【教育专用】2017_2018学年高中物理第4章光的折射阶段质量检测教科版选修3_4
18版高中物理第4章光质量测评粤教版选修3_4
质量测评(四)(时间：90分钟 满分100分)一、选择题(本题共10小题，每小题5分，共50分．有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确，把正确选项前的字母填在题后的括号内)1．在图1中的虚线表示两种介质的界面及其法线，实线表示一条光线射向界面后发生反射和折射的光线，以下说法正确的是( )图1①bO 不可能是入射光线 ②aO 可能是入射光线 ③cO 可能是入射光线 ④Ob 可能是反射光线 A ．①②③ B ．①②④ C ．②③④D ．①③④【解析】 由于入射角等于反射角，入射光线、反射光线关于法线对称，所以aO 、Ob 应是入射光线或反射光线，PQ 是法线．又因为反射光线、折射光线都不与入射光线位于法线同侧，所以aO 是入射光线．Ob 是反射光线，Oc 是折射光线，选项B 正确．【答案】 B2．对于某单色光，玻璃的折射率比水的大，则此单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，其波长比在水中的长【解析】 由n ＝c v，n 玻＞n 水，可得：v 玻＜v 水，又v ＝λf ，f 相同，波速越小，波长越短，所以光在玻璃中的波长比水中的短，故只有C 项正确．【答案】 C3．单色光在真空中的传播速度为c ，波长为λ0，在水中的传播速度是v ，波长为λ，水对这种单色光的折射率为n .当这束单色光从空气斜射入水中时，入射角为θ1，折射角为θ2，下列说法中正确的是( )A ．v ＝c n，λ＝λc v B ．λ0＝λn ，v ＝c sin θ2sin θ1C ．v ＝cn ，λ＝λv c D ．λ0＝λn ，v ＝c sin θ1sin θ2【解析】 由题意可知，n ＝sin θ1sin θ2，又n ＝cv，所以v ＝c n ＝c sin θ2sin θ1，又λ0＝c f ，而λ＝vf ， 所以λ＝v cλ0＝λ0n而λ0＝n λ＝c vλ.综上所述，只有B 项正确． 【答案】 B4．图2为一直角棱镜的横截面，∠bac ＝90°，∠abc ＝60°.一平行细光束从O 点沿垂直于bc 面的方向射入棱镜．已知棱镜材料的折射率n ＝2，若不考虑原入射光在bc 面上的反射光，则有光线( )图2A ．从ab 面射出B ．从ac 面射出C ．从bc 面射出，且与bc 面斜交D ．从bc 面射出，且与bc 面垂直【解析】 光路如图，光射到ab 面上时入射角θ1＝60°，由sinC ＝1n ＝22知介质的临界角C ＝45°，θ1＞C ，在ab 边上发生全反射又射到ac 面，此时入射角θ2＝30°＜C ，在此既有折射又有反射，由几何知识知反射光垂直bc 射出，故B 、D 正确．【答案】 BD5．甲、乙两单色光分别通过同一双缝干涉装置得到各自的干涉图样，设相邻两个亮条纹的中心距离为Δx ，若Δx 甲>Δx 乙，则下列说法正解的是( )A ．甲光能发生偏振现象，乙光则不能发生B ．真空中甲光的波长一定大于乙光的波长C ．甲光的光子能量一定大于乙光的光子能量D ．在同一均匀介质中甲光的传播速度大于乙光 【解析】 Δx ＝L dλ，Δx 甲>Δx 乙，故λ甲>λ乙，故B 正确．光都具有偏振现象，故A 错误．由c ＝λf 可知f 甲<f 乙，故甲光的光子能量小于乙光的光子能量，故C 错误．在同一均匀介质中，波长大的光传播速度大，故D 项正确．【答案】 BD6．抽制细丝时可以用激光监控其粗细，如图4所示，激光束越过细丝时产生的条纹和它通过遮光板上的一条同样宽度的窄缝规律相同，则图3①这是利用光的干涉现象 ②这是利用光的衍射现象③如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变粗了 ④如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变细了 以上说法正确的是( )A ．①③B ．②④C ．①④D ．②③【解析】 高强度纤维丝直径很小，用激光监控其粗细符合光的衍射条件，是利用了光的衍射现象，②正确．观察其衍射现象，根据其衍射现象判断其粗细程度，如果屏上条纹变宽，表明衍射现象更明显了，抽制的丝变细了，④正确故选B.【答案】 B7．已知某玻璃对蓝光的折射率比对红光的折射率大，则两种光( ) A ．在该玻璃中传播时，蓝光的速度较大B ．以相同的入射角从空气斜射入该玻璃中，蓝光折射角较大C ．从该玻璃中射入空气发生全反射时，红光临界角较大D ．用同一装置进行双缝干涉实验，蓝光的相邻条纹间距较大【解析】 由v ＝c n可知，蓝光在玻璃中的折射率大，蓝光的速度较小，A 错；以相同的入射角从空气中斜射入玻璃中，蓝光的折射率大，向法线靠拢偏折得多，折射角应较小，B 错；从玻璃射入空气发生全反射时的临界角由公式sin C ＝1n可知，红光的折射率小，临界角大，C 正确；用同一装置进行双缝干涉实验，由公式Δx ＝L dλ可知蓝光的波长短，相邻条纹间距小，D 错．【答案】 C8．在拍摄日落水面下的景物时，在照相机镜头前装一个偏振片，其目的是( ) A ．减弱反射光，从而使景物的像更清晰 B ．增强反射光，从而使景物的像更清晰 C ．增强透射光，从而使景物的像更清晰 D ．减弱透射光，从而使景物的像更清晰【解析】 由于反射光的干涉，景物的像常常比较模糊，装上偏振片的目的是减弱反射光，且透振方向与反射光的振动方向垂直，但不能增强透射光．【答案】 A9．频率不同的两束单色光1和2以相同的入射角从同一点射入一厚玻璃板后，其光路如图4所示．下列说法正确的是()图4A ．单色光1的波长小于单色光2的波长B ．在玻璃中单色光1的传播速度大于单色光2的传播速度C ．单色光1通过玻璃板所需的时间小于单色光2通过玻璃板所需的时间D ．单色光1从玻璃到空气的全反射临界角小于单色光2从玻璃到空气的全反射临界角 【解析】 由折射定律sin i sin r 可知n 1>n 2，故v 1<v 2，λ1<λ2，A 正确．B 错误．t ＝s v ＝dv cos r ＝dnc 1－sin 2r＝dn c1－sin 2i n 2＝dn 2c n 2－sin 2i，两种色光通过玻璃板的时间不相等，n 越大时间越长，即t 1>t 2，C 错误．由n ＝1sin θ得c 1<c 2，单色光1易发生全反射，D 正确． 【答案】 AD10．如图5所示的双缝干涉实验，用绿光照射单缝S 时，在光屏P 上观察到干涉条纹．要得到相邻条纹间距更大的干涉图样，可以( )图5A ．增大S 1与S 2的间距B ．减小双缝屏到光屏的距离C ．将绿光换为红光D ．将绿光换为紫光【解析】 由双缝干涉条纹间距公式Δx ＝L dλ可知：增大S 1与S 2的间距d ，Δx 将减小，A 项错误；减小双缝屏到光屏的距离L ，Δx 将减小，B 项错误；红光波长大于绿光，λ变大，Δx 将变大，C 项正确；紫光波长小于绿光，λ变小，Δx 将变小，D 项错误．【答案】 C二、实验题(共12分，11题6分，12题6分)图611．(6分)如图6所示，画有直角坐标系Oxy 的白纸位于水平桌面上，M 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x 轴重合，OA 是画在纸上的直线，P 1、P 2为竖直地插在直线OA 上的两枚大头针，P 3是竖直地插在纸上的第三枚大头针，α是直线OA 与y 轴正方向的夹角，β是直线，OP 3与y 轴负方向的夹角．只要直线OA 画得合适，且P 3的位置取得正确，测出角α和β，便可求得玻璃的折射率．某学生在用上述方法测量玻璃的折射率时，在他画出的直线OA 上竖直地插上了P 1、P 2两枚大头针，但在y <0的区域内，不管眼睛放在何处，都无法透过玻璃砖看到P 1、P 2的像，他应采取的措施是________，若他已透过玻璃砖看到P 1、P 2的像，确定P 3位置的方法是________．若他已正确地测得了角α、β的值，则玻璃的折射率n ＝________.【解析】 无法看到P 1、P 2的像是因为OA 光线的入射角过大，发生全反射的缘故．P 3能挡住P 1、P 2的像说明OP 3是OA 的折射光线．【答案】 在另画一条更接近y 轴正方向的直线OA ，把大头针P 1、P 2竖直地插在所画的直线上，直到在y <0区域内透过玻璃砖能看到P 1、P 2的像 P 3能挡住P 1、P 2的像sin βsin α12．(6分)双缝干涉实验中，要使屏上单色光的干涉条纹之间距离变宽，可采取以下办法：(1)__________；(2)________；(3)________．为测量红光的波长，现测得屏上6条亮条纹间的距离为7.5 mm ，已知双缝间的距离为0.5 mm ，双缝到屏幕的距离为1 m ，则此红光波长为________．【解析】 在双缝干涉实验中，根据公式Δx ＝L λd可知，要使屏上单色光的干涉条纹之间距离变宽，可以采取的办法是：(1)使用波长λ较长的单色光；(2)增加双缝到光屏间距离或选用较长的遮光筒；(3)减小双缝之间的距离．根据测量值，计算相邻条纹间的距离： Δx ＝an －1＝7.55mm ＝1.5 mm ， 再代入公式λ＝ΔxdL，求得红光波长为λ＝1.5×10－3m×0.5×10－3m 1 m ＝7.5×10－7 m.【答案】 见解析三、计算(共38分．计算题必须要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)13．(8分)一光线以很小的入射角i 射入一厚度为d 、折射率为n 的平板玻璃，求出射光线与入射光线之间的距离(θ很小时，sin θ≈θ，cos θ≈1)．【解析】 如图，设光线以很小的入射角i 入射到平板玻璃表面上的A 点，折射角为r ，从平板玻璃另一表面上的B 点射出，设AC 为入射光线的延长线，由折射定律和几何关系可知，它与出射光线平行，过B 点作BD ⊥AC ，交AC 与D 点，则BD 的长度就是出射光线与入射光线之间的距离，由折射定律得sin isin r ＝n ①由几何关系得 ∠BAD ＝i －r② AB ＝dcos r③出射光线与入射光线之间的距离为BD ＝AB sin(i －r )④当入射角i 很小时有sin i ≈i ，sin r ≈r ，sin(i －r )≈i －r ，cos r ≈1 由此及①②③④式得BD ＝n －1dnI ⑤【答案】n －1dni 14．(10分)如图7所示是北京奥运会期间安置在游泳池底部的照相机拍摄的一张照片，照相机的镜头竖直向上．照片中，水立方运动馆的景象呈现在半径r ＝11 cm 的圆形范围内，水面上的运动员手到脚的长度l ＝10 cm ，若已知水的折射率为n ＝43，请根据运动员的实际身高估算该游泳池的水深h .(结果保留两位有效数字)图7【思路点拨】 抓住“水立方运动馆的景象呈现在半径r ＝11 cm 的圆形范围内”中的边沿光线画出光路图，利用全反射和几何知识分析，求解．【解析】 设照片圆形区域的实际半径为R ，运动员的实际长为L ，光路图如图所示，由全反射公式得n sin α＝sin 90°.由几何关系sin α＝R R 2＋h 2，R r ＝L l得 h ＝n 2－1·Llr .取L ＝2.2 m ， 解得h ＝2.1 m. 【答案】 2.1 m15．(10分)如图8为一均匀的柱形透明体，折射率n ＝2. (1)求光从该透明体射向空气时的临界角；图8(2)若光从空气中入射到透明体端面的中心上，试证明不论入射角为多大，进入透明体的光线均不能从侧面“泄漏出去”．【解析】 (1)临界角C ＝arcsin 1n＝30°(2)证明：因为sin θ1sin θ2＝n ，θ3＝90°－θ2所以θ1＝90°时，θ3＝60°最小 因为θ3>C所以任何光线均不能从侧面“泄漏出去”． 【答案】 (1)30° (2)见解析16．(10分)一赛艇停在平静的水面上，赛艇前端有一标记P 离水面的高度为h 1＝0.6 m ，尾部下端Q 略高于水面；赛艇正前方离赛艇前端s 1＝0.8 m 处有一浮标，示意如图．一潜水员在浮标前方s 2＝3.0 m 处下潜到深度为h 2＝4.0 m 时，看到标记刚好被浮标挡住，此处看不到船尾端Q ；继续下潜Δh ＝4.0 m ，恰好能看见Q .求(1)水的折射率n ；(2)赛艇的长度l .(可用根式表示)图9【解析】 (1)标记P 的光路如图n ＝sin isin r＝s 1s 21＋h 21s 2s 22＋h 22＝0.80.64＋0.3639＋16＝0.835＝43(2)Q 点恰好被看到，则折射角为临界角C sin C ＝1n＝s 2＋s 1＋lh 2＋Δh2＋s 2＋s 1＋l2＝34解得：l ＝(24 77－3.8) m4 3(2)(24 77－3.8) m【答案】(1)n＝。
2017-2018学年高中物理鲁科版选修3-4教学案：第4章第1节光的折射定律含答案
第1节光的折射定律1．光的折射是指光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向发生改变的现象；光的折射和反射中光路是可逆的。
2．光的折射中，入射角i的正弦与折射角r的正弦之比是一个常数，即n＝错误!.3．介质的折射率反映了光在介质中的偏折程度，折射率越大，光线偏离原方向的程度就越大.4．某种介质的折射率n＝错误!。
同一种介质中，红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫各色光,红光的传播速度最大，折射率最小.错误!折射角与入射角的定量关系1．光的折射光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向发生改变的现象。
2．斯涅耳定律(折射定律)折射光线与入射光线、法线处在同一平面内，折射光线与入射光线分别位于法线的两侧,入射角的正弦与折射角的正弦成正比,即错误!＝n。
3．光路可逆原理在光的反射现象和折射现象中，光路都是可逆的。
[跟随名师·解疑难］对光的偏折方向的认识即光线的偏折情况与介质的性质有关,如图4.11所示。
