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教科版选修3-4.doc

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教科版选修3-4

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教科版选修3-4

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- 8 -

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.c　　　D.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1　　　　　　　 B.光线2
C.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,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1.5
C.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: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2
D.光在介质中的速度为1.5×108 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===,故选项B正确,选项C错误;在介质中的速度v==2.12×108 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 μm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.15°　　　　B.30°　　　　C.45°　　　　D.60°
【解析】选D。作光路图如图所示,设入射角为θ,折射角为α,则

θ=2α,n==,cos α==,α=30°,所以,θ=60°,故选项D正确。
10.(13分)棱长为d的正方体透明介质置于真空中,其横截面ABCD如图所示。有两束平行光Ⅰ、Ⅱ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Ⅰ、Ⅱ的折射率。
(2)光Ⅰ、Ⅱ到达C点的时间差。
【解析】(1)由题可知,光线Ⅰ、Ⅱ在空气中入射角为θ=60°,作出光线Ⅰ、Ⅱ在介质中的光路图如图;

根据几何关系可知,光线Ⅰ在介质中的折射角为θ1=45°,光线Ⅱ在介质中的折射角的正弦值为sinθ2==
由折射定律:n=
解得n1==,n2==
(2)由介质中光速:v=可得光线Ⅰ、Ⅱ在介质中的速度分别为:v1=,v2=,则有:Δt=-
解得Δt=
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α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-α
故n=
答案: