凸透镜，它能把来自物体的光________（选填“会聚”或“发散”）在视网膜上，形成物体的________（选填“实”或“虚”）像．
18.如果一束来自远处某点的光经角膜和晶状体折射后所成的像落在视网膜________（填“前”或“后”），这成像原理就是近视眼．矫正的方法是戴一副由________（填“凸”或“凹”）透镜片做的眼镜．矫正前成像离视网膜越远，所配眼镜的“度数”越________．
三、综合题
19.如图所示，AB为空气与某种介质的界面，直线MN垂直于界面AB。已知这种介质的折射率为n，光在空气中的传播速度为c。求：
（1）光在这种介质中的传播速度大小v；
（2）光由这种介质射向空气，发生全反射时临界角C的正弦值。
20.如图所示，一个圆柱形储油桶。当桶内加入一定深度的油，让一束光从空气斜射到油的表面，使入射角为 α =45°，测得油中的折射角 β =30°。已知光在真空中的光速为c=3.0×108m/s。（计算结果可以用根号形式表示）求：
（1）油的折射率n；
（2）光在油中传播的速度v的大小；
（3）如果光由油斜射入空气，要使光线不射出液面，入射角至少为多大？
21.一透明玻璃元件，截面是半径为R的圆，如图所示，O为圆心，AB为直径。来自B点的单色光线BM从M点射出，出射光线平行于AB，与BM频率相同的光线BN恰好在N点发生全反射。已知∠ABM=30°，真空中光速c=3×108m/s。求：
（1）玻璃元件的折射率；
（2）光线在玻璃元件内的速度；
（3）圆心O到BN的距离。
参考答案
一、单选题
1.【答案】 A
【解析】A．用光导纤维束传送图像信息，这其中应用到了光的全反射现象，A符合题意；
B．通过两支夹紧的笔杆间缝隙看发白光的灯丝能观察到彩色条纹，这是光的衍射现象，B不符合题意；
C．用三棱镜观察太阳光谱是利用光的折射引起的色散现象，C不符合题意；
D．肥皂泡在阳光下出现彩色条纹，这是光的干涉现象，D不符合题意。
故答案为：A。
2.【答案】 B
【解析】由图可知，从玻璃射入真空，两种单色光的入射角不同，折射角相同，根据光的折射定律 n=sinisinr
可知a光的折射率大。
AC．a光的折射率大，a光的频率比b光的频率大，a光的波长比b光的波长小，
通过同一双缝干涉装置，相邻亮条纹间距 Δx=ldλ
可知a光比b光的相邻亮条纹间距小。AC不符合题意；
B．全反射临界角 sinC=1n
因为a光的折射率大，所以a光的全反射临界角比b光的全反射临界角小，B符合题意；
D．光在介质中传播速度 v=cn
因为a光的折射率大，两光在同一介质中传播，a光的传播速度比b光的传播速度小，D不符合题意。
故答案为：B
3.【答案】 D
【解析】AB．根据图中的玻璃对光线的偏折程度可知， b 光的偏折程度大，所以玻璃对a光的折射率小于对b光的折射率，则a 光的频率小于b光的频率，AB不符合题意；
C．在真空中的 a 光传播速度等于b光的传播速度，C不符合题意；
D．根据 v=cn 可知在玻璃中的 a 光传播速度大于b光的传播速度，D符合题意。
故答案为：D。
4.【答案】 D
【解析】A．小孔成像是光的直线传播现象，A不符合题意；
B．用分光镜观测光谱是利用色散元件（三棱镜或光栅）将白光分解成不同波长的单色光，是利用光的色散现象，B不符合题意；
C．门镜可以扩大视野是利用光的折射现象，C不符合题意；
D．阳光下肥皂泡上出现彩色条纹是光的干涉现象，D符合题意。
故答案为：D。
5.【答案】 D
【解析】画出光的两次折射的光路图，
由题意知O2A为侧移距离△x．根据几何关系有： Δx=dcsrsin(i-r) ①
又有 n=sinisinr ②
