人教版高中物理选修3-4第十三章第1节光的反射和折射基础训练（解析版）.docx

第十三章 第1节：光的反射和折射 基础训练
(90分钟　100分)
一、 选择题(共12小题，每小题5分，共60分，在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项符合题目要求，有的小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得5分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分)
1．在折射现象中，下列说法正确的是(　　)
A．折射角一定小于入射角
B．折射率跟折射角的正弦值成反比
C．入射角增大为原来的2倍，折射角也增大为原来的2倍
D．折射率大的介质，光在其中传播速度小
2．(多选)关于光的反射与折射，以下说法正确的是(　　)
A．光发生反射时，光的传播方向一定改变
B．光发生反射时，光的传播方向可能偏转90°
C．光发生折射时，一定伴随着反射现象
D．光发生折射时，光的传播方向可能偏转90°
3．假设地球表面不存在大气层，那么人们观察到的日出时刻与实际存在大气层的情况相比(　　)
A．将提前
B．将延后
C．在某些地区将提前，在另一些地区将延后
D．不变
4.(多选)光从真空射入某介质，入射角θ1从零开始增大到某一值的过程中，折射角θ2也随之增大，则下列说法中正确的是(　　)
A．比值不变
B．比值不变
C．比值是一个大于1的常数
D．比值是一个小于1的常数
5．如果光以同一入射角从真空射入不同介质，则折射率越大的介质(　　)
A．折射角越大，表示这种介质对光线的偏折程度越大
B．折射角越大，表示这种介质对光线的偏折程度越小
C．折射角越小，表示这种介质对光线的偏折程度越大
D．折射角越小，表示这种表示这种介质对光线的偏折程度越小
6．(多选)两束不同频率的单色光a、b从空气平行射入水中，发生了如图1所示的折射现象(α>β)．下列结论中正确的是(　　)

图1
A．在水中的传播速度，光束a比光束b大
B．在水中的传播速度，光束a比光束b小
C．水对光束a的折射率比水对光束b的折射率小
D．水对光束a的折射率比水对光束b的折射率大
7.　一束光线从空气射入折射率为的介质中，入射角为45°，在界面上入射光的一部分被反射，另一部分被折射，则反射光线和折射光线的夹角是(　　)
A．75° B．90°
C．105° D．120°
8．如图1所示是一束光从空气射向某介质在界面上发生反射和折射现象的光路图，下列判断中正确的是(　　)

图1
A．AO是入射光线，OB为反射光线，OC为折射光线
B．BO是入射光线，OC为反射光线，OA为折射光线
C．CO是入射光线，OB为反射光线，OA为折射光线
D．条件不足，无法确定
9．光在某种玻璃中的传播速度是×108 m/s，要使光由玻璃射入空气时折射光线与反射光线成90°夹角，则入射角应是(已知光在空气中的传播速度c＝3×108 m/s)(　　)
A．30°　　　B．60°　　　C．45°　　　D．90°
10．如图2所示，光在真空和某介质的界面MN上发生折射，由图可知(　　)

图2
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°
11如图3所示，在空气中有一直角棱镜ABC，∠A＝30°，一束单色光从AB边射入棱镜，入射角为45°，垂直于BC边射出，则该棱镜的折射率为(　　)

图3
A. B.
C．1.5 D.
12．井口大小和深度均相同的两口井，一口是枯井，一口是水井(如图2所示，水面在井口之下)，两井底部各有一只青蛙，则(　　)

图2
A．水井中的青蛙觉得井口大些，晴天的夜晚，水井中的青蛙能看到更多的星星
B．枯井中的青蛙觉得井口大些，晴天的夜晚，水井中的青蛙能看到更多的星星
C．水井中的青蛙觉得井口小些，晴天的夜晚，枯井中的青蛙能看到更多的星星
D．两只青蛙觉得井口一样大，晴天的夜晚，水井中的青蛙能看到更多的星星
二、实验·计算题(共4小题，共40分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)
13．(测定玻璃的折射率)在用插针法测定玻璃折射率的实验中，某同学由于没有量角器，他在完成了光路图后，以O点为圆心、10 cm为半径画圆，分别交线段OA于A点，交线段OO′的延长线于C点，过A点作法线NN′的垂线AB交NN′于B点，过C点作法线NN′的垂线CD交NN′于D点，如图7所示．用刻度尺量得OB＝8 cm，CD＝4 cm，由此可得出玻璃砖的折射率n＝________.

