教科版 高中物理 选修34第四章 光的折射寒假复习题解析版.docx

教科版 高中物理 选修34第四章 光的折射寒假复习题解析版.docx

《教科版 高中物理 选修34第四章 光的折射寒假复习题解析版.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《教科版 高中物理 选修34第四章 光的折射寒假复习题解析版.docx（12页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

教科版高中物理选修34第四章光的折射寒假复习题解析版

绝密★启用前

教科版高中物理选修3-4第四章光的折射寒假复习题

本试卷分第Ⅰ卷和第Ⅱ卷两部分，共100分，考试时间150分钟。

分卷I

一、单选题（共10小题，每小题4.0分,共40分）

1.如图所示，一束单色光射入一玻璃球体，入射角为60°.己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

【答案】C

【解析】作出光线在玻璃球体内光路图，A、C是折射点，B反射点，OD平行于入射光线，

由几何知识得，∠AOD=∠COD=60°，则∠OAB=30°

即折射角r=30°，入射角i=60°

所以折射率为n=

sini

sinr

=

2.光线以某一入射角从空气射入折射率为

的玻璃中，已知折射角为30°，则入射角等于（　　）

A．30°

B．45°

C．60°

D．75°

【答案】C

【解析】根据折射定律得，n＝

，解得入射角为60°.故C正确，A、B、D错误．

3.某同学通过实验测定半圆形玻璃砖的折射率n.如图甲所示，O是圆心，MN是法线，AO、BO分别表示某次测量时光线在空气和玻璃砖中的传播路径．该同学测得多组入射角i和折射角r，做出sini－sinr图象如图乙所示．则（　　）

A．光由A经O到B，n＝1.5

B．光由B经O到A，n＝1.5

C．光由A经O到B，n＝0.67

D．光由B经O到A，n＝0.67

【答案】B

【解析】由图象可得：

sini＜sinr，则i＜r，所以光线从玻璃射入空气发生折射，即光由B经O到A.

根据折射定律得

＝

由图象得：

＝

＝

所以可得，n＝1.5，故B正确，A、C、D错误．故选：

B.

4.关于光的折射现象，下列说法正确的是（　　）

A．光的传播方向发生改变的现象叫光的折射

B．折射定律是托勒密发现的

C．人观察盛水容器的底部，发现水变浅了

D．若光从真空射入液体中，它的传播速度一定增大

【答案】C

【解析】光发生反射时，光的传播方向也发生改变，故A错；折射定律是荷兰数学家斯涅耳总结得出的，故B错；由于折射现象，人观察盛水容器的底部，发现水变浅了，C正确；若光从真空射入液体中，它的传播速度一定减小，故D错误．答案为C.

5.光导纤维技术在现代生产、生活与科技方面得以广泛应用．如图所示，一个质量均匀分布的有机玻璃圆柱的横截面，B，C为圆上两点，一束单色光沿AB方向射入，然后从C点射出．已知∠ABO＝127°，∠BOC＝120°，真空中光速c＝3.0×108m/s，sin53°＝0.8，cos53°＝0.6.则（　　）

A．光在该有机玻璃中传播速度为1.875×108m/s

B．光在该有机玻璃中的折射率为1.8

C．光在该有机玻璃中发生全反射的临界角为37°

D．若将该材料做成长300km的光导纤维，此单色光在光导纤维中传播的最短时间为1×10－3s

【答案】A

【解析】根据折射定律得：

n＝

＝

＝1.6，则光在有机玻璃中传播的速度为：

v＝

＝

＝1.875×108m/s，故A正确，B错误．根据sinC＝

得，sinC＝

＝0.625，故C错误．当光线与光导纤维平行时，传播的时间最短，则传播的时间t＝

＝

＝

s＝1.6×10－3s，故D错误．故选A.

6.一束单色光在某种介质中的传播速度是其在真空中传播速度的0.5倍，则（　　）

A．该介质对于这束单色光的折射率为0.5

B．这束单色光由该介质射向真空时的临界角为60°

C．这束单色光在该介质中的频率为其在真空中频率的0.5倍

D．这束单色光在该介质中的波长为其在真空中波长的0.5倍

【答案】D

【解析】介质对于这束中单色光的折射率为n＝

＝

＝2，故A错误．由临界角公式sinC＝

得：

临界角C＝30°，故B错误．光的频率由光源决定，则这束单色光在该介质中的频率与其在真空中频率相等，故C错误．由v＝λf得：

f不变，则波长与波速成正比，所以这束单色光在该介质中的波长为其在真空中波长的0.5倍，故D正确．故选：

D

7.“城市让生活更美好”是2010年上海世博会的口号，在该届世博会上，光纤通信网覆盖所有场馆，为各项活动提供了安全可靠的通信服务．光纤通信利用光的全反射将大量信息高速传输．如图所示，一条圆柱形的光导纤维，长为L，它的玻璃芯的折射率为n1，外层材料的折射率为n2，光在空气中的传播速度为c，若光从它的一端射入经全反射后从另一端射出所需的最长时间为t，则下列说法中正确的是（图中所示的φ为全反射的临界角，其中sinφ＝

）（　　）

A．n1>n2，t＝

B．n1>n2，t＝

C．n1

D．n1

【答案】B

【解析】刚好发生全反射的条件是入射角等于临界角，光是在玻璃芯中传播的，而不是在空气中传播的．传播距离为x＝

＝

，传播速度为v＝

，故传播时间为t＝

＝

8.“井底之蛙”这个成语常被用来讽刺没有见识的人，现有井口大小和深度相同的两口井，一口是枯井，一口是水井（水面在井口处），两井底都各有一只青蛙，则（　　）

A．枯井中青蛙觉得天比较大，水井中青蛙看到井外的范围比较大

B．枯井中青蛙觉得天比较大，水井中青蛙看到井外的范围比较小

C．两只青蛙觉得井口一样大，水井中青蛙看到井外的范围比较大

D．枯井中青蛙觉得天比较小，水井中青蛙看到井外的范围比较大

【答案】C

【解析】根据光的直线传播作出青蛙在枯井中的视野范围，如图（a）．当井里灌满水后，光线照到井面会发生折射现象，由于光是从空气射向水，所以入射角大于折射角，因此井底之蛙看到的视野范围比没水时会看到更大；变化的大致范围如图中两条入射光线之间的阴影区域所示，如图（b）．所以两只青蛙觉得井口一样大，水井中青蛙看到井外的范围比较大．故C正确，A、B、D错误．故选C.

9.对“测定玻璃折射率”的实验中的一些问题，几个同学发生了争论，他们的意见如下，其中哪些选项是错误的（　　）

A．为了提高测量的精确度，P1、P2及P3、P4之间的距离应适当大一些

B．为了提高测理的精确度，入射角应适当大一些

C．P1、P2之间的距离的大小及入射角的大小跟测量的精确度无关

D．如果入射角太大，则反射光过强，折射光过弱，不易观察

【答案】C

【解析】折射光线是通过隔着玻璃砖观察成一条直线确定的，大头针间的距离太小，引起的角度会较大，故P1、P2及P3、P4之间的距离适当大些，可以提高准确度．故A正确，C错误．入射角θ1尽量大些，折射角也会大些，折射现象较明显，角度的相对误差会减小．故B正确．如果入射角太大，则反射光过强，折射光过弱，不易观察，D正确．

10.光线由空气射向某介质，当入射角为i时，折射光线与反射光线正好垂直，那么这种介质的折射率和光在该介质中的速度分别为（　　）

A．n＝sini，v＝c·sini

B．n＝tani，v＝c·tani

C．n＝tani，v＝

D．n＝cosi，v＝

【答案】C

【解析】依题意知光在玻璃的折射角i

r=180°-90°-i=90°-i

所以，玻璃的折射率为：

n＝

sini

sinγ

＝

sini

sin（90°?

i）

＝tani

光在该媒质中的速度：

v＝

c

n

＝

c

tani

故选：

C

二、多选题（共4小题，每小题5.0分,共20分）

11.（多选）一束白光从水中射入真空的折射光线如图所示，若保持入射点O不变而逐渐增大入射角，则关于红光和紫光的下述说法中正确的是（　　）

A．若红光射到P点，则紫光在P点上方

B．若红光射到P点，则紫光在P点下方

C．紫光先发生全反射，而红光后发生全反射

D．当红光和紫光都发生全反射时，它们的反射光线射到水底时是在同一点

【答案】BCD

【解析】红光的折射率比紫光小，则当它们从水中以相同的入射角射向空中时，由n＝

知，红光的折射角小．

12.（多选）关于折射率，下列说法中正确的是（　　）

A．根据

＝n可知，介质的折射率与入射角的正弦成正比

B．根据

＝n可知，介质的折射率与折射角的正弦成反比

C．根据n＝

可知，介质的折射率与介质中的光速成反比

D．同一频率的光由第一种介质进入第二种介质时，折射率与波长成反比

【答案】CD

【解析】介质的折射率是一个表明介质的光学特性的物理量，由介质本身决定，与入射角、折射角无关．由于真空中光速是个定值，故n与v成反比正确，这也说明折射率与光在该介质中的光速是有联系的，由v＝λf，当f一定时，v正比于λ.n与v成反比，故折射率与波长λ也成反比．