⑴若为同一色光，则n相同，则i增加且i比r增加得快，得知sin（i-r）＞0且增加， dcsr>0 且增加．即同一种光入射角越大，则侧移量越大；（2）若入射角相同，由①②两式可得 Δx=dsini(1-csin2-sin2i)
得知n增加，△x增加．即紫光以大入射角入射时的侧移量最大。
故答案为：D。
6.【答案】 B
【解析】A．一束白光经三棱镜后发生了色散即为光的色散，则a、b都不是偏振光，B不符合题意；
B．由图可知，b光的偏折更大，则棱镜对b光的折射率更大，由公式 v=cn 可知，在棱镜中a光的速率比b光速率大，B符合题意；
C．由于b光折射率更大，则b光的频率更大，能量也更大，则用a、b光照射同一金属都发生光电效应，a光照射出光电子的最大初动能小，C不符合题意；
D．根据折射率定义公式 n=sinisinr 可知，从空气斜射向棱镜时，入射角相同，光线a对应的折射角较大，故光线a的折射率较小，若增大入射角i，在第二折射面上，则两光的入射角减小，依据光从光密介质进入光疏介质，且入射角大于或等于临界角时，才能发生光的全反射，因此它们不会发生光的全反射，D不符合题意。
故答案为：B。
7.【答案】 C
【解析】A．光路图如图所示
在玻璃砖上表面折射时，a光的偏折程度较大，则a光的折射率较大，由 v=cn 知，在玻璃中a光的传播速度小于b光的传播速度，但在真空中，a光的传播速度等于b光的传播速度，A不符合题意；
B．b光的波长较长，波动性较强，遇到障碍物时b光更容易产生明显的衍射现象，B不符合题意；
C．a、b光在涂层表面的入射角等于在玻璃砖上表面的折射角，由光路可逆性可知，a、b光在涂层表面一定不会发生全反射，C符合题意；
D．a光的折射率大，频率大，则波长小，根据 Δx=Ldλ 知，a光的条纹间距小于b光的条纹间距，D不符合题意。
故答案为：C。
8.【答案】 D
【解析】AB．由图可知，光线在CD界面上，相同的入射角a光发生折射，b光发生全反射，说明a光的临界角比b光的大，有 sinC=1n
知棱镜对a光的折射率比b光的小，因此a光的频率比b光的频率小，由公式 v=cn
知同种介质中a光速度大，AB不符合题意；
C．棱镜对a光的折射率比b光的小，a光的频率也比b光的频率小，而光子能量与频率成正比，则a光的光子能量比b光的光子能量小，C不符合题意；
D．根据折射定律 n=sinisinr
可知以相同的入射角从空气斜射入水中，a光的折射角较大，D符合题意。
故答案为：D。
9.【答案】 A
【解析】做出法线，由几何关系可知入射角为30°，折射角为60°，根据折射定律 n=sinrsini=3
故答案为：A。
10.【答案】 B
【解析】A.根据图像可得当 θ=60∘ 时激光发生全反射，根据折射定律得 n=1sinθ=233 ，A不符合题意；
B.根据速度公式 v=cn=32c ，B符合题意；
C.θ=0°时大量的激光从O点射出，少量激光反射经过C点，C不符合题意；
D.根据图像可得当 θ=60∘ 时激光发生全反射，反射光的强度不变，D不符合题意。
故答案为：B。
11.【答案】 D
【解析】设临界角为 C ，设透光圆面的半径匀速速度大小为 v1 ，光源下沉的速度为 v2 ，根据数学知识知 v1t=v2t⋅tanC
得 v1=v2tanC ；
v1 不变，则知 v2 也不变，所以光源将匀速下沉。
故答案为：D。
12.【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的折射角大于b光的折射角，在玻璃砖内部，a光在b光右侧．D符合题意．
故答案为：D
13.【答案】 B
【解析】根据折射定律有： n=sin45°sinr
