高二物理人教版选择性必修第一册同步课时作业：4.1光的折射 Word版含解析

2020-2021学年高二物理人教版（2019）选择性必修第一册同步课

时作业（21）光的折射

1.如图所示，等腰三角形ABC为一棱镜的横截面，顶角A为θ。一束光线从AB边入射，从AC 边射出，已知入射光线与AB边的夹角和出射光线与AC边的夹角相等，入射光线与出射光线的夹角也为θ。则该棱镜的折射率为( )

A．

1

sin

2

θB．

2

sinθ

C．

1

2cos

2

θD．2cos

2

θ

2.某地下工事壁距地面的厚度为d，为了从工事内部更好地观察外界的目标，需在工事壁上开个竖直的圆柱形孔，并在孔内嵌入折射率3

n=的玻璃砖，如图所示。要使工事内部人员观察到外界视野的最大张角为120?，则这个圆柱形孔的直径L至少为( )

A.3

d B.

23

d C.3d D.

3

3

2

d

3.ABC

△是一直角三棱镜的横截面，9030

A B

∠=?∠=?

，。一细光束从AB边以平行于BC边的方向入射后直接射到AC边，恰好在AC边发生全反射，则棱镜的折射率为( )

A 7

B

21

C

6

D

26

4.如图所示,在玻璃砖上方S点发射出的一激光束从A点射入玻璃砖,光线与玻璃砖上表面夹角为30°,光线射出玻璃砖后落在光屏上的P点,玻璃砖厚度2cm

d=,光源到光屏的垂直距离12cm

h=,已知P点与S到光屏的垂足C间的距离为113。则该玻璃砖的折射率为( )

A.21

B.

7

C.

23

D.

14

5.如图所示,用两块完全相同的平行玻璃砖顶部搭在一起放在水平面上。由红光和蓝光组成的一细光束以平行底边AC从AB边入射、由BC边射出,则从BC边射出的光( )

A.分成两束,上边为蓝光、下边为红光

B.分成两束,上边为红光、下边为蓝光

C.仍为一束,并与底边AC平行

D.仍为一束,并向底边AC偏折

6.下列关于折射的说法正确的是( )

A.折射是指光的传播方向发生改变的现象

B.光从一种介质进入另一种介质时,方向一定发生改变

C.光从一种介质进人另一种介质时,频率不变

D.光从空气进人其他介质,折射角大于入射角

7.一束单色光由空气进入水中,则该光在空气和水中传播时( )

A.速度相同,波长相同

B.速度不同,波长相同

C.速度相同,频率相同

D.速度不同,频率相同

8.如图所示,一束复色光从空气射入水中,进入水中分成a、b两束。已知它们与水面间的夹角分

别时α

、β,则a 、b 两束光在水中的传播速度之比a

b

v v 为( )

A.

sin sin αβ

B. sin sin βα

C.cos cos α

β D. cos cos βα

9.光射到两种不同介质的分界面，分析其后的传播形式可知( ) A.折射现象的出现表明光不再遵循光的反射定律 B.在光的折射现象中，光路是可逆的 C.折射光与入射光的传播方向总是不同的

D.发生折射是因为光在不同介质中的传播速度不同

10.如图所示为一束光线穿过介质Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ时的光路，则( )

A.介质I 的折射率最大

B.介质Ⅱ的折射率最大

C.介质Ⅲ的折射率最大

D.光在介质Ⅱ中传播速度最大

11.用“插针法”测定玻璃的折射率，所用的玻璃砖两面平行。正确操作后，作出的光路图及测出的相关角度如图甲所示。

①这块玻璃砖的折射率n =______(用图中字母表示)。

②如果有几块宽度d 不同的玻璃砖可供选择，为了减小误差，应选用宽度d 较______(选填“大”或“小”)的玻璃砖来测量。

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1P 和2P 及3P 和4P 之间的距离适当大些

（2）甲同学在量入射角和折射角时，由于没有量角器，在完成了光路图以后，以O 点为圆心，OA 为半径画圆，交OO '延长线于C 点，过A 点和C 点作垂直法线的直线分别交于B 点和D

点，如图所示，若他测得7cm AB =，4cm CD =，则可求出玻璃的折射率n =______。

（3）乙同学使用同一个玻璃砖完成实验，却发现测出的折射率明显大于理论值，反复检查实验操作过程后认为是用铅笔描出玻璃砖上下表面时候出现了操作失误，由此可以判断该同学作出的两界面间距______玻璃砖的实际宽度。（选填“大于”、“小于”）

