光的折射-【新教材】人教版高中物理選擇性必修同步檢測

光的折射一、單選題、兩束單色光從水中射向空氣發(fā)生全反射時，光的臨界角大于光的臨界角，下列說法正確的是A.以相同的入射角從空氣斜射入水中，光的折射角大

B.分別通過同一雙縫干涉裝置，光形成的相鄰亮條紋間距大

C.在水中，光的傳播速度較小

D.通過同一玻璃三棱鏡，光的偏折程度大如圖所示，一束由a、b兩種單色光組成的復色光照射到橫截面為三角形的玻璃磚上，經(jīng)玻璃磚折射后照到右側(cè)光屏上。光屏足夠大，下列說法正確的是(????)

A.玻璃磚對a光的折射率比b光大

B.在真空中a光的傳播速度比b光大

C.若兩種光分別照射某金屬板均發(fā)生光電效應，a光照射時光電子的最大初動能比b光大

D.減小復色光的入射角度，兩種色光會在光屏上依次消失，最先消失的是b光在學習光的色散的時候老師在課堂上做了一個演示實驗，讓某特制的一束復色光由空氣射向一塊平行平面玻璃磚(玻璃較厚)，經(jīng)折射分成兩束單色光a、b，已知a光是紅光，而b光是紫光，你認為圖中哪個光路圖是正確的(????)A. B.

C. D.若某一介質(zhì)折射率較大，那么(????)A.光由空氣射入該介質(zhì)的折射角較大

B.光由空氣射入該介質(zhì)的折射角較小

C.光在該介質(zhì)中的速度較大

D.光在該介質(zhì)中的速度較小二、多選題（本大題共2小題，共分）某同學做測玻璃折射率實驗時，在白紙上放好上、下表面平行的玻璃磚，玻璃磚厚度為L，如圖示入射光線與折射光線(CD邊出射光線未畫出)，若入射角i=60°，測出折射角r=A.玻璃磚的折射率n=3

B.光在玻璃中傳播的時間為233cL

C.(多選)彩虹是由陽光射入雨滴(視為球形)時，經(jīng)一次反射和兩次折射而產(chǎn)生色散形成的?，F(xiàn)有白光束L由圖示方向射入雨滴，a、b是經(jīng)反射和折射后的其中兩條出射光線，如圖所示。下列說法正確的是(????)

A.光線b在雨滴中傳播時的波長較長

B.光線b在雨滴中的折射率較大

C.若分別讓a、b兩色光通過同一雙縫裝置，則b光形成的干涉條紋的間距較大

D.光線b在雨滴中的傳播速度較大三、計算題（本大題共4小題，共分）光線以60°角從空氣射入玻璃中，折射光線與反射光線恰好垂直(真空中的光速(1)畫出光路圖(2)求玻璃的折射率(3)光在玻璃中的傳播速度如圖所示，一個玻璃棱鏡ABCD(截面為等腰梯形)放置在水平桌面上，兩束光線分別從空氣中由兩腰中點M、P入射，入射方向垂直于CD，EF為平行于CD的光屏，兩束光線經(jīng)過偏折后射到光屏上同一個點，已知∠ADC=60°，AB=BC=AD=d，兩束光線從CD邊射出時均與(1)該單色光在棱鏡中的折射率n及從P點射入的光在棱鏡中的傳播速度；(2)光線從CD到光屏的時間。如圖所示，半徑為R的扇形AOB為透明柱狀介質(zhì)的橫截面，圓心角∠AOB=60°。一束平行于角平分線OM的單色光由OA面某點射入介質(zhì)，在介質(zhì)中折射光線平行于OB且恰好射向M點(不考慮反射光線，已知光在真空中的傳播速度為c)。求：

(1)從M點射出的光線與OA面的入射光線之間的夾角；

一半圓柱形透明物體橫截面如圖所示，底面AOB鍍銀，O表示半圓截面的圓心，一束光線在橫截面內(nèi)從M點入射，經(jīng)過AB面反射后從N點射出。已知光線在M點的入射角為30°，∠MOA=60°，∠NOB=30°。求：