可得光进入玻璃后光线与竖直方向的夹角为30°。过O的光线垂直入射到AB界面上点C射出，C到B之间没有光线射出；越接近A的光线入射到AB界面上时的入射角越大，发生全反射的可能性越大．根据临界角公式： sinC=12
得临界角为45°，如果AB界面上的临界点为D，此光线在AO界面上点E入射，在三角形ODE中可求得OD与水平方向的夹角为：180°-（120°+45°）=15°
所以A到D之间没有光线射出．由此可得没有光线射出的圆弧对应圆心角为：90°-（30°+15°）=45°
所以有光透出的部分的弧长为 14πR 。
故答案为：B。
14.【答案】 C
【解析】由 sinC=1n=11.6 得：临界角 C=arcsin11.6
根据反射定律、几何知识得知，光线射到BC边的入射角等于AC边的折射角r1 ， 由光路可逆性可知，光线在BC边的折射角等于AC边上入射角i1=45°，根据几何知识可知出射光线与AB边平行。
故答案为：C
15.【答案】 D
【解析】不同颜色的光在同一种介质中传播，折射率越大，频率越高，波长越小，点光源在水中的深度相同，b 在水下的像最深，因为视深=实际深度/折射率，可知b光折射率最小， v=cn=λf ，可知b光速最大，从在水面上c的出色光的区域大于a光出射光的区域可知，c光全反射的临界角较大， sinC=1n ，c的折射率比a的小，折射率关系， na>nc>nb ，可知D对
故答案为：D
二、填空题
16.【答案】 2；最靠近0C边的是紫光；增大入射角度，紫光在刻度盘上最先消失
【解析】解：①由题可知，AO方向作为入射光线方向，∠AOF等于入射角，i=30°．
OP3表示折射光线，折射角r=45°，由折射定律得：
在P3处刻的折射率为 n= sinrsini = sin45°sin30° = 2 ②白光是由七种单色光组成的，其中红光的折射率最小，紫光的折射率最大，根据折射定律知，通过液体后紫光的折射角最大，偏折程度最大，最靠近OC边．
由临界角公式sinC= 1n ，知紫光的临界角最小，增大入射角度时，紫光最先发生全反射，最先在刻度盘上先消失．
故答案为：① 2 ；②最靠近0C边的是紫光；增大入射角度，紫光在刻度盘上最先消失．
17.【答案】会聚；实
【解析】人眼的晶状体和角膜相当于凸透镜，它能把来自物体的光会聚在视网膜上，外界物体在视网膜上成倒立缩小的实像．
故答案为：会聚；实．
18.【答案】前；凹；高
【解析】近视眼是由于晶状体太厚，会聚能力过强，像成在视网膜的前方，因此要带凹透镜来矫正，矫正前像离视网膜越远，所佩戴眼镜的“度数”越高（或大）．
故答案为：前；凹；高（或大）．
三、综合题
19.【答案】 （1）解：根据公式 n=cv
可得光在这种介质中的传播速度大小为 v=cn
（2）解：全反射临界角正弦值为 sinC=1n
【解析】（1）利用折射率可以求出传播速度的大小；
（2）利用全反射规律可以求出临界角的正弦值大小。
20.【答案】 （1）解：由题可知油的折射率为 n=sinαsinβ=2=1.41
（2）解：由 n=cv 可得光在油中传播的速度大小为 v=22c=2.12×103m/s
（3）解：又因为油斜射入空气，则有 sinC=1n
所以临界角为 C=45°
要使光线恰好不射出液面，则有入射角等于临界角，即要使光线不射出液面，入射角至少为 45°
【解析】（1）利用入射角和折射角的大小可以求出折射率的大小；
（2）利用折射率可以求出传播速度的大小；
（3）利用折射率可以求出临界角的大小。
21.【答案】 （1）解：光线BM在M点发生折射，令折射角为 ∠θ ，由几何关系可知入射角 ∠BMO=∠ABM=30∘
折射角 ∠θ=60∘
折射率 n=sin∠θsin∠BMO=3
