高中物理第十三章1光的反射和折射练习(含解析)新人教版选修3-4

PAGE1.光的反射和折射基础巩固1关于光的折射,下列说法错误的是()A.折射光线一定在法线和入射光线所确定的平面内B.入射光线和法线与折射光线不一定在一个平面内C.入射角总大于折射角D.光线从空气斜射入玻璃时,入射角大于折射角解析：根据折射定律,入射光线、折射光线和法线一定在同一平面内,B项错误。入射角不一定总大于折射角,C项错误。答案：BC2光从某种玻璃中射向空气,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,则下列说法正确的是()A.比值B.比值C.比值D.比值解析：光从玻璃射向空气时,玻璃的折射率n=sin答案：CD3关于折射率,下列说法正确的是()A.根据n=B.根据n=C.根据n=D.以上说法都不对解析：某种介质的折射率只与介质本身有关,与角度无关,选项A不正确。介质的折射率都大于1,选项B不正确。由n=c答案：C4一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na和nb,a、b在玻璃中的传播速度分别为va和vb,则()A.na>nb B.na<nbC.va>vb D.va<vb解析：根据折射定律n=sinθ1答案：AD5如果光线以大小相等的入射角,从真空射入不同介质,若介质的折射率越大,则()A.折射角越大,说明折射光线偏离原来方向的程度越大B.折射角越大,说明折射光线偏离原来方向的程度越小C.折射角越小,说明折射光线偏离原来方向的程度越大D.折射角越小,说明折射光线偏离原来方向的程度越小解析：根据折射定律,sinθ1sinθ2=n12,当光以相等的入射角从真空向介质入射时,sinθ1一定,答案：C6某同学用插针法测定玻璃砖的折射率,他的实验方法和操作步骤正确无误。但他处理实验记录时发现玻璃砖的两个光学面aa'与bb'不平行,如图所示,则()A.AO与O'B两条线平行 B.AO与O'B两条线不平行C.他测出的折射率偏大 D.他测出的折射率不受影响解析：如题图所示,在光线由aa'面进入玻璃砖发生的偏折现象中,由折射定律知n=sinαsinβ。在光线由bb'射出玻璃砖的现象中,同理n=sinrsini。若aa'与bb'平行,则i=β,因此α=r,此时入射光线AO与出射光线O'B平行。若aa'与bb'不平行,则i≠β,因此α≠答案：BD7地球与太阳间的距离比地球半径大得多,假设地球表面不存在大气层,则太阳照亮地球的范围与实际存在大气层的情况相比(不考虑大气层变化)()A.大些B.小些C.一样大D.早晚照到的范围小,中午照到的范围大解析：根据大气层内空气稠密的分布,越靠近地球表面折射率越大,对光线的折射作用越明显,使得地球被照亮的范围比不存在大气时要大些。答案：B8(2018全国Ⅲ卷)如图所示,某同学在一张水平放置的白纸上画了一个小标记“·”(图中O点),然后用横截面为等边三角形ABC的三棱镜压在这个标记上,小标记位于AC边上。D位于AB边上,过D点作AC边的垂线交AC于F。该同学在D点正上方向下顺着直线DF的方向观察,恰好可以看到小标记的像;过O点作AB边的垂线交直线DF于E;DE=2cm,EF=1cm。求三棱镜的折射率。(不考虑光线在三棱镜中的反射)解析：过D点作AB边的法线NN',连接OD,则∠ODN=α为O点发出的光线在D点的入射角;设该光线在D点的折射角为β,如图所示。根据折射定律有nsinα=sinβ①式中n为三棱镜的折射率。由几何关系可知β=60°②∠EOF=30°③在△OEF中有EF=OEsin∠EOF④由③④式和题给条件得OE=2cm⑤根据题给条件可知,△OED为等腰三角形,有α=30°⑥由①②⑥式得n=3答案：3能力提升1如图所示,一束光线穿过介质Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ时的光路,则()A.介质Ⅰ的折射率最大B.