答案以及解析

1.答案：D

解析：光在介质中传播的光路图如图所示：

根据题意可知1

4

∠=∠，所以23

∠=∠，

根据几何知识有14θ

∠=∠=,23

2

θ

∠=∠=，

根据折射定律可知,折射率为：

sin1sin

2cos

sin22

sin

2

n

θθ

θ

∠

===

∠

，故ABC错误，D正确。

故选：D。

2.答案：A

解析：

sin

3

sin

i

n

γ

==，由题意可知60

i=?，

1

sin

2

γ=，又

22

sin

L

L d

γ=

+

，可得

3

3

L d

=，圆柱形孔的直径至少为

3

3

d。

3.答案：A

解析：sin60/sin sin90/sin

n n

αβ

?=?=,

90

αβ

+=?得，

3

tanα=，则

3

sin

7

α=，sin60/sin n

α

?=，得

7

n=

4.答案：B

解析：设激光束在A 点的入射角为α,

折射角为β,由题可知60α=°,由题意画出光路图如图所示,

由几何关系有()tan tan CP h d d αβ=-+,代入数据解得3

tan β=,由2sin 3tan cos 1sin ββββ===-,解得21sin β=,根据光的折射定律有3

sin 72sin 21n αβ===,选项B 正确。

5.答案：C

解析：入射光经过AB 平行玻璃砖折射后平行AC 射到BC 玻璃砖的表面,根据两边玻璃砖的对称性可知再经BC 折射后平行AC 出射,故C 正确。 6.答案：C

解析：光发生反射时传播方向也会发生改变,光从一种介质进入另一种介质的现象叫折射,A 错误;当光线沿法线方向入射到另一种介质中时,光线方向不发生改变,B 错误;光从一种介质进入另一种介质时,频率不变,C 正确;如果光线从空气进入其他介质时,因为空气和真空的折射率可认为相等且等于1,其他介质的折射率都大于1,则折射角小于入射角,故D 错误。 7.答案：D

解析：不同的单色光频率不相同,同一单色光在不同的介质内传播过程中,光的频率不会发生改变;由公式c

v n

=

可以判断,水的折射率大于空气的,所以该单色光进入水中后传播速度减小。故选项D 正确。 8.答案：C

解析：设入射角为θ,由折射定律可得sin sin sin(90)cos b b c n v θθββ

=

==?-, sin sin sin(90)cos a a c n v θθβα

=

==?-,

两式相比可得

cos

cos

a

b

v

v

α

β

=,故C

9.答案：BD

解析：光始终遵循光的反射定律，选项A错误；在光的折射现象中，遵循光的折射定律，光路是可逆的，选项B正确；当光以零入射角入射时，入射光与折射光传播方向相同，选项C 错误；易知选项D正确。

10.答案：CD

解析：设介质Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ对该束光线的折射率分别为

123

n n n

、、。由题图可知，介质I、Ⅱ相

比较，

12

n n

>，介质Ⅱ、Ⅲ相比较，

23

n n

<，据光的可逆性知，光从介质Ⅱ射向介质Ⅰ和从介

质Ⅱ射向介质Ⅲ时，入射角相等，从折射角上可判断

1

3

n n

>，所以有

312

n n n

>>，选项AB错误，C正确；介质Ⅱ的折射率最小，根据

c

v

n

=可知，光在介质Ⅱ中传播速度最大，选项D正确。

11.答案：①1

2

sin

sin

θ

θ

②大

解析：①根据折射定律得，玻璃砖的折射率为：1

2

sin

sin

n

θ

θ

=。

②选择宽度较大一点的玻璃砖进行测量，测量的误差较小

12.答案：(1)CD

(2)1.75

(3)小于

解析：(1)A、作插针法测定折射率时,玻璃砖上下表面不一定要平行。故A错误。

B.为了减小测量的相对误差，选择的入射角应尽量大些，效果会更好。故B错误。

C.为了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.大头针

1

P和

2

P及

3

P和

4

P之间的距离适当大些时，相同的距离误差，引起的角度误差会减小，效果会好些。故D正确。

故选：CD.

(2)如图，实线是真实的光路图，虚线是玻璃砖宽度画大后的光路图，由图看出，在这种情况测得的入射角不受影响，但测得的折射角比真实的折射角偏大，因此测得的折射率偏小。 (3)图中12P P 作为入射光线,

OO '是折射光线,设光线在玻璃砖上表面的入射角为i ,折射角为r ,则由几何知识得到：sin ,sin ,AB CD i r AO OC =

=又AO OC =,则折射率sin 7 1.75sin 4

i AB n r CD ====。