（2）解：根据 n=cv
可得 v=cn=33×108m/s
（3）解：由于光线BN恰好在N点发生全反射，所以 sin∠BNO=1n
由几何关系，圆心O到BN的距离 d=R⋅sin∠BNO
解得 d=33R
【解析】（1）通过几何关系求出光的入射角和折射角，利用折射定律求解介质的折射率；
（2）结合介质的折射率求解光在该介质中的传播速度即可；
（3）结合光线的入射角和介质的折射率，利用折射定律求解折射角，大致画出光的传播路径，利用几何关系求解距离即可。
一、单选题
1.下列说法中正确的是（ ）
A. 用光导纤维束传送图像信息，这其中应用到了光的全反射现象
B. 通过两支夹紧的笔杆间缝隙看发白光的灯丝能观察到彩色条纹，这是光的偏振现象
C. 用三棱镜观察太阳光谱是利用光的干涉现象
D. 肥皂泡在阳光下出现彩色条纹，这是光的衍射现象
2.如图，a和b两单色光，以适当的角度向半圆形玻璃砖射入真空，出射光线都从圆心O沿Oc方向射出，则下列说法正确的是（ ）
A. a光的频率比b光的频率小
B. a光的全反射临界角比b光的全反射临界角小
C. 分别通过同一双缝干涉装置，a光比b光的相邻亮条纹间距大
D. 两光在同一介质中传播，a光的传播速度比b光的传播速度大
3.如图所示，两束单色光a、b从空气射向玻璃，经折射后形成复合光束c。a 光与 b 光比较，下列说法中正确的是（ ）
A. 玻璃对a光的折射率大于对b光的折射率 B. a 光的频率大于b光的频率
C. 在真空中的 a 光传播速度大于b光的传播速度 D. 在玻璃中的 a 光传播速度大于b光的传播速度
4.下列说法中正确的是（ ）
A. 小孔成像是光的色散现象
B. 用分光镜观测光谱是利用光的偏振现象
C. 门镜可以扩大视野是利用光的衍射现象
D. 阳光下肥皂泡上出现彩色条纹是光的干涉现象
5.一束单色光斜射到厚平板玻璃的一个表面上，经两次折射后从玻璃板另一个表面射出，出射光线相对于入射光线侧移了一段距离．在下列情况下，出射光线侧移距离最大的是（ ）
A. 红光以30°的入射角入射B. 红光以45°的入射角入射
C. 紫光以30°的入射角入射D. 紫光以45°的入射角入射
6.如图所示，一束白光经三棱镜后发生了色散，在a、b之间形成彩色光带，下列说法正确的是（ ）
A. a光是偏振光，b光不是
B. 在棱镜中a光的速率比b光速率大
C. 用a、b光照射同一金属都发生光电效应，a光照射出光电子的最大初动能大
D. 增大白光入射角，则b光先消失
7.一束光照射到底面有涂层的平行玻璃砖上表面，经下表面反射从玻璃砖上表面射出，光线分为a、b两束，如图所示。下列说法正确的是（ ）
A. 在真空中，a光的传播速度小于b光的传播速度
B. 在真空中，遇到障碍物时a光更容易产生明显的衍射现象
C. a、b光在涂层表面一定不会发生全反射
D. 在真空中用同一装置进行双缝干涉实验，a光的条纹间距大于b光的条纹间距
8.单镜头反光相机简称单反相机， ABCDE 为单反照相机取景器中五棱镜的一个截面示意图， AB⊥BC ，由a、b两种单色光组成的细光束从空气垂直于 AB 射入棱镜，经两次反射后光线垂直于 BC 射出，且在 CD 、 AE 边只有 a 光射出，光路如图中所示。则下列关于a、b两束光的说法正确的是（ ）
A. 在真空中，b光的频率比a光的小
B. 在棱镜内，b光的传播速度比a光的大
C. a光的光子能量比b光的光子能量大
D. 以相同的入射角从空气斜射入水中，a光的折射角较大
9.如图所示，玻璃棱镜的截面为等腰三角形，顶角 a 为 30°。一束光线垂直于 ab 面射入棱镜，又从 ac 面射出，出射光线与入射光线之 间的夹角为 30°，则此棱镜材料的折射率是（ ）