(1）如果光线从折射率小的介质射向折射率大的介质，折射光线向法线偏折,入射角大于折射角，并且随着入射角的增大（减小)折射角也会增大(减小）,如图甲所示。
(2）如果光线从折射率大的介质射向折射率小的介质，折射光线偏离法线，入射角小于折射角,并且随着入射角的增大（减小）折射角也会增大（减小)，如图乙所示。
图4.1。
1［特别提醒］画光路图应注意的问题：(1）光线实际是从哪个物体发出的；（2）光是从光密介质射向光疏介质还是从光疏介质射向光密介质；（3）必要的时候还需要借助光的可逆性原理；（4）注意画图时一定要规范，光线与法线、光线的反向延长线等应用实线和虚线区分.［学后自检］┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄(小试身手）一束光线从空气射向折射率为1。
5的玻璃内，入射角为45°，则如图4。
1。
2的四个光路图中正确的是( )图41。
2解析：选C 光在两介质的界面上通常同时发生反射和折射,所以A错误；由反射定律知反射角为45°，根据折射定律n＝错误!得i ＞r，故B错误；画光线时必须带箭头,D不是光路图，D错误.折射率的意义1．定义光从真空射入某种介质发生折射时，入射角i的正弦与折射角r 的正弦之比，用n表示，则n＝错误!。
2016-2017学年高中物理 第4章 光的折射 2 学生实验测定玻璃的折射率学业分层测评 教科版选修3-4
学生实验：测定玻璃的折射率(建议用时：45分钟)1．测定玻璃的折射率时，为了减小实验误差，应注意的是( )【导学号：18640030】A ．玻璃砖的厚度宜大些B ．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P 1、P 2及P 3、P 4之间的距离应适当大些E ．测出的折射率随入射角的增大而增大【解析】 玻璃砖厚度大些，可减小测量误差；大头针垂直插在纸面上以及大头针P 1与P 2及P 3与P 4之间的距离适当大些，可减小确定光路方向时的误差，A 、C 、D 正确．入射角较小时，测量误差较大，B 错误．折射率与入射角无关，E 错误．【答案】 ACD2.两束细平行光a 和b 相距d ，从空气中相互平行地斜射到长方体玻璃砖的上表面，如图427所示，若玻璃对a 的折射率大于对b 的折射率，当它们从玻璃砖的下表面射出后，两束光________(填“仍平行”或“不平行”)，间距________d (填“＝”“＜”或“＞”)．图427【解析】 如图所示，光线经两表面平行的玻璃砖后方向不变，出射光线是平行的，根据折射定律得n a ＝sin i sin r a ，n b ＝sin i sin r b，由题意知，n a ＞n b ，则r a ＜r b ，故d ′＜d .【答案】 仍平行 ＜3．用“插针法”测定透明半圆柱玻璃砖的折射率，O 为玻璃砖截面的圆心，使入射光线跟玻璃砖的平面垂直，如图所示的四个图中P 1、P 2、P 3和P 4是四个学生实验时插针的结果．(1)在这四个图中肯定把针插错了的是________．(2)在这四个图中可以比较准确地测出玻璃砖折射率的是______，玻璃砖的折射率的公式为______．【解析】 (1)垂直于半圆柱玻璃砖的平面射入的光线，经玻璃砖折射后，折射光线不会与入射光线平行(过圆心的入射光线除外)，A 错．(2)测量较准确的是图D.图B 的入射光线经过圆心，出射光线没有发生偏折；图C 的入射光线离圆心太近，射到圆界面上时，入射角太小不易测量，会产生较大的误差．测量出入射角与折射角后，由折射定律n ＝sin i sin r求出玻璃砖的折射率． 【答案】 (1)A (2)D n ＝sin i sin r4．如图428所示，某同学用插针法测定一半圆形玻璃砖的折射率．在平铺的白纸上垂直纸面插大头针P 1、P 2确定入射光线，并让入射光线过圆心O ，在玻璃砖(图中实线部分)另一侧垂直纸面插大头针P 3，使P 3挡住P 1、P 2的像，连接OP 3，图中MN 为分界面，虚线半圆与玻璃砖对称，B 、C 分别是入射光线、折射光线与圆的交点，AB 、CD 均垂直于法线并分别交法线于A 、D 点．图428(1)设AB 的长度为l 1，AO 的长度为l 2，CD 的长度为l 3，DO 的长度为l 4，为较方便地表示出玻璃砖的折射率，需用刻度尺测量________，则玻璃砖的折射率可表示为________．(2)该同学在插大头针P 3前不小心将玻璃砖以O 为圆心顺时针转过一小角度，由此测得玻璃砖的折射率将________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)．【解析】 (1)sin i ＝ l 1 BO ，sin r ＝ l 3 CO，因此玻璃的折射率n ＝sin i sin r ＝ l 1 BO l 3 CO＝l 1l 3，因此只需测量l 1和l 3即可． (2)当玻璃砖顺时针转过一个小角度时，在处理数据时，认为l 1是不变的，即入射角不变，而l 3减小，所以测量值n ＝l 1l 3将偏大．【答案】 (1)l 1和l 3 n ＝l 1l 3 (2)偏大。
《第4章 光的折射和全反射》试卷及答案_高中物理选择性必修 第一册_鲁科版_2024-2025学年
《第4章光的折射和全反射》试卷(答案在后面)一、单项选择题（本大题有7小题，每小题4分，共28分）1、一束光线从空气射入水中时，下列说法正确的是：A、入射角等于折射角B、折射光线一定比入射光线偏离法线C、折射角大于入射角D、折射光线和入射光线分居法线两侧2、一束光线从水中射入空气时，下列说法正确的是：A、入射角大于折射角B、折射光线与入射光线在同一直线上C、折射光线一定偏离法线D、折射光线和入射光线分居法线两侧3、一束光线从空气（折射率为1.00）射入水（折射率为1.33），当入射角为45°时，折射角为多少度？A. 30°B. 40°C. 53.1°D. 78.7°4、当光从一种介质射入另一种介质时，如果反射光和折射光之间的夹角某一数值会等于90°，此时的入射角称为临界角。
当入射光的折射角为90°时，对应的入射角称为：A. 临界角B. 平行角C. 漫反射角D. 全反射角5、光从空气斜射入水中时（水和空气的折射率分别为n₁和n₂，且n₁ > n₂），下列关于折射现象的描述正确的是（）A. 折射光线与入射光线分居法线两侧B. 折射光线、入射光线和法线都在同一平面内C. 折射角小于入射角D. 折射光线、入射光线、法线都与光线方向相垂直6、一束单色光从水中斜射入空气时，下面的哪种情形会导致观察者看到光的路径出现一定的弯折？（）A. 增加入射水面的粗糙程度B. 提高观察者与入射水面的距离C. 小心调整观察者与法线的距离D. 旋转入射光线7、一束光线从空气射入水中，入射角为30°，已知水的折射率为1.33，则折射角最接近于：A. 22°B. 25°C. 30°D. 40°二、多项选择题（本大题有3小题，每小题6分，共18分）1、下列关于光的折射现象的描述，正确的是：A、光从空气进入水中时，传播速度变慢，折射角大于入射角。
高中物理 第4章 光的折射与全反射章末检测 鲁科版选修3-4-鲁科版高二选修3-4物理试题
第4章光的折射与全反射章末检测(时间：90分钟总分为：100分)一、选择题(此题共10小题，每一小题5分，共50分)1．关于光的折射现象，如下说法正确的答案是( )A．光的传播方向发生改变的现象叫光的折射B．光由一种介质进入另一种介质，传播方向一定改变C．人观察盛水容器的底部，发现水变浅了D．假设光从空气射入液体中，它的传播速度一定增大答案 C2.图1如图1所示是一束光从空气射向某介质在界面上发生了反射和折射现象的光路图，如下判断中正确的答案是( )A．AO是入射光，OB为反射光，OC为折射光B．BO是入射光，OC为反射光，OA为折射光C．CO是入射光，OB为反射光，OA为折射光D．条件不足，无法确定解析法线与界面垂直，根据反射角等于入射角，反射光线、折射光线和入射光线都位于法线两侧，可知CO为入射光线，OB为反射光线，OA为折射光线．答案 C3．白光通过三棱镜发生色散现象，如下说法正确的答案是( )A．白光是由不同频率的光组成的B．棱镜材料对各种色光的折射率不同C．棱镜对红光的折射率大，对紫光的折射率小D ．出现色散现象是棱镜改变了颜色解析 从红光到紫光，频率越来越大，折射率也越来越大，A 、B 正确． 答案 AB图24．如图2所示，有一玻璃三棱镜ABC ，顶角A 为30°，一束光线垂直于AB 射入棱镜，从AC 射出进入空气，测得出射光线与AC 夹角为30°，如此棱镜的折射率为( )A.12B.22C.3D.33解析 顶角A 为30°，如此光从AC 面射出时，在玻璃中的入射角i ＝30°.由于出射光线和AC 的夹角为30°，所以折射角r ＝60°.由光路可逆和折射率的定义可知n ＝sin rsin i＝3，C 项正确． 答案 C 5.图3如图3所示，从点光源S 发出的一细束白光以一定的角度入射到三棱镜的外表，经过三棱镜的折射后发生色散现象，在光屏的ab 间形成一条彩色光带．下面的说法中正确的答案是( )A ．a 侧是红色光，b 侧是紫色光B ．在真空中a 侧光的波长小于b 侧光的波长C ．三棱镜对a 侧光的折射率小于对b 侧光的折射率D ．在三棱镜中a 侧光的传播速度大于b 侧光的传播速度解析 由于玻璃对各色光的折射率不同，导致色散的形成，玻璃对紫光的折射率最大，对红光的折射率最小，据n ＝sin isin r 可知a 侧为紫光，b 侧为红光，故A 、C 错；在真空中，红光的波长大于紫光的波长，故B 对．由n ＝c v可以求出，在三棱镜中，红光的传播速度大于紫光的传播速度，D 错． 答案 B6．一束单色光斜射到厚平板玻璃的一个外表上，经两次折射后从玻璃板另一个外表射出，出射光线相对于入射光线侧移了一段距离．在如下情况下，出射光线侧移距离最大的是( )A ．紫光以45°的入射角入射B ．红光以45°的入射角入射C ．紫光以30°的入射角入射D ．红光以30°的入射角入射 解析如下列图，由光的折射定律可知，无论是红光还是紫光，以45°角入射时的侧移距离都比以30°角入射时的侧移距离大．由于玻璃对紫光的折射率比红光的大，由图可以看出，在同一入射角时紫光的侧移距离比红光的侧移距离大，即Δh 1＞Δh 2，故A 正确． 答案 A 7.图4图4为“水流导光〞实验装置．长直开口透明塑料瓶内装有适量清水，在其底侧开一小孔，水从小孔流出形成弯曲不散开的水流，用细激光束透过塑料瓶水平射向该小孔，观察到激光束没有完全被限制在水流内传播．如下操作有助于激光束完全被限制在水流内传播的是( )A ．增大该激光的强度B ．向瓶内再加适量清水C ．改用频率更低的激光D ．改用折射率更小的液体解析 激光束没有完全被限制在水流内传播，说明局部光出现折射现象，没有全部发生全反射．要使全部的光发生全反射，应增大光线与水流界面之间的入射角或减小临界角．要增大入射角，如此应向瓶内再加适量清水，增加压强，使水流在出水口处弯曲的小一些，B 正确；由sin C ＝1n，知要减小临界角如此应改用折射率更大的液体，或频率更高的激光，C 、D 错误；改变激光强度对全反射无影响，故A 错． 答案 B 8.图5半圆形玻璃砖横截面如图5所示，AB 为直径，O 点为圆心．在该界面内有a 、b 两束单色可见光从空气垂直于AB 射入玻璃砖，两入射点到O 点的距离相等．两束光在半圆边界上反射和折射的情况如图5所示，如此a 、b 两束光( ) A ．在同种均匀介质中传播，a 光的传播速度大 B ．以一样的入射角从空气斜射入水中，b 光的折射角大C ．从同一介质以一样的入射角射向空气，假设a 光不能进入空气，如此b 光也不能进入空气D ．a 光的频率大于b 光的频率解析 由于两束光的入射点到O 点的距离相等，因此它们在半圆边界上的入射角一样，由于b 光发生全反射，而a 光能够折射，说明b 光的全反射临界角小于a 光的全反射临界角，由n ＝1sin C可知，b 光在介质中的折射率大于a 光在介质中的折射率，所以b 光的频率比a 光的频率高，由v ＝cn可知，在同种介质中a 光的传播速度大，A 项正确，D 项错误；以一样的入射角从空气斜射入水中，b 光的折射程度大，折射角小，B 项错误；由于b 光全反射临界角小，所以C 项正确． 答案 AC图69．如图6所示，口径较大、充满水的薄壁圆柱形浅玻璃缸底有一发光小球，如此( ) A ．小球必须位于缸底中心才能从侧面看到小球 B ．小球所发的光能从水面任何区域射出 C ．小球所发的光从水中进入空气后频率变大 D ．小球所发的光从水中进入空气后传播速度变大解析 把发光小球放入口径较大、充满水的浅玻璃缸底的任何位置都会发生折射和全反射，逆着折射光线看能看到小球，在发生全反射的区域没有光射出，选项A 、B 均错．光从水中进入空气不改变的是频率，改变的是波速和波长，由v ＝c n 和λ＝v f可知，波速、波长都变大，选项D 正确，C 错误． 答案 D10．在一次讨论中，教师问道：“假设水中一样深度处有a 、b 、c 三种不同颜色的单色点光源，有人在水面上方同等条件下观测发现，b 在水下的像最深，c 照亮水面的面积比a 的大．关于这三种光在水中的性质，同学们能做出什么判断？〞有同学回答如下：①c 光的频率最大 ②a 光的传播速度最小 ③b 光的折射率最大 ④a 光的波长比b 光的短 根据教师的假定，以上回答正确的答案是( ) A ．①②B．①③C．②④D．③④解析 b 像最深说明折射率最小，频率最小，波长最大，发生全反射的临界角最大．c 照亮水面的面积比a 大，说明a 发生全反射的临界角比c 小，a 折射率比c 大，所以，频率最大的是a ，①错误；传播速度v ＝c n，故传播速度最小的是a ，②正确；折射率最大的是a ，最小的是b ，a 光波长最短，b 光波长最长，③错误，④正确．应当选项C 正确． 答案 C二、填空题(此题共2小题，共10分)图711．(5分)某同学利用“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，作出的光路图与测出的相关角度如图7所示．