(1)光線在M點的折射角；四、綜合題(1)圖(a)是一列簡諧橫波在t=0.10?s時刻的波形圖，P是平衡位置在x=1.5?mA.這列波沿xB.在t=0.25C.從t=0.10?D.從t=0.10E.質(zhì)點Q簡諧運動的表達式為(2)唐人張志和在《玄真子·濤之靈》中寫道：“雨色映日而為虹“，從物理學的角度看，虹是太陽光經(jīng)過雨滴的兩次折射和一次反射形成的。我們通過下列簡化示意圖來研究彩虹的形成。圖中細光束在過球心的平面內(nèi)，包含紅光和紫光兩種單色光，入射角θ=45°，透明球?qū)t光折射率為n紅=①分析判斷，a和b哪種是紅光？②光線從入射方向到出射方向轉(zhuǎn)過的角度稱為偏向角，求紅光的偏向角和紅光在球內(nèi)的傳播時間。(1)一列簡諧橫波沿直線由質(zhì)點甲向質(zhì)點乙傳播，甲、乙兩質(zhì)點的平衡位置相距2.1?m，其振動圖象如圖所示，則下列說法正確的是________(填正確答案標號)A.該波的波長可能是8.4?m

B.C.該波的波速可能是3.5?m/s

(2)如圖所示，邊長為L的等邊玻璃三棱鏡置于空氣中，一束單色光從AB邊的中點D入射，與AB邊夾角為45°，進入棱鏡后恰好與BC邊平行。求：(i)棱鏡的折射率(ii)光從進入棱鏡到它第一次從(設(shè)光在真空中的傳播速度為c(1)一列簡諧橫波在均勻介質(zhì)中沿x軸傳播，t=1.5?s時的波形如圖所示。已知x=4?m處質(zhì)點的振動方程為y=10cos?πt(cm)。P、QA.該簡諧波的波速為4?B.該簡諧波沿x軸負方向傳播C.t=2?s時，質(zhì)點P、D.t=2.5?s時，質(zhì)點P、E.若振源的振動頻率變?yōu)樵瓉淼膬杀叮瑒t波速也變?yōu)樵瓉淼膬杀?2)如圖所示，△ABC是一直角三棱鏡的橫截面，∠A=90°，AB長0.2?m，AC長0.1?m。一細光束沿平行于BC邊的方向從AB邊入射。若該光束進入三棱鏡后直接射到AC(ⅰ)求棱鏡對該光束的折射率n。(ⅱ)若該光線從AC邊的中點垂直于AC射入三棱鏡內(nèi)，求光線最先從哪條邊射出，并確定該射出點的位置。

光的折射題號一二三四總分得分一、單選題（本大題共4小題，共分）、兩束單色光從水中射向空氣發(fā)生全反射時，光的臨界角大于光的臨界角，下列說法正確的是A.以相同的入射角從空氣斜射入水中，光的折射角大

B.分別通過同一雙縫干涉裝置，光形成的相鄰亮條紋間距大

C.在水中，光的傳播速度較小

D.通過同一玻璃三棱鏡，光的偏折程度大【答案】A【解析】【分析】

在光全反射時，由臨界角與折射率間的關(guān)系判斷兩種色光在介質(zhì)中的折射率的大??；從而由折射定律判斷二者以相同角入射時的折射角大小；由兩種色光的折射率的大小與頻率的關(guān)系可得二者的頻率關(guān)系，再由雙縫干涉相鄰明文間距公式判斷；由愛因斯坦光電效應方程由二者的頻率關(guān)系判斷當a光照射某金屬表面能發(fā)生光電效應，b光是否也能發(fā)生光電效應；由光的偏折程度與折射率的關(guān)系判斷二者的偏折程度大??；

本題主要考查光的全反射、折射、雙縫干涉、光電效應的知識的綜合應用，關(guān)鍵掌握光的折射率與波長、頻率關(guān)系是解題的關(guān)鍵。難度一般。

【解答】

A.由于兩束單色光從水中射向空氣發(fā)生全反射時，a光的臨界角大于b光的臨界角；由臨界角與折射率的關(guān)系：，可知a光的折射率較小，故二者以相同的入射角從空氣斜射入水中時，由折射定律可知a光的折射角大，A正確；

B.當二者分別通過同一雙縫干涉裝置時，由相鄰明文間距：Δx=Ldλ，由于a光的折射率較小，由折射率與頻率的關(guān)系可知，其頻率也較小，再由波長與頻率關(guān)系可知，其波長較長，故由表達式可知，a光形成的相鄰亮條紋間距大，B錯誤；

C.根據(jù)n=cv可知，光的折射率小于光的折射率，故a的傳播速度大于b的傳播速度，C錯誤；

D.由光的折射率、頻率、偏折程度、波長的變化規(guī)律可知，折射率越小，其在三棱鏡通過時的偏折程度越??；故通過同一玻璃三棱鏡時，由于a光的折射率較小，故其偏折程度小，D如圖所示，一束由a、b兩種單色光組成的復色光照射到橫截面為三角形的玻璃磚上，經(jīng)玻璃磚折射后照到右側(cè)光屏上。光屏足夠大，下列說法正確的是(????)

