第四章 光的折射 章末检测试卷（含答案）

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1、章末检测试卷章末检测试卷(第四章第四章) (时间：90 分钟 满分：100 分) 一、选择题(本题共 12 小题，每小题 4 分，共 48 分.110 题为单项选择题，1112 题为多 项选择题.全部选对的得 4 分，选对但不全的得 2 分，有选错或不选的得 0 分.) 1.关于光的折射和反射现象，下列说法正确的是( ) A.折射现象的出现说明光是纵波 B.光总会分为反射光和折射光 C.折射光与入射光的传播方向总是不同的 D.发生折射是因为光在不同介质中的传播速度不同 答案 D 2.某种单色光在两种透明介质中传播，对真空的临界角分别为 C1、C2，且 C1C2，由此可知 这两种介质的折射率 n

2、1、n2及光在这两种介质中的传播速度 v1、v2的大小关系是( ) A.n1n2 v1v2 B.n1n2 v1v2 C.n1n2 v1v2 D.n1v2 答案 D 解析 由 n 1 sin C得 n1v2，故 D 正确. 3.(2019 眉山市高二检测)一条光线由空气射到半圆形玻璃砖表面的圆心处，玻璃砖的半圆表 面上(反射面)镀有银，如图所示几个光路图中，能正确、完整地表示光线行进过程的是( ) 答案 D 解析 在 O 处光线分成两部分， 进入玻璃砖到达半圆面后反射回来到 O 点又分成两束， 在玻 璃砖内的光再反射回到 O 点再分两束，根据光的可逆性知，选项 D 正确. 4.直线 P1P2过均

3、匀玻璃球球心 O，细光束 a、b 平行且关于 P1P2对称，由空气射入玻璃球的 光路如图 1，a、b 光相比( ) 图 1 A.玻璃对 a 光的折射率较小 B.玻璃对 a 光的临界角较小 C.b 光在玻璃球中的传播速度较大 D.b 光在玻璃球中的传播时间较短 答案 A 解析 由题图知，光线通过玻璃球时，b 光的偏折角大，则玻璃对 b 光的折射率较大，对 a 光的折射率较小，故 A 正确；因为 a 光的折射率较小，根据 sin C1 n知，玻璃对 a 光的临界 角较大，故 B 错误；因为 b 光的折射率较大，根据 vc n知，b 光在玻璃球中的传播速度较小， 故 C 错误；b 光在玻璃球中通过的

4、路程较大，传播速度较小，由 ts v知，b 光在玻璃球中的 传播时间较长，故 D 错误. 5.如图 2 所示，两束单色光 a、b 射向水面 A 点，经折射后组成一束复色光，则( ) 图 2 A.a 光在水中的速度小于 b 光在水中的速度 B.以水下 S 点为光源向水面发射此复色光，a 光更容易发生全反射 C.a 光的波长小于 b 光的波长 D.若在水下相同深度处，点光源分别发出 a、b 单色光，在水面上看到 a 光照亮的面积更大 答案 D 解析 由光路图和折射定律可知水对 a 光的折射率小于对 b 光的折射率，由 vc n可知，a 光 在水中的速度比 b 光的速度大，故 A 错误；根据 sin

5、 C1 n，知 a 光的临界角大，b 光的临界 角小，以水下 S 点为光源向水面发射此复色光，b 光更容易发生全反射，故 B 错误；根据折 射率与频率的关系和频率与波长的关系可知， a 光频率小于 b 光频率， a 光波长大于 b 光的波 长，故 C 错误；若在水下相同深度处，点光源分别发出 a、b 单色光，因 a 光的临界角大， 在水面上看到 a 光照亮的面积更大，D 正确. 6.一束光由空气射入某介质， 当入射光线和界面的夹角为 30 时，折射光线恰好与反射光线垂 直，则光在该介质中的传播速度是(光在真空中的传播速度为 c)( ) A.c 2 B. 3 3 c C. 3 2 c D.1 3

