高中物理鲁科版 (2019)选择性必修 第一册第4章 光的折射和全反射第1节 光的折射精练

第4章　光的折射和全反射

第1节　光的折射

A级 必备知识基础练

1.(多选)光从某介质射入空气,入射角θ1从零开始增大到某一值的过程中,折射角θ2也随之增大,则下列说法正确的是              (　　)

A.比值不变

B.比值不变

C.比值是一个大于1的常数

D.比值是一个小于1的常数

2.若某一介质的折射率较大,那么(　　)

A.光由空气射入该介质时折射角较大

B.光由空气射入该介质时折射角较小

C.光在该介质中的速度较大

D.光在该介质中的速度较小

3.如图所示,玻璃砖厚度为L,一光线从空气射入玻璃砖AB界面,经玻璃砖折射后从CD界面射出(CD边出射光线未画出),若入射角i=60°,测出折射角r=30°,光在真空中的速度为c,则下列说法正确的是(　　)

A.玻璃砖的折射率n=

B.光在玻璃中传播的时间为L

C.光在玻璃中传播的时间为

D.从CD边射出的光线与从AB射入的光线不平行

4.光线由空气射向某介质,当入射角为i时,折射光线与反射光线正好垂直,那么这种介质的折射率和光在该介质中的速度分别为(　　)

A.n=sin i,v=c·sin i

B.n=tan i,v=c·tan i

C.n=tan i,v=

D.n=cos i,v=

5.(2023湖南衡阳期末)一个镇纸(压纸用的)是用玻璃做成的,其横截面是一个如图所示的直角三角形,其中∠C=30°。同学们用它做了一个光学实验:在镇纸的AC边上用黑墨标记了一个O点,然后让一束单色光从O点斜射入镇纸内,当入射光与AC边的夹角为45°时,光线进入镇纸后能到达BC边上的某处,且没有光从BC边射出,光线经BC反射后又垂直于AB边射出,则镇纸对该单色光的折射率为(　　)

A. B.

C.1.5 D.

6.(2023江苏南通模拟)由两种不同单色光组成的一束复色光,沿图示方向从空气射向圆柱形玻璃砖,经过玻璃砖两次折射后射出,可能的光路是(　　)

7.如图所示,直角三棱镜ABC的一个侧面BC紧贴在平面镜上,∠BAC=β。从点光源S发出的一细光束SO射到棱镜的另一侧面AC上,适当调整入射光SO的方向。当SO与AC成α角时,其折射光与镜面发生一次反射,从AC面射出后恰好与SO重合,则此棱镜的折射率为　　　　　。 

8.如图所示,一根竖直插入水中的杆AB,在水中部分长1.0 m,露出水面部分长0.3 m,已知水的折射率为,则当阳光与水平面成37°时,杆AB在水下的影长为多少?

B级 关键能力提升练

9.(多选)(2023浙江金华高二期中)将一根筷子竖直插入装有水的玻璃杯中,从水平方向拍摄的照片如图甲所示,浸在水中的这段筷子产生了侧移,而且变粗了。乙图为筷子在玻璃杯中的俯视图,O为圆心,P为筷子在水中的位置,下列说法正确的是(　　)

A.筷子侧移是光的折射现象,变粗是凸透镜的放大现象

B.若将筷子平移到圆心O点,筷子不会侧移但会放大

C.若沿虚线方向观察插入在O点处的筷子,看到水中的筷子位置与实际位置相同

D.若沿虚线方向观察插入在P点处的筷子,看到水中的筷子位置与实际位置相同

10.(多选)(2023山东滨州期末)半圆柱体玻璃的横截面如图所示,MD为直径,O为截面圆心,一束由紫光和红光组成的复色光沿AM方向从真空射入玻璃,紫光、红光分别照射到B、C两点,∠MOB=60°,∠MOC=90°,玻璃对紫光、红光的折射率分别为nB、nC,此过程中紫光、红光在玻璃中传播的时间分别为tB、tC,下列判断正确的是(　　)

A.nB∶nC=1∶

B.nB∶nC=∶1

C.tB∶tC=2∶1

D.tB∶tC=1∶1

11.一半径为R的球体放置在水平桌面上,球体由折射率为的透明材料制成。现有一束位于过球心O的竖直平面内的光线,平行于桌面射到球体表面上,折射入球体后再从竖直表面射出,如图所示。已知入射光线与桌面的距离为。求出射角θ。