A.玻璃磚對a光的折射率比b光大

B.在真空中a光的傳播速度比b光大

C.若兩種光分別照射某金屬板均發(fā)生光電效應，a光照射時光電子的最大初動能比b光大

D.減小復色光的入射角度，兩種色光會在光屏上依次消失，最先消失的是b光【答案】D【解析】【分析】

光經(jīng)過三角形的玻璃磚時，玻璃磚對折射率小的光的偏折小，對折射率大的光的偏折大，根據(jù)折射率大小分析臨界角的大小，從而確定減小太陽光的入射角時發(fā)生全反射的順序。

【解答】

A.根據(jù)玻璃的色散現(xiàn)象可知，在光屏上從上到下形成的彩色光帶的順序是紅光到紫光，在各種色光中，玻璃對紅光的折射率最小，對紫光的折射率最大，可知玻璃磚對a光的折射率比b光小，故A錯誤。

B.光在真空中的速度是相同的，故B錯誤。

光的折射率小，根據(jù)折射率與頻率的關(guān)系可知，a的頻率小，根據(jù)光電效應方程：

Ekm=hγ-W0，可知a光照射時光電子的最大初動能比b光小，故C錯誤。

D.根據(jù)sinC=1n知，a的折射率小，則a在學習光的色散的時候老師在課堂上做了一個演示實驗，讓某特制的一束復色光由空氣射向一塊平行平面玻璃磚(玻璃較厚)，經(jīng)折射分成兩束單色光a、b，已知a光是紅光，而b光是紫光，你認為圖中哪個光路圖是正確的(????)A. B.

C. D.【答案】B【解析】【分析】

玻璃對紫光的折射率大于紅光的折射率，根據(jù)折射定律分析光線在玻璃磚上表面折射角的大小.根據(jù)玻璃磚的光學特性分析出射光線與入射光線方向關(guān)系，再選擇光路．

本題可以根據(jù)光路的可逆原理理解玻璃磚的光學特性：出射光線與入射光線平行．

【解答】

玻璃對紫光的折射率大于紅光的折射率，光線得到玻璃磚上表面時，兩束光的入射角相等，根據(jù)折射定律n=sinisinr，得到紅光的折射角大于紫光的折射角，則a光在b光的右側(cè)。光線經(jīng)過玻璃磚上下兩個表面兩次折射后，出射光線與入射光線平行。故B正確，ACD錯誤。若某一介質(zhì)折射率較大，那么(????)A.光由空氣射入該介質(zhì)的折射角較大

B.光由空氣射入該介質(zhì)的折射角較小

C.光在該介質(zhì)中的速度較大

D.光在該介質(zhì)中的速度較小【答案】D【解析】由n=sinθ1sinθ2可知，光由空氣射入介質(zhì)時的折射角是由折射率n和入射角θ1共同決定的，A、B錯誤；由n二、多選題（本大題共2小題，共分）某同學做測玻璃折射率實驗時，在白紙上放好上、下表面平行的玻璃磚，玻璃磚厚度為L，如圖示入射光線與折射光線(CD邊出射光線未畫出)，若入射角i=60°，測出折射角r=30°A.玻璃磚的折射率n=3

B.光在玻璃中傳播的時間為233cL

C.【答案】AC【解析】【分析】

根據(jù)折射率的定義公式求解玻璃的折射率，根據(jù)v=cn求解玻璃中的光速，結(jié)合折射率的定義分析實驗誤差情況。

解決本題的關(guān)鍵是掌握折射率的兩個公式和v=cn，對于實驗誤差，關(guān)鍵是明確實驗原理，畫出光路圖進行分析，不難。

【解答】

A.玻璃磚的折射率為，故A正確；

BC.光在玻璃中傳播的速度v=cn=3c3，光在玻璃中傳播的光程為s=dcos30°=233L，故光在玻璃中的傳播時間為：(多選)彩虹是由陽光射入雨滴(視為球形)時，經(jīng)一次反射和兩次折射而產(chǎn)生色散形成的?，F(xiàn)有白光束L由圖示方向射入雨滴，a、b是經(jīng)反射和折射后的其中兩條出射光線，如圖所示。下列說法正確的是(????)

