高中物理第十三章光1光的反射和折射课时作业含解析新人教版选修3_4

光的反射和折射
限时45分钟 总分100分
一、单选题(每小题6分，共30分)
1．一束光线从空气射向折射率为1.5的玻璃内，入射角为45°，下面光路图中正确的是( C )
解析：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；由反射定律和反射角为45°，根据折射定律n ＝sin θ1
sin θ2
得θ1>θ2，故B 错误；C 正确，D 错误．
2．如果光以同一入射角从真空射入不同介质，则折射率越大的介质( C ) A ．折射角越大，表示这种介质对光线的偏折程度越大 B ．折射角越大，表示这种介质对光线的偏折程度越小 C ．折射角越小，表示这种介质对光线的偏折程度越大 D ．折射角越小，表示这种介质对光线的偏折程度越小
解析：由折射定律可知，在入射角相同的情况下，折射角越小，介质的折射率越大，介质对光线的偏折程度越大．
3.检查视力时人与视力表之间的距离应为5 m ，现因屋子太小而使用一个平面镜，视力表到镜子的距离为3 m ，如图所示，那么人到镜中的视力表的距离和人到镜子的距离分别为( A )
A ．5 m,2 m
B ．6 m,2 m
C ．4.5 m,1.5 m
D ．4 m,1 m
解析：根据平面镜成像规律可知选项A 正确．
4.如图所示为地球及其大气层，高空有侦察卫星A 接收到地球表面P 处发出的光信号，
则A感知到的发光物应在( B )
A．图中P点
B．图中P点靠近M的一侧
C．图中P点靠近N的一侧
D．以上位置都有可能
解析：由于大气层的存在，侦察卫星在A处接收到的P处发出的光信号的光路大致如图中实线所示，由图可知选项B正确，A、C、D错误．
5.如图所示，P、Q是两种透明材料制成的两块直角梯形的棱镜，叠合在一起组成的一个长方体．某单色光沿与P的上表面成θ角的方向斜射向P，其折射光线正好垂直通过两棱镜的界面．已知材料的折射率n P<n Q，则下列说法正确的是( D )
A．从Q的下表面射出的光线一定与入射到P的上表面的光线在同一条直线上
B．从Q的下表面射出的光线一定与入射到P的上表面的光线平行
C．如果光线从Q的下表面射出，出射光线与下表面所夹的锐角一定大于θ
D．如果光线从Q的下表面射出，出射光线与下表面所夹的锐角一定小于θ
解析：作出光路图，如图所示．由题意可知，光线垂直射入Q，根据折射定律有：n P＝sinαsinβ
，
n Q ＝
sin i
sin r
；因为n P <n Q ，β＝r ，所以α<i ，所以D 对．
二、多选题(每小题8分，共40分)
6.一束复色光由空气射向玻璃，发生折射而分为a 、b 两束单色光，其传播方向如图所示．设玻璃对a 、b 的折射率分别为n a 和n b ，a 、b 在玻璃中的传播速度分别为v a 和v b ，则( AD )
A ．n a >n b
B ．n a <n b
C ．v a >v b
D ．v a <v b
解析：由题图知折射角r a <r b ，而n ＝sin i
sin r ，入射角i 相同，所以n a >n b ，选项A 正确；
由折射率n ＝c v
知v a <v b ，故选项D 正确．
7．DVD 光盘由塑料保护层和信息记录层组成．如图所示，激光束以入射角θ从空气入射到厚度为d 、折射率为n 的塑料保护层后，聚焦到信息记录层的光斑宽度为a ，才能有效获取信息．在保证a 不变的前提下，减小激光束照到塑料保护层的宽度l (l ＝a ＋2b )，则( AC )
A．须满足sinθ＝
nb b2＋
d2
B．须满足sinθ＝
d
n b2＋d2
C．在θ和n不变时，须减小d
D．在θ和d不变时，须减小n
解析：设折射角为α，则n＝
sinθ
sinα
＝
sinθ
b
b2＋d2
，则sinθ＝
nb
b2＋d2
，A正确，B错误；
在θ和n不变时，减小d，则b会相应减小，l会减小，C正确；θ和d不变时，减小n，则折射角又会增大，l会增大，D错误．
8．光从真空射入某介质，入射角θ1从零开始增大到某一值的过程中，折射角θ2也随之增大，则下列说法中正确的是( BC )
A．比值θ1/θ2不变
B．比值sinθ1/sinθ2不变
C．比值sinθ1/sinθ2是一个大于1的常数
D．比值sinθ1/sinθ2是一个小于1的常数
解析：由折射率概念可知：折射率与介质有关，对于同一束光介质的折射率不变，即n ＝
sinθ1
sinθ2
不变，又n＝
c
v
，故n始终大于1.
