2024-2025学年新教材高中物理第4章光的折射和全反射1光的折射练习含解析鲁科版选择性必修1

PAGE9-光的折射(25分钟·70分)一、选择题(本题共6小题,每题6分,共36分)1.(多选)在波的反射中,关于入射角,下列说法中正确的是 ()A.入射波面与法线的夹角为入射角B.入射波面与界面的夹角为入射角C.入射波线与法线的夹角为入射角D.反射角跟入射角相等【解析】选C、D。入射波线与法线的夹角为入射角,A、B错误,C正确;依据反射定律可知在波的反射中,反射角和入射角相等,D正确。2.如图所示,光在真空和某介质的界面MN上发生折射,由图可知 ()A.光是从真空射入介质的B.介质的折射率为C.介质的折射率为D.反射光线与折射光线的夹角为60°【解析】选C。光线的入射角为30°,折射角为60°,知光线从该介质进入真空,故A错误;依据折射定律得n==,故B错误,C正确;反射角等于入射角,则反射光线与界面的夹角为60°,则反射光线与折射光线的夹角为90°,故D错误。3.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. B.1.5 C. D.2【解析】选C。作出光线在玻璃球体内光路图如图所示:A、C是折射点,B是反射点,OD平行于入射光线,由几何学问得,∠AOD=∠COD=60°,则∠OAB=30°,即折射角r=30°,入射角i=60°,依据折射定律有:n==,故C正确,A、B、D错误。4.有一块玻璃砖,上、下两面光滑且平行,有一束光线从空气射入玻璃砖,下面给出的四个光路图正确的是 ()【解析】选D。由于玻璃砖上下表面平行,光在上表面的折射角等于下表面的入射角,上表面能够发生折射,则下表面肯定能够发生折射,且离开玻璃砖的光线与射向玻璃砖的光线平行,又因为有折射就有反射,故D正确;A、B、C错误。5.如图所示,一细束白光通过玻璃三棱镜折射后在光屏上形成彩色光带,a、c是光带的两端,下列说法正确的是 ()A.a处为红色 B.b处为白色C.c处为红色 D.c处为蓝色【解析】选C。由光路图可知,c处光的偏折程度最小,则玻璃对c处光的折射率最小,则c处光的频率最小,a处光的频率最大,所以c处为红光,由于玻璃对各种光的折射率不同,所以白光经过玻璃三棱镜折射后各种光分开,所以b处不行能为白光;所以选C。【总结提升】折射现象中的两条规律(1)同一种介质对不同色光的折射率不同,对红光的折射率最小,偏折角最小;对紫光的折射率最大,偏折角最大。(2)由n=可知,各种色光在同一种介质中的传播速度不同,红光速度最大,紫光速度最小。6.如图所示,直角三棱镜ABC的一个侧面BC紧贴在平面镜上,∠BAC=β,从点光源S发出的细光束SO射到棱镜的另一侧面AC上,适当调整入射光SO的方向,当SO与AC成α角时,其折射光与BC镜面发生一次反射,从AC面射出后恰好与SO重合,则此棱镜的折射率为 ()A. B.C. D.【解析】选A。作出光路图,依题意可知光垂直BC反射才能从AC面射出后恰好与SO重合,光在AC面的入射角为i=90°-α,由几何关系可知折射角为:r=90°-β。依据折射定律得n==。故A正确,B、C、D错误。二、计算题(本题共2小题,共34分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要标明单位)7.(16分)已知一平行玻璃砖厚度为d=15cm,某单色光从A点以入射角为i=60°入射时,折射到对边的B点,其折射角为r=30°,如图所示。求:(1)该玻璃砖对这种单色光的折射率n;(2)该单色光在玻璃砖中由A传到B的传播时间t(光在真空中传播速度为c=3×108m/s)。【解析】(1)由折射定律得n===(2)光在玻璃砖中传播的速度v==c由几何学问得AB==10cm=m单色光在玻璃砖中由A传到B的传播时间t=解得t=1×10-9s答案:(1)(2)1×10-9s8.(18分)如图所示,半径为R、球心为O的玻璃半球置于半径为R的上端开口的薄圆筒上,一束单色光a沿竖直方向从B点射入半球表面,OB与竖直方向夹角为60°,经两次折射后,出射光线与BO连线平行,求:(1)玻璃的折射率;(2)光射在薄圆筒侧面C点到半球下表面的距离CD。【解析】(1)作出光经过玻璃半球的光路示意图如图所示。依据折射定律可知n==依据几何关系可知β=60°则有α=θ=30°,所以n=(2)依据以上几何关系可知2OEcos30°=Rtan60°=,解得CD=R答案:(1)(2)R(15分钟·30分)9.(6分)现在高速马路上的标记牌都用“回来反光膜”制成。夜间行车时,它能使车灯射出的光逆向返回,使标记牌上的字特殊醒目。这种“回来反光膜”是用球体反射元件制成的,反光膜内匀称分布着一层直径为10μm的细玻璃珠,所用玻璃的折射率为,为使入射的车灯光线经玻璃珠折射—反射—折射后恰好和入射光线平行,如图所示,那么第一次入射的入射角应是 ()A.15° B.30° C.45° D.60°【解析】选D。由题意作光路图如图所示,设入射角为θ,折射角为α,则:θ=2α,n===2cosα=解得:α=30°,θ=60°;所以选D。10.(6分)(多选)如图所示,一束光线从空气射入某介质,入射光线与反射光线的夹角为90°,折射光线与入射光线延长线间夹角θ为15°,则 ()A.折射角为30°B.介质的折射率为C.介质的折射率为2D.光在介质中的速度为1.5×108m/s【解析】选A、B。入射光线与反射光线夹角为90°,故入射角i=45°,折射光线与入射光线延长线间夹角为15°,则折射角r=30°,故选项A正确;依据折射率公式有n===,故选项B正确,选项C错误;在介质中的速度v==2.12×108m/s,故选项D错误。11.(6分)某位同学用下面的方法测量某种液体的折射率。如图所示,他在一个烧杯中装满了某种透亮液体,紧贴着杯口竖直插入一根直尺AB,眼睛从容器边缘的P处斜向下看去,视察到A经液面反射所成的虚像A′恰好与B经液体折射形成的虚像重合。他读出直尺露出液面的长度AC、浸入液体中的长度BC,量出烧杯底部的直径d。由此求出这种透亮液体的折射率为 ()A. B.C. D.【解析】选D。光路图如图所示。n=,sinβ=sinα=所以n=,故D正确。12.(12分)如图,一艘帆船静止在湖面上,帆船的竖直桅杆顶端高出水面3m。距水面4m的湖底P点发出的激光束,从水面出射后恰好照耀到桅杆顶端,该出射光束与竖直方向的夹角为53°(取sin53°=0.8)。已知水的折射率为。(1)求桅杆到P点的水平距离;(2)船向左行驶一段距离后停止,调整由P点发出的激光束方向,当其与竖直方向夹角为45°时,从水面射出后仍照耀在桅杆顶端,求船行驶的距离。【解析】(1)设光束在水面的出射点到桅杆的水平距离为x1,到P点的水平距离为x2;桅杆高度为h1,P点处水深为h2;激光束在水中与竖直方向的夹角为θ。由几何关系有=tan53°①=tanθ ②由折射定律有sin53°=nsinθ ③设桅杆到P点的水平距离为x,则x=x1+x2 ④联立①②③④式并代入题给数据得x=7m⑤(2)设激光束在水中与竖直方向的夹角为45°时,从水面出射的方向与竖