2017-2018学年物理1.1光的折射折射率同步练习新人教版选修2-3.doc

1.1光的折射折射率同步练习一、单选题1. 如图，玻璃棱镜的截面为等腰三角形，顶角a为30.一束光线垂直于ab面射入棱镜，又从ac面射出.出射光线与入射光线之间的夹角为30.则此棱镜材料的折射率是()A. 3B. 32C. 33D. 32【答案】A【解析】解：根据几何关系得入射角：i=2=30，折射角为：r=1+2=30+30=60 由折射定律得折射率为：n=sinrsini=sin60sin30=3 故选：A2. 如图所示，a、b两束不同频率的单色光以45的入射角射到玻璃砖的上表面上，入射点分别为A、B.直线OO垂直玻璃砖与玻璃砖上表面相交于E点.A、B到E的距离相等.a、b两束光与直线OO在同一平面内(图中纸面内).经过玻璃砖后，a、b两束光相交于图中的P点.则下列判断中正确的是()A. 在真空中，a光的传播速度大于b光的传播速度B. 在玻璃中，a光的传播速度大于b光的传播速度C. 玻璃砖对a光的折射率大于对b光的折射率D. a光的频率大于b光的频率【答案】B【解析】解：A、在真空中，所有色光的传播速度都相同，则a光的传播速度等于b光的传播速度.故A错误BC、由图看出，经过玻璃砖后，a、b两束光相交于图中的P点，说明a光通过玻璃砖后的侧移小于b光通过玻璃砖后的侧移，则知玻璃砖对a光的折射率小于b光的折射率，由v=cn知，在玻璃中，a光的传播速度大于b光的传播速度.故B正确，C错误D、a光的折射率小于b光的折射率，则a光的频率小于b光的频率.故D错误故选：B 3. 明代学者方以智在阳燧倒影中记载：“凡宝石面凸，则光成一条，有数棱则必有一面五色”，表明白光通过多棱晶体折射会发生色散现象.如图所示，一束复色光通过三棱镜后分解成两束单色光a、b，下列说法正确的是()A. 若增大入射角i，则b光先消失B. 在该三棱镜中a光波长小于b光C. a光能发生偏振现象，b光不能发生D. 若a、b光分别照射同一光电管都能发生光电效应，则a光的遏止电压低【答案】D【解析】解：A、根据折射率定义公式n=sinisinr，从空气斜射向玻璃时，入射角相同，光线a对应的折射角较大，故光线a的折射率较小，即nanb，若增大入射角i，在第二折射面上，则两光的入射角减小，依据光从光密介质进入光疏介质，且入射角大于或等于临界角时，才能发生光的全反射，因此它们不会发生光的全反射，故A错误；B、根据折射率定义公式n=sinisinr，从空气斜射向玻璃时，入射角相同，光线a对应的折射角较大，故光线a的折射率较小，即nanb，则在真空中a光波长大于b光波长，故B错误；C、只要是横波，均能发生偏振现象，若a光能发生偏振现象，b光一定能发生，故C错误；D、a光折射率较小，则频率较小，根据E=h，则a光光子能量较小，则a光束照射逸出光电子的最大初动能较小，根据qUc=12mvm2，则a光的遏止电压低，故D正确；故选：D4. 如图所示，一块两面平行的玻璃砖平放在纸面上，将它的前、后两个边界PQ、MN记录在纸面上.若单色光沿纸面从真空中以入射角i=60，从MN表面射入时，光通过玻璃砖的时间为t；若保持入射光的方向不变，现撤去玻璃砖，光通过PQ、MN之间的区域的时间也为t，那么，这块玻璃砖对该入射光的折射率为()A. 2B. 3C. 1.5D. 2【答案】B【解析】解：假设入射角为，根据折射率定义，有：n=sin60sin 玻璃中的速度：v=cn 从MN表面射入时，光通过玻璃砖的时间为t，故：dcos=vt 撤去玻璃砖，光通过PQ、MN之间的区域的时间也为t，故：dcos60=ct 联立解得：n=tan60=3 故选：B5. P是一束含有两种单色光的光线，沿图示方向射向半圆形玻璃砖的圆心O，折射后分成图中的a、b两束光线，则下列说法中正确的是()A. 玻璃对a光的折射率小于对b光的折射率B. a光频率小于b光频率C. 在玻璃砖中传播的时间a光比b光短D. 若让玻璃砖在纸面内绕O点逆时针转动，a光先消失【答案】D【解析】解：A、由图看出a光的偏折程度大于b光，所以根据折射定律得知：玻璃对a光的折射率大于对b光的折射率.故A错误；B、由f=v和v=cn可知光的频率和折射率成反比，由于a光的折射率大，则a光的频率也大，故B错误；C、由v=cn可知，a光的折射率较大，则在玻璃砖中，a光的速度小于b光的速度，则在玻璃砖中传播的时间a光比b光长.故C错误；D、根据全反射临界角公式sinC=1n知，a光的临界角小于b光的临界角，所以让玻璃砖在纸面内绕O点逆时针转动时，入射角增大，a光先达到临界角，则先发生全反射，先消失.