2022人教版高中物理選擇性必修第一冊(cè)練習(xí)題-光的折射（第1課時(shí) 光的折射）

2022人教版高中物理選擇性必修第一冊(cè)

第四章光

1光的折射

第1課時(shí)光的折射

基礎(chǔ)過(guò)關(guān)練

題組一對(duì)光的折射的理解

1.下列說(shuō)法正確的是（）

A.光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí),一定會(huì)發(fā)生偏折

B.光從空氣進(jìn)入其他介質(zhì)時(shí),折射角大于入射角

C.光從空氣進(jìn)入其他介質(zhì)時(shí),速度要減小

D.折射是指光的傳播方向發(fā)生改變的現(xiàn)象

2.（多選）如圖所示,虛線表示兩種介質(zhì)的界面及其法線，實(shí)線表示一束光線以及

它射向界面后發(fā)生反射和折射的光線，以下說(shuō)法正確的是（）

A.8。不可能是入射光線

B.a。是入射光線

C.0。是入射光線

D.而是反射光線

題組二對(duì)折射率、折射定律的理解

3.（多選）關(guān)于折射率,下列說(shuō)法中不正確的是

A.根據(jù)爐當(dāng)可知,介質(zhì)的折射率與入射角的正弦成正比

sin02

B.根據(jù)爐當(dāng)可知,介質(zhì)的折射率與折射角的正弦成反比

C.介質(zhì)的折射率由介質(zhì)本身決定，與入射角、折射角均無(wú)關(guān)

D.根據(jù)*可知,介質(zhì)中的光速與介質(zhì)的折射率成反比

V

4.（2019四川綿陽(yáng)南山中學(xué)高二月考）關(guān)于光的折射現(xiàn)象，下列說(shuō)法中正確的是

（）

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.折射率大的介質(zhì)，光在其中的傳播速度小

D.折射角增大為原來(lái)的2倍,入射角也增大為原來(lái)的2倍

5.（2019湖北武漢鋼城四中高二下月考）如圖所示,光在真空和某介質(zhì)的界面MV

上發(fā)生折射，由圖可知（）

A.光是從真空射入介質(zhì)的

B.介質(zhì)的折射率為手

C.介質(zhì)的折射率為百

D.反射光線與折射光線的夾角為60°

6.如圖所示為一內(nèi)側(cè)面與外側(cè)面平行、中間部分為空氣的三棱鏡。將此三棱鏡

放在空氣中，讓一束單色光沿平行于底邊區(qū)的方向入射到4?面上,光從面射

此在圖示出射光線中（光線②平行于勿邊），正確的是（）

A.只能是①B.只能是②

C.只能是③D.①②③都有可能

7.（2020山東濱州高三下模擬）如圖所示,為圓柱形玻璃橫截面的直徑，現(xiàn)有兩

單色光組成的細(xì)光束沿EA方向射向玻璃,其折射光線分別沿AC,4〃方向，光從A

到。的時(shí)間為源，從力到〃的時(shí)間為時(shí)。則（）

A.以尸以9

B.如(

C.

D.無(wú)法確定贏與好的大小關(guān)系

8.如圖所示,有一個(gè)玻璃三棱鏡ABC,頂角4為30°,一束光a垂直于45射入棱

鏡，由4。邊射出進(jìn)入空氣,測(cè)得折射光線與入射光線間的夾角為30。，則棱鏡的

折射率為（）

A.V2B-T

9.（多選）如圖所示為一束光線穿過(guò)介質(zhì)I、II、〃/時(shí)的光路，則)

A.介質(zhì)I的折射率最大

B.介質(zhì)II的折射率最大

C.介質(zhì)〃7的折射率最大

D.光在介質(zhì)II中傳播速度最大

10.(2020江蘇南京六校聯(lián)合體高三上調(diào)研)如圖所示,4用力為一棱鏡的橫截面，

ZA=Z^9Q°,/小60°,W面為鍍銀的反射面,勿長(zhǎng)為L(zhǎng),一束單色光垂直45面

射入棱鏡,從房中點(diǎn)刀射出后垂直射到與水平方向成30°角的光屏MV上。光在

真空中的速度為G求：

(1)棱鏡材料的折射率；

⑵光在棱鏡中傳播的時(shí)間。

11.(2020山東青島膠州月考)光以60°的入射角從空氣射入玻璃中，折射光線與

反射光線恰好垂直。(真空中的光速爐3.0義IO-m/s)