9.如图所示，把由同种材料(玻璃)制成的厚度为d的立方体A和半径为d的半球体B 分别放在报纸上，从正上方(对B来说是最高点)竖直向下分别观察A、B中心处报纸上的字，下面的说法正确的是( AD )
A．看到A中的字比B中的字高
B ．看到B 中的字比A 中的字高
C ．看到A 、B 中的字一样高
D ．A 中的字比没有玻璃时的高，B 中的字和没有玻璃时的一样
解析：如图所示，放在B 中心的字反射的光线经半球体向外传播时，传播方向不变，故人看到字的位置是字的真实位置．而放在A 中心的字经折射，人看到的位置比真实位置要高．
10.两束不同频率的单色光a 、b 从空气平行射入水中，发生了如图所示的折射现象(α>β)．下列结论中正确的是( AC )
A ．在水中的传播速度，光束a 比光束b 大
B ．在水中的传播速度，光束a 比光束b 小
C ．水对光束a 的折射率比水对光束b 的折射率小
D ．水对光束a 的折射率比水对光束b 的折射率大
解析：由公式n ＝sin θ1
sin θ2，可得折射率n a <n b ，C 正确，D 错误．
由v ＝c
n
，n a <n b 知v a >v b ，A 正确，B 错误． 三、非选择题(共30分)
11．(14分)如图所示，一储油桶，底面直径与高均为 1 m ．当桶内无油时，从某点A 恰能看到桶底边缘上的某点B .当桶内油的深度等于桶高的一半时，由点A 沿方向AB 看去，恰能看到桶底上的点C ，已知B 、C 两点相距0.25 m ．求油的折射率和光在油中的传播速度．
答案：1.58 1.9×108
m/s 解析：设入射角i ，折射角r ， 则i ＝45° ，sin i ＝
2
2
， sin
r ＝
d
4
d
4
2
＋
d
2
2
＝
55
， n ＝
sin i sin r ＝10
2
≈1.58， 由n ＝c v 得：v ＝c n ＝3105
×108 m/s≈1.9×108 m/s.
12．(16分)如图，一玻璃工件的上半部是半径为R 的半球体，O 点为球心；下半部是半径为R 、高为2R 的圆柱体，圆柱体底面镀有反射膜．有一平行于中心轴OC 的光线从半球面射入，该光线与OC 之间的距离为0.6R .已知最后从半球面射出的光线恰好与入射光线平行(不考虑多次反射)．求该玻璃的折射率．
答案：1.43 解析：
如图，根据光路的对称性和光路可逆性，与入射光线相对于OC 轴对称的出射光线一定与入射光线平行．这样，从半球面射入的折射光线，将从圆柱体底面中心C 点反射．
设光线在半球面的入射角为i ，折射角为r . 由折射定律有sin i ＝n sin r ① 由正弦定理有sin r 2R ＝sin i －r
R
②
由几何关系，入射点的法线与OC 的夹角为i .由题设条件和几何关系有sin i ＝L
R
③ 式中L 是入射光线与OC 的距离． 由②③式和题给数据得sin r ＝
6205
④
由①③④式和题给数据得n ＝ 2.05≈1.43.⑤。