(1)此玻璃的折射率计算式为n ＝________(用图中的θ1、θ2表示)；(2)如果有几块宽度大小不同的平行玻璃砖可供选择，为了减小误差，应选用宽度________(填“大〞或“小〞)的玻璃砖来测量．解析 据题意可知入射角为(90°－θ1)，折射角为(90°－θ2)，如此玻璃的折射率为n ＝sin (90°－θ1)sin (90°－θ2)＝cos θ1cos θ2；玻璃砖越宽，光线在玻璃砖内的传播方向越容易确定，测量结果越准确．故应选用宽度大的玻璃砖来测量． 答案 (1)cos θ1cos θ2⎣⎢⎡⎦⎥⎤或sin (90°－θ1)sin (90°－θ2) (2)大12.图8(5分)用半圆形玻璃砖测定玻璃折射率的方法如下：(1)将半圆形玻璃砖放在白纸上，定出其圆心O ，在白纸上用铅笔描下其直径和圆心位置，让一束光沿与直径垂直的方向穿入玻璃砖的圆弧局部射到圆心O ，如图8所示．(2)不改变入射光的方向和位置，让玻璃砖以O 点为轴逆时针转动到从玻璃砖平面一侧恰好看不到出射光为止．(3)用铅笔描下此时玻璃砖直径的位置，移去玻璃砖，测出玻璃砖转过的角度β，由β计算出折射率．这种测量方法是利用光的________现象测定玻璃折射率的，当玻璃砖转过角度β时的入射角叫________．假设β＝42°，且sin42°＝0.67，如此玻璃的折射率n ＝________.(结果保存三位有效数字)解析 据题意可知，将玻璃砖缓慢转过β角时，观察者在玻璃砖平面一侧恰看不到出射光线，说明光线在玻璃砖的平面发生了全反射，此时的入射角恰好等于临界角，即有i ＝C ＝β由sin C ＝1n 得折射率n ＝1sin C ＝1sin β≈1.49.答案 全反射 临界角 1.49 三、计算题(此题共4小题，共40分)13．(8分)在真空中，黄光波长为6×10－7m ，紫光波长为4×10－7m.现有一束频率为5×1014Hz 的单色光，它在n ＝1.5的玻璃中的波长是多少？它在玻璃中是什么颜色？解析 先根据λ0＝cf 0计算出单色光在真空中的波长λ0，再根据光进入另一介质时频率不变，由n ＝c v ＝λ0λ，求出光在玻璃中的波长λ. λ0＝c f 0＝3×1085×1014m ＝6×10－7m ， 又由n ＝λ0λ得λ＝λ0n ＝6×10－71.5m ＝4×10－7m.由于光的颜色是由光的频率决定的，而在玻璃中光的频率未变化，故光的颜色依然是黄光． 答案 4×10－7m 黄色 14．(10分)图9如图9所示，半径为R 的半圆柱形玻璃砖某一截面的圆心为O 点．有两条光线垂直于水平柱面射入玻璃砖中，其中一条光线通过圆心O ，另一条光线通过A 点，且OA ＝R2.这两条光线射出玻璃砖后相交于一点，该点到O 点的距离为3R ，求玻璃的折射率． 解析 作出光路图，OBD 为法线，如此sin∠ABO ＝OA OB ＝12，所以∠ABO ＝30°，设两条出射光线交点为S ，根据几何关系有：OC ＝R cos30°所以，CS ＝OS －OC ＝3R 2由几何知识可知，∠BSC ＝30°，∠SBD ＝60°， 由折射定律得：n ＝sin60°sin30°＝ 3.答案315．(10分)一玻璃立方体中心有一点状光源．今在立方体的局部外表镀上不透明薄膜，以致从光源发出的光线只经过一次折射不能透出立方体，该玻璃的折射率为2，求镀膜的面积与立方体外表积之比的最小值． 解析如图，考虑从玻璃立方体中心O 点发出的一条光线，假设它斜射到玻璃立方体上外表发生折射．根据折射定律有n sin θ＝sinα①式中，n 是玻璃的折射率，θ是入射角，α是折射角．现假设A 点是上外表面积最小的不透明薄膜边缘上的一点．由题意，在A 点刚好发生全反射，故αA ＝π2②设线段OA 在立方体上外表的投影长为R A ，由几何关系有sin θA ＝R A R 2A ＋⎝ ⎛⎭⎪⎫a 22③式中a 为玻璃立方体的边长．由①②③式得R A ＝a2 n 2－1④ 由题给数据得R A ＝a2⑤由题意，上外表所镀的面积最小的不透明薄膜应是半径为R A 的圆．所求的镀膜面积S ′与玻璃立方体的外表积S 之比为S ′S ＝6πR 2A6a2⑥由⑤⑥得S ′S ＝π4. 答案π416．(12分)图10一个半圆柱形玻璃砖，其横截面是半径为R 的半圆，AB 为半圆的直径，O 为圆心，如图10所示．玻璃的折射率为n ＝ 2.(1)一束平行光垂直射向玻璃砖的下外表，假设光线到达上外表后，都能从该外表射出，如此入射光束在AB 上的最大宽度为多少？ (2)一细束光线在O 点左侧与O 相距32R 处垂直于AB 从下方入射，求此光线从玻璃砖射出点的位置． 解析(1)在O 点左侧，设从E 点射入的光线进入玻璃砖后在上外表的入射角恰好等于全反射的临界角θ，如此OE 区域的入射光线经上外表折射后都能从玻璃砖射出，如图．由全反射条件有 sin θ＝1n①由几何关系有OE ＝R sin θ②由对称性可知，假设光线都能从上外表射出，光束的宽度最大为l ＝2OE ③联立①②③式，代入数据得l ＝2R(2)设光线在距O点32R的C点射入后，在上外表的入射角为α，由几何关系与①式和条件得α＝60°>θ光线在玻璃砖内会发生三次全反射，最后由G点射出，如图，由反射定律和几何关系得OG＝OC＝3 2 R射到G点的光有一局部被反射，沿原路返回到达C点射出．答案(1)2R(2)见解析。
2017-2018学年高中物理沪科版选修3-4学业分层测评 第4
学业分层测评第4章 4.4 光的偏振与立体电影(建议用时：45分钟)[学业达标]1.对衍射现象的定性分析，正确的是()A.光的衍射是光在传播过程中绕过障碍物发生传播的现象B.衍射条纹图样是光波相互叠加的结果C.光的衍射现象为光的波动说提供了有力的证据D.光的衍射现象完全否定了光的直线传播结论E.衍射现象说明光是一种横波【解析】衍射现象是波绕过障碍物发生传播的现象，衍射条纹是波的叠加的结果，干涉、衍射是一切波所具有的特性，所以选项A、B、C正确；光的直线传播只是近似的，只有在光的波长比障碍物尺寸小得多的情况下，光才被看作是沿直线传播的，所以光的衍射现象和直线传播是不矛盾的，所以选项D错误.一切波都可以发生衍射现象，选项E错误.【答案】ABC2.关于自然光和偏振光，以下说法正确的是()A.自然光包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，但是沿各个方向振动的光波的强度可以不同B.偏振光是垂直于传播方向上，只沿着某一特定方向振动的光C.自然光透过一个偏振片后就成为偏振光，偏振光经过一个偏振片后又还原为自然光D.太阳、电灯等普通光源发出的光都是自然光E.只有横波才会发生偏振现象【解析】自然光沿各振动方向的光波的强度相同，A错误；偏振光在垂直于传播方向上，只沿某一特定方向振动，B正确；自然光透过偏振片后成为偏振光，偏振光透过偏振片后不能还原为自然光，C错误；太阳、电灯等普通光源发出的是自然光，D正确；由偏振原理知，E正确.【答案】BDE3.下列情况中能产生明显衍射现象的是()A.光的波长比孔或障碍物的尺寸大得多B.光的波长与孔或障碍物的尺寸可相比C.光的波长等于孔或障碍物的尺寸大小D.光的波长比孔或障碍物的尺寸小得多E.用红光做实验时未观察到明显的衍射现象，现用绿光替代红光做实验【解析】发生明显衍射的条件是障碍物、缝、孔的尺寸与光的波长差不多或更小.【答案】ABC4.如图4-3-5所示，电灯S发出的光先后经过偏振片A和B，人眼在P处迎着入射光方向，看不到光亮，则()【导学号：38910052】图4-3-5A.图中a光为偏振光B.图中b光为偏振光C.以SP为轴将B转过180°后，在P处将看到光亮D.以SP为轴将B转过90°后，在P处将看到光亮E.以SP为轴将A转过90°后，在P处将看到光亮【解析】该题考查了对自然光、偏振光的特点的认识.自然光沿各个方向的振动是均匀分布的，通过偏振片后，透射光是只沿着某一特定方向振动的光.从电灯直接发出的光为自然光，则A错.自然光通过偏振片A后，变为偏振光，则B对.设通过A的光沿竖直方向振动，当偏振片B只能通过沿水平方向振动的偏振光时，则P点无光亮.将B转过180°后，P处仍无光亮，即C错.若将B转过90°，则该偏振片将变为能通过竖直方向上振动的光的偏振片，则偏振光能通过B，即在P处有光亮，D对.同理可知E对.【答案】BDE5.夜晚，汽车前灯发出的强光将迎面驶来的汽车司机照得睁不开眼睛，严重影响行车安全.若考虑将汽车前灯玻璃改用偏振玻璃，使射出的灯光变为偏振光；同时汽车前窗玻璃也采用偏振玻璃，其透振方向正好与灯光的振动方向垂直，但还要能看清自己车灯发出的光所照亮的物体.假设所有的汽车前窗玻璃和前灯玻璃均按同一要求设置，如下措施中不可行的是()A.前窗玻璃的透振方向是竖直的，车灯玻璃的透振方向是水平的B.前窗玻璃的透振方向是竖直的，车灯玻璃的透振方向是竖直的C.前窗玻璃的透振方向是斜向右上45°，车灯玻璃的透振方向是斜向左上45°D.前窗玻璃和车灯玻璃的透振方向都是斜向右上45°E.前窗玻璃和车灯玻璃的透振方向都是斜向左上45°【解析】若前窗玻璃的透振方向竖直、车灯玻璃的透振方向水平，从车灯发出的照射到物体上反射的光将不能透过前窗玻璃，司机面前将是一片漆黑，所以A错；若前窗玻璃与车灯玻璃的透振方向均竖直，则对面车灯的光仍能照得司机睁不开眼睛，B错；若前窗玻璃的透振方向斜向右上45°，车灯玻璃的透振方向斜向左上45°，则车灯发出的光经物体反射后无法透振进本车车窗内，却可以透振进对面车窗内，C错.D、E是可行的.【答案】ABC6.关于波动，下列说法正确的是()A.各种波均会发生偏振现象B.用白光做单缝衍射与双缝干涉实验，均可看到彩色条纹C.声波传播过程中，介质中质点的运动速度等于声波的传播速度D.已知地震波的纵波波速大于横波波速，此性质可用于横波的预警E.各种波均会发生干涉和衍射现象【解析】只有横波才有偏振现象，A错；白光是复色光，其中各单色光的波长不同，导致条纹间距不同，B正确；波的传播过程中，介质中质点的运动速度是变化的，而波的传播速度在同一均匀介质中是匀速的，且波的传播是指振动形式的传播，C错；因为地震波的纵波波速大于横波波速，所以两波传到同一地点有时间差，可用于横波的预警，D正确；干涉和衍射都是波特有的现象，E对.【答案】BDE7.点光源照在一个剃须刀片上，在屏上形成了它的影子，其边缘较为模糊，原因是光的________.【解析】在刀片边缘有部分光绕过障碍物进入到阴影中去，从而看到影子的边缘模糊，光绕过障碍物偏离直线传播是光的衍射.【答案】衍射8.在学习了光的衍射现象后，徐飞回家后自己设置了一个小实验.在—个发光的小电珠和光屏之间放一个圆孔大小可以调节的圆形孔屏，在圆孔从较大调至完全闭合的过程中，他在屏上看到什么现象？【解析】在圆孔由大到小调节过程中，当孔较大时，光沿直线传播，在屏上得到圆形亮斑；当孔的直径减小到与光波的波长相近时，产生明显的衍射现象，屏上将出现明暗相间的亮环，当孔继续减小到完全闭合时，没有光到达屏上，屏上完全黑暗.【答案】先是圆形亮区，再是明暗相间的圆形亮环，最后完全黑暗[能力提升]9.某同学以线状白炽灯为光源，利用游标卡尺两脚间形成的狭缝观察光的衍射现象后，总结出以下几点，你认为正确的是()【导学号：38910053】A.若狭缝与灯泡平行，衍射条纹与狭缝平行B.若狭缝与灯泡垂直，衍射条纹与狭缝垂直C.衍射条纹的疏密程度与狭缝的宽度有关D.衍射条纹的间距与光的波长有关E.波长越小，衍射条纹间距越大【解析】若狭缝与线状白炽灯平行，衍射条纹与狭缝平行则现象明显；衍射条纹的疏密程度与缝宽有关，缝宽越小，条纹越疏；条纹间距与波长有关，波长越长，间距越大.【答案】ACD10.奶粉的碳水化合物(糖)含量是一个重要指标，可以用“旋光法”来测量糖溶液的浓度，从而鉴定含糖量，偏振光通过糖的水溶液后，偏振方向会相对于传播方向向左或右旋转一个角度α，这一角度α称为“旋光度”，α的值只与糖溶液的浓度有关.将α的测量值与标准值相比较，就能确定被测样品中的含糖量.如图4-3-6所示.S是自然光源，A、B是偏振片，转动B，使到达O处的光最强，然后将被测样品P置于A、B之间，则下列说法中正确的是()【导学号：38910054】图4-3-6A.到达O处光的强度会明显减弱B.到达O处光的强度不会明显减弱C.到达O处光的强度会明显增强D.将偏振片B转动一个角度，使得O处光强度最大，偏振片B转过的最小角度等于αE.将偏振片A转动一个角度，使得O处光强度最大，偏振片A转过的最小角度等于α【解析】自然光通过偏振片后得到垂直于光的传播方向与偏振片的透振方向平行的偏振光，该偏振光经被测样品后，其偏振方向发生了偏转，即相对于光的传播方向向左或向右旋转一个角度α，到达B的光的偏振方向与B的透振方向不完全一致，故O处光的强度会明显减弱，故A正确，B、C错误；若将A或B 转动一个最小角度，使得O处光的强度仍为最大，说明它们转过的角度等于α，故D、E都正确.【答案】ADE11.分析以下现象产生的原因：(1)隔着帐幔看远处的灯，见到灯周围有彩色的光芒.(2)光线照在花布上，可以看见花布上的图样.【解析】(1)远处灯发出的光经过帐幔的缝隙，发生衍射现象，因此可见到灯周围有彩色的光芒. (2)光线照在花布上看见花布的图样，是由于光的反射与吸收的结果.花布是由各种颜色的花纹组成的，当白光照在花布上时，红色花纹反射红色光，吸收其他颜色的光，这样我们在该位置只看到红色，同理可以看到各种花纹反射的各种颜色的光，这样就可以看到花布的图样.【答案】见解析12.如图4-3-7所示，杨氏双缝实验中，下述情况能否看到干涉条纹？简单说明理由.图4-3-7(1)在单色自然光源S后加一偏振片P.(2)在(1)情况下，再加P1、P2，P1与P2透振方向垂直.【解析】(1)能.到达S1、S2的光是从同一偏振光分解出来的，它们满足相干条件，能看到干涉条纹，且由于偏振片很薄，对路程差的影响可忽略，干涉条纹的位置与间距和没有P时基本一致，只是强度由于偏振片的吸收作用而减弱.(2)不能.由于从P1、P2射出的光振动方向相互垂直，不满足干涉条件，故光屏E被均匀照亮，但无干涉现象.【答案】见解析。
2017-2018学年高中物理(SWSJ)教科版选修3-4教学案：第四章第1节光的折射定律含答案