A.光線b在雨滴中傳播時的波長較長

B.光線b在雨滴中的折射率較大

C.若分別讓a、b兩色光通過同一雙縫裝置，則b光形成的干涉條紋的間距較大

D.光線b在雨滴中的傳播速度較大【答案】ACD【解析】由題圖可知，發(fā)生第一次折射時，光線b的折射角rb大于光線a的折射角ra，由n=sinisinr知，na>nb，由v=cn知，vb>va，B錯誤，D三、計算題（本大題共4小題，共分）光線以60°角從空氣射入玻璃中，折射光線與反射光線恰好垂直(真空中的光速c(1)畫出光路圖(2)求玻璃的折射率(3)光在玻璃中的傳播速度【答案】解：(1)光從空氣射入玻璃光路如圖所示：

(2)因為光的入射角i=60°，反射光線與折射光線垂直，由光的反射定律及幾何規(guī)律可得折射角為：

r=180°-(60°+90°)=30°

由光的折射定律可得，玻璃的折射率為：n=sinisinr=sin60osin30o=3212=1.73

(3)由n=cv【解析】(1)根據(jù)光的反射定律和折射定律作出光路圖．

(2)(3)根據(jù)反射定律，求出反射角，由題意：折射光線與反射光線恰好垂直求出折射角，由折射定律求出折射率．

折射率是反映介質(zhì)對光折射能力的物理量，與入射角、折射角無關(guān)，取決于介質(zhì)的性質(zhì)，要結(jié)合幾何知識和折射定律研究這類問題．

如圖所示，一個玻璃棱鏡ABCD(截面為等腰梯形)放置在水平桌面上，兩束光線分別從空氣中由兩腰中點M、P入射，入射方向垂直于CD，EF為平行于CD的光屏，兩束光線經(jīng)過偏折后射到光屏上同一個點，已知∠ADC=60°，AB=BC=AD=d，兩束光線從CD邊射出時均與(1)該單色光在棱鏡中的折射率n及從P點射入的光在棱鏡中的傳播速度；(2)光線從CD到光屏的時間。【答案】解：(1)因為射出光線與CD邊夾角為30°，則從CD邊射出光線的折射角為60°

由對稱性可知，光線第一次的折射角與第二次的入射角相等，即折射角α=30°，

由折射定律可得：

光在棱鏡中的傳播速度

v=cn=c3

(2)光屏上只有一個點，即從P、M兩點射入的兩光束在EF上的點重合，

由幾何關(guān)系可得：ON=d【解析】本題主要考查了光的折射和折射率的應用，難度一般，基礎(chǔ)題。

(1)根據(jù)折射定律列式求出折射率，根據(jù)v=cn求出速度；

(2)由幾何關(guān)系求出NO，從而求解光線從如圖所示，半徑為R的扇形AOB為透明柱狀介質(zhì)的橫截面，圓心角∠AOB=60°。一束平行于角平分線OM的單色光由OA面某點射入介質(zhì)，在介質(zhì)中折射光線平行于OB且恰好射向M點(不考慮反射光線，已知光在真空中的傳播速度為c)。求：

(1)從M點射出的光線與OA面的入射光線之間的夾角；

(2)光在介質(zhì)中的傳播時間?！敬鸢浮拷猓?i)光路圖如圖所示：

對AO面的折射，由幾何知識得：i=60°，r=30°，θ=30°，

則介質(zhì)的折射率：n=sinisinr=sin60°sin30°=3

光從M點射出時，有：sinβ=nsinθ=3×sin30°=32

解得：β=60°，

從AMB面的出射光線與進入介質(zhì)的入射光線的偏向角：α=β=60°；

(ii)設(shè)光在介質(zhì)中的路程為s【解析】(i)根據(jù)題意作出光路圖，求出介質(zhì)的折射率，然后應用折射定律求出光線從M點射出時的折射角，然后分析答題．

(ii)求出光在介質(zhì)中的傳播路程，由v一半圓柱形透明物體橫截面如圖所示，底面AOB鍍銀，O表示半圓截面的圓心，一束光線在橫截面內(nèi)從M點入射，經(jīng)過AB面反射后從N點射出。已知光線在M點的入射角為30°，∠MOA=60°，∠NOB=30°。求：

(1)光線在M點的折射角；

(2)【答案】(1)15°?(2)【解析】(1)如圖，透明物體內(nèi)部的光路為折線MPN，Q、M點相對于底面EF對稱，Q、P和N三點共線。設(shè)在M點處，光的入射角為i，折射角為r，∠OMQ=α，由幾何關(guān)系得：∠PNO于是β且α由①②③式得r=15°④(2)根據(jù)折射率公式有sin由④⑤式得n=