6、c 答案 B 解析 光路如图所示，设入射角为 ，折射角为 r，则sin sin rn，r90 ，可得 n 3，又 根据 nc v，可得 v 3 3 c，故选项 B 正确. 7.如图 3 所示，将等腰直角三棱镜截去一棱角，使截面平行于底面，制成“道威棱镜”，可 以减小棱镜的重量和杂散的内部反射.从 M 点发出一束平行于底边 CD 的单色光， 从 AC 边射 入，已知折射角为 30 ，光在真空中的传播速度 c3.0108 m/s，则( ) 图 3 A.光在玻璃中的频率比空气中的频率大 B.玻璃的折射率 n 6 2 C.光在玻璃中的传播速度为 2108 m/s D.CD 边不会有光线射出 答案 D

7、解析 折射不改变光的频率，频率相同，A 错误； 根据折射定律：nsin i sin r sin 45 sin 30 2，B 错误； 根据 nc v可得光在玻璃中的传播速度为 v c n 3108 2 m/s3 2 2 108 m/s，C 错误； 光路图如图所示，由几何关系知 75 ，根据临界角公式得，sin C1 n 2 2 ，得 C45 ， 75 45 ，故在 CD 面发生全反射，没有光线射出，D 正确. 8.如图 4 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 4 A.小球必须位于缸底中心才能从侧面看到小球 B.小球发出的光能从水面任何区域射出 C.小球发出的光

8、从水中进入空气后频率变大 D.小球发出的光从水中进入空气后传播速度变大 答案 D 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 均错误.光从水中 进入空气后频率不改变，改变的是波速和波长，由 vc n和 v f可知，波速、波长都变大，选 项 D 正确，C 错误. 9.(2018 唐山一中高二第二学期期中)如图 5 所示，一个棱镜的顶角为 41.30 ，一束白光以 较大的入射角从棱镜的左侧面射入，在光屏上形成从红到紫排列的彩色光带，各色光在棱镜 中的折射率和临界角见下表.当入射角逐渐减小到

9、0 的过程中，彩色光带的变化情况是( ) 图 5 色光 红 橙 黄 绿 蓝 紫 折射率 1.513 1.514 1.517 1.519 1.528 1.532 临界角/( ) 41.370 41.340 41.230 41.170 40.880 40.750 A.紫光最先消失，最后只剩红光、橙光、黄光 B.紫光最先消失，最后只剩红光、橙光 C.红光最先消失，最后只剩紫光 D.红光最先消失，最后只剩紫光、蓝光 答案 B 10.如图 6 所示，MN 是位于竖直平面内的光屏，放在水平面上的半圆柱形玻璃砖的平面部分 ab 与屏平行.由光源 S 发出的一束白光沿半圆半径射入玻璃砖，通过圆心 O 再射到屏

10、上.在水 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 角度大于某一值时， 屏上彩色光带中的某种颜色的色光首先消失.有关彩色的排列顺序和最先 消失的色光是( ) 图 6 A.左紫右红，紫光 B.左红右紫，紫光 C.左紫右红，红光 D.左红右紫，红光 答案 B 11.如图 7 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( ) 图 7 A.玻璃砖对 a 光的折射率为 2 B.玻璃砖对 a 光的折射率为 1.5 C.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 光在玻璃中的传播

11、速度大 答案 AC 解析 玻璃砖对 a 光的折射率 nsin 45 sin 30 2，故 A 正确，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，玻璃砖对 a 光的折射率也小，由 nc v可得 v c n，a 光在玻璃中的传播速度比 b 光在玻璃中的传播速度大，故 C 正确，D 错误. 12.如图 8 所示，一束由两种单色光混合的复色光沿 PO 方向射向一上、下表面平行的厚玻璃 平面镜的上表面，得到三束光、，下列有关这三束光的判断正确的是( ) 图 8 A.光束仍为复色光，光束、为单色光 B.在玻璃中的传播速度，光束比光束小 C.增大 角且 90 ，光束、会远离