A. 3 B. 1.5 C. 2 D. 33
10.如图甲所示，为研究一半圆柱形透明新材料的光学性质，用激光由真空沿半圆柱体的径向射入，入射光线与法线成θ角，由光学传感器CD可以探测反射光的强度。实验获得从AB面反射回来的反射光的强度随θ角变化的情况如图乙所示。光在真空中传播速度为c，则该激光在这种透明新材料中（ ）
A. 折射率为 32 B. 传播速度为 32 c
C. θ=0°时，反射光强度为0 D. 反射光的强度随θ角的增大而增大
11.在完全透明的水下某深处，放一点光源，在水面上可见到一个圆形的透光圆面，若透光圆面的半径匀速增大，则光源正（ ）
A. 加速上长 B. 加速下降 C. 匀速上升 D. 匀速下降
12.一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( )
A. B.
C. D.
13.如图所示，空气中有一折射率为 2 的玻璃柱体，其横截而是圆心角为90,、半径为R的扇形OAB、一束平行光平行于横截面，以45入射角射到OA上，OB不透光，若考虑首次入射到圆弧 AB 上的光，则 AB 上有光透出的部分的弧长为（ ）
A. 16πR B. 14πR C. 13πR D. 512πR
14.如图是一个横截面为等腰直角三角形 ABC 的玻璃棱镜，其材料的折射率为n=1.6，一细束单色光从 AC 边上靠近 A 端的某点以平行于 AB 的方向射向棱镜，该光束射入此棱镜后可能的结果是（ ）
A. 直接从 AB 边射出 B. 直接从 BC 边射出且向顶点 C 偏折
C. 从 BC 边沿平行于 AB 的方向射出 D. 直接从 BC 边射出且向 AB 边偏折
15.在一次讨论中，老师问道：“假如水中相同深度处有a、b、c三种不同颜色的单色点光源，有人在水面上方同等条件下观测发现，b 在水下的像最深，c照亮水面的面积比a的大．关于这三种光在水中的性质，同学们能做出什么判断？”有同学回答如下：①c光的频率最大 ②a光的传播速度最小 ③b光的折射率最大 ④a光的波长比b光的短
根据老师的假定，以上回答正确的是( )
A. ①② B. ①③ C. ②④ D. ③④
二、填空题
16.某校开展研究性学习，某研究小组根据光学知识，设计了一个测液体折射率的仪器．如图所示，在一个圆盘上，过其圆心O作两条相互垂直的直径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 ． 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，就可以直接读出液体折射率的值．
①若∠AOF=30°，OP3与OC之间的夹角为45°，则在P3处刻的折射率为________．
②若在同一液体中沿AO方向射入一束白光，最靠近OC边的是哪种颜色的光？________．增大入射角度，哪种颜色的光在刻度盘上先消失？________
17.人的眼睛好像是一架照相机，它的晶状体和角膜共同作用相当于一个凸透镜，它能把来自物体的光________（选填“会聚”或“发散”）在视网膜上，形成物体的________（选填“实”或“虚”）像．
18.如果一束来自远处某点的光经角膜和晶状体折射后所成的像落在视网膜________（填“前”或“后”），这成像原理就是近视眼．矫正的方法是戴一副由________（填“凸”或“凹”）透镜片做的眼镜．矫正前成像离视网膜越远，所配眼镜的“度数”越________．
三、综合题
19.如图所示，AB为空气与某种介质的界面，直线MN垂直于界面AB。已知这种介质的折射率为n，光在空气中的传播速度为c。求：
（1）光在这种介质中的传播速度大小v；