⑴畫(huà)出折射光路圖；

(2)求出玻璃的折射率和光在玻璃中的傳播速度；

(3)當(dāng)入射角變?yōu)?5°時(shí),折射角多大？

(4)當(dāng)入射角增大或減小時(shí),玻璃的折射率是否變化?說(shuō)明理由。

題組三視角和視深的判斷和計(jì)算

12.一個(gè)軍事設(shè)施的觀察孔如圖所示,其寬度￡=30cm,厚度^30V3cm,為了擴(kuò)大

觀察視野,將折射率為爐壺的某種玻璃磚完全嵌入觀察孔內(nèi)。則嵌入玻璃磚后,

軍事設(shè)施內(nèi)的人通過(guò)這塊玻璃磚能看到的視野的最大張角是（）

L

A.60°B.90°C.120°D.180°

13.（2020河北秦皇島高二下開(kāi)學(xué)考試）（多選）根據(jù)圖中的漫畫(huà)，判斷下列說(shuō)法中

正確的是（）

C%三這是吃人嬴〉

A.人看到的是魚(yú)的實(shí)像，位置變淺了些

B.人看到的是魚(yú)的虛像，位置變淺了些

C.魚(yú)看到的是人的實(shí)像，位置偏低了些

D.魚(yú)看到的是人的虛像，位置偏高了些

14.如圖所示，在水面下同一深度并排緊挨著放置分別能發(fā)出紅光、黃光、藍(lán)光

和紫光的四個(gè)燈泡,一人站在這四盞燈斜上方離水面一定距離處觀察，他感覺(jué)離

水面最近的那盞燈發(fā)出的光是（）

水面

三-三Aj!<?西些

———，KI.-?--（HL--/jX

?二-二-二-1?-l-三?—比-二-1-二

A.紅光B.黃光C.藍(lán)光D.紫光

能力提升練

一、選擇題

1.（2020浙江杭州二中高三下模擬，*D以往，已知材料的折射率都為正值（〃>0）。

現(xiàn)已有針對(duì)某些電磁波設(shè)計(jì)制作的人工材料,其折射率可以為負(fù)值（水0）,稱為負(fù)

折射率材料。位于空氣中的這類材料,入射角/與折射角r依然滿足洶=〃,但是

sinr

折射線與入射線位于法線的同一側(cè)（此時(shí)折射角取負(fù)值）。現(xiàn)空氣中有一上下表

面平行的負(fù)折射率材料,一束電磁波從其上表面射入,從下表面射出。若該材料

對(duì)此電磁波的折射率/7=-1,正確反映電磁波穿過(guò)該材料的傳播路徑的示意圖是

（）

2.（2019江蘇南通海門實(shí)驗(yàn)學(xué)校一模,*?）一個(gè)等腰直角三棱鏡的截面如圖所示，

一細(xì)束藍(lán)光從/C面的〃點(diǎn)沿平行底面方向射入棱鏡后,經(jīng)面反射,再?gòu)腂C

面的0點(diǎn)射出，且有尸0〃/庾圖中未畫(huà)光在棱鏡內(nèi)的光路）。如果將一細(xì)束綠光仍

從尸點(diǎn)沿平行底面/方方向射入三棱鏡,則從歐面射出的光線（深度解析）

c

A.仍從0點(diǎn)射出，出射光線平行于AB

B.仍從0點(diǎn)射此出射光線不平行于AB

C.可能從。'點(diǎn)射出，出射光線平行于AB

D.可能從Q"點(diǎn)射出，出射光線平行于AB

3.（2020山東濰坊高三下三模，清）兩束相同頻率的平行光線4、&由真空射向

某種介質(zhì)，入射角為53。，G和G為入射點(diǎn)。已知在真空中兩光線4、4之間的

距離為0.6m,在介質(zhì)中兩折射光線身、區(qū)之間的距離為0.8mo則這種介質(zhì)的

折射率是（）

4.（2020山東日照一中高三上期中，界）如圖所示是一個(gè)透明圓柱的橫截面，其半

徑為R,折射率是北,45是該截面上的一條直徑。今有一束平行光沿平行4?方向

射向圓柱體,入射光線經(jīng)折射后恰經(jīng)過(guò)夕點(diǎn),則這條入射光線到［夕的距離是

()