12、光束 D.改变 角且 0 ，光束可能会在上表面发生全反射 答案 ABD 解析 由图可知光束是反射光线，所以仍是复色光，而光束、由于折射率的不同导致 偏折分离，因为厚玻璃平面镜的上、下表面是平行的，根据光的可逆性，知两光束仍然平行 射出，且光束、是单色光，故 A 正确；由于光束的偏折程度大于光束的偏折程度， 所以光束的折射率大于光束的折射率，根据 nc v可知在玻璃中的传播速度，光束比光 束小，故 B 正确；当增大 角且 90 ，即入射角减小，则光束、会靠近光束，故 C 错误；因为厚玻璃平面镜的上、下表面是平行的，根据光的反射定律和光的可逆性，可知 改变 角且 0 ，根据折射定 律，光线的折射角

13、增大，根据光的可逆性，知光束不可能在上表面发生全反射，故E 错误. 二、非选择题(本题共 6 小题，共 52 分) 13.(6 分)(2018 全国卷)如图 9 所示，ABC 为一玻璃三棱镜的横截面，A30 .一束红光 垂直 AB 边射入， 从 AC 边上的 D 点射出， 其折射角为 60 ， 则玻璃对红光的折射率为_. 若改用蓝光沿同一路径入射，则光线在 D 点射出时的折射角_(填“小于”“等于” 或“大于”)60 . 图 9 答案 3(3 分) 大于(3 分) 解析 根据光路的可逆性可知，在 AC 面，入射角为 60 时，折射角为 30 . 根据光的折射定律有 nsin i sin r s

14、in 60 sin 30 3. 玻璃对蓝光的折射率比对红光的折射率大，沿同一路径入射时，入射角仍为 30 不变，对应 的折射角变大，因此折射角大于 60 . 14.(6 分)如图 10 所示，一个学生用广口瓶和刻度尺测定水的折射率，请填写下述实验步骤中 的空白. 图 10 (1)测出广口瓶瓶口内径 d. (2)在瓶内装满水. (3)将刻度尺沿瓶口边缘_插入水中. (4)沿广口瓶边缘向水中刻度尺正面看去，若恰能看到刻度尺的 0 刻度(即图中 A 点)，同时看 到水面上 B 点刻度的像 B恰与 A 点的像重合. (5)若水面恰好与刻度尺的 C 点相平，读出_和_的长度. (6)由题中所给条件，可以

15、计算水的折射率为 n_. 答案 (3)竖直(2 分) (5)AC(1 分) BC(1 分) (6) d2AC2 d2BC2(2 分) 解析 由光路图知 sin 1 d d2BC2， sin 2 d d2AC2， 根据折射定律 nsin 1 sin 2 得出 n d2AC2 d2BC2. 15.(6 分)如图 11 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 11 (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

16、折射率的表达式：_(用上述测量的物理量的字母表示). 答案 (1)圆形亮斑的直径 d1(或半径 r1) 半球形玻璃砖的直径 d2(或半径 r2) (2)n d12d22 d1 (或 n r12r22 r1 )(每空 2 分) 解析 如图，由几何关系和全反射知识得 sin C d1 d12d22或 sin C r1 r12r22， 又 sin C1 n， 解得 n d12d22 d1 或 n r12r22 r1 . 16.(10 分)(2018 永年二中高二下学期期中)半径为 R 的固定半圆形玻璃砖的横截面如图 12 所 示，O 点为圆心，与直径 AB 垂直的足够大的光屏 CD 紧靠住玻璃砖的左

