2020-2021学年高中物理 第四章 光的折射 1 光的折射定律课时评价（含解析）教科版选修3-4.doc

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1、光的折射定律(40分钟100分)一、选择题(本题共6小题,每题6分,共36分)1.(2020巴中高二检测)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()A.B.C.cD.c【解析】选D。光路如题图所示。根据折射定律得介质的折射率n=,由n=得光在介质中的传播速度v=c。故选D。2.如图所示,一条光线通过一个在水中的球形空气泡,下列哪一条表示出射光线的路径()A.光线1B.光线2C.光线3 D.光线4【解析】选A。光先从水进入空气泡中,由折射定律可知折射角应大于入射角;然后又从空气射入水中,折射角应小于入射角。综上所述,只有光线

2、1符合要求,故选项A正确。3.如图所示画的是光线由空气进入玻璃棱镜、再由棱镜射入空气的一条光路图。指出哪种情况是可能发生的()【解析】选A。当光线与界面垂直时,入射角等于折射角,均为0,故B项不可能发生;再由空气中的夹角大于介质中的夹角,C、D两项中第二次折射均不可能发生;只有A项中第一次折射时,入射角等于折射角,均为0,第二次折射时空气中的夹角大于介质中的夹角,故选A。4.如图所示,一束可见光穿过平行玻璃砖后,变为a、b两束单色光。如果光束b是蓝光,则光束a可能是()A.红光B.黄光C.绿光D.紫光【解析】选D。a、b两束单色光穿过平行玻璃砖后,a单色光的侧移量更大,所以a单色光比b单色光的

3、折射率更大,a单色光比b单色光的频率大,因为b单色光为蓝光,所以a单色光可能为紫光,D选项正确。5.(多选)一束白光通过三棱镜后发生了色散现象,如图所示。下列说法正确的是()A.玻璃对红光的折射率最小,红光的偏折角最小B.玻璃对紫光的折射率最小,紫光的偏折角最小C.黄光在玻璃中的传播速度比紫光大D.屏幕上各色光由下到上的排列顺序为:红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫【解析】选A、C。实验表明:玻璃对红光的折射率最小,红光的偏折角最小,A对,B错;根据v=知,C正确;屏幕上各色光由上到下的排列顺序为:红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫,D错。【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

4、,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.(多选)如图所示,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()A.玻璃砖对a光的折射率为B.玻璃砖对a光的折射率为1.5C.b光在玻璃中的传播速度比a光的小D.b光在玻璃中的传播速度比a光的大【解析】选A、C。由于a光的偏折程度比b光的小,可知a光在玻璃中的折射率较小,则a光在玻璃中的传播速度较大,故选项C正确,选项D错误;根据折射定律,a光在玻璃中的折射率n=,故选项A正确,选项B错误。二、非选择

5、题(24分,要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位。)7.有一缸壁厚度不计、半径R1=0.7 m的圆柱形不透光的水缸,装有一部分水,水面平静,缸口到水面的距离h1=0.3 m。点光源S在缸底圆心处,在水面上有一遮光薄圆盘,圆盘圆心始终保持在光源S的正上方,圆盘半径R2=0.3 m,人刚好能在水缸口边缘看到光源S的折射光。已知水的折射率n=,不考虑光在水缸壁上的反射。求水的深度h2。【解析】如图所示,设从遮光薄圆盘的边缘射出的光的入射角为i,折射角为r,则tanr=解得:tanr=所以sinr=0.8由=n解得:sini=0.6所以tani=又tani=解得:h2=0.4 m。答案

6、:0.4 m【总结提升】折射问题的四点注意(1)根据题意画出正确的光路图。(2)利用几何关系确定光路中的边、角关系,要注意入射角、折射角的确定。(3)利用反射定律、折射定律求解。(4)注意光路可逆性、对称性的应用。8.(7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1.5108 m/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;根据折射率公式有n=

7、,故选项B正确,选项C错误;在介质中的速度v=2.12108 m/s,故选项D错误。9.(7分)现在高速公路上的标志牌都用“回归反光膜”制成,夜间行车时,它能把车灯射出的光逆向返回,标志牌上的字特别醒目。这种“回归反光膜”是用球体反射元件制成的,如图所示,反光膜内均匀分布着直径为10 m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再折射后恰好和入射光线平行,那么第一次入射的入射角应是()A.15B.30C.45D.60【解析】选D。作光路图如图所示,设入射角为,折射角为,则=2,n=,cos =,=30,所以,=60,故选项D正确。10.(13分)棱长为d的正方体透明介质

8、置于真空中,其横截面ABCD如图所示。有两束平行光、分别从上表面的A点和AB的中点沿与水平方向成30角的方向,同时斜射入介质中,两种光在界面上折射后恰好相交于正方体底面的C点处。已知真空中光速为c,求:(1)介质对光、的折射率。(2)光、到达C点的时间差。【解析】(1)由题可知,光线、在空气中入射角为=60,作出光线、在介质中的光路图如图;根据几何关系可知,光线在介质中的折射角为1=45,光线在介质中的折射角的正弦值为sin2=由折射定律:n=解得n1=,n2=(2)由介质中光速:v=可得光线、在介质中的速度分别为:v1=,v2=,则有:t=-解得t=答案:(1)(2)11.(13分)利用半圆柱形玻璃,可减小激光光束的发散程度。在如图所示的光路中,A为激光的出射点,O为半圆柱形玻璃横截面的圆心,AO过半圆顶点。若某条从A点发出的与AO成角的光线,以入射角i入射到半圆弧上,出射光线平行于AO,求此玻璃的折射率。【解析】根据光路图,由折射定律得n=,由几何关系得r=i-故n=答案: