2024-2025學(xué)年新教材高中物理第4章光的折射和全反射1光的折射練習(xí)含解析魯科版選擇性必修1

PAGE9-光的折射(25分鐘·70分)一、選擇題(本題共6小題,每題6分,共36分)1.(多選)在波的反射中,關(guān)于入射角,下列說(shuō)法中正確的是 ()A.入射波面與法線的夾角為入射角B.入射波面與界面的夾角為入射角C.入射波線與法線的夾角為入射角D.反射角跟入射角相等【解析】選C、D。入射波線與法線的夾角為入射角,A、B錯(cuò)誤,C正確;依據(jù)反射定律可知在波的反射中,反射角和入射角相等,D正確。2.如圖所示,光在真空和某介質(zhì)的界面MN上發(fā)生折射,由圖可知 ()A.光是從真空射入介質(zhì)的B.介質(zhì)的折射率為C.介質(zhì)的折射率為D.反射光線與折射光線的夾角為60°【解析】選C。光線的入射角為30°,折射角為60°,知光線從該介質(zhì)進(jìn)入真空,故A錯(cuò)誤;依據(jù)折射定律得n==,故B錯(cuò)誤,C正確;反射角等于入射角,則反射光線與界面的夾角為60°,則反射光線與折射光線的夾角為90°,故D錯(cuò)誤。3.如圖所示,一束單色光射入一玻璃球體,入射角為60°,已知光線在玻璃球內(nèi)經(jīng)一次反射后,再次折射回到空氣中時(shí)與入射光線平行。此玻璃的折射率為 ()A. B.1.5 C. D.2【解析】選C。作出光線在玻璃球體內(nèi)光路圖如圖所示:A、C是折射點(diǎn),B是反射點(diǎn),OD平行于入射光線,由幾何學(xué)問(wèn)得,∠AOD=∠COD=60°,則∠OAB=30°,即折射角r=30°,入射角i=60°,依據(jù)折射定律有:n==,故C正確,A、B、D錯(cuò)誤。4.有一塊玻璃磚,上、下兩面光滑且平行,有一束光線從空氣射入玻璃磚,下面給出的四個(gè)光路圖正確的是 ()【解析】選D。由于玻璃磚上下表面平行,光在上表面的折射角等于下表面的入射角,上表面能夠發(fā)生折射,則下表面肯定能夠發(fā)生折射,且離開(kāi)玻璃磚的光線與射向玻璃磚的光線平行,又因?yàn)橛姓凵渚陀蟹瓷?故D正確;A、B、C錯(cuò)誤。5.如圖所示,一細(xì)束白光通過(guò)玻璃三棱鏡折射后在光屏上形成彩色光帶,a、c是光帶的兩端,下列說(shuō)法正確的是 ()A.a處為紅色 B.b處為白色C.c處為紅色 D.c處為藍(lán)色【解析】選C。由光路圖可知,c處光的偏折程度最小,則玻璃對(duì)c處光的折射率最小,則c處光的頻率最小,a處光的頻率最大,所以c處為紅光,由于玻璃對(duì)各種光的折射率不同,所以白光經(jīng)過(guò)玻璃三棱鏡折射后各種光分開(kāi),所以b處不行能為白光;所以選C。【總結(jié)提升】折射現(xiàn)象中的兩條規(guī)律(1)同一種介質(zhì)對(duì)不同色光的折射率不同,對(duì)紅光的折射率最小,偏折角最小;對(duì)紫光的折射率最大,偏折角最大。(2)由n=可知,各種色光在同一種介質(zhì)中的傳播速度不同,紅光速度最大,紫光速度最小。6.如圖所示,直角三棱鏡ABC的一個(gè)側(cè)面BC緊貼在平面鏡上,∠BAC=β,從點(diǎn)光源S發(fā)出的細(xì)光束SO射到棱鏡的另一側(cè)面AC上,適當(dāng)調(diào)整入射光SO的方向,當(dāng)SO與AC成α角時(shí),其折射光與BC鏡面發(fā)生一次反射,從AC面射出后恰好與SO重合,則此棱鏡的折射率為 ()A. B.C. D.【解析】選A。作出光路圖,依題意可知光垂直BC反射才能從AC面射出后恰好與SO重合,光在AC面的入射角為i=90°-α,由幾何關(guān)系可知折射角為:r=90°-β。依據(jù)折射定律得n==。故A正確,B、C、D錯(cuò)誤。二、計(jì)算題(本題共2小題,共34分。要有必要的文字說(shuō)明和解題步驟,有數(shù)值計(jì)算的要標(biāo)明單位)7.(16分)已知一平行玻璃磚厚度為d=15cm,某單色光從A點(diǎn)以入射角為i=60°入射時(shí),折射到對(duì)邊的B點(diǎn),其折射角為r=30°,如圖所示。求:(1)該玻璃磚對(duì)這種單色光的折射率n;(2)該單色光在玻璃磚中由A傳到B的傳播時(shí)間t(光在真空中傳播速度為c=3×108m/s)?！