A亭B苧

5.（2020遼寧省協(xié)作校高二下期中，"）（多選）現(xiàn)有由同一種材料制成的一個(gè)透

明工藝品，其切面形狀如圖所示。其中,頂部A為矩形，寬。歸L,長(zhǎng)C2d,底部B

為等邊三角形?，F(xiàn)讓一束單色光從〃部分表面/陽(yáng)邊的中點(diǎn)。處沿豎直方向射入,

光線進(jìn)入B后,發(fā)現(xiàn)折射光線恰好與6部分的4,平行且經(jīng)過(guò)MM\最后從A部分

的切邊上某點(diǎn)。處射出。光在真空中的傳播速度為c。則（）

A.光在工藝品中傳播的速度為*

B.光在工藝品中傳播的速度為日。

C.光在工藝品中傳播的時(shí)間為當(dāng)以

2c

D.光在工藝品中傳播的時(shí)間為幺誓

6.（2021山東高三上統(tǒng)考，*）（多選）如圖所示，仍切為半圓柱體玻璃磚的橫截

面，切為直徑,一束由紫光和紅光組成的復(fù)色光沿4。方向從真空射入玻璃,分成

OB、宓兩束光，則（）

A.光束如是紅光

B.紫光在真空中的波長(zhǎng)比紅光在真空中的波長(zhǎng)小

C.紫光在玻璃中的頻率比紅光在玻璃中的頻率小

D.兩束光分別在四、%段傳播時(shí)所用的時(shí)間相等

二、非選擇題

7.(2020四川瀘州一模,*?)如圖所示,截面半徑為發(fā)的四分之一圓柱形玻璃磚平

放在水平木板上,一束光從力點(diǎn)沿平行于木板方向射入玻璃磚,經(jīng)玻璃磚折射后

射到水平木板上的尸點(diǎn)。已知［點(diǎn)到圓心。點(diǎn)的距離x*R,玻璃磚對(duì)該光束的

折射率為F遮光在真空中的傳播速度為c,不考慮光在玻璃界面處的反射。求:

(1)光線射出玻璃磚時(shí)的折射角；

(2)光線從4點(diǎn)射入玻璃磚后,到達(dá)木板上少點(diǎn)所用的時(shí)間。

8.（2019山東濰坊一中高三上期末,*?）如圖a所示,一個(gè)儲(chǔ)油桶的底面半徑與高

均為比當(dāng)桶內(nèi)沒(méi)有油時(shí)，從某點(diǎn)/恰能看到桶底邊緣的〃點(diǎn)。如圖b所示，當(dāng)桶

內(nèi)油的深度等于桶高的一半時(shí)，仍沿49方向看去，恰能看到桶底上的。點(diǎn)，。、B

兩點(diǎn)相距梟光在真空中的傳播速度為以求：

.4

.一節(jié)[T

BBC

nh

⑴油的折射率；

⑵光在油中傳播的速度。

9.（2020安徽阜陽(yáng)臨泉二中高三上期末,*）邊長(zhǎng)為d的正方體透明介質(zhì)置于真

空中，其橫截面力題如圖所示。有兩束平行光I、II分別從上表面的力點(diǎn)和AB

的中點(diǎn)沿與水平面成30°角方向同時(shí)斜射入介質(zhì)中，兩種光在界面上折射后恰好

相交于正方體底面的。點(diǎn)處。已知真空中的光速為c,求：

⑴介質(zhì)對(duì)光I、n的折射率；

⑵光I、n到達(dá)。點(diǎn)的時(shí)間差。

10.（2020河北邯鄲曲周一中高三月考,*，）如圖所示，截面半徑為〃的半圓柱形

玻璃磚,其中AB_LOQ,P為。。上一點(diǎn)，。氏8/匕從2點(diǎn)和。點(diǎn)分別發(fā)射出兩束不同

的光線刃/和QN,經(jīng)玻璃磚折射后均與。。平行射出，已知玻璃磚對(duì)光線的折射

率為*PMQV照到玻璃半圓面上的入射角不同，光線刃/以60°入射角進(jìn)入玻璃,

光線QV以53°入射角進(jìn)入玻璃，已知sin53°=0.8,求：

(1)玻璃成對(duì)掰光線的折射率;

(2)兩條出射光線間的距離。

答案全解全析

基礎(chǔ)過(guò)關(guān)練

1.C光從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)時(shí)，傳播方向會(huì)發(fā)生變化,當(dāng)垂直入射時(shí)，傳播方向不改變,A錯(cuò)誤;當(dāng)

光從空氣斜射入其他介質(zhì)時(shí),折射角小于入射角,B錯(cuò)誤;根據(jù)咋工,可知光從空氣進(jìn)入其他介質(zhì)時(shí),速度要減

n

小,C正確;光從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)時(shí)，傳播方向會(huì)發(fā)生變化,這是光的折射現(xiàn)象,光在同一均勻介質(zhì)