（2）光由这种介质射向空气，发生全反射时临界角C的正弦值。
20.如图所示，一个圆柱形储油桶。当桶内加入一定深度的油，让一束光从空气斜射到油的表面，使入射角为 α =45°，测得油中的折射角 β =30°。已知光在真空中的光速为c=3.0×108m/s。（计算结果可以用根号形式表示）求：
（1）油的折射率n；
（2）光在油中传播的速度v的大小；
（3）如果光由油斜射入空气，要使光线不射出液面，入射角至少为多大？
21.一透明玻璃元件，截面是半径为R的圆，如图所示，O为圆心，AB为直径。来自B点的单色光线BM从M点射出，出射光线平行于AB，与BM频率相同的光线BN恰好在N点发生全反射。已知∠ABM=30°，真空中光速c=3×108m/s。求：
（1）玻璃元件的折射率；
（2）光线在玻璃元件内的速度；
（3）圆心O到BN的距离。
参考答案
一、单选题
1.【答案】 A
【解析】A．用光导纤维束传送图像信息，这其中应用到了光的全反射现象，A符合题意；
B．通过两支夹紧的笔杆间缝隙看发白光的灯丝能观察到彩色条纹，这是光的衍射现象，B不符合题意；
C．用三棱镜观察太阳光谱是利用光的折射引起的色散现象，C不符合题意；
D．肥皂泡在阳光下出现彩色条纹，这是光的干涉现象，D不符合题意。
故答案为：A。
2.【答案】 B
【解析】由图可知，从玻璃射入真空，两种单色光的入射角不同，折射角相同，根据光的折射定律 n=sinisinr
可知a光的折射率大。
AC．a光的折射率大，a光的频率比b光的频率大，a光的波长比b光的波长小，
通过同一双缝干涉装置，相邻亮条纹间距 Δx=ldλ
可知a光比b光的相邻亮条纹间距小。AC不符合题意；
B．全反射临界角 sinC=1n
因为a光的折射率大，所以a光的全反射临界角比b光的全反射临界角小，B符合题意；
D．光在介质中传播速度 v=cn
因为a光的折射率大，两光在同一介质中传播，a光的传播速度比b光的传播速度小，D不符合题意。
故答案为：B
3.【答案】 D
【解析】AB．根据图中的玻璃对光线的偏折程度可知， b 光的偏折程度大，所以玻璃对a光的折射率小于对b光的折射率，则a 光的频率小于b光的频率，AB不符合题意；
C．在真空中的 a 光传播速度等于b光的传播速度，C不符合题意；
D．根据 v=cn 可知在玻璃中的 a 光传播速度大于b光的传播速度，D符合题意。
故答案为：D。
4.【答案】 D
【解析】A．小孔成像是光的直线传播现象，A不符合题意；
B．用分光镜观测光谱是利用色散元件（三棱镜或光栅）将白光分解成不同波长的单色光，是利用光的色散现象，B不符合题意；
C．门镜可以扩大视野是利用光的折射现象，C不符合题意；
D．阳光下肥皂泡上出现彩色条纹是光的干涉现象，D符合题意。
故答案为：D。
5.【答案】 D
【解析】画出光的两次折射的光路图，
由题意知O2A为侧移距离△x．根据几何关系有： Δx=dcsrsin(i-r) ①
又有 n=sinisinr ②
⑴若为同一色光，则n相同，则i增加且i比r增加得快，得知sin（i-r）＞0且增加， dcsr>0 且增加．即同一种光入射角越大，则侧移量越大；（2）若入射角相同，由①②两式可得 Δx=dsini(1-csin2-sin2i)
得知n增加，△x增加．即紫光以大入射角入射时的侧移量最大。
故答案为：D。
6.【答案】 B
【解析】A．一束白光经三棱镜后发生了色散即为光的色散，则a、b都不是偏振光，B不符合题意；
B．由图可知，b光的偏折更大，则棱镜对b光的折射率更大，由公式 v=cn 可知，在棱镜中a光的速率比b光速率大，B符合题意；