图7

14．(折射定律的应用)如图6为一块直角三棱镜，顶角A为30°.一束激光从AC边入射，刚好能垂直AB边射出，入射方向如图所示，已知光在空气中的传播速度c＝3×108 m/s，求该激光在棱镜中的传播速度．(结果保留两位有效数字)

图6

15.　如图3所示，真空中有一个半径为R＝0.1 m、质量分布均匀的玻璃球，一细激光束在真空中沿直线BC传播，在玻璃球表面的C点经折射进入玻璃球，并在玻璃球表面的D点又经折射进入真空中．已知∠COD＝120°，玻璃球对该激光束的折射率为，已知光在真空中的传播速度c＝3×108 m/s，求：

图3
(1)此激光束进入玻璃时的入射角α；
(2)此激光束穿越玻璃球的时间．

16.　人造树脂是常用的眼镜镜片材料．如图4所示，光线射在一人造树脂立方体上，经折射后，射在桌面上的P点．已知光线的入射角为30°，OA＝5 cm，AB＝20 cm，BP＝12 cm，求该人造树脂材料的折射率n.

图4

答案及解析
1.答案　D
解析　折射角可能小于入射角，也可能大于入射角，例如光从水中射入空气时，折射角就大于入射角，故A错；某种介质的折射率对特定的光是一定的，不随折射角的正弦值的变化而变化，故B错；入射角的正弦与折射角的正弦成正比，而不是入射角与折射角成正比，故C错；由n＝知，D正确．
2.答案　ABC
解析　光发生反射时，光的传播方向一定改变，有人认为当入射角为0°时，也就是光线垂直界面入射时，反射角为零，光不改变传播方向，而实际上光的传播方向改变了180°，选项A正确．当入射角为45°时，反射角也为45°，光的传播方向偏转90°，选项B正确．光发生折射时，一定伴随着反射现象，C正确；光发生折射时，传播的偏角方向一定小于90°，D错误．
3.答案　B
解析　如图所示，假设地球表面不存在大气层，则地球上M处的人只能等到太阳运动到S处才看见日出，而地球表面存在大气层时，太阳运动到S′处，阳光经大气层折射后即射到M点，不存在大气层时观察到的日出时刻与实际存在大气层的情况相比将延后，B正确．

4.答案　BC
解析　折射率与介质有关，对于同一束光，介质的折射率不变，即n＝不变，又n＝，故n始终大于1.
5.答案　C
解析　由折射定律可知，在入射角相同的情况下，介质的折射率越大，折射角越小，介质对光线的偏折程度越大．
6.答案　AC
解析　由公式n＝，可得折射率na<nb，C正确，D错误．由v＝，na<nb知va>vb，A正确，B错误．
7.答案　C
解析　如图所示，根据折射定律＝n，
则sin θ2＝＝＝，θ2＝30°，
反射光线与折射光线的夹角θ＝180°－45°－30°＝105°，
C选项正确．

8.答案　C
解析　法线与界面垂直，根据反射角等于入射角，折射光线和入射光线位于法线两侧，可知CO为入射光线，OB为反射光线，OA为折射光线．
9.答案　A
解析　依题意作出光路图如图所示．折射角：θ2＝90°－θ′＝90°－θ1，玻璃的折射率：n＝＝＝.由折射定律知：nsin θ1＝sin θ2，sin (90°－θ1)＝cos θ1，即tan θ1＝＝，得θ1＝30°.故正确选项为A.

10.答案　C
解析　根据题图可知，入射角为30°，折射角为60°，反射光线与折射光线垂直，光是从介质射入真空的，折射率n＝＝＝，只有C正确．
11.答案　B
解析　由几何关系可知，光线射到AB边上的折射角为30°，由光的折射定律可知，n＝＝，故选B.
12.答案　B
解析　由于井口边沿的约束，而不能看到更大的范围，据此作出边界光线如图所示．

由图可看出α＞γ，所以水井中的青蛙觉得井口小些；β＞α，所以水井中的青蛙可看到更多的星星，故选项B正确，A、C、D错误．
13.答案　1.5
解析　由题图可知sin ∠AOB＝，sin ∠DOC＝，OA＝OC＝R，
根据n＝知，
n＝＝＝＝1.5.
14.答案　1.7×108 m/s
解析　棱镜折射率n＝＝＝；又n＝；
所以v＝＝ m/s≈1.7×108 m/s
15.答案　(1)60°　(2)1.0×10－9 s
解析　(1)由几何知识得光束在C点的折射角γ＝30°，由n＝得α＝60°
（2）CD＝2Rsin 60°＝R＝ m，光束在玻璃球中的速度v＝＝×108 m/s，光束穿过玻璃球的时间t＝＝1.0×10－9 s
16.答案　(或1.5)
解析　设折射角为γ，由折射定律n＝
由几何关系，可知sin γ＝，
且OP＝，
代入数据解得n＝(或1.5)．