故D正确故选：D6. 一束单色光由空气射入玻璃，这束光的()A. 速度变慢，波长变短B. 速度不变，波长变短C. 周期变小，波长变长D. 周期不变，波长变长【答案】A【解析】解：一束单色光经由空气射入玻璃，即由光疏介质进入光密介质，由v=cn可知，光的传播速度变慢；一单色光在不同的介质中传播时周期不变，由v=T可知，波长变短；故A正确，BCD错误故选：A 7. 一束光照射到底面有涂层的平行玻璃砖上表面，经下表面反射从玻璃砖上表面射出，光线分为a、b两束，如图所示.下列说法正确的是()A. 在玻璃中a光的传播速度大于b光的传播速度B. 在真空中用同一装置进行双缝干涉实验，a光的条纹间距大于b光的条纹间距C. a、b光在涂层表面一定不会发生全反射D. 在真空中，遇到障碍物时a光更容易产生明显的衍射现象【答案】C【解析】解：A、光路图如图所示，在玻璃砖上表面折射时，a光的偏折程度较大，则a光的折射率较大，由v=cn知，在玻璃中a光的传播速度小于b光的传播速度.故A错误B、a光的折射率大，频率大，则波长小，根据=Ld知，a光的条纹间距小于b光的条纹间距.故B错误C、a、b光在涂层表面的入射角等于在玻璃砖上表面的折射角，由光路可逆性可知，a、b光在涂层表面一定不会发生全反射，故C正确D、b光的波长较长，波动性较强，遇到障碍物时b光更容易产生明显的衍射现象.故D错误故选：C 二、多选题8. 下列关于光现象说法正确的是()A. 水中的潜水员斜向上看岸边物体时，看到物体的像将比物体所处的实际位置低B. 海市蜃楼产生的原因是由于海面的上层空气的折射率比下层空气折射率大C. 玻璃杯裂缝处在光的照射下，看上去比周围明显偏亮，是由于光的全反射D. 光纤通信是一种现代通信手段，它是利用光的全反放射原理来传播信息【答案】CD【解析】解：A、物体反射的光斜射到水面上，会发生折射现象，当光进入水中后靠近法线，射入潜水员眼睛，而潜水员由于错觉，认为光始终沿直线传播，逆着光的方向看上去而形成的虚像，所以比实际位置高，所以潜水员在水中看见岸上的物体，实际是变高了的物体的虚像.故A错误B、海市蜃楼产生的原因是由于：海面上的下层空气的温度比上层低，下层空气的密度比上层大，下层空气的折射率比上层空气折射率大而产生的全反射现象，故B错误C、玻璃杯裂缝处在光的照射下，看上去比周围明显偏亮，是由于光线从玻璃中射入空气中发生全反射，故C正确D、光纤通信是利用光的全反放射原理来传播信息，故D正确故选：CD9. “不经历风雨怎么见彩虹”，彩虹的产生原因是光的色散，如图所示为太阳光射到空气中的小水珠发生色散形成彩虹的光路示意图，a、b为两种折射出的单色光。以下说法正确的是()A. a光光子能量大于b光光子能量B. 在水珠中a光的传播速度大于b光的传播速度C. 用同一双缝干清装置看到的a光干涉条纹间距比b光宽D. 如果b光能使某金属发生光电效应，则a光也一定能使该金属发生光电效应【答案】BC【解析】解：A、根据光路图知，太阳光进入水珠时b光的偏折程度大，则b光的折射率大于a光的折射率。b光的频率也大。光子的能量E=h，可知，光子的能量与光的频率成正比，所以光线a的光子能量较小。故A错误。B、a光的折射率较小，由v=cn分析可知，在水珠中光线a的传播速度较大，故B正确。C、折射率小，则频率小，波长大，知a光的波长大于b光的波长，根据干涉条纹的间距公式x=Ld知，a光干涉条纹的间距大于b光干涉条纹的间距。故C正确。D、产生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，故可知若b光能使金属发生光电效应，则a光不一定能使该金属发生光电效应，故D错误。故选：BC。10. 如图所示，一束平行光从真空射向一块半圆形玻璃砖，下列说法中正确的是() A. 只有圆心两侧一定范围内的光线不能通过玻璃砖B. 只有圆心两侧一定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. 圆心两侧一定范围外的光线将在曲面产生全反射【答案】BCD【解析】解：平行光线从玻璃砖射到右侧圆弧面上，在有些区域会发生全反射，只有部分区域有光射出，设光线射到C点时恰好发生了全反射，此时入射角为i，则i=C；在C点的上方，入射角大于临界角，光线发生全反射，在AC范围内没有光线射出，根据对称性可知，玻璃砖下方对称部位，也没有光线射出，所以只有圆心两侧一定范围内的光线在曲面上不发生全反射，能通过玻璃砖，其中通过圆心的光线将沿直线穿出不发生偏折，圆心两侧一定范围外的光线将在曲面产生全反射，故A错误，BCD正确故选：BCD 11. 