C．由于b光折射率更大，则b光的频率更大，能量也更大，则用a、b光照射同一金属都发生光电效应，a光照射出光电子的最大初动能小，C不符合题意；
D．根据折射率定义公式 n=sinisinr 可知，从空气斜射向棱镜时，入射角相同，光线a对应的折射角较大，故光线a的折射率较小，若增大入射角i，在第二折射面上，则两光的入射角减小，依据光从光密介质进入光疏介质，且入射角大于或等于临界角时，才能发生光的全反射，因此它们不会发生光的全反射，D不符合题意。
故答案为：B。
7.【答案】 C
【解析】A．光路图如图所示
在玻璃砖上表面折射时，a光的偏折程度较大，则a光的折射率较大，由 v=cn 知，在玻璃中a光的传播速度小于b光的传播速度，但在真空中，a光的传播速度等于b光的传播速度，A不符合题意；
B．b光的波长较长，波动性较强，遇到障碍物时b光更容易产生明显的衍射现象，B不符合题意；
C．a、b光在涂层表面的入射角等于在玻璃砖上表面的折射角，由光路可逆性可知，a、b光在涂层表面一定不会发生全反射，C符合题意；
D．a光的折射率大，频率大，则波长小，根据 Δx=Ldλ 知，a光的条纹间距小于b光的条纹间距，D不符合题意。
故答案为：C。
8.【答案】 D
【解析】AB．由图可知，光线在CD界面上，相同的入射角a光发生折射，b光发生全反射，说明a光的临界角比b光的大，有 sinC=1n
知棱镜对a光的折射率比b光的小，因此a光的频率比b光的频率小，由公式 v=cn
知同种介质中a光速度大，AB不符合题意；
C．棱镜对a光的折射率比b光的小，a光的频率也比b光的频率小，而光子能量与频率成正比，则a光的光子能量比b光的光子能量小，C不符合题意；
D．根据折射定律 n=sinisinr
可知以相同的入射角从空气斜射入水中，a光的折射角较大，D符合题意。
故答案为：D。
9.【答案】 A
【解析】做出法线，由几何关系可知入射角为30°，折射角为60°，根据折射定律 n=sinrsini=3
故答案为：A。
10.【答案】 B
【解析】A.根据图像可得当 θ=60∘ 时激光发生全反射，根据折射定律得 n=1sinθ=233 ，A不符合题意；
B.根据速度公式 v=cn=32c ，B符合题意；
C.θ=0°时大量的激光从O点射出，少量激光反射经过C点，C不符合题意；
D.根据图像可得当 θ=60∘ 时激光发生全反射，反射光的强度不变，D不符合题意。
故答案为：B。
11.【答案】 D
【解析】设临界角为 C ，设透光圆面的半径匀速速度大小为 v1 ，光源下沉的速度为 v2 ，根据数学知识知 v1t=v2t⋅tanC
得 v1=v2tanC ；
v1 不变，则知 v2 也不变，所以光源将匀速下沉。
故答案为：D。
12.【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的折射角大于b光的折射角，在玻璃砖内部，a光在b光右侧．D符合题意．
故答案为：D
13.【答案】 B
【解析】根据折射定律有： n=sin45°sinr
可得光进入玻璃后光线与竖直方向的夹角为30°。过O的光线垂直入射到AB界面上点C射出，C到B之间没有光线射出；越接近A的光线入射到AB界面上时的入射角越大，发生全反射的可能性越大．根据临界角公式： sinC=12
得临界角为45°，如果AB界面上的临界点为D，此光线在AO界面上点E入射，在三角形ODE中可求得OD与水平方向的夹角为：180°-（120°+45°）=15°
所以A到D之间没有光线射出．由此可得没有光线射出的圆弧对应圆心角为：90°-（30°+15°）=45°
所以有光透出的部分的弧长为 14πR 。
故答案为：B。
14.【答案】 C
