高中物理 第四章 第一节 光的折射定律同步练测 鲁科版选修34

第一节光的折射定律
建议用时实际用时满分实际得分90分钟100分
一、选择题（本题包括10小题，每小题给出的四
个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多
个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全
的得2分，有选错或不选的得0分，共40分）1.如图1所示，一束单色光对称地通过等边玻璃
三棱镜，则玻璃棱镜的折射率为（）
图1
A.1.2
B.
C.
D./3
2.关于折射率，下列说法正确的是.
A.根据可知，介质的折射率与入射角的
正弦成正比
B.根据可知，介质的折射率与折射角的
正弦成反比
C.根据可知，介质的折射率与介质中的光
速成反比
D.同一频率的光由第一种介质进入第二种介质
时，折射率与波长成反比
3.如图2所示，在用插针法测定玻璃折射率的实
验中，以下各说法正确的是( )
图2
A.、及、之间的距离适当大些，可以提
高准确度
B.、及、之间的距离取得小些，可以提
高准确度
C.入射角适当大些，可以提高准确度
D.入射角太大，入射光线会在玻璃砖的内表面发
生全反射，使实验无法进行
4.在测定玻璃的折射率的实验中，对一块两面平
行的玻璃砖，用插针法找出与入射光线对应的出射光线，现有甲、乙、丙、丁四位同学分别做出如图3所示的四组插针结果.
图3
从图3看，肯定把大头针插错了的同学是（）
A.甲
B.乙
C.丙
D.丁
5.在上题中，测量结果准确度最高的同学是
（）
A.甲
B.乙
C.丙
D.丁
6.用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，甲、乙、
丙三位同学在纸上面画出的界面、与玻
璃砖位置的关系分别如图4中①、②和③所示，其中甲、丙同学用的是矩形玻璃砖，乙同学用的是梯形玻璃砖，他们的其他操作均正确，且
均以、为界面画光路图.则下列说法正确的是（）
图4
A.甲同学测得的折射率与真实值相比偏小
B.乙同学测得的折射率与真实值相比偏小
C.丙同学测得的折射率与真实值相比一定偏大C.丙同学测得的折射率与真实值相比可能偏大、
可能偏小、可能不变
7.光线以30°入射角从玻璃中射到玻璃与空气的
界面上，它的反射光线与折射光线的夹角为
90°，则这块玻璃的折射率为（）
A.0.866
B.1.732
C.1.414
D.1.500
8.对于某单色光，玻璃的折射率比水的大，则色
光在玻璃中传播时（）
A.其速度比在水中的大，其波长比在水中的长
B.其速度比在水中的大，其波长比在水中的短
C.其速度比在水中的小，其波长比在水中的短
D.其速度比在水中的小，其波长在比水中的长
9.如图5所示，井口大小和深度相同的两口井，
一口是枯井，一口是水井（水面在井口之下），两井底部各有一只青蛙，则（）
图5
A.水井中的青蛙觉得井口大些，睛天的夜晚，
水井中的青蛙能看到更多星星
B.枯井中的青蛙觉得井口大些，晴天的夜晚，
水井中的青蛙能看到更多星星
C.水井中的青蛙觉得井口小些，晴天的夜晚，
枯井中的青蛙能看到更多的星星
D.两只青蛙觉得井口一样大，晴天的夜晚，水
井中的青蛙能看到更多的星星
10.观察者在某地看见太阳刚从地平线升起时，关
于太阳实际位置的下列叙述中正确的是
（）
A.太阳位于地平线上方
B.太阳位于地平线下方
C.太阳位于地平线上
D.大气密度未知，无法判断
二、填空及作图题（本题共2小题，每小题6分，
共12分.请将正确的答案填到横线上）
11.如图6所示，画有直角坐标系的白纸位于
水平桌面上，是放在白纸上的半圆形玻璃
砖，其底面的圆心在坐标原点，直边与轴重
合，是画在纸上的直线，为竖直地插在直线上的两枚大头针，是竖直地插在纸上的第三枚大头针，是直线与轴正方向的夹角，是直线与轴负方向的夹角.只要直线画得合适，且的位置取得正确，测出角和，便可求得玻璃的折射率.某学生在用上述方法测得玻璃的折射率时，在他画出的直线上竖直地插上了、两枚大头针，但在＜0的区域内，不管眼睛在何处，都无法透过玻璃砖看到的像，他应采取的措施是，若他已透过玻璃砖看到了的像，确定位置的方法是
.
若他已经正确地测得了、的值，则玻璃的折射率= .
图6
12.用三棱镜做测定玻璃折射率的实验，先在白纸
上放好三棱镜，在棱镜的一侧插上两枚大头针
和，然后在棱镜的另一侧观察，调
整视线使的像被挡住，接
着在眼睛所在的
一侧插上两枚大头针，使
挡住、的像，挡住和的像，在纸上标出的大头针位置和三棱镜轮廓如图7
所示. 图7
(1)在本题的图上画出所需的光路.
(2)为了测出棱镜玻璃的折射率，需要测量的量
是、，在图上标出它们.
(3)计算折射率的公式是= .