17、侧，OO与 AB 垂 直.一细光束沿半径方向与 OO成 30 角射向 O 点，光屏 CD 区域出现两个光斑，两光斑 间的距离为( 31)R，求： 图 12 (1)此玻璃的折射率； (2)当 变为多大时，两光斑恰好变为一个. 答案 (1) 2 (2)45 解析 (1)细光束在 AB 界面，一部分发生了反射，另一部分发生了折射，设折射角为 ，光 路图如图所示， (2 分) 由几何关系得：L1 R tan 3R(2 分) 根据题意两光斑间的距离为( 31)R(1 分) 所以 L2R 由几何关系知 45 (1 分) 根据折射定律，折射率 nsin sin sin 45 sin 30 2(1 分) (2

18、)若光屏 CD 上恰好只剩一个光斑，则说明该光束恰好在 AB 面发生全反射 由 sin C1 n 得临界角为 C45 (2 分) 即当 45 时，两光斑恰好变为一个.(1 分) 17.(12 分)(2019 厦门一中高二下学期期中)如图 13 所示，半径为 R 的半圆形玻璃砖与一底角 为 30 的直角ACB 的玻璃砖平行且正对放置，点 O 和 O分别是 BC 边的中点和半圆形玻 璃砖的圆心.一束平行于 AC 边的单色光从 AB 边上的点 D 入射，经折射后从点 O 射出，最后 从半圆形玻璃砖上的某点 P 射出.已知 BC 边与直径 BC长度相等，二者相距1 3R，点 B、D 间距离为 R，两种

19、玻璃砖的厚度与折射率均相同，若不考虑光在各个界面的反射.求： 图 13 (1)玻璃砖的折射率 n； (2)点 P 的位置和单色光的最后出射方向. 答案 见解析 解析 (1)连接 DO，则BOD 恰为等边三角形，设单色光从 AB 边上的点 D 入射时的折射角 为 ，由几何知识得 30 (1 分) 在 AB 界面，根据折射定律得 nsin 60 sin (1 分) 解得 n 3(2 分) (2)作出其余光路如图所示，光在 O 点发生折射，OO为法线 (2 分) 根据折射定律得 sin 2nsin 1 而130 解得260 光在 D点发生折射，DE 为法线，由光路可逆知3130 (2 分) 在直角O

20、OD中，ODOO tan 2 3 3 R 在ODP 中，根据正弦定理得 sin 4 OD sin 90 3 OP 解得430 (2 分) 光在 P 点发生折射，根据折射定律得 sin 5nsin 4 联立解得560 ，即光线平行于 OO连线向右射出.(2 分) 18.(12 分)如图 14 所示，在注满水的游泳池的池底有一点光源 A，它到池边的水平距离为 3.0 m. 从点光源 A 射向池边的光线 AB 与竖直方向的夹角恰好等于全反射的临界角， 水的折射率为4 3. 图 14 (1)求池内的水深；(计算结果可用根式表示) (2)一救生员坐在离池边不远处的高凳上，他的眼睛到池面的高度为 2.0

21、m.当他看到正前下方 的点光源 A 时，他的眼睛所接收的光线与竖直方向的夹角恰好为 45 .求救生员的眼睛到池边 的水平距离(结果保留 1 位有效数字). 答案 (1) 7 m (2)0.7 m 解析 (1)光由 A 射向 B 发生全反射，光路如图甲所示. 甲 则 sin 1 n(1 分) 得 sin 3 4(1 分) |AO|3 m，由几何关系可得： |AB|4 m，|BO| 7 m 所以水深为 7 m.(2 分) (2)光由 A 点射入救生员眼中光路图如图乙所示. 乙 由 nsin 45 sin (1 分) 可知 sin 3 2 8 (2 分) tan 3 23 3 23 23 (1 分) 设|BE|x m，得 tan |AQ| |QE| 3x 7 (1 分) 代入数据得 x(33 161 23 ) m1.3 m，(1 分) 由几何关系得，救生员的眼睛到池边的水平距离为 |BC|(2x) m0.7 m(2 分)