窘馕觥?1)由折射定律得n===(2)光在玻璃磚中傳播的速度v==c由幾何學(xué)問(wèn)得AB==10cm=m單色光在玻璃磚中由A傳到B的傳播時(shí)間t=解得t=1×10-9s答案:(1)(2)1×10-9s8.(18分)如圖所示,半徑為R、球心為O的玻璃半球置于半徑為R的上端開(kāi)口的薄圓筒上,一束單色光a沿豎直方向從B點(diǎn)射入半球表面,OB與豎直方向夾角為60°,經(jīng)兩次折射后,出射光線與BO連線平行,求:(1)玻璃的折射率;(2)光射在薄圓筒側(cè)面C點(diǎn)到半球下表面的距離CD?！窘馕觥?1)作出光經(jīng)過(guò)玻璃半球的光路示意圖如圖所示。依據(jù)折射定律可知n==依據(jù)幾何關(guān)系可知β=60°則有α=θ=30°,所以n=(2)依據(jù)以上幾何關(guān)系可知2OEcos30°=Rtan60°=,解得CD=R答案:(1)(2)R(15分鐘·30分)9.(6分)現(xiàn)在高速馬路上的標(biāo)記牌都用“回來(lái)反光膜”制成。夜間行車(chē)時(shí),它能使車(chē)燈射出的光逆向返回,使標(biāo)記牌上的字特殊醒目。這種“回來(lái)反光膜”是用球體反射元件制成的,反光膜內(nèi)勻稱(chēng)分布著一層直徑為10μm的細(xì)玻璃珠,所用玻璃的折射率為,為使入射的車(chē)燈光線經(jīng)玻璃珠折射—反射—折射后恰好和入射光線平行,如圖所示,那么第一次入射的入射角應(yīng)是 ()A.15° B.30° C.45° D.60°【解析】選D。由題意作光路圖如圖所示,設(shè)入射角為θ,折射角為α,則:θ=2α,n===2cosα=解得:α=30°,θ=60°;所以選D。10.(6分)(多選)如圖所示,一束光線從空氣射入某介質(zhì),入射光線與反射光線的夾角為90°,折射光線與入射光線延長(zhǎng)線間夾角θ為15°,則 ()A.折射角為30°B.介質(zhì)的折射率為C.介質(zhì)的折射率為2D.光在介質(zhì)中的速度為1.5×108m/s【解析】選A、B。入射光線與反射光線夾角為90°,故入射角i=45°,折射光線與入射光線延長(zhǎng)線間夾角為15°,則折射角r=30°,故選項(xiàng)A正確;依據(jù)折射率公式有n===,故選項(xiàng)B正確,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;在介質(zhì)中的速度v==2.12×108m/s,故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。11.(6分)某位同學(xué)用下面的方法測(cè)量某種液體的折射率。如圖所示,他在一個(gè)燒杯中裝滿(mǎn)了某種透亮液體,緊貼著杯口豎直插入一根直尺AB,眼睛從容器邊緣的P處斜向下看去,視察到A經(jīng)液面反射所成的虛像A′恰好與B經(jīng)液體折射形成的虛像重合。他讀出直尺露出液面的長(zhǎng)度AC、浸入液體中的長(zhǎng)度BC,量出燒杯底部的直徑d。由此求出這種透亮液體的折射率為 ()A. B.C. D.【解析】選D。光路圖如圖所示。n=,sinβ=sinα=所以n=,故D正確。12.(12分)如圖,一艘帆船靜止在湖面上,帆船的豎直桅桿頂端高出水面3m。距水面4m的湖底P點(diǎn)發(fā)出的激光束,從水面出射后恰好照耀到桅桿頂端,該出射光束與豎直方向的夾角為53°(取sin53°=0.8)。已知水的折射率為。(1)求桅桿到P點(diǎn)的水平距離;(2)船向左行駛一段距離后停止,調(diào)整由P點(diǎn)發(fā)出的激光束方向,當(dāng)其與豎直方向夾角為45°時(shí),從水面射出后仍照耀在桅桿頂端,求船行駛的距離?！窘馕觥?1)設(shè)光束在水面的出射點(diǎn)到桅桿的水平距離為x1,到P點(diǎn)的水平距離為x2;桅桿高度為h1,P點(diǎn)處水深為h2;激光束在水中與豎直方向的夾角為θ。由幾何關(guān)系有=tan53°①=tanθ ②由折射定律有sin53°=nsinθ ③設(shè)桅桿到P點(diǎn)的水平距離為x,則x=x1+x2 ④聯(lián)立①②③④式并代入題給數(shù)據(jù)得x=7m⑤(2)設(shè)激光束在水中與豎直方向的夾角為45°時(shí),從水面出射的方向與豎