【解析】由 sinC=1n=11.6 得：临界角 C=arcsin11.6
根据反射定律、几何知识得知，光线射到BC边的入射角等于AC边的折射角r1 ， 由光路可逆性可知，光线在BC边的折射角等于AC边上入射角i1=45°，根据几何知识可知出射光线与AB边平行。
故答案为：C
15.【答案】 D
【解析】不同颜色的光在同一种介质中传播，折射率越大，频率越高，波长越小，点光源在水中的深度相同，b 在水下的像最深，因为视深=实际深度/折射率，可知b光折射率最小， v=cn=λf ，可知b光速最大，从在水面上c的出色光的区域大于a光出射光的区域可知，c光全反射的临界角较大， sinC=1n ，c的折射率比a的小，折射率关系， na>nc>nb ，可知D对
故答案为：D
二、填空题
16.【答案】 2；最靠近0C边的是紫光；增大入射角度，紫光在刻度盘上最先消失
【解析】解：①由题可知，AO方向作为入射光线方向，∠AOF等于入射角，i=30°．
OP3表示折射光线，折射角r=45°，由折射定律得：
在P3处刻的折射率为 n= sinrsini = sin45°sin30° = 2 ②白光是由七种单色光组成的，其中红光的折射率最小，紫光的折射率最大，根据折射定律知，通过液体后紫光的折射角最大，偏折程度最大，最靠近OC边．
由临界角公式sinC= 1n ，知紫光的临界角最小，增大入射角度时，紫光最先发生全反射，最先在刻度盘上先消失．
故答案为：① 2 ；②最靠近0C边的是紫光；增大入射角度，紫光在刻度盘上最先消失．
17.【答案】会聚；实
【解析】人眼的晶状体和角膜相当于凸透镜，它能把来自物体的光会聚在视网膜上，外界物体在视网膜上成倒立缩小的实像．
故答案为：会聚；实．
18.【答案】前；凹；高
【解析】近视眼是由于晶状体太厚，会聚能力过强，像成在视网膜的前方，因此要带凹透镜来矫正，矫正前像离视网膜越远，所佩戴眼镜的“度数”越高（或大）．
故答案为：前；凹；高（或大）．
三、综合题
19.【答案】 （1）解：根据公式 n=cv
可得光在这种介质中的传播速度大小为 v=cn
（2）解：全反射临界角正弦值为 sinC=1n
【解析】（1）利用折射率可以求出传播速度的大小；
（2）利用全反射规律可以求出临界角的正弦值大小。
20.【答案】 （1）解：由题可知油的折射率为 n=sinαsinβ=2=1.41
（2）解：由 n=cv 可得光在油中传播的速度大小为 v=22c=2.12×103m/s
（3）解：又因为油斜射入空气，则有 sinC=1n
所以临界角为 C=45°
要使光线恰好不射出液面，则有入射角等于临界角，即要使光线不射出液面，入射角至少为 45°
【解析】（1）利用入射角和折射角的大小可以求出折射率的大小；
（2）利用折射率可以求出传播速度的大小；
（3）利用折射率可以求出临界角的大小。
21.【答案】 （1）解：光线BM在M点发生折射，令折射角为 ∠θ ，由几何关系可知入射角 ∠BMO=∠ABM=30∘
折射角 ∠θ=60∘
折射率 n=sin∠θsin∠BMO=3
（2）解：根据 n=cv
可得 v=cn=33×108m/s
（3）解：由于光线BN恰好在N点发生全反射，所以 sin∠BNO=1n
由几何关系，圆心O到BN的距离 d=R⋅sin∠BNO
解得 d=33R
【解析】（1）通过几何关系求出光的入射角和折射角，利用折射定律求解介质的折射率；
（2）结合介质的折射率求解光在该介质中的传播速度即可；
（3）结合光线的入射角和介质的折射率，利用折射定律求解折射角，大致画出光的传播路径，利用几何关系求解距离即可。
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