12.(2023河北廊坊一中高二模拟)如图所示,有一救生员面向泳池坐在池边的高凳上,他的眼睛到地面的高度为H0=1.8 m,眼睛距离池边缘的水平距离为d=2.4 m,当泳池注满水时,水深度可达H1=2.0 m,此时救生员可观察到池底离池边缘最近的点为P,P点到池边缘的水平距离为x1=1.5 m,水池边缘与PO之间的范围为“视线盲区”。

(1)求水的折射率;

(2)若水池并未注满水,水深仅为H2=1.8 m时,求救生员可观察到池底离池边缘的最近点到池边缘的水平距离x2。若水位降低时,该距离是增大还是减小?要减小“视线盲区”,救生员的凳子应该调高些还是调矮些?(结果保留三位有效数字)

参考答案

第4章　光的折射和全反射

第1节　光的折射

1.BD　因折射率不变,可知不变,A错误,B正确;又因为入射角小于折射角,所以<1,C错误,D正确。

2.D　由n=可知,光由空气射入介质时的折射角是由折射率n和入射角θ1共同决定,因此选项A、B错误;由n=可知,介质的折射率越大,光在该介质中的速度越小,故选项C错误,D正确。

3.C　由折射定律可得n=,A错误;玻璃砖厚度为L,光在玻璃中传播的路程为s=L,光在玻璃中的传播速度为v=c,故光在玻璃中传播的时间为t=,B错误,C正确;光线从CD边射出时,入射角为30°,由折射定律可知,折射角为60°,即从CD边射出的光线与从AB边射入的光线平行,D错误。

4.C　由于折射光线与反射光线正好垂直,所以折射角r=90°-i,则n==tani,A、D错误;又n=,故v=,B错误,C正确。

5.B　根据题意,光路图如图所示,由几何关系可得,光线在O点斜射入镇纸内的折射角为θ=180°-90°-2×30°=30°,故镇纸对该单色光的折射率为n=,B正确。

6.B　由于两种不同单色光的折射率不同,在由空气进入玻璃时,入射角相同,根据n=可知,在由空气进入玻璃时,两单色光的折射角不同,作出完整光路图如图所示,故选B。

7.解析根据题意可知,光在AC上发生折射,入射角为-α,折射角为-β,根据折射定律可得折射率n=。

答案

8.解析光路如图所示。

由几何关系可知入射角为53°

由折射定律=n

sinθ2=

则θ2=37°,由几何关系得影长

s=0.3m·tan53°+1m·tan37°=1.15m。

答案1.15 m

9.ABC　筷子侧移是光的折射现象,变粗是因为杯壁是一个曲面,与水组成凸透镜,是凸透镜的放大现象,故A正确;若将筷子平移到圆心O点,光线沿杯子的半径方向从水中射入空气,入射光线垂直杯子与空气的界面,不会发生折射现象,所以筷子不会侧移,看到水中的筷子位置与实际位置相同,但水和杯壁依然组成凸透镜,所以仍然会放大,故B、C正确;同理可知,若沿虚线方向观察插入在P点处的筷子,入射光线与分界面不垂直,会发生折射现象,所以看到水中的筷子位置与实际位置不同,故D错误。

10.BD　紫光、红光的入射角相同,折射角分别是θB=90°-60°=30°,θC=45°,则nB∶nC=sinθC∶sinθB=sin45°∶sin30°=∶1,选项B正确;紫光、红光在玻璃中的路程分别是sMB=R,sMC=R,根据v=可知,紫光、红光的传播速度vB∶vC=nC∶nB,根据t=可知,传播的时间tB∶tC=1∶1,选项D正确。

11.解析如图所示,设入射光线与球体的交点为C,连接OC,OC即为入射点的法线。因此,图中的角α为入射角,过C点作球体水平表面的垂线,垂足为B

由几何关系得∠COB=α

sinα=

设光线在C点的折射角为β,由折射定律得

得β=30°

由几何关系知,光线在球体的竖直表面上的入射角γ为30°。由折射定律得,得sinθ=,则θ=60°。

答案60°

12.解析 (1)光线从P点射向人眼时在水面发生折射,设入射角为r,折射角为i

由几何关系可知

sini=

sinr=

则水的折射率n=。

(2)水深仅为H2=1.8m时,设刚好能看到的最近点为P',光线从P'点射向人眼,在水面发生折射时入射角和折射角均不变,光路图如图所示

由几何关系得x2=H2tanr+(H1-H2)tani=1.62m

若水位降低时,该距离变大,要减小“视线盲区”,则救生员的凳子应该调高些。

答案 (1)　(2)1.62 m　增大　调高些