第1节光的折射定律1.光射到两种介质的界面上，一部分会被反射回到原来的介质中，而另一部分会折射进入另一种介质继续传播。
2．在光的折射现象中入射角的正弦与折射角的正弦之比为一常数，即错误!＝n（或错误!)，其中n为介质的折射率。
3．介质的折射率n与光在介质中的传播速度的关系：n＝错误!。
错误!光的反射与折射现象［自读教材·抓基础]1．光的反射光射到两种介质的分界面时，一部分光仍回到原来的介质里继续传播的现象。
2．光的折射现象（1）光的折射:图4－1－1如图4－1－1所示，当光线入射到两种介质的分界面上时，一部分光被反射回原来的介质，即反射光线OB.另一部分光进入第二种介质继续传播的现象，即光线OC，叫做光的折射,光线OC称为折射光线。
折射光线与法线的夹角称为折射角r。
(2)入射角与折射角:在如图4－1－2所示光路中：图4－1－2①MN表示界面，PQ表示法线。
②AO表示入射光线，OB表示折射光线。
③∠3表示入射角，∠1表示折射角.（3)折射定律：入射光线、折射光线和法线在同一平面内,入射光线与折射光线分别位于法线的两侧，入射角的正弦值与折射角的正弦值之比是一个常数,即错误!＝n,n为比例常数.[跟随名师·解疑难]1．对折射定律的理解(1)“同面内”：“折射光线与入射光线、法线在同一平面内"，这句话大体上说明了三线的空间位置:折射光线在入射光线与法线决定的平面内，即三线共面.（2）“线两旁"：“折射光线与入射光线分居在法线两侧”，这句话把折射光线的位置又作了进一步的确定，使得折射光线的“自由度”越来越小。
（i〉0)(3）“正比例”:“入射角的正弦值与折射角的正弦值之比为一常数”，即错误!＝n，折射角r随入射角i的变化而变化，入射角i的正弦与折射角r的正弦之比是定值，当入射光线的位置、方向确定下来时，折射光线的位置、方向就确定了。
所以，光的折射定律是光从一种介质射向另一种介质中时，在传播过程中遵循的必然规律.2．光线偏折的方向（1)如果光线从折射率（n1）小的介质射向折射率（n2）大的介质,折射光线向法线偏折，入射角大于折射角,并且随着入射角的增大(减小），折射角也会增大(减小）。
2024-2025学年高中物理第四章光的折射1光的折射定律教案1教科版选修3-4
3.小组讨论和课堂展示环节，培养了学生的合作能力和表达能力，增强了课堂的互动性。
（二）存在主要问题
1.在课堂讨论中，部分学生表现出较强的依赖性，缺乏独立思考和解决问题的能力。
2.在实验操作中，部分学生对实验设备的操作不够熟练，影响了实验结果的准确性。
2.辅助材料：收集光的折射现象的相关图片、图表和视频，以便在课堂上进行展示和讲解，帮助学生更好地理解光的折射定律。
3.实验器材：准备实验所需的玻璃棒、水、三棱镜等器材，并确保其完整性和安全性，以便学生进行实验操作和观察。
4.教室布置：将教室布置成实验操作区和讨论区，以便学生在实验和小组讨论时能够有合适的环境。
（2）引导学生观察生活中的光的折射现象，思考光的折射定律在其中的应用。
（3）邀请光学实验设备的制作原理和操作方法的专家进行讲座，提供必要的指导和帮助。
（4）组织学生进行光的折射主题的研究项目，鼓励学生创新和实践，提高学生的研究能力。
反思改进措施
（一）教学特色创新
1.导入环节采用提问和展示相结合的方式，激发了学生的兴趣和思考能力。
3.学生可能遇到的困难和挑战：在学习光的折射定律时，学生可能会对光速变化、入射角和折射角之间的关系感到困惑。此外，进行实验时，学生可能对实验操作的精确性和数据处理的准确性存在困难。此外，将理论知识应用于实际问题解决中，也是学生面临的挑战之一。
教学资源准备
1.教材：确保每位学生都有《教科版选修3-4》教材，以便跟随教学进度进行学习。
过程：
将学生分成若干小组，每组选择一个与光的折射相关的主题进行深入讨论。
小组内讨论该主题的现状、挑战以及可能的解决方案。
2017-2018学年高中物理沪科版选修3-4学业分层测评 第4
学业分层测评第4章 4.5 光的折射(建议用时：45分钟)[学业达标]1.关于光的折射现象，下列说法中正确的是()A.折射角一定小于入射角B.折射率跟折射角的正弦值无关C.折射角增大为原来的2倍，入射角也增大为原来的2倍D.折射率大的介质，光在其中的传播速度小E.入射角改变时，入射角的正弦与折射角的正弦的比值不变【解析】光从水进入空气时，折射角大于入射角，选项A错误；折射率由介质材料决定，与折射角的大小无关，选项B正确；折射率n＝sin isin r，折射角增大为原来的2倍，入射角并不增大为原来的2倍，选项C错误；折射率与光速的关系是n＝cv，则n大时v小，选项D正确；根据sin isin r＝n，入射角改变时，入射角的正弦与折射角的正弦的比值不变，E正确.【答案】BDE2.关于折射率，下列说法正确的是()A.某种介质的折射率等于光在真空中传播速度c和光在介质中的传播速度v 的比值B.折射角和入射角的大小决定着折射率的大小C.两种介质相比较，光在折射率较小的介质中传播速度大D.有些介质的折射率可能小于于1E.折射率是介质本身的性质，与折射角无关【解析】某种介质的折射率等于光在真空中的传播速度c与光在介质中传播速度v的比值，A、C正确.折射率与折射角和入射角的大小无关，B不对.由于光在真空中的传播速度c大于任何其他介质中的传播速度v，所以任何介质的折射率都大于1，D错误.折射率是介质本身的性质，与折射角无关，E正确.【答案】ACE3.关于折射率，下列说法中正确的是()A.根据sin isin r＝n可知，介质的折射率与入射角的正弦成正比B.根据sin isin r＝n可知，介质的折射率与折射角的正弦成反比C.根据n＝cv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E.介质的折射率与入射角、折射角无关【解析】介质的折射率是一个表明介质的光学特性的物理量，由介质本身决定，与入射角、折射角无关.由于真空中光速是个定值，故n与v成反比，这也说明折射率与光在该介质中的光速是有联系的，由v＝λf，当f一定时，v正比于λ.n与v成反比，故折射率与波长λ也成反比.【答案】CDE4.如图4-5-13所示，一玻璃柱体的横截面为半圆形，细的单色光束从空气射向柱体的O点(半圆的圆心)，产生反射光束1和透射光束2，已知玻璃折射率为3，入射角为45°(相应的折射角为24°)，现保持入射光不变，将半圆柱绕通过O 点垂直于图面的轴线顺时针转过15°，如图中虚线所示，则()【导学号：38910055】图4-5-13A.光束1转过15°B.光束1转过30°C.光束2转过的角度小于15°D.光束2转过的角度大于15°E.入射角增大15°，折射率不变【解析】转动前，光束1(反射光)与入射光线的夹角为A＝45°×2＝90°，光束2(折射光)与入射光线间的夹角B ＝45°＋(180°－24°)＝201°.转动后，反射光线与入射光线的夹角A ′＝60°×2＝120°，据折射定律，sin 60°sin r ＝3，得r ＝30°，则折射光线与入射光线间的夹角为B ′＝60°＋(180°－30°)＝210°.因为ΔB ＝B ′－B ＝9°，ΔA ＝A ′－A ＝30°，故B 、C 项正确.转动后，入射角增大15°，折射率与入射角无关，E 正确.【答案】 BCE5.测定玻璃的折射率时，为了减小实验误差，应注意的是( )A.玻璃砖的厚度宜大些B.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P 1、P 2及P 3、P 4之间的距离应适当大些E.测出的折射率随入射角的增大而增大【解析】 玻璃砖厚度大些，可减小测量误差；大头针垂直插在纸面上以及大头针P 1与P 2及P 3与P 4之间的距离适当大些，可减小确定光路方向时的误差.A 、C 、D 正确.入射角较小时，测量误差较大，B 错误.折射率与入射角无关，E 错误.【答案】 ACD6.某同学由于没有量角器，他在完成了光路图后，以O 点为圆心，10 cm 为半径画圆，分别交线段OA 于A 点，交线段OO ′的延长线于C 点，过A 点作法线NN ′的垂线AB 交NN ′于B 点，过C 点作法线NN ′的垂线CD 交NN ′于D 点，如图4-5-14所示.用刻度尺量得OB ＝8 cm ，CD ＝4 cm ，由此可得出玻璃的折射率n ＝________.图4-5-14【导学号：38910056】【解析】 由图可知sin ∠AOB ＝AB OA ，sin ∠DOC ＝CD OC ，OA ＝OC ＝R ，根据n ＝sin θ1sin θ2知，n ＝sin ∠AOB sin ∠DOC ＝AB CD ＝102－824＝1.5 【答案】 1.57.在直角三角形玻璃砖ABC 中，∠A ＝30°，平放于水平桌面上，如图4-5-15为其俯视图.一束单色光以45°的入射角水平射入其AB 面，在AB 面折射后又在AC 面处发生一次反射，最后垂直于BC 面穿出玻璃砖.求这种玻璃对这束单色光的折射率.图4-5-15【解析】 由题意可知，光路图如图所示.由几何关系知，AB 面处的折射角为30°.所以，折射率n ＝sin 45°sin 30°＝ 2.【答案】 28.如图4-5-16所示，在坐标系的第一象限内有一横截面为四分之一圆周的柱状玻璃体OPQ ，OP ＝OQ ＝R ，一束单色光垂直OP 面射入玻璃体，在OP 面上的入射点为A ，OA ＝R 2，此单色光通过玻璃体后沿BD 方向射出，且与x 轴交于D 点，OD ＝3R ，求该玻璃体的折射率是多少.图4-5-16【解析】 在PQ 面上的入射角满足sin θ1＝OA OB ＝12，θ1＝30°，由几何关系可得θ2＝60°，折射率n ＝sin θ2sin θ1＝ 3. 【答案】 3[能力提升]9.如图4-5-17所示，某同学用插针法测定一半圆形玻璃砖的折射率.在平铺的白纸上垂直纸面插大头针P 1、P 2确定入射光线，并让入射光线过圆心O ，在玻璃砖(图中实线部分)另一侧垂直纸面插大头针P 3，使P 3挡住P 1、P 2的像，连接OP 3，图中MN 为分界面，虚线半圆与玻璃砖对称，B 、C 分别是入射光线、折射光线与圆的交点，AB 、CD 均垂直于法线并分别交法线于A 、D 点.图4-5-17(1)设AB 的长度为l 1，AO 的长度为l 2，CD 的长度为l 3，DO 的长度为l 4，为较方便地表示出玻璃砖的折射率，需用刻度尺测量________，则玻璃砖的折射率可表示为________.(2)该同学在插大头针P 3前不小心将玻璃砖以O 为圆心顺时针转过一小角度，由此测得玻璃砖的折射率将________(选填“偏大”“偏小”或“不变”).【导学号：38910057】【解析】 (1)sin i ＝l 1BO ，sin r ＝l 3CO，因此玻璃的折射率n ＝sin i sin r ＝l 1BOl 3CO ＝l 1l 3，因此只需测量l 1和l 3即可.(2)当玻璃砖顺时针转过一个小角度时，在处理数据时，认为l 1是不变的，即入射角不变，而l 3减小，所以测量值n ＝l 1l 3将偏大. 【答案】 (1)l 1和l 3 n ＝l 1l 3(2)偏大 10.光线以60°的入射角从空气射入玻璃中，折射光线与反射光线恰好垂直.(真空中的光速c ＝3.0×108 m/s)(1)画出折射光路图.(2)求出玻璃的折射率和光在玻璃中的传播速度.(3)当入射角增大或减小时，玻璃的折射率是否变化？说明理由.【解析】 (1)由题意知入射角i ＝60°，反射角β＝60°，折射角r ＝180°－60°－90°＝30°，折射光路图如图所示.(2)n ＝sin i sin r ＝sin 60°sin 30°＝3，根据n ＝c v得v ＝c n ＝3.0×1083m/s ＝1.7×108 m/s. (3)折射率不会变化，折射率由介质和入射光的频率决定，而跟入射角的大小无关.【答案】 见解析11.如图4-5-18所示，半圆玻璃砖的半径R ＝10 cm ，折射率n ＝3，直径AB 与屏幕MN 垂直并接触于A 点.激光束a 以入射角i ＝60°射向玻璃砖圆心O ，结果在屏幕MN 上出现两个光斑.图4-5-18(1)画出光路图.(2)求两光斑之间的距离L .【导学号：38910058】【解析】 (1)由折射定律和反射定律，画出光路图如图所示：(2)设折射角为r ，由n ＝sin i sin r 解得r ＝30°，反射角β＝60°两光斑之间的距离L ＝R tan 30°＋R tan 60°＝4033cm ＝23.1 cm 【答案】 (1)见解析 (2)23.1 cm12.在一折射率为n ，厚度为d 的玻璃平板上方的空气中有一点光源S ，从S 发出的光线SA 以入射角θ1入射到玻璃板上表面，经玻璃板后从下表面射出，如图4-5-19所示，若沿此光线传播的光，从光源到玻璃板上表面传播时间与在玻璃板中的传播时间相等，点光源S 到玻璃板上表面的垂直距离L 应是多少？图4-5-19【解析】 从光源沿SA 传播到玻璃板上表面的时间：t 1＝L cos θ1·c在玻璃板中的传播时间：t 2＝d cos θ2·v＝t 1 根据折射定律：sin θ1sin θ2＝n 又n ＝c vcos θ2＝1－sin 2θ2解得：L ＝n 2cos θ1n 2－sin 2θ1·d .【答案】 n 2cos θ1n 2－sin 2θ1·d。
2018年物理同步优化指导教科版选修3-4练习：阶段质量
阶段质量评估(四) 光的折射(时间：90分钟 满分：100分)一、单项选择题(每题3分，共15分)1．光以30°的入射角从玻璃射向空气，它的反射光线和折射光线成90°夹角，则玻璃的折射率为( )A.2B.3 C ．32D ．32解析：作出光路图如图所示，θ1为入射角，θ1′为反射角，θ2为折射角，介质Ⅰ是空气，介质Ⅱ是玻璃．由反射定律可知θ1′＝θ1＝30°，又因为OB ⊥OC ，所以θ1′＋θ2＝90°，即θ2＝90°－θ1＝60°，根据光路可逆性，光线沿CO 方向射向界面时，一定沿OA 方向射出，即这时空气中入射角为θ2＝60°，玻璃中折射角θ1＝30°，所以n ＝sin θ2sin θ1＝sin 60°sin 30°＝3212＝3，故答案选B.答案：B2．(2014·高考北京卷)以往，已知材料的折射率都为正值(n >0)．现已有针对某些电磁波设计制作的人工材料，其折射率可以为负值(n <0)，称为负折射率材料．位于空气中的这类材料，入射角i 与折射角r 依然满足sin i sin r ＝n ，但是折射线与入射线位于法线的同一侧(此时折射角取负值)．现空气中有一上下表面平行的负折射率材料，一束电磁波从其上表面射入，下表面射出。