四、綜合題（本大題共3小題，共分）(1)圖(a)是一列簡諧橫波在t=0.10?s時刻的波形圖，P是平衡位置在x=1.5?mA.這列波沿xB.在t=0.25C.從t=0.10?D.從t=0.10E.質(zhì)點Q簡諧運動的表達式為(2)唐人張志和在《玄真子·濤之靈》中寫道：“雨色映日而為虹“，從物理學的角度看，虹是太陽光經(jīng)過雨滴的兩次折射和一次反射形成的。我們通過下列簡化示意圖來研究彩虹的形成。圖中細光束在過球心的平面內(nèi)，包含紅光和紫光兩種單色光，入射角θ=45°，透明球?qū)t光折射率為n紅=①分析判斷，a和b哪種是紅光？②光線從入射方向到出射方向轉(zhuǎn)過的角度稱為偏向角，求紅光的偏向角和紅光在球內(nèi)的傳播時間?！敬鸢浮?1)ABE；

(2)解：①作出光路圖如圖所示：

同一入射角，則折射角大，折射率??；a光偏折較明顯，說明a光折射率大，因為紅光的折射率小于紫光的折射率，則b光是紅光；

②作出光路圖：

如圖所示：b光的兩次折射與一次全發(fā)射形成的三角形為等邊三角形，因此紅光的偏向角為：360°-120°-90°=150°

光在球內(nèi)傳播的距離為等邊三角形的兩條邊，則在球內(nèi)傳播的距離為：x=Rsin60°×2+Rsin60°×2=2【解析】(1)

【分析】

根據(jù)圖(b)得到質(zhì)點Q的振動，從而由圖(a)得到波傳播的方向，根據(jù)質(zhì)點Q的位移得到回復力與加速度的方向；由圖(b)得到周期，即可根據(jù)時間間隔得到質(zhì)點運動的路程，根據(jù)位移得到傳播距離。

本題主要考查簡諧波的圖像，機械振動問題中，一般根據(jù)振動圖或者質(zhì)點振動得到周期，質(zhì)點振動方向，再根據(jù)波形圖得到波長和波的傳播方向，從而得到波速及質(zhì)點振動情況，進而根據(jù)周期得到路程。

【解答】

A.由圖(b)可得，質(zhì)點Q在t=0.1s位移平衡位置向下振動，故由圖(a)可得波向x軸正方向傳播，故A正確；

B.由圖(b)可得周期為T=0.2s，而0.25s=T+14T，且在圖(a)中為t=0.1s的圖像，此時質(zhì)點P正在向y軸負方向振動，再經(jīng)過0.15sP質(zhì)點在y軸正半軸向波峰振動，因此質(zhì)點P的加速度方向沿y軸負方向，故B正確；

C.從t=0.10?s到t=0.25?s的過程中，經(jīng)歷的時間為Δt=0.15s=34T，此時質(zhì)點Q在正向最大位移處，因此位移為0.1m，故C錯誤；

D(1)一列簡諧橫波沿直線由質(zhì)點甲向質(zhì)點乙傳播，甲、乙兩質(zhì)點的平衡位置相距2.1?m，其振動圖象如圖所示，則下列說法正確的是________(填正確答案標號)A.該波的波長可能是8.4?m

B.C.該波的波速可能是3.5?m/s

(2)如圖所示，邊長為L的等邊玻璃三棱鏡置于空氣中，一束單色光從AB邊的中點D入射，與AB邊夾角為45°，進入棱鏡后恰好與BC邊平行。求：(i)棱鏡的折射率(ii)光從進入棱鏡到它第一次從(設(shè)光在真空中的傳播速度為c【答案】(1)(2)解：(ⅰ)由光的折射定律得：棱鏡的折射率n(ⅱ)光在玻璃中的傳播速度為v由分析知，光從進入棱鏡到它第一次從BC邊射入空氣的光程為L光從進入棱鏡到它第一次從BC邊射入空氣所經(jīng)歷的時間t解得：t【解析】(1)

【分析】

根據(jù)圖像求解周期，一列簡諧橫波沿直線由質(zhì)點甲向質(zhì)點乙傳播，根據(jù)波長與甲、乙兩質(zhì)點的平衡位置相距的關(guān)系求出波長，根據(jù)v本題主要是考查了振動圖象，知道方程中各字母表示的物理意義，知道波速、波長和頻率之間的關(guān)系v=fλ。

【解答】

AB.由題意知，質(zhì)點振動周期為，設(shè)該波的波長為λ由d=34λ+nλ(n=0,1，2，…)得：λ=CD.該波的波速v=λT，當n=0時，λ=2.8m，v=3.5m/s，選項C正確，選項D錯誤。

故選BC。

(2)本題主要考查了光的折射，難度一般，基礎(chǔ)題。

(i)由光的折射定律得求出棱鏡的折射率

(1)一列簡諧橫波在均勻介質(zhì)中沿x軸傳播，t=1.5?s時的波形如圖所示。已知x=4?m處質(zhì)點的振動方程為y=10cos?πt(