介质Ⅱ的折射率最大C.介质Ⅲ的折射率最大D.光在介质Ⅱ中传播速度最大解析：根据折射情况,Ⅰ与Ⅱ相比,Ⅱ中的折射角大,介质Ⅰ的折射率大于介质Ⅱ的折射率;Ⅰ与Ⅲ相比,Ⅲ中的折射角小,介质Ⅲ的折射率大于介质Ⅰ的折射率;因此,介质Ⅲ的折射率最大。折射率越大,光在其中的传播速度越小。因此,选项C、D正确。答案：CD2如图所示,一束光经玻璃三棱镜折射后分为两束单色光a、b,波长分别为λa、λb,该玻璃对单色光a、b的折射率分别为na、nb,则()A.λa<λb,na>nb B.λa>λb,na<nbC.λa<λb,na<nb D.λa>λb,na>nb解析：由题图可知,光由空气进入三棱镜时,两束单色光的入射角相同,单色光a的折射角大于单色光b的折射角,根据折射定律可得n=sinisinr,则na<nb,单色光b的频率大而波长小,即λ答案：B3高速公路上的标牌常用“回光返照膜”制成,夜间行车时,它能将车灯照射出去的光逆向返回,使得标志牌上的字特别醒目。这种“回光返照膜”是用球体反射原件制成的。如图所示,反照膜内均匀分布着直径10μm的细玻璃珠,所用玻璃的折射率为3A.60° B.45° C.30° D.15°解析：设入射角为i,折射角为θ,作出光路图如图所示,因为出射光线恰好和入射光线平行,所以i=2θ,根据折射定律n=sinisinθ=sin2θsin答案：A4在测定玻璃砖的折射率的实验中,为了取得较好的实验结果()A.必须选用上、下表面平行的玻璃砖B.应选取较厚的玻璃砖C.入射角应小些D.所画界面要与玻璃砖表面相符合解析：实验所作的光路图如图所示。由入射光线AB、出射光线CD确定光射至玻璃砖的点B、从玻璃砖射出的点C,从而确定光在玻璃中的径迹BC。入射角、折射角均用量角器(或作直角三角形)量出。通过上述分析可知,想获得较好的实验结果,需要准确地测出入射角和折射角。选用较厚的玻璃砖增大H,可使BC线画得更准;让表面与玻璃砖表面相符合,也是做好实验的关键。折射角随入射角的变化而改变,减小入射角,折射角也变小,这增加了测量的难度,增大了误差。但是,入射角太大了也不好,会出现色散,射入玻璃的光也减弱。一般将入射角选在30°~75°。至于玻璃砖两面是否平行,对实验结果没有影响。答案：BD★5如图所示,一束单色光射入一玻璃球体,入射角为60°,已知光线在玻璃球内经一次反射后,再次折射回到空气中时与入射光线平行。此玻璃的折射率为()A.BC.D解析：根据题意画出光的传播光路图如图所示。作OD使其与入射光和出射光平行,由几何知识得∠AOB=60°+60°=120°,所以∠ACB=60°,得到折射角为30°,所以n=答案：C6如图甲所示,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：光滑面若被手接触污染,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=sinθ1sinθ2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答案：光滑DE7(2018全国Ⅱ卷)如图所示,△ABC是一直角三棱镜的横截面,∠A=90°,∠B=60°。一细光束从BC边的D点折射后,射到AC边的E点,发生全反射后经AB边的F点射出,EG垂直于AC交BC于G,D恰好是CG的中点,不计多次反射。(1)求出射光相对于D点的入射光的偏角;(2)为实现上述光路,棱镜折射率的取值应在什么范围?解析：(1)光线在BC面上折射,由折射定律有sini1=nsinr1①式中,n为棱镜的折射率,i1和r1分别是该光线在BC面上的入射角和折射角。光线在AC面上发生全反射,由反射定律有i2=r2②式中i2和r2分别是该光线在AC面上的入射角和反射角。光线在AB面上发生折射,由折射定律有nsini3=sinr3③式中i3和r3分别是该光线在AB面上的入射角和折射角。由几何关系得i2=r2=60°,r1=i3=30°