如图所示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()A. 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【答案】BD【解析】解：由sinC=1n得sinC=22，得到全反射临界角C=45射到光线ac面的光线，入射角等于30，小于临界角C，不发生全反射，则ac面上有光射出，也有反射，此反射光射到ab面上时入射角为60，发生全反射，而不能从ab面射出如图，射到光线bc面的光线，入射角i=0，则光线从bc面垂直射出.故AC错误，BD正确故选：BD12. 如图所示，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=30，E、F分别为边AB、BC的中点，则()A. 该棱镜的折射率为3B. 该棱镜的折射率为33C. 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【答案】AC【解析】解：AB、由几何知识得：光线在AB面上入射角为i=60，折射角为r=30，则折射率为n=sinisinr=sin60sin30=3.故A正确，B错误C、光从空气进入棱镜时，频率不变，波速变小，由波速公式v=f得知，波长变小.故C正确D、光线在F点的入射角与在E点的折射角相等，根据光路可逆性原理，得知光在F点不可能发生全反射，而且从F点出射的光束与BC的夹角为，所以从F点出射的光束与入射到E点的光束不平行.故D错误故选：AC 三、计算题13. 如图所示，ABCD是一玻璃砖的截面图，一束光与AB面成30角从AB边上的E点射入玻璃砖中，折射后经玻璃砖的BC边反射后，从CD边上的F点垂直于CD边射出。已知B=90，C=60，EB=10cm，BC=30cm.真空中的光速c=3108m/s，求：玻璃砖的折射率；光在玻璃砖中从E到F所用的时间。(结果保留两位有效数字)【答案】解：光在三棱镜中传播的光路如图所示，由几何关系可得： i=60，r=BQE=CQF=30由折射定律得：n=sinisinr=sin60sin30=3；由v=cn，得光在玻璃中传播的速度v=3108m/s；由几何关系得EQ=2EB=20cmQF=QCcos30=(BCBQ)cos30=(15315)cm则光在玻璃砖中从E到F所用的时间t=EQ+QFv=1.8109s答：光在玻璃砖中从E到F所用的时间是1.8109s。【解析】根据题意作出光路图，由光的反射定律和几何知识求出入射角和折射角，再得到玻璃砖的折射率；根据几何知识求出光在玻璃砖中传播的距离，由v=cn求出光在玻璃中传播的速度，从而求得传播的时间。此题关键是根据光的反射定律求解出各个分界面上的反射角和折射角，并结合几何关系进行分析计算。14. 如图，某棱镜的横截面积为等腰直角三角形ABC，其折射率n=233，一束单色光从AB面的O点入射，恰好在AC面上发生全反射，O、A的距离d=0.45m，求：(1)光在AB面的入射角的正弦值；(2)光从O点入射到AC面上发生全反射所经历的时间【答案】解：光路如图根据全反射定律：sinC=1n 解得C=60 由几何关系得r=30 n=sinisinr 得sini=33 v=cn=332108m/s 由几何关系得x=dcosC 而t=xv 解得t=23109s 答：(1)光在AB面的入射角的正弦值为33；(2)光从O点入射到AC面上发生全反射所经历的时间为23109s.【解析】单色光恰好在AC面上发生全反射，在AC面上的入射角恰好等于临界角C.先根据临界角公式sinC=1n，求得C，再由几何关系求得光线在AB面的折射角，即可由折射定律求解光在AB面的入射角的正弦值；光在棱镜中的传播速度由公式v=cn求解，进而得到经历时间对于几何光学问题，往往是折射定律、全反射临界角公式、光速公式和几何知识的综合应用，解答的基础是正确画出光路图，理清各个角度的关系，再进行研究15. 一直桶状容器的高为2l，底面是边长为l的正方形；容器内装满某种透明液体，过容器中心轴DD、垂直于左右两侧面的剖面图如图所示.容器右侧内壁涂有反光材料，其他内壁涂有吸光材料.在剖面的左下角处有一点光源，已知由液体上表面的D点射出的两束光线相互垂直，求该液体的折射率【答案】解：设从光源发出的光直接射到D点的光线的入射角为i1，折射角为1，在剖面内做光源相对于镜面的对称点C，连接CD，