若该材料对此电磁波的折射率n ＝－1，正确反映电磁波穿过该材料的传播路径的示意图是( )解析：折射光线与入射光线应位于法线的同一侧，故选项A 、D 错误．因为材料的折射率n ＝－1，在电磁波由空气进入介质的sin α＝－sin (－β)，得α＝β，则C 错误．答案：B3．如图所示，一束双色光从空气射入水面，进入水中分成a 、b 两束，它们与水面的夹角分别是α、β，则a、b两色光在水中传播速度之比v av b为()A.sin αsin βB．sin βsin αC．cos αcos β D.cos βcos α解析：设入射角为i，则n a＝sin isin(90°－α)，n b＝sin isin(90°－β).又n＝cv则v av b＝n bn a＝sin isin(90°－β)sin isin(90°－α)＝sin(90°－α)sin (90°－β)故v av b＝cos αcos β，选项C正确．答案：C4．一束单色光斜射到厚平板玻璃的一个表面上，经两次折射后从玻璃另一个表面射出，出射光线相对于入射光线侧移了一段距离．在下列情况下，出射光线侧移距离最大的是()A．红光以30°的入射角入射B．红光以45°的入射角入射C．紫光以30°的入射角入射D．紫光以45°的入射角入射解析：对同一介质，紫光的折射率大于红光，即n紫>n红，又因为n＝sin θ1sin θ2，如图所示，同一角度入射，折射率越大，折射角越小，偏折程度越大，所以选项A、B错误；选项C、D中折射率相同，侧位移s＝dcos θ2sin (θ1－θ2)＝d sinθ1⎝⎛⎭⎪⎪⎫1－1n2－11－sin2θ1＋1，因此入射角越大，侧位移越大，选项C错误，选项D正确．答案：D5.如图所示两细束单色光平行射到同一三棱镜上，经折射后交于光屏上的同一个点M.则下列说法中正确的是()A．如果a为蓝色光，则b可能为红色光B ．在该三棱镜中a 色光的传播速率比b 光的传播速率大C ．由棱镜射向空气中a 色光的临界角比b 色光的临界角大D ．a 光的折射率小于b 光折射率解析：由图可知n a ＞n b ，D 错误；若a 为蓝色光，则b 可能为红色光，A 正确；由v ＝c n 可知v a ＜v b ，B 错误；由sin C ＝1n可知C a ＜C b ，C 错误． 答案：A二、多项选择题(每小题5分，共25分)6.如图所示，上、下表面平行的玻璃砖的厚度为L ，玻璃砖的折射率n ＝3，若光从上表面AB 射入的入射角i ＝60°，光在真空中的光速为c ，则( )A ．折射角r ＝30°B ．光在玻璃中传播的时间为233c L C ．光在玻璃中传播的时间为2L cD ．改变入射角i ，光在下表面CD 可能发生全发射解析：由n ＝sin i sin r 得sin r ＝sin i n ＝sin 60°3＝0.5，得r ＝30°，故A 正确；光在玻璃中传播的速度为v ＝c n ，由几何知识可知光在玻璃中传播的路程为S ＝Lcos r 则光在玻璃中传播的时间为t ＝s v ＝nL c ×cos r ＝3L c ×cos 30°＝2Lc ，故B 错误，C 正确；由于光在CD 面上的入射角等于光在AB 面上的折射角，根据光路可逆性原理得知光一定能从CD 面射出，故D 错误．答案：AC7.(高考天津卷)固定的半圆形玻璃砖的横截面如图，O 点为圆心，OO ′为直径MN 的垂线．足够大的光屏PQ 紧靠玻璃砖右侧且垂直于MN .由A 、B 两种单色光组成的一束光沿半径方向射向O 点，入射光线与OO ′夹角θ较小时，光屏NQ 区域出现两个光斑，逐渐增大θ角，当θ＝α时，光屏NQ 区域A 光的光斑消失，继续增大θ角，当θ＝β时，光屏NQ 区域B 光的光斑消失，则( )A ．玻璃砖对A 光的折射率比对B 光的大 B ．A 光在玻璃砖中传播速度比B 光的大C ．α<θ<β时，光屏上只有1个光斑D ．β<θ<π2时，光屏上只有1个光斑解析：因A 光先消失，说明A 光先发生全反射，所以玻璃对A 光的折射率大于B 光，选项A 正确．由v ＝cn可知折射率越大则速度v 越小，选项B 错误．当α<θ<β时，A 光发生全反射，只有反射光斑与B 光的折射光斑，共2个，选项C 错误．当β<θ<π2时，A 、B 光均发生全反射，光屏上只剩下1个反射光斑，选项D 正确．答案：AD8.频率不同的两束单色光1和2以相同的入射角从同一点射入一厚玻璃板后，其光路如右图所示．下列说法正确的是( )A ．单色光1的波长小于单色光2的波长B ．在玻璃中单色光1的传播速度大于单色光2的传播速度C ．单色光1通过玻璃板所需的时间小于单色光2通过玻璃板所需的时间D ．单色光1从玻璃到空气的全反射临界角小于单色光2从玻璃到空气的全反射临界角 解析：根据题图知，光1的折射率较大，与光2相比，其波长较小，在玻璃中传播速度较小，临界角较小，通过玻璃的时间较长，选项A 、D 正确．答案：AD9．如图所示为半圆形的玻璃砖，C 为AB 的中点，OO ′为过C 点的AB 面的垂线．a 、b 两束不同频率的单色可见细光束垂直AB 边从空气射入玻璃砖，且两束光在AB 面上入射点到C 点的距离相等，两束光折射后相交于图中的P 点，以下判断正确的是( )A ．在半圆形的玻璃砖中，a 光的传播速度大于b 光的传播速度B ．a 光的频率大于b 光的频率C ．两种色光分别通过同一双缝干涉装置形成的干涉条纹，相邻明条纹的间距a 光的较大D ．若a 、b 两束光从同一介质射入真空过程中，a 光发生全反射的临界角大于b 光发生全反射的临界角解析：两束光线的折射光路如图．根据对称性，两束光线从玻璃到空气折射时的入射角相等，而b 光的折射角大，所以b 的折射率大，即n b ＞n a ，根据n ＝cv ，可得v b ＜v a ，选项A 对．根据从红光到紫光，折射率逐渐变大，频率变高，所以b 的频率高，选项B 错．b 光频率高则波长短，根据双缝干涉条纹间距Δx ＝Lλd，b 光波长短则间距小，选项C 对．从同一介质射入真空过程中，全反射的临界角sin C ＝1n ，b 光折射率大，所以b 的临界角小，选项D 对．答案：ACD10.(多选)如图所示，一束复色光从空气中沿半圆形玻璃砖半径方向射入，从玻璃砖射出后分成a 、b 两束单色光．则( )A ．玻璃砖对a 光的折射率为 2B ．玻璃砖对a 光的折射率为1.5C ．b 光的频率比a 光的频率大D ．b 光在玻璃中的传播速度比a 在玻璃中的传播速度大解析：a 光的折射率n ＝sin 45°sin 30°＝2，故选项A 正确，选项B 错误．由题图可知，a 光的偏折程度比b 光的小，所以a 光的频率小，折射率也小，由n ＝c v 可得v ＝cn ，a 光在玻璃中的传播速度比b 光的大，故选项C 正确，选项D 错误．答案：AC三、填空题(本题共2小题，共16分)11．(8分)如图甲所示为光学实验用的长方体玻璃砖，它的______面不能用手直接接触． 在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，两位同学绘出的玻璃砖和三个针孔a 、b 、c 的位置相同，且插在c 位置的针正好挡住插在a 、b 位置的针的像，但最后一个针孔的位置不同，分别为d 、e 两点，如图乙所示．计算折射率时，用______(选填“d ”或“e ”)点得到的值较小，用______(选填“d ”或“e ”)点得到的值误差较小．解析：光学面若被手接触污染，会影响观察效果，增加实验误差；分别连接cd 和ce 并延长到界面，与界面分别交于f 、g 两点，由n ＝sin i sin r 不难得出用d 点得到的折射率值较小，过c 点的出射光线应平行于ab ，利用直尺比对并仔细观察，可知ec ∥ab ，故用e 点得到的折射率值误差较小．答案：(1)光学 d e12．(8分)在利用插针法测定玻璃砖折射率的实验中：(1)甲同学在纸上正确画出玻璃砖的两个界面aa ′和bb ′后，不自觉地碰了玻璃砖使它向aa ′方向平移了少许，如图甲所示。
精选2017-2018学年高二物理下学期阶段性检测(4月)试题
山东省淄博第一中学2017-2018学年高二物理下学期阶段性检测（4月）试题第Ⅰ卷（选择题56分）一、选择题（本题共14小题，每小题 4 分，共 56 分。
在每小题给出的四个选项中，第 1~8题只有一项符合题目要求，第9~14题有多项符合题目要求。
全部选对得4分，选对但不全得2分，有选错的得0分。
）1.某单色光照射某金属时不能产生光电效应，则下列措施中，可以使该金属产生光电效应的是A.延长光照时间B.增大光照强度C.换用波长较短的光照射D.换用频率较低的光照射2.下列关于近代物理学发展进程，不正确的是（ ）A.汤姆孙研究阴极射线，发现了电子的存在B.密立根利用粒子散射实验，证明原子内部十分空旷C.玻尔的原子模型，成功解释了氢原子光谱的实验规律D.普朗克研究黑体辐射时，提出能量子假说3.关于玻尔理论中，下列说法正确的是（ ）A.氢原子从高能级跃迁到低能级，吸收的光子能量等于前后两个能级之差B.氢原子从高能级跃迁到低能级，核外电子的动能增大，原子的能量减小C.大量处于n=4能级的氢原子，向低能级跃迁时，能辐射出12种频率的光D.氢原子可以辐射出连续的、各种波长的光4. 下列核反应方程，属于人工转变的是（ ）A ．14140671C N e -→+B ．235113995192053390U +n I Y 2n →++C ．23411120H +H He+n →D ．427301213150He +Al P+n →5.氘核聚变反应方程是22311120H H He n ++→，已知的质量为2.0136u ，32He 的质量为3.0150u ，的质量为1.0087u ，1u=931 MeV 。
氘核聚变反应中释放的核能约为（ ）A ．3.7 MeVB ．2.7 MeVC ．3.3 MeVD ．0.93 MeV6. 关于衰变，下列说法正确的是（ ）A ．衰变的本质是1个中子转变为1个质子和1个电子B ．衰变的本质是2个中子和2个质子转变为一个He 原子核和一个中子C. U 23892衰变为Pb 20682要经历8次衰变，6次衰变D ．若镭的半衰期为T ，经过3T 的时间，则发生衰变的质量为原来的81 7.下列关于布朗运动和扩散现象，下列说法正确的是（ ）A.布朗运动和扩散现象都是分子的运动B.布朗运动直接说明分子在做无规则的热运动C.固体颗粒越大，布朗运动越明显D.布朗运动和扩散现象都是温度越高现象越明显 8.如图所示，容积相等的A 、B 两个容器内分别装有两种不同的气体，中间用均匀的细玻璃管连接，管中有一段水银柱，在两边气体的作用下，保持平衡。
【推荐K12】2017_2018学年高中物理第4章光的折射阶段质量检测教科版选修3_4
第4章 光的折射阶段质量检测(时间：60分钟 满分：100分)一、选择题(共8小题，每小题6分，共48分。
每小题至少有一个选项正确，全选对得6分，选不全得3分，错选不得分)1．某广场在夜间打开了音乐喷泉，在喷水池中同一深度排列着四个不同颜色的射灯。
如果从水面上方垂直俯视各灯，感觉最浅的是( )A ．红灯B ．黄灯C ．绿灯D ．紫灯解析：选D 当垂直俯视时，视深公式为h ＝Hn，H 为实际深度，n 为折射率，由于紫光在水中的折射率最大，所以紫光的视深最浅，D 正确，A 、B 、C 错误。
2．光从甲介质射到乙介质时，入射角为30°，且折射光线与反射光线的夹角为75°，则( )A ．乙为光疏介质B ．光在甲中传播较快C ．光从甲射到乙中时可能发生全反射D ．光从乙射到甲中时可能发生全反射解析：选AC 因为反射光线与界面夹角为60°，而折射光线与反射光线的夹角为75°，所以可以得到折射光线与法线夹角为75°，大于入射角，故光是从光密介质进入光疏介质。
3．下述现象中由全反射造成的是( ) A ．露珠或喷泉的水珠，在阳光的照耀下格外耀眼 B ．沙漠中的海市蜃楼 C ．用光导纤维传输图像信号 D ．插在水中的筷子看起来向上折了解析：选ABC 水珠看起来格外耀眼、海市蜃楼等现象都属于全反射现象，故A 、B 正确；光导纤维传输信号的原理是全反射原理，故C 正确；筷子在水中看起来向上折了是光的折射现象，故D 错。
4．如图1所示，有一束平行于等边三棱镜截面ABC 的单色光从空气射向E 点，并偏折到F 点。
已知入射方向与边AB 的夹角为θ＝30°，E 、F 分别为边AB 、BC 的中点，则( )图1A ．该棱镜的折射率为 3B ．光在F 点发生全反射C ．光从空气进入棱镜，波长变小D ．从F 点出射的光束与入射到E 点的光束平行解析：选AC 在E 点作出法线可知入射角为60°，折射角为30°，折射率为3，A 正确；在BC 边上的入射角小于临界角，不会发生全反射，B 错；由公式λ介＝λ空气n，可知C正确；三棱镜两次折射使得光线都向底边偏折，不会与入射到E 点的光束平行，故D 错。
高中物理第4章光的折射单元测试教科版选修3-4(2021年整理)
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第4章光的折射章末检测(时间：90分钟满分：100分）一、选择题(每小题5分，共50分)1．（多选)白光通过三棱镜发生色散现象，下列说法正确的是( ）A．白光是由不同频率的光组成的B．棱镜材料对各种色光的折射率不同C．棱镜对红光的折射率大,对紫光的折射率小D．出现色散现象是棱镜改变了颜色解析从红光到紫光,频率越来越大，折射率也越来越大,A、B正确．答案AB2．(多选)光从介质a射向介质b，如果要在a、b介质的分界面上发生全反射，那么必须满足的条件是（）A．a是光密介质，b是光疏介质B．光在介质a中的速度必须大于在介质b中的速度C．光的入射角必须大于或等于临界角D．光的入射角必须小于临界角答案AC3．光线由空气射入半圆形玻璃砖,或从玻璃砖射入空气的光路图如图1所示，正确的是（玻璃的折射率为1.5）( )图1A．图乙、丙、丁B．图乙、丁C．图乙、丙D．图甲、丙解析光线由空气进入玻璃砖中时,入射角大于折射角，由玻璃砖射入空气时,入射角小于折射角．由临界角计算公式得C＝arcsin 错误!＝arcsin 错误!＝41°48′,入射角50°大于临界角，将发生全反射．答案B4．一束单色光由玻璃斜射向空气，下列说法正确的是( )A．波长一定变长B．频率一定变小C．传播速度一定变小D．一定发生全反射现象解析光的频率由光源决定,与介质无关,所以光从玻璃进入空气，频率不变,而光速增大，由v＝λf可知波长一定变长，选项A正确，B、C错误；当入射角大于或等于临界角时才能发生全反射，选项D错误．答案A5．如图2所示,口径较大、充满水的薄壁圆柱形浅玻璃缸底有一发光小球，则( )图2A．小球必须位于缸底中心才能从侧面看到小球B．小球所发的光能从水面任何区域射出C．小球所发的光从水中进入空气后频率变大D．小球所发的光从水中进入空气后传播速度变大解析光从水中进入空气，只要在没有发生全反射的区域，都可以看到光线射出，选项A、B错误；光的频率由光源决定,与介质无关，选项C错误；由n＝错误!得,光从水中进入空气后传播速度变大，选项D正确．答案D6．如图3所示，含单色光b和c的一束复色光Ⅰ沿半圆柱玻璃的半径方向射入玻璃,在柱心O处分成两束光Ⅱ和Ⅲ，光Ⅱ中只有单色光b，光Ⅲ中既有b也有c，则( )图3A．在玻璃中b的折射率比c的大B．在玻璃中b的传播速度比c的小C．让光Ⅰ的方向沿逆时针转动仍射到O处，光Ⅱ中可出现cD．保持光Ⅰ不变，让半圆柱玻璃以柱心O为轴沿顺时针转动，光Ⅱ可能消失解析由图知，c光发生全反射，而b没有发生全反射，说明c光的临界角小于b光，由sin C＝错误!，得n c＞n b,选项A错误;由n＝错误!可知,b光在玻璃中的传播速度大，选项B错误；让光Ⅰ的方向沿逆时针转动仍射到O点,两束光都发生了全反射，光Ⅱ消失，选项C错误；保持光Ⅰ不变，让半圆柱玻璃以柱心O为轴沿顺时针转动，入射角增大，两束光可能都发生全反射，光Ⅱ消失，选项D正确．答案D7．如图4所示,一束白光从顶角为θ的棱镜的一个侧面AB以较大的入射角i入射，经过三棱镜后,在屏P上可得到彩色光带，当入射角逐渐减小到零的过程中，若屏上的彩色光带先后全部消失,则（）图4A．红光最先消失,紫光最后消失B．紫光最先消失，红光最后消失C．紫光最先消失，黄光最后消失D．红光最先消失,黄光最后消失解析依题意作出白光通过三棱镜的光路,如图所示．可看出紫光的偏折最大,由全反射临界角公式sin C＝错误!，知紫光的临界角最小,所以紫光一定首先在AC面上发生全反射而从光屏上消失，后面依次是靛、蓝、绿、黄、橙、红，选项B正确．答案B8．如图5所示，在水中有一厚度不计的薄玻璃片做成的中空三棱镜，里面是空气，一束光A从棱镜的左边射入,从三棱镜的右边射出时发生色散，射出的可见光分布在a点和b点之间,则（）图5A．从a点射出的是红光,从b点射出的是紫光B．从a点射出的是紫光，从b点射出的是红光C．从a点和b点射出的都是紫光,从ab中点射出的是红光D．从a点和b点射出的都是红光,从ab中点射出的是紫光解析由红光的折射率小于紫光的折射率知，紫光偏离原来方向比红光严重,并且向顶端偏折，光路图如图所示,所以从a点射出的是紫光，从b点射出的是红光，选项B正确．答案B9.如图6所示，由红、蓝两种单色光组成的光束以入射角从圆心O处由真空射入半圆形玻璃砖，进入玻璃后分为OA、OB两束，它们从O到A和从O到B的时间分别为t A和t B，则（)图6A．OA是蓝光，t A小于t BB．OA是蓝光，t A大于t BC．OA是红光，t A小于t BD．OA是红光，t A大于t B解析由图可知OA光线的折射率大,而蓝光的折射率比红光的大,则OA为蓝光，OB为红光．由折射率可知光的折射率越大，在玻璃中的传播速度越小，因此OA光线在玻璃中的传播时间长,故B正确．答案B10．如图7所示,AB为一块透明的光学材料左侧的端面，建立直角坐标系,设该光学材料的折射率沿y轴正方向均匀减小．现有一束单色光a从原点O以某一入射角θ由空气射入该材料内部，则该光线在该材料内部可能的光路是（）解析如图所示,由于该材料折射率由下向上均匀减小，可以设想将它分割成折射率不同的薄层．光线射到相邻两层的界面时，射入上一层后折射角大于入射角，光线偏离法线．到达更上层的界面时，入射角更大,当入射角达到临界角时发生全反射,光线开始向下射去，直到从该材料中射出，故选项D正确．答案D二、填空题(每小题5分，共10分)11．某同学利用“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8所示．（1)此玻璃的折射率计算式为n＝________(用图中的θ1、θ2表示)；（2）如果有几块宽度大小不同的平行玻璃砖可供选择，为了减小误差，应选用宽度________(填“大”或“小"）的玻璃砖来测量．图8解析据题意可知入射角为（90°－θ1）,折射角为(90°－θ2），则玻璃的折射率为n＝错误!＝错误!；玻璃砖越宽，光线在玻璃砖内的传播方向越容易确定,测量结果越准确．故应选用宽度大的玻璃砖来测量．答案（1）错误!错误!(2）大12．如图9所示，半球形玻璃砖的平面部分水平，底部中点有一小电珠S.利用游标卡尺(或直尺）测量出有关数据后，可计算玻璃的折射率．试完成以下实验步骤：图9(1）若S发光,则在玻璃砖平面上方看到平面中有一圆形亮斑，用游标卡尺测出________和________（写出对应字母和其表示的意义）．(2)写出玻璃折射率的表达式:________（用上述测量的物理量的字母表示)．解析如图，由几何关系和全反射知识得sin C＝错误!，解得n＝错误!或n＝错误!。
高中物理 第4章 光的折射章综合 教科版选修3-4
几何光学单元测试(A卷)说明：本试卷分为第Ⅰ、Ⅱ卷两部分，请将第Ⅰ卷选择题的答案填入题后括号内，第Ⅱ卷可在各题后直接作答.共100分，考试时间90分钟.第Ⅰ卷(选择题共40分)一、本题共10小题，每小题4分，共40分.在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确,有的小题有多个选项正确.全部选对的得4分,选不全的得2分,有选错或不答的得0分.1.关于点光源的说法正确的是（）D.通常我们用日光灯做光学实验时，是把它看作点光源的解析本题考查点光源模型.点光源像质点一样是一个理想化模型，是把光源看作一个能发光的点.恒星离我们很远，可以看作点光源；萤火虫虽然小，但研究它自身大小X围内的光学问题时，不能看作点光源；研究的光学问题离灯泡很远时，可以把它看作点光源，但研究的光学问题离灯泡很近时，不能把灯泡看作点光源；通常我们用日光灯做光学实验时，是把它看作线光源的.故A正确.答案A2.关于光线的概念，下列正确的理解是（）A.光线是从光源直接发出的，是客观存在的B.光线的作用类似于电场线，但前者是具体的，后者是抽象的D.光束是真实存在的,光线是人为画上的解析本题考查对光线的理解.人们为了形象地研究电场，引入了电场线，但电场中并不真实存在“电场线”.同理，光线是人们为了研究光的传播而引入的物理模型，光在传播中并不存在“线”.光束是真实存在的，我们用光线表示光束时，光线的箭头表示光的传播方向.故正确选项为C、D.答案CD3.在我国古代学者沈括的著作《梦溪笔谈》中有如下记载：“若鸢飞空中，其影随鸢而移；或中间为窗隙所束，则影与鸢遂相违，鸢东则影西，鸢西则影东.”意思是说，若鹞鹰在空中飞翔，它的影子随鹞鹰而移动；如鹞鹰和影子中间被窗户孔隙所约束，影子与鹞鹰做相反方向移动，鹞鹰向东则影子向西移，鹞鹰向西则影子向东移.这里描述的是光的（）解析本题考查光的直线传播及形成的现象.前段鹞鹰的影子，是光沿直线传播形成的；后段所说的“影子”实际是鹞鹰经小孔所成的像，即小孔成像，这也是光直线传播形成的现象.故A正确.答案A4.傍晚，太阳从西边落下，在人们观察到日落的时刻（太阳刚落在地平线上），太阳的实际位置（）D.部分在地平线上方，部分在地平线下方解析本题考查的是光线在大气层中的折射.由于太阳光从真空进入地球大气层时要发生折射，使我们看到的太阳位置比实际位置要高，因此当人们观察到太阳还在地平线上时，太阳的实际位置已在地平线以下.故正确选项为A.答案A5.光纤通信的优点是容量大、衰减小、抗干扰性强.2008年奥运会将全部使用光纤通信,为各项比赛提供清晰可靠的服务.光导纤维由内芯和包层两层介质组成.下列说法正确的是( )解析本题考查光的全反射的应用.光纤通信依据的原理是光的全反射.A 对.为了使光在光纤内以全反射的方式传播,内芯的折射率应该比包层大,C 对.答案AC6.在水中同一深度并排放着红、蓝、紫三种颜色的球，若在水面正上方俯视这三个球，感觉最浅的是 （ ）′=hn 中，h ′为看到的深度，h 为实际深度，n 为折射率，因为水对紫光的折射率最大，所以看到最浅的是紫色球,故正确选项为A.答案A7.自行车的尾灯采用了全反射棱镜的原理，它虽然本身不发光，但在夜间骑行时，从后面开来的汽车发出的强光照到尾灯后，会有较强的光被反射回去，使汽车司机注意到前面有自行车.尾灯的构造如图所示.下面说法中正确的是 （ ）A.汽车灯光应从左面射过来,在尾灯的左表面发生全反射B.汽车灯光应从左面射过来,在尾灯的右表面发生全反射C.汽车灯光应从右面射过来，在尾灯的左表面发生全反射D.汽车灯光应从右面射过来，在尾灯的右表面发生全反射解析本题考查全反射在生活中的应用.光线应该从右边入射，在左边两个直角边上连续发生两次全反射，利用全反射棱镜的原理使入射光线偏折180°.所以正确选项为C.答案C8.两种单色光由玻璃射向空气时发生了全反射,临界角分别为1θ、2θ,且1θ>2θ.1n 、2n 分别表示玻璃对这两种单色光的折射率,1v 、2v 分别表示这两种单色光在玻璃中的传播速度,则( )A. 1n <2n ,1v <2vB. 1n <2n ,1v >2vC. 1n >2n ,1v <2vD. 1n >2n ,1v >2v解析本题考查折射率与临界角、折射率与传播速度的关系.根据:sin θ=n 1,n =θsin 1.因1θ>2θ,故1n <2n ;又v =nc ,1n <2n ,所以1v >2v .只有B 正确. 答案B9.一束白光通过三棱镜后发生了色散现象,如图所示.下列说法正确的是( )A.玻璃对红光的折射率最小,红光的偏折角最小B.玻璃对紫光的折射率最小,紫光的偏折角最小D.屏幕上各色光在光谱上由上到下的排列顺序为:红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫v =nc 知,C 正确. 答案ACD10.如左下图所示，AB 为一块透明的光学材料左侧的端面，建立直角坐标系如右下图，设该光学材料的折射率沿ya 从原点O 以某一入射角θ由空气射入该材料内部，则该光线在该材料内部可能的光路是右下图中的 （ ）解析本题考查光的折射及全反射和微元思想.如图所示，由于该材料折射率由下向上均匀减小，可以设想将它分割成折射率不同的薄层.光线射到相邻两层的界面时，射入上一层后折射角大于入射角，光线偏离法线.到达更上层的界面时，入射角更大，当入射角达到临界角时发生全反射，光线开始向下射去,直到从该材料中射出.故正确选项为D.答案D第Ⅱ卷(非选择题共60分)二、本题共5小题,每小题4分，共20分.把答案填在题中的横线上.“测定玻璃折射率”的实验中，根据测得的入射角和折射角的正弦值画出的图线如图所示.当光线是由空气射入玻璃砖时，则1θ和2θ中为入射角的是；当光线由玻璃砖射入空气时，临界角的正弦值是；从图线可知玻璃砖的折射率是.解析本题考查测定玻璃折射率实验数据的处理及临界角的概念.1θ比2θ的正弦值大，所以1θn =21sin sin θθ 则临界角的正弦值为sin C =5.111=n =0.67. 答案1θ 12.如图所示,a 、b 两束平行单色光从空气射入水中时,发生了折射现象.由光路图可以看出,a 光的折射率比b 光,a 光在水中的传播速度比b 光.若两平行光束由水射向空气,随着入射角的增大,光先发生全反射.解析本题考查折射率、临界角及折射率与速度的关系.由图可知,a 光的折射角大,a 光的折射率比b 光小,故a 光在水中的传播速度比b 光大;由sin C =n1知,b 光的折射率大,临界角小,故随着入射角的增大,b 光先发生全反射. 答案小 大 b13 .1027 m 这个距离通常称为，它是人类所能观察到的宇宙的最大半径.若一光线刚进入哈勃太空望远镜的视野，则它传播到太空望远镜处约用年.解析本题考查哈勃太空望远镜的作用和光的传播速度.答案哈勃半径1×111014.一束光从某介质射向真空，当入射角为θc ,则此光在该介质中的传播速度为. 解析本题考查临界角及折射率.由临界角的概念，知sin θ=n 1 又n =vc 由以上两式解得，此光在介质中的传播速度为v =c sin θ.答案c sin θ15.古希腊某地理学家通过长期观测，发现6月21日正午时刻，在北半球A °角下射，而在A 城正南方，与A 城地面距离为L 的BR =.解析本题设计新颖，灵活考查了光的直线传播.关键是作出示意图，示意图如图所示.由题意得L =2πR ×3607.5 可得R =π24L . 答案π24L 三、本题共4小题，共40分.解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，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.16.（8分）在一个半径为r 的圆形轻木塞中心插一大头针，然后把它倒放在液体中，调节大头针插入的深度，当针头在水面下深度为d 时，观察者不论在液面上方何处，都刚好看不到液体下方的大头针.求液体的折射率.解析本题考查光的全反射.观察者在水面上任何位置都刚好看不到水下的大头针，说明由针头射出的光线，恰好在水面与木塞的边缘处发生全反射.