中傳播方向發(fā)生改變的現(xiàn)象是反射,故D錯(cuò)誤。

2.ABD由于反射角等于入射角，反射光線、入射光線關(guān)于法線對(duì)稱，所以aO、仍可能是入射光線和反射光

線，圖是法線。又因?yàn)檎凵涔饩€與入射光線分別位于法線兩側(cè)，所以必是入射光線，。。是反射光線，0c是折

射光線，故A、B、D正確,C錯(cuò)誤。

3.AB折射率是一個(gè)表明介質(zhì)的光學(xué)特性的物理量，由介質(zhì)本身決定，與入射角、折射角無(wú)關(guān)，故A、B說(shuō)法

錯(cuò)誤,C說(shuō)法正確；由于真空中光速是一個(gè)定值，由上￡可知丫與〃成反比，故D說(shuō)法正確。

V

4.C光從折射率大的介質(zhì)射向折射率小的介質(zhì)時(shí),折射角大于入射角，選項(xiàng)A錯(cuò)誤;折射率的大小是由介質(zhì)

本身決定的,與折射角的正弦值無(wú)關(guān),選項(xiàng)B錯(cuò)誤;根據(jù)片￡可知,折射率大的介質(zhì)，光在其中的傳播速度小，

n

選項(xiàng)C正確;根據(jù)小粵可知,折射角增大為原來(lái)的2倍,入射角一定不是原來(lái)的2倍,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。

sm02

5.C由題圖可知，光線的入射角為30°,折射角為90°-30°=60°,知光線從介質(zhì)進(jìn)入真空，故A錯(cuò)誤;根

據(jù)折射定律得介質(zhì)的折射率樗器=百,故B錯(cuò)誤,C正確;反射角等于入射角，則反射光線與界面的夾角為

60°,故反射光線與折射光線的夾角為90°,D錯(cuò)誤。

6.B由于內(nèi)側(cè)面與外側(cè)面平行,每個(gè)側(cè)面相當(dāng)于一個(gè)平行玻璃磚,穿過(guò)平行玻璃磚后光線與入射光線平行，

但會(huì)發(fā)生側(cè)移,B正確,A、C、D錯(cuò)誤。

7.B由于沿方向光的折射角小于沿47方向光的折射角，故折射率〃仞由T可知VAD<VAC,又知XAD>XAC,

n

由片土可知tAIh故B正確。

V

8.C由題意可知，光從棱鏡射向空氣中時(shí)?，入射角，尸30°,折射角&二60°,則棱鏡的折射率/尸吟百，

選C。

9.CD由題圖可知，介質(zhì)/、〃相比較,介質(zhì)〃、力相比較，加根據(jù)光路的可逆性，光從介質(zhì)〃射向

介質(zhì)/與從介質(zhì)〃射向介質(zhì)〃相比較,入射角相等，由折射角可判斷則有故A、B錯(cuò)誤,C正

確。介質(zhì)〃的折射率最小,根據(jù)Y可知,光在介質(zhì)〃中傳播速度最大,故D正確。

10.答案⑴遮⑵鬻

解析(1)畫(huà)出光路圖，由幾何關(guān)系可得。=30°,￡=60°

根據(jù)折射定律可得止罌=8

(2)由幾何關(guān)系可得光在棱鏡中傳播的距離為

K+依=1.25/

光在棱鏡中的傳播速度為v=-c_gc

nT

故傳播時(shí)間為等筌

V6

11.答案⑴圖見(jiàn)解析⑵舊1.7X108m/s(3)arcsin

T

(4)不變化，理由見(jiàn)解析

解析(1)由題意知,入射角。尸60°,則反射角￡二60°,折射角g=180°-60°-90。=30°,故折射光路圖

如圖所示。

⑵玻璃的折射率

sinGi_sin60°_叵

丁sin。？sin30°

根據(jù).得3=智

m/s^l.7X10sm/so

⑶根據(jù)爐瑞得sin

n

將sin。尸sin45°邛及g/5代入上式，可求得sin夕

2.6

解得。2二arcsin

6

(4)折射率反映介質(zhì)的光學(xué)特性,其大小由介質(zhì)本身決定，而跟入射角的大小無(wú)關(guān)。

12.B軍事設(shè)施內(nèi)的人從內(nèi)壁左側(cè)能最大范圍觀察右邊的目標(biāo)，光路如圖所示。由幾何關(guān)系有sin

廠解得尸30、根據(jù)折射定律有型工〃,解得7-45°,則最大張角為。=2/=90。，故A、C、D錯(cuò)誤,B

JoW2sinr

^27+d2

正確。

13.BD魚(yú)反射的光在水面處發(fā)生折射進(jìn)入人眼,因入射角小于折射角，則人逆著光線看去將看到魚(yú)的虛像,

且位置比實(shí)際位置淺了些,A錯(cuò)誤,B正確；人反射的光在水面處發(fā)生折射進(jìn)入魚(yú)眼,因入射角大于折射角，則

魚(yú)逆著光線看去將看到人的虛像，且位置比實(shí)際位置要高,C錯(cuò)誤,D正確。

14.1)光線從水中射向空氣發(fā)生折射時(shí),折射角大于入射角，所以水面上方的人看水中的燈覺(jué)得其位置變淺。

水對(duì)紫光的折射率最大,入射角相同時(shí)，紫光的折射角最大，水面上方的人感覺(jué)紫光燈離水面最近,故選Do

能力提升練

1.B由題中信息“折射線與入射線位于法線的同一側(cè)”可知，無(wú)論是電磁波從空氣射入介質(zhì)，還是從介質(zhì)

射入空氣，都要符合此規(guī)律，故A、D錯(cuò)誤;折射率為T,由折射定律可知，同側(cè)的折射角等于入射角，故B正

確,C錯(cuò)誤。

2.D由于藍(lán)光的折射率較大,在/C面上偏折得更厲害,綠光的折射率較小,在4C面上偏折的角度較小,則

綠光在灰■面上的出射點(diǎn)偏下，所以可能從?！c(diǎn)射出。根據(jù)幾何關(guān)系得光在比'面上的入射角和在4C面上

的折射角相等,根據(jù)折射定律及光路的可逆性,知出射光線仍然與平行。

方法技巧

解決光的折射問(wèn)題的方法

(1)根據(jù)題意和折射定律、反射定律畫(huà)出正確的光路圖。

(2)利用幾何關(guān)系確定光路中的邊、角關(guān)系，要注意入射角、反射角、折射角均是與法線的夾角。

(3)利用折射定律、折射率公式求解相關(guān)量。

解題時(shí)要注意在光的反射和折射現(xiàn)象中光路都是可逆的，利用光路的“可逆性”可輔助作光路圖、分

析幾何關(guān)系。

3.A設(shè)光線的入射角為。，折射角為￡,GG=￡,由題知?=53°,則cos"*等,cos￡=管等,由光

的折射定律可知瑞二〃,聯(lián)立解得舄，故選A。

4.C設(shè)光線在。點(diǎn)折射后經(jīng)過(guò)6點(diǎn)，作出光路圖如圖所示，由幾何關(guān)系得。=2￡;根據(jù)折射定律有

爐警=遮,解得。=60°,￡=30。，所以有CARsin60°與,C正確。

smp2

5.AC光路圖如圖所示，由幾何關(guān)系知,光進(jìn)入6部分的入射角為。=60°,折射角為萬(wàn)=30°,則工藝品的

折射率為/尸器鬻;二次,光在工藝品中傳播的速度為.，代入數(shù)據(jù)可得芳c,故A正確,B錯(cuò)誤；由幾何

關(guān)系得光在工藝品中傳播的路程+9則光在工藝品中傳播的時(shí)間色譬,故C正確,D錯(cuò)誤。

cos302v2c

6.BD由于在玻璃中切光的偏折程度比％光的大,所以陽(yáng)光的折射率大,可知光束煙是紫光,如是紅光,

故A錯(cuò)誤。由于紫光的頻率比紅光的大，由廣可知紫光在真空中的波長(zhǎng)比紅光在真空中的波長(zhǎng)小,故B

正確。紫光在真空中的頻率比紅光在真空中的頻率大,光束在真空中與在玻璃中頻率相同，則紫光在玻璃中

的頻率比紅光在玻璃中的頻率大,故C錯(cuò)誤。光路圖如圖中實(shí)線所示：

設(shè)任一光線的入射角為/,折射角為耳在玻璃中傳播的路程是s,半圓柱橫截面半徑為幾光在玻璃中

的傳播速度為片;,由幾何知識(shí)得s=2ffcos（90°-r）=27?sinr,則光在玻璃中傳播時(shí)間為

得嚶J等；由折射定律得〃sinLsin，，則廣等;由題圖知,紫光和紅光的入射角f相同,■/?、C為

n

定值,所以兩束光分別在0B、勿段傳播時(shí)所用的時(shí)間相等,故D正確。

7.答案⑴60。(2)§

解析（D作出光路圖如圖所示,設(shè)入射角為1,折射角為r,則

sini_l

sinrn

工R1

又有sini7--

KL

代入數(shù)據(jù)可得z=60°

⑵由幾何關(guān)系可得光在玻璃磚內(nèi)傳播的距離X尸焉和

光在玻璃磚內(nèi)的傳播速度可

則光在玻璃磚內(nèi)的運(yùn)動(dòng)時(shí)間”者?噂