三、计算题（本题共4小题，共48分.解答时应写
出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
13.（8分）如图8所示，光线以入射角从空气
射向折射率=2的玻璃表面.
(1)当入射角＝45°时，反射光线与折射光线
间的夹角为多少？
(2)当入射角为多少时，反射光线与折射光线
垂直？
图8
14.（12分）安全门上的玻璃观察孔直径=2 cm，
门的厚度 cm，为了扩大向外观察的范围，将孔中完全嵌入折射率为的光学玻璃.
求：
(1)嵌入玻璃后视野的最大张角是多少？
(2)若要视野的张角扩大到180°,则嵌入光学
玻璃的折射率为多大？15.（14分）某同学在测定一厚度均匀的圆柱形玻
璃的折射率时，先在白纸上作一与圆柱形玻璃
同半径的圆，圆心为，将圆柱形玻璃平放在白纸上，使其边界与所画的圆重合，在玻璃一侧竖直插两枚大头针和，在另一侧再先后插另两枚大头针和，使从另一侧隔着玻璃观察时，大头针恰好挡住和所成的
像，移去圆柱形玻璃和大头针后，在图9中画出：
(1)沿连线方向的入射光线通过圆形玻
璃后的传播方向；
(2)光线在玻璃内的传播方向；
(3)过光线的入射点作法线，标出入射角和折射
率;
(4)写出计算玻璃折射率的公式.
图9
转的角度.
16.（14分）雨过天晴，人们常看到天空中出现彩
虹，它是由阳光照射到空中弥漫的水珠上时出
现的现象.在说明这个现象时，需要分析光线
射入水珠后的光路，一束光线射入水珠，水珠
可视为一个半径为的球，球心到入射光线的
垂直距离为，水的折射率为.
图10
(1)在图10上画出该束光线射入水珠内经一次
反射后又从水珠中射出的光路图.
(2)求这束光线从射向水珠到射出水珠每一次偏
第一节光的折射定律答题纸
得分：
一、选择题
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案
二、填空及作图题
11．
12. （1）答案画在在右图中（2）（3）
三、计算题
13
14.
15
16.
第一节光的折射定律参考答案
一、选择题
1.C 解析：依题意，对界面，入射角=60°，折射角=30°.由折射率定义，=.
2.CD
3.AC 解析：实验时，尽可能将大头针竖直插在纸上，且和之间，与O点之间，与之间，与
之间距离要稍大一些，入射角应适当大一些，以减小测量角度的误差，但入射角不宜太大，也不
宜太小.
4.B 解析：由题图可知，乙图中出射线向左上侧偏移不符合实际，肯定插错了，
5.D 解析：甲、丙和丁相比较，前两者入射角及两个插针间距比图丁小些，故丁同学测量最准确.
6.AD 解析：用插针法测定玻璃砖的折射率时，要注意影响玻璃折射率大小的几个因素：①玻璃砖宽度
宜大些；②入射角不能太小；③能够观察到有效插针；④所画的界面线不能倾斜等.如本题的三个图，就是所画界面的问题，图①测得折射率比真实值偏小，选项A正确；图②不变，选项B错误，图③中可能偏大可能偏小还可能不变，选项C错误，选项D正确.
7.B 8.C
9.B 解析：这是一道典型的视野问题，解决视野问题的关键是如何确定边界光线、是谁约束了视野等.
如本题中由于井口边沿的约束，据此根据边界作出边界光线如图11所示，由图可以看出＞，所以水井中的青蛙觉得井口小些；,所以水井中的青蛙可看到更多的星星，故B正确，A、C、D错误.
图11
10.B
二、填空及作图题
11.在白纸上另画一条与轴正方向夹角合适的直线，把大头针竖直地插在所画的直线上，直到
在＜0的区域内透过玻璃砖能看到的像插上后，恰好能挡住的像
12.见解析解析：分别连接和确定出入射光线和出射光线，然后确定在玻璃中的光路图，由折
射率公式,求解得的大小.
（1）如图12所示，连接、交于点，连接交于点，连接、，过点作面的法线，延长到点，使＝，过点作法线的垂线交于点，过点作法线的垂线，交于点.
图12
（2）量出线段和长.（3）由折射定律.
三、计算题
13.（1）105°（2）arctan
解析：（1）设折射角为,由,，所以=30°，又＝45°，
则反射光线与折射光线的夹角＝180°－－＝105°.
（2）当反射光线和折射光线垂直时，＝90°，tan ,
则入射角=arctan .
14.（1）120°（2） 2 解析：该问题的临界情况为入射光从右上角入射，折射光从左下角射入人
眼，确定最大张角如图5所示.
（1）如图13所示,.依折射定律，则
.所以=60°,张角为120°.
（2）若张角为180°，则90°，所以.
图13
15.（1）如图14所示，光线为入射光线，光线为通过玻璃后的折射光线.
（2）光线为入射光线在玻璃中的折射光线.
（3）如图14所示.
（4）.
图14
16.解析：（1）光路如图15所示
图15
（2）以表示入射光的入射角、折射角，由折射定律得：
.
以1、2、3表示每一次偏转的角度，如图16所示，由反射定律、折射定律和几何关系可知:
图16
，
,
,
.
由以上各式解得：
,
,
.。