由题意作出光路图如图所示，这时入射角等于临界角，由几何关系可得sin C =22d r r+又sin C =n1 由以上两式解得液体的折射率为n =rr 22d +. 答案rr 22d + 17.(10分)如图所示,一等腰直角三棱镜放在真空中,斜边BC =d ,一束单色光以60°的入射角从AB 侧面的中点入射,折射后从侧面A =26,单色光在真空中的光速为c ,求此单色光通过三棱镜的时间.解析本题考查光的折射.(1)单色光在AB 面上发生折射,光路如图.根据折射定律:n =αsin 60sin ︒,n=26 由以上两式得:α=45°.(2)因α=45°,故光在棱镜内传播的路径DE 与BC 平行,且DE =21BC =21d . (3)光在棱镜中的速度:v =n c =62c 所以,t =vDE =c d 46. 答案cd 46 18.（10分）（激光液面控制仪）如图所示，激光液面控制仪的原理是：固定的一束激光AO 以入射角i 照射液面，反射光OBs 的距离射到B '点，则液面是升高了还是降低了？变化了多少？解析本题考查学生利用所学知识解决实际问题的能力.因反射的光点B 右移到B '，所以液面降低.但因入射的激光束方向不变，所以液面降低后的入射角不变，光路图如图.由几何关系知，四边形OM B 'B 是平行四边形，OM =B 'B =s ,三角形NO O '是直角三角形.设液面降低的高度是h ，则h =NO ·cot i =2s ·cot i =2cot i s 即液面降低的高度是s cot i /2.答案降低s cot i /2d =34.64 cm ，孔的宽度L =20 cm ，孔内嵌入折射率n =3的玻璃砖.（1）嵌入玻璃砖后，工事内部人员观察到外界的视野的最大X 角为多少？（2）要想使外界180°X 围内的景物全被观察到，应嵌入多大折射率的玻璃砖？解析本题为光的折射和全反射在军事上的应用，应作出光路图，利用光学规律和几何关系解答.（1）光路图如图所示，由折射定律得n =21sin sin θθ 由几何关系得sin 2θ=22d L L+由以上两式解得1θ=60°2θ=30°则视野的最大X 角为θ=21θ=120°.(2)为使外界180°X 围内的景物全被观察到，则当1θ=90°时,2θ=30°应是光线在该玻璃砖中的临界角,即sin30°=n '1 解得玻璃砖的折射率应为n '=2.答案（1）120° (2)2。
教科版初二物理上册：第四章第4节“光的折射”质量检测练习题
教科版初二物理上册：第四章第4节“光的折射”质量检测练习题一、单项选择题1.如下图，小明将一枚硬币放在碗底，眼睛在A处恰恰看不到它．沿碗壁渐渐向碗中加水，小明在A处又恰恰能看到〝硬币〞，关于这个实验说法正确的选项是〔〕A. 光的传达途径是从空气中斜射到水中，折射光线偏离法线B. 光的传达途径是从水中斜射到空气中，折射光线倾向法线C. 此时用激光笔对着〝硬币〞照射，可以照到硬币上。
D. 此时用激光笔对着〝硬币〞下方照射，可以照到硬币上。
2.关于光现象，以下说法正确的选项是〔〕A. 你在岸边看到水中鱼的位置，其实就是鱼在水里的实践位置B. 雨过天晴天空会出现彩虹，它是由光的反射构成的C. 假定不留意用眼卫生很容易使眼〝远视〞，这时就需佩戴用凸透镜制成的眼镜矫正D. 2020年7月我国长江流域出现的日食奇观，可以用光的直线传达实际解释3.图中有关光现象的四个情境中属于光的折射的是〔〕A.蜡烛在平面镜的像B.街角处凸面镜扩展视野C.拔出水杯的铅笔似乎断了D.墙上的手影4.以下有关光现象的说法中，正确的选项是〔〕A. 小孔成像是光的直线传达构成的B. 黑板右端反光是由于光的漫反射构成的C. 〝空中楼阁〞是由于光的反射而构成的D. 照相机构成的像是倒立、增加的虚像5.如下图的四种现象中，属于光的折射现象的是〔〕A. 经过汽车后视镜看到该车前面的其他车辆B. 钢勺子似乎在水面处折断了C. 亭子在水中构成〝倒影〞D. 扑灭的蜡烛经过小孔成像6.以下是我们生活中罕见的光现象，对它们的解释正确的选项是〔〕A. 〝猴子捞月〞故事中，水中出现月亮是光的折射现象B. 人离平面镜越近，所成的像越大C. 远视眼镜是凸透镜D. 红光照在穿白色上衣、蓝色裙子的演员身上，观众看到她的上衣呈白色，裙子呈黑色7.有了光,自然界才绚丽多彩。
以下有关光的说法中正确的选项是( )A.泸州市城区内南宋修建的〝白塔〞,塔身洁白,是由于它吸收了一切的色光B.光从空气进入水中,传达方向一定发作改动C.电影屏幕选用粗糙的布料,目的是防止光发作漫发射D.一束光与镜面成30°角照射到平面镜上,其反射角是60°8.如下图的四种现象中，由光的直线传达构成的是〔〕A. 水中塔B. 水面〝折〞枝C. 镜中花D. 手影9.如下图，以下关于光学现象的描画或解释，正确的选项是〔〕A. 图甲中，小孔成的是倒立的虚像B. 图乙中，水中的笔变弯了是由于光的折射构成的C. 图丙中，漫反射的光线杂乱无章不遵照光的反射定律D. 图丁中，荷花在水中构成倒影是由于光的直线传达构成的10.如下图的现象中，属于光的折射现象的是〔〕A. 镜中花B. 水中桥C. 林中影D. 缸中鱼11.关于以下成语中的〝影〞，构成的光学原理相反的是〔〕〔1〕形影不离；〔2〕湖光倒影；〔3〕毕业合影；〔4〕立竿见影；〔5〕草木皆兵A. 〔1〕〔2〕B. 〔3〕〔5〕C. 〔3〕〔4〕D. 〔2〕〔5〕12.水下摄影机能拍摄到岸上的物体，图3中，正确表示光由空气射入水中的光路图的是〔〕A. B. C. D.13.以下关于光现象的说法正确的选项是〔〕A. 红外线能在真空中传达B. 虚像既能呈如今光屏上也能被人眼观察到C. 物体远离平面镜时，它在镜中的像将变小D. 在岸边看水的深度比实践深度浅，是由光的反射惹起的14.以下由于光的直线传达构成的现象是〔〕A. 沙滩上出现的空中楼阁B. 水画上小树的倒影C. 雨后天空中出现的彩虹D. 树荫下太阳的光斑15.如下图的四种现象中，由光的折射构成的是〔〕A. 甲、丁B. 丙、丁C. 乙、丙D. 甲、乙二、填空题16.古诗中包括着许多物理知识，如〝潭清疑水浅〞说的是光的________现象；〝看山恰似走来迎〞是以________为参照物的．17.如下图，小明将一枚硬币放在碗底，眼睛在A处恰恰看不到它，沿碗壁渐渐向碗中加水，小明在A处又能看到〝硬币〞．这是由于光从________ 斜射入________ 中时发作了________ 现象．18.如图中，乐乐用鱼叉叉水中的鱼，这种光现象中，光由________到________〔填介质称号〕中发作了折射，折射角________入射角〔填〝大于〞〝等于〞或〝小于〞〕，乐乐看到的鱼是________〔填〝真实的鱼〞或〝鱼的实像〞或〝鱼的虚像〞〕．19.如下图，有一条光线从空气斜射到玻璃，其中入射光线是________ ，反射光线是________ ，折射光线是________ 。
高中物理 第4章 光的折射与全反射 章末过关检测(四)高二物理试题
点囤市安抚阳光实验学校章末过关检测（四）（时间：60分钟，满分：100分）一、单项选择题（本题共6小题，每小题6分，共36分，在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确）1.已知介质对某单色光的临界角为C ，以下说法错误的是（ ） A.该介质对单色光的折射率于 1sin CB.此单色光在该介质中的传播速度于c ·sin C （c 是光在真空中的传播速度）C.此单色光在该介质中的传播波长是在真空中波长的sin C 倍D.此单色光在该介质中的频率是在真空中的 1sin C倍解析：选D.n ＝1sin C ，选项A 的说法正确；将n ＝c v 代入sin C ＝1n 得sin C ＝v c，故v ＝c sin C ，选项B 的说法正确；设该单色光的频率为f ，在真空中的波长为λ0，在介质中的波长为λ，由波长、频率、光速的关系得c ＝λ0f ，v ＝λf ，故sin C ＝v c ＝λλ0，λ＝λ0sin C ，选项C 的说法正确；该单色光由真空传入介质时，频率不发生变化，选项D 的说法错误.2.雨后太阳光入射到水滴中发生色散而形成彩虹.设水滴是球形的，图中的圆代表水滴过球心的截面，入射光线在过此截面的平面内，a 、b 、c 、d 代表四条不同颜色的出射光线，则它们可能依次是（ ）A.紫光、黄光、蓝光和红光B.紫光、蓝光、黄光和红光C.红光、蓝光、黄光和紫光D.红光、黄光、蓝光和紫光解析：选B.由可见光的折射率知，红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种色光的折射率依次增大，由题图知a →d 折射率依次减小，故A 、C 、D 错，B 对.3.直线P 1P 2过均匀玻璃球球心O ，细光束a 、b 平行且关于P 1P 2对称，由空气射入玻璃球的光路如图，a 、b 光相比（ ） A.玻璃对a 光的折射率较大 B.玻璃对a 光的临界角较小C.b 光在玻璃中的传播速度较小D.b 光在玻璃中的传播时间较短解析：选C.由图可知a 、b 两入射光线的入射角i 1＝i 2，折射角r 1＞r 2，由折射率n ＝sin isin r 知玻璃对b 光的折射率较大，选项A 错误；设玻璃对光的临界角为C ，sin C ＝1n，a 光的临界角较大，故选项B错误；光在介质中的传播速度v ＝cn，则a 光的传播速度较大，b 光的传播速度较小，故选项C 正确；b 光的传播速度小，且通过的路程长，故b 光在玻璃中传播的时间长，故选项D 错误.4.在桌面上有一倒立的玻璃圆锥，其顶点恰好与桌面接触，圆锥的轴（图中虚线）与桌面垂直，过轴线的截面为边三角形，如图所示.有一半径为r 的圆柱形平行光束垂直入射到圆锥的底面上，光束的中心轴与圆锥的轴重合.已知玻璃的折射率为1.5，则光束在桌面上形成的光斑半径为（ ）A.r B ．1.5r C.2rD ．2.5r解析：选C.由n ＝1.5可知，光线首先发生全反射，作出光路图如图，由图中几何关系可得r tan 60°＝（R ＋r ）·tan 30°，故R ＝2r .5.如图所示，MN 是位于水平平面内的光屏，放在水平面上的半圆柱形玻璃砖的平面ab 与屏平行，由光源S 发出的一束白光从半圆沿半径射入玻璃砖，通过圆心O 再射到屏上，在竖直平面内以O 点为圆心沿逆时针方向缓缓转动玻璃砖，在光屏上出现了彩色光带，当玻璃砖转动角度大于某一值，屏上彩色光带中的某种颜色的色光首先消失，有关彩色光的排列顺序和最先消失的色光是（ ）A.左红右紫，红光B.左红右紫，紫光C.左紫右红，红光D.左紫右红，紫光解析：选B.如图，对同一种介质，紫光折射率最大，红光折射率最小，所以红光在最左边，紫光在最右边，又临界角正弦sin C ＝1n，故紫光发生全反射的临界角最小，紫光最先发生全反射，因此，最先消失的是紫光，B 正确.6.如图所示，直角三角形ABC 为一透明介质制成的三棱镜截面，且∠BAC ＝30°，有一束平行光线垂直射向AC 面，已知这种介质的折射率为n >2，则（ ） A.可能有光线垂直AB 边射出 B.光线只能从BC 边垂直射出 C.光线只能从AC 边垂直射出D.一既有光线垂直BC 边射出，又有光线垂直AC 边射出解析：选D.因为n >2，而sin C ＝1n ，所以sin C <12，C <30°，射到AB 边的入射角i ＝30°，发生了全反射，此光线反射到AC 边的入射角i ＝60°，再次发生全反射而垂直射到BC 边上，从BC 边射出，同理，射到BC 边上的光线，经两次全反射后垂直AC 射出.二、多项选择题（本题共4小题，每小题6分，共24分.在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求，全选对的得6分，选对但不全的得3分，有错选或不答的得0分）7.下列说法错误的是（ ）A.甲乙在同一明亮空间，甲从平面镜中看见乙的眼睛时，乙一能从镜中看见甲的眼睛B.我们能从某位置通过固的任意透明介质看见另一侧的所有景物C.可见光的传播速度总是大于电磁波的传播速度D.在介质中光总是沿直线传播解析：选BCD.根据光路可逆性知选项A 正确；我们从确的位置通过固的透明介质看另一侧的景物，有一个确的视野范围，而不可能是看见所有景物，故选项B 错误；可见光和电磁波的传播速度均与所处的介质有关，选项C 错误；光只有在同种均匀介质中才沿直线传播，所以选项D 错误. 8.白光通过三棱镜发生色散，这说明（ ） A.不同颜色的光在真空中的光速不同 B.在同一介质中，红光的折射率比紫光大 C.在同一介质中，红光的光速比紫光大D.每种颜色的光通过三棱镜就不能再分解解析：选CD.不同颜色的光在真空中速度相同；复色光通过棱镜可以分解为单色光，但单色光通过棱镜就不能再分解.9.如图所示，一束平行光从真空射向一块半圆形的折射率为n ＝1.5的玻璃砖，其半径为R .下列说法中正确的是（ ） A.只有圆心两侧2R3范围内的光线不能通过玻璃砖B.只有圆心两侧2R3范围内的光线能通过玻璃砖C.通过圆心的光线将沿直线穿过，不发生偏折D.圆心两侧2R3范围外的光线将在圆面上发生全反射解析：选BCD.设光线1进入玻璃砖后恰能在界面上发生全反射，如图所示，则θ1于临界角C ，即sin θ1＝sin C ＝1n ＝11.5；比光线1更靠近圆心的光线入射到圆面的入射角小于θ1，故能折射出玻璃砖；比光线1更远离圆心的光线入射到圆面的入射角大于θ1，大于临界角，故将发生全反射而不能折射出玻璃砖；故光线能通过玻璃砖的范围是半径为r 的圆面，而r ＝R sin θ1＝2R3，B 、C 、D 正确.10.如图所示，ABC 为一玻璃三棱镜的截面，一束光线MN 垂直于AB面射入，在AC 面发生全反射后从BC 面射出，则（ ）A.由BC 面射出的红光更偏向AB 面B.由BC 面射出的紫光更偏向AB 面C.若∠MNB 变小，最先从AC 面透出的是红光D.若∠MNB 变小，最先从AC 面透出的是紫光解析：选BC.在AC 面发生全反射后从BC 面射出时，所有光线在BC 面上入射角相，由于玻璃对红光的折射率最小，对紫光的折射率最大，根据折射律得到，在BC 面上的折射角红光的最小，紫光的最大，则由BC 面射出的紫光更偏向AB 面，故A 错误，B 正确.