13.（多选）把长方体玻璃砖放在报纸上（如图所示），从正上方观察报纸上红色和绿色的字，下面说法正确的是（　　）

A．看到红色和绿色的字一样高

B．看到绿色的比红色的字高

C．看到红色的比绿色的字高

D．看到红色和绿色的字都比报纸高

【答案】BD

【解析】因为n红

知看到的绿色的字比红色的字高，而且都高于报纸，故B、D正确．

14.（多选）如图，一玻璃柱体的横截面为半圆形，细的单色光束从空气射向柱体的O点（半圆的圆心），产生反射光束1和透射光束2.已知玻璃折射率为

，入射角为45°（相应的折射角为24°）．现保持入射光不变，将半圆柱绕通过O点垂直于图面轴线顺时针转过15°，如图中虚线所示．则（　　）

A．光束1转过15°

B．光束1转过30°

C．光束2转过的角度小于15°

D．光束2转过的角度大于15°

【答案】BC

【解析】玻璃体转过15°时，法线转过15°，则入射角变为60°，由几何关系可知，反射光线与竖直线成75°，故反射光线偏转了30°；故A错误，B正确；由题意知n≈1.74；偏转后，入射角为60°，故由几何关系可知，光束2转过的角度小于15°，故C正确，D错误．

分卷II

三、实验题（共1小题，每小题10.0分,共10分）

15.如图所示，画有直角坐标系xOy的白纸位于水平桌面上．M是放在白纸上的半圆形玻璃砖，其底面的圆心在坐标原点，直边与x轴重合．OA是画在纸上的直线，P1、P2为竖直地插在直线OA上的两枚大头针，P3是竖直地插在纸上的第三枚大头针，α是直线OA与y轴正方向的夹角，β是直线OP3与y轴负方向的夹角．只要直线OA画得合适，且P3的位置取得正确，测出角α和β，便可求得玻璃的折射率．某学生在用上述方法测量玻璃的折射率时，在他画出的直线OA上竖直地插上了P1、P2两枚大头针，但在y＜0的区域内，不管眼睛放在何处，都无法透过玻璃砖看到P1、P2的像，他应采取的措施是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________.

若他已透过玻璃砖看到P1、P2的像，确定P3位置的方法是__________________________．若他已正确地测得了α、β的值，则玻璃的折射率n＝__________________________________.

【答案】另画一条更靠近y轴正方向的直线OA，把大头针P1、P2竖直地插在所画的直线上，直到在y＜0区域透过玻璃砖能看到P1、P2的像　竖直插上大头针P3，使P3刚好能挡住P1、P2的像　

【解析】无法看到P1、P2的像是因为OA光线的入射角过大，发生全反射的缘故．P3能挡住P1、P2的像说明OP3是OA的折射光线

四、计算题（共3小题，每小题10.0分,共30分）

16.一个半圆柱形玻璃砖，其横截面是半径为R的半圆，AB为半圆的直径，O为圆心，如图所示．玻璃的折射率为n＝

.

（1）一束平行光垂直射向玻璃砖的下表面，若光线到达上表面后，都能从该表面射出，则入射光束在AB上的最大宽度为多少？

（2）一细束光线在O点左侧与O相距

R处垂直于AB从下方入射，求此光线从玻璃砖射出点的位置．

【答案】

（1）

R

（2）见解析

【解析】

（1）在O点左侧，设从E点射入的光线进入玻璃砖后在上表面的入射角恰好等于全反射的临界角θ，则OE区域的入射光线经上表面折射后都能从玻璃砖射出，如图．

由全反射条件有sinθ＝

①

由几何关系有OE＝Rsinθ②

由对称性可知，若光线都能从上表面射出，光束的宽度最大为l＝2OE③

联立①②③式，代入已知数据得l＝

R④

（2）设光线在距O点

R的C点射入后，在上表面的入射角为α，由几何关系及①式和已知条件得

α＝60°>θ⑤

光线在玻璃砖内会发生三次全反射，最后由G点射出，如图，

由反射定律和几何关系得OG＝OC＝

R⑥

射到G点的光有一部分被反射，沿原路返回到达C点射出．

17.如图所示，△ABC为直角三角形三棱镜的横截面，∠ABC＝30°.有一细光束MN射到AC面上，且MN与AC的夹角也为30°，该光束从N点进入棱镜后再经BC面反射，最终从AB面上的O点射出，其出射光线OP与BC面平行．

（1）作出棱镜内部的光路图（不必写出作图过程）；

（2）求出此棱镜的折射率．

【答案】

（1）见解析图

（2）

【解析】

（1）光路图如图所示：

（2）根据折射定律n＝

，n＝

.

因为θ1＝θ4＝60°，所以θ3＝θ2.

又由几何关系知2θ3＝60°，

所以θ3＝30°.

n＝

＝

＝

.

18.半球面形的碗中盛满水，碗底中央放置一枚硬币A.一位观察者的眼睛高出碗口B的竖直距离为h.当观察者向后缓缓退步的过程中，他离碗口B的水平距离x超过何值时，就不能再看到碗底的硬币．已知水的折射率为n＝

.

【答案】2

h

【解析】作出光路图如图．

由n＝

，得sinθ＝nsin45°＝

×

＝

由数学知识知x＝htanθ＝2

h