若∠MNB 变小，在AC 面入射角减小，由于红光的临界角最大，当入射角减小，最不容易发生全反射，最先从AC 面透出，故C 正确，D 错误.11.（12分）某研究性学习小组的同学设计了一个测量液体折射率的仪器，如图所示，在一个圆盘上，过其圆心O 作两条相互垂直的直线BC 、EF ，在半径OA 上，垂直盘面插上两枚大头针P 1、P 2，并保持P 1、P 2位置不变，两次测量时让圆盘的下半竖直浸入液体中，而且总使得液面与直径BC 相平，EF 作为界面的法线，而后在图中右上方区域观察P 1、P 2的像，并在圆周上插上大头针P 3，使P 3正好挡住P 1、P 2的像，同学们通过计算，预先在周围EC 刻好了折射率的值，这样只要根据P 3所插的位置，就可直接读出液体折射率的值.则：（1）若∠AOF ＝30°，OP 3与OC 的夹角为30°，则P 3处对折射率的值为 Ｗ.（2）图中P 3、P 4两位置哪一处对的折射率值较大？答： Ｗ.（3）作AO 的线交圆周于K ，K 处对的折射率值为 Ｗ.解析：（1）i ＝30°，r ＝60°，由n ＝sin r sin i 得n ＝sin 60°sin 30°＝ 3.（2）因为P 4对的折射角大，所以P 4对的折射率的值较大.（3）OK 对的折射角与入射角相，所以K 处对的折射率于1. 答案：（1） 3 （2）P 4 （3）112.（12分）（1）一台激光器发出一束单色光，如果已知这束单色光在某介质中的传播速度为v ，那么这束单色光从该介质射向真空发生全反射的临界角为多少？（2）由于激光是亮度高、平行度好、单色性好的相干光，所以光导纤维中用激光作为信息高速传输的载体.要使射到粗细均匀的圆形光导纤维一个端面上的激光束都能从另一个端面射出，而不会从侧壁“泄露”出来，光导纤维所用材料的折射率至少为多大？解析：（1）由n ＝c v ，sin C ＝1n ，则C ＝arcsin vc.（2）设激光束在光导纤维端面的入射角为i ，折射角为r ，折射光线射向侧面时的入射角为i ′，折射角为r ′，如图所示.由折射律得n ＝sin isin r由几何关系：r ＋i ′＝90° 则sin r ＝cos i ′ 由全反射临界角的公式： sin i ′＝1ncos i ′＝ 1－1n 2要保证从端面射入的任何光线都能发生全反射，有i ＝r ′＝90°，sin i ＝1.故n ＝sin i sin r ＝sin icos i ′＝11－1n 2解得n ＝2，故光导纤维的折射率至少为 2.答案：（1）arcsin vc（2）213.（16分）如图所示，玻璃棱镜ABCD 可以看成是由ADE 、ABE 、BCD 三个直角三棱镜组成，一束频率为5.3×1014Hz 的单色细光束从AD 面入射，在棱镜中的折射光线如图中ab 所示，ab 与AD 面的夹角α＝60°.已知光在真空中的速度c ＝3×108 m/s ，玻璃的折射率n ＝1.5，求：（1）这束入射光线的入射角多大？（2）光在棱镜中的波长是多大？（结果保留三位有效数字）（3）该束光线第一次从CD 面出射时的折射角.（结果可用反三角函数表示） 解析：（1）设光在AD 面的入射角、折射角分别为i 、r ，则由几何知识得：r ＝30°，据n ＝sin isin r得：sin i ＝n sin r ＝1.5sin 30°＝0.75，则i ＝arcsin 0.75.（2）根据n ＝c v 得：v ＝c n ＝3×1081.5m/s ＝2×108m/s根据v ＝λf ，得：λ＝v f ＝2×1085.3×1014 m≈3.77×10－7m.（3）光路如图所示，由几何知识得ab 光线在AB 面的入射角为45°.设玻璃的临界角为C ，因为sin C ＝1n ＝11.5＝0.67因为sin 45°＞0.67，所以C ＜45°.因此光线ab 在AB 面会发生全反射.光线在CD 面的入射角r ′＝r ＝30°，根据n ＝sin i ′sin r ′，得光线在CD 面的出射光线与法线的夹角i ′＝i ＝arcsin 0.75. 答案：（1）arcsin 0.75 （2）3.77×10－7m （3）arcsin 0.75。
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第4章 光的折射阶段质量检测(时间：60分钟 满分：100分)一、选择题(共8小题，每小题6分，共48分。
每小题至少有一个选项正确，全选对得6分，选不全得3分，错选不得分)1．某广场在夜间打开了音乐喷泉，在喷水池中同一深度排列着四个不同颜色的射灯。
如果从水面上方垂直俯视各灯，感觉最浅的是( )A ．红灯B ．黄灯C ．绿灯D ．紫灯解析：选D 当垂直俯视时，视深公式为h ＝Hn，H 为实际深度，n 为折射率，由于紫光在水中的折射率最大，所以紫光的视深最浅，D 正确，A 、B 、C 错误。
2．光从甲介质射到乙介质时，入射角为30°，且折射光线与反射光线的夹角为75°，则( )A ．乙为光疏介质B ．光在甲中传播较快C ．光从甲射到乙中时可能发生全反射D ．光从乙射到甲中时可能发生全反射解析：选AC 因为反射光线与界面夹角为60°，而折射光线与反射光线的夹角为75°，所以可以得到折射光线与法线夹角为75°，大于入射角，故光是从光密介质进入光疏介质。
3．下述现象中由全反射造成的是( ) A ．露珠或喷泉的水珠，在阳光的照耀下格外耀眼 B ．沙漠中的海市蜃楼 C ．用光导纤维传输图像信号 D ．插在水中的筷子看起来向上折了解析：选ABC 水珠看起来格外耀眼、海市蜃楼等现象都属于全反射现象，故A 、B 正确；光导纤维传输信号的原理是全反射原理，故C 正确；筷子在水中看起来向上折了是光的折射现象，故D 错。
4．如图1所示，有一束平行于等边三棱镜截面ABC 的单色光从空气射向E 点，并偏折到F 点。
已知入射方向与边AB 的夹角为θ＝30°，E 、F 分别为边AB 、BC 的中点，则( )图1A ．该棱镜的折射率为 3B ．光在F 点发生全反射C ．光从空气进入棱镜，波长变小D ．从F 点出射的光束与入射到E 点的光束平行解析：选AC 在E 点作出法线可知入射角为60°，折射角为30°，折射率为3，A 正确；在BC 边上的入射角小于临界角，不会发生全反射，B 错；由公式λ介＝λ空气n，可知C正确；三棱镜两次折射使得光线都向底边偏折，不会与入射到E 点的光束平行，故D 错。
5．如图2所示，一束光射到透明介质的A 点，入射角为i ，则( )图2A ．当i 足够大时，在A 点将发生全反射B ．当i 足够大时，光从球内向外射出时将发生全反射C ．无论i 多大，在A 点都不会发生全反射D ．无论i 多大，从球内向外射出时，都不会发生全反射解析：选CD 光从光密介质射向光疏介质才有可能发生全反射，因此光在A 点由空气进入介质时，肯定不能发生全反射。
画出完整光路图，如图所示，由图可知A 点的入射角i 与B 、D 点的折射角始终相等。
假设B 点刚好发生全反射，则光将沿圆切线方向射出。
那么A 点光也沿切线方向传播，根本不会进入球内，这与假设矛盾。
所以，当光进入球内，则一定会从球内射出，一定不会发生全反射。
故C 、D 均正确。
6．如图3中，一束平行单色光从真空垂直射入折射率为2、半径为R 的半球形玻璃体，则从右侧向左看( )图3A ．半球表面都发光B ．半球表面无光线射出C ．半球表面中央有截面半径为R2的圆亮斑D ．半球表面中央有截面半径为22R 的圆亮斑 解析：选C 光线在球的弧面发生折射，连接圆心和入射 点，根据公式sin C ＝1n可得，sin C ＝12，故可得当距离圆心12R 以外的光线在弧面上发生全反射，从右侧将看不到光线，所以半球表面中央有截面半径为12R 的圆亮斑，故C 正确。
7．一玻璃砖横截面如图4所示，其中ABC 为直角三角形(AC 边未画出)，AB 为直角边，∠ABC ＝45°。
ADC 为一圆弧，其圆心在BC 边的中点。
此玻璃的折射率为1.5。
P 为一贴近玻璃砖放置的、与AB 垂直的光屏。
若一束宽度与AB 边长度相等的平行光从AB 边垂直射入玻璃砖，则( )图4A ．从BC 边折射出一束宽度与BC 边长度相等的平行光B ．屏上有一亮区，其宽度小于AB 边的长度C ．屏上有一亮区，其宽度等于AC 边的长度D ．当屏向远离玻璃砖的方向平行移动时，屏上亮区先逐渐变小然后逐渐变大 7．选BD 宽为AB 的平行光进入到玻璃中直接射到BC 面，入射角为45°＞临界角θ＝arcsin 23，所以在BC 面上发生全反射仍然以宽度大小为AB 长度的竖直向下的平行光射到ADC 上。
画出光路图如图所示，可以知道以AD 折射后的光向右偏折，经DC 折射后的光向左偏折。
当向下移动光屏时，屏上亮区先逐渐减小然后逐渐增大。
故B 、D 均正确。
8．如图5所示，空气中有一横截面为半圆环的均匀透明柱体，其内圆半径为r ，外圆半径为R ，R ＝2r 。
现有一束单色光垂直于水平端面A 射入透明柱体，只经过两次全反射就垂直于水平端面B 射出。
设透明柱体的折射率为n ，光在透明柱体内传播的时间为t ，若真空中的光速为c ，则( )图5A ．n 可能为 3B ．n 可能为2C ．t 可能为22rcD ．t 可能为4.8rc解析：选AB 根据题意可画出光路图如图所示，则两次全反射的的入射角均为45°，所以全反射的临界角C ≤45°，折射率n ≥1sin45°＝2，A 、B 均正确；光在介质中的传播速度v ＝c n≤c2，所以传播时间t ＝x v≥42rc，C 、D 均错误。
二、实验题(共2小题，共18分，把答案填在题中横线上或按要求作答)9．(10分)如图6所示，半球形玻璃砖的平面部分水平，底部中点有一小电珠，利用游标卡尺(或直尺)测量出有关数据后，可计算玻璃的折射率。
试完成以下实验步骤：图6(1)若S 发光，则在玻璃砖平面上方看到平面中有一圆形亮斑。
用游标卡尺测出________和________(写出对应字母和其表示的意义)。
(2)写出玻璃折射率的表达式________(用上述测量的物理量的字母表示)。
解析：(1)圆形亮斑的直径d 1； 半圆形玻璃砖的直径d 2。
(2)由几何关系，得tan C ＝d 1/2d 2/2＝d 1d 2。
由全反射知识， 得sin C ＝1n，解得n ＝d 12＋d 22d 12。
答案：(1)圆形亮斑的直径d 1 半圆形玻璃砖的直径d 2(2)n ＝d 12＋d 22d 1210．(8分)如图7所示，激光液面控制仪的原理是：固定的一束激光AO 以入射角i 照射到液面上，反射光OB 射到水平的光屏上，屏上用光电管将光讯号转变成电讯号，电讯号输入控制系统用以控制液面的高度。
如果发现光点B 在屏上向右移动了Δs 的距离到B ′，由此可知液面________(填“升高”或“降低”)了________。
图7解析：如图所示，光点右移是液面降低造成的，由几何知识得tan i ＝Δs /2h ，进一步推导得h ＝Δs2tan i。
答案：降低Δs2tan i三、计算题(共3小题，共34分。
解答题应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，有数值计算的要注明单位)11．(10分)如图8所示，一玻璃球体的半径为R ，O 为球心，AB 为直径。
来自B 点的光线BM 在M 点射出，出射光线平行于AB ，另一光线BN 恰好在N 点发生全反射。
已知∠ABM ＝30°，求图8(1)玻璃的折射率。
(2)球心O 到BN 的距离。
解析：(1)设光线BM 在M 点的入射角为i ，折射角为r ，由几何知识可知，i ＝30°，r ＝60°，根据折射定律得n ＝sin rsin i代入数据得n ＝ 3 ①(2)光线BN 恰好在N 点发生全反射，则∠BNO 为临界角Csin C ＝1n②设球心到BN 的距离为d ，由几何知识可知d ＝R sin C③联立①②③式得d ＝33R 。
答案：(1) 3 (2)33R 12．(10分)(山东高考)如图9所示，ABCD 是一直角梯形棱镜的横截面，位于截面所在平面内的一束光线由O 点垂直AD 边射入。
已知棱镜的折射率n ＝2，AB ＝BC ＝8 cm ，OA ＝2 cm ，∠OAB ＝60°。
图9(1)求光线第一次射出棱镜时，出射光线的方向。
(2)第一次的出射点距C ________cm 。
解析：本题主要考查光的折射和全反射、折射率，意在考查考生应用折射和全反射解决光路问题的能力。
(1)设发生全反射的临界角为C ，由折射定律得 sin C ＝1n代入数据得C ＝45°光路图如图所示，由几何关系可知光线在AB 边和BC 边的入射角均为60°，均发生全反射。
设光线在CD 边的入射角为α，折射角为β，由几何关系得α＝30°，小于临界角，光线第一次射出棱镜是在CD 边，由折射定律得n ＝sin βsin α代入数据得 β＝45° (2)433 cm答案：(1)见解析 (2)43313．(14分)(新课标全国卷Ⅰ)图10所示为一光导纤维(可简化为一长玻璃丝)的示意图，玻璃丝长为L ，折射率为n ，AB 代表端面。
已知光在真空中的传播速度为c 。
图10(1)为使光线能从玻璃丝的AB 端面传播到另一端面，求光线在端面AB 上的入射角应满足的条件；(2)求光线从玻璃丝的AB 端面传播到另一端面所需的最长时间。
解析：(1)设光线在端面AB 上C 点(如图)的入射角为i ，折射角为r ，由折射定律有sin i ＝n sin r ①设该光线射向玻璃丝内壁D 点的入射角为α，为了使该光线可在此光导纤维中传播，应有α≥θ ②式中，θ是光线在玻璃丝内发生全反射时的临界角，它满足n sin θ＝1 ③由几何关系得 α＋r ＝90° ④ 由①②③④式得 sin i ≤ n 2－1 ⑤(2)光在玻璃丝中传播速度的大小为v ＝cn⑥ 光速在玻璃丝轴线方向的分量为v x ＝v sin α ⑦光线从玻璃丝端面AB 传播到其另一端面所需时间为T ＝Lv x⑧ 光线在玻璃丝中传播，在刚好发生全反射时，光线从端面AB 传播到其另一端面所需的时间最长，由②③⑥⑦⑧式得T max ＝Ln 2c⑨答案：(1)sin i ≤ n 2－1 (2)Ln 2c。