湖北荆门市龙泉中学2020年高二下学期物理选修3—4第十三章第1节：光的反射和折射 课时练

荆门市龙泉中学2020年高二下学期物理选修3—4
第十三章第1节：光的反射和折射课时练
一、选择题
()1．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，作出sin i －sin r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
()2.一束单色光由空气进入水中，则该光在空气和水中传播时
A．速度相同，波长相同
B．速度不同，波长相同
C．速度相同，频率相同
D．速度不同，频率相同
()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．如图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
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
()5．如图所示，井口大小和深度均相同的两口井，一口是枯井(图甲)，一口是水井(图乙，水面在井口之下)，两井底部各有一只青蛙，则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
()6．一条光线从空气射入折射率为2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°
()7．如图所示，有一玻璃三棱镜ABC，顶角A为30°，一束光线垂直于AB射入棱
镜，从AC射出进入空气，测得出射光线与AC夹角为30°，则棱镜的折射率为
A.
1
2 B.
2
2
C. 3
D.
3
3
()8.如图所示，直角三棱镜ABC的一个侧面BC紧贴在平面镜上，∠BAC＝β.从点光源S发出的细光束SO射到棱镜的另一侧面AC上，适当调整入射光SO的方向，当SO与AC成α角时，其折射光与镜面发生一次反射，从AC面射出后恰好与SO重合，则此棱镜的折射率为
A.
cosα
cosβ B.
cosα
sinβ
C.sin αcos β
D.sin αsin β
( )9．现代高速公路上的标志牌都使用“回归反光膜”制成，夜间行车时，它能把车灯射出的光逆向反射，使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7所示，反光膜内均匀分布着直径为10μm 的细玻璃珠，所用玻璃的折射率为3，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°
( )10．关于折射率，下列说法正确的是
A ．根据sin θ1sin θ2＝n 12可知，介质的折射率与入射角的正弦成正比
B ．根据sin θ1
sin θ2
＝n 12可知，介质的折射率与折射角的正弦成反比
C ．根据n ＝c
v 可知，介质的折射率与光在该介质中的传播速度成反比 D ．同一频率的光由真空进入不同介质时，折射率与光在介质中的波长成反比
( )11．如图所示，把由同种材料(玻璃)制成的厚度为d 的立方体A 和半径为d 的半球体B 分别放在报纸上，从正上方(对B 来说是最高点)竖直向下分别观察A 、B 中心处报纸上的字，下列说法正确的是 A ．看到A 中的字比B 中的字高 B ．看到B 中的字比A 中的字高 C ．看到A 、B 中的字一样高
D ．A 中的字比没有玻璃时的高，B 中的字和没有玻璃时的一样
( )12．光从空气斜射进入介质中，比值sin θ1
sin θ2＝常数，这个常数
A ．与介质有关
B ．与折射角的大小无关
C ．与入射角的大小无关
D ．与入射角的正弦成正比，与折射角的正弦成反比
( )13．两束不同频率的单色光a 、b 从空气平行射入水中，发生了如图所示的折射现象(α>β)．下列结
论中正确的是
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 二、非选择题
14．如图所示是一个透明圆柱体的横截面，其半径为R ，折射率是3，AB 是一条直径．今有一束光，平行AB 方向射向圆柱体．若有一条入射光线经折射后恰好经过B 点． (1)请用直尺画出该入射光线经折射后到B 点的光路图； (2)求这条入射光线到AB 的距离．
15．如图，一玻璃工件的上半部是半径为R 的半球体，O 点为球心；下半部是半径为R 、高为2R 的圆柱体，圆柱体底面镀有反射膜．有一平行于中心轴OC 的光线从半球面射入，该光线与OC 之间的距离为0.6R .已知最后从半球面射出的光线恰好与入射光线平行(不考虑多次反射)．求该玻璃的折射率．
16．一直桶状容器的高为2l，底面是边长为l的正方形；容器内装满某种透明液体，过容器中心轴DD′、垂直于左右两侧面的剖面图如图所示．容器右侧内壁涂有反光材料，其他内壁涂有吸光材料．在剖面的左下角处有一点光源，已知由液体上表面的D点射出的两束光线相互垂直，求该液体的折射率．
17.如图，某同学在一张水平放置的白纸上画了一个小标记“·”(图中O点)，然后用横截面为等边三角形ABC的三棱镜压在这个标记上，小标记位于AC边上．D位于AB边上，过D点作AC边的垂线交AC于F.该同学在D点正上方向下顺着直线DF的方向观察，恰好可以看到小标记的像；过O点作AB边的垂线交直线DF于E；DE＝2cm，EF＝1cm.求三棱镜的折射率．(不考虑
光线在三棱镜中的反射) 18.如图所示为直角三棱镜的截面图，一条光线平行于BC边入射，经棱镜折射后从AC边射出．已知∠A ＝θ＝60°，光在真空中的传播速度为c.求：
(1)该棱镜材料的折射率；
(2)光在棱镜中的传播速度．
参考答案
1B 2D 3B 4C 5B 6C 7C 8A 9D 10CD 11AD 12ABC 13AC
14. 答案 (1)见解析图 (2)3
2R
解析 (1)光路图如图所示．
(2)设入射角为α，折射角为β，根据折射定律有n ＝sin α
sin β＝3，
由几何关系2β＝α，可得β＝30°，α＝60°， 所以CD ＝R sin α＝3
2
R . 15. 答案 1.43
解析 如图,根据光路的对称性和可逆性可知，与入射光线相对于OC 轴对称的出射光线一定与入射光线平行．故从半球面射入的折射光线，将从圆柱体底面中心C 点反射． 设光线在半球面的入射角为i ，折射角为r .由折射定律有 sin i ＝n sin r ①
由几何关系，入射点的法线与OC 的夹角为i . 由正弦定理有 sin r 2R ＝sin (i －r )
R ② 由题设条件和几何关系有
sin i ＝L R
③
式中L 是入射光线与OC 间的距离，L ＝0.6R .由②③式和题给数据得sin r ＝6
205
④ 由①③④式和题给数据得 n ＝ 2.05≈1.43⑤ 16. 答案 1.55
解析 设从点光源发出的光直接射到D 点的光线的入射角为i 1，折射角为r 1，在剖面内作点光源相对于反光壁的对称点C ，连接CD ，交反光壁于E 点，由点光源射向E 点的光线在E 点反射后由ED 射向D
点，设在D 点的入射角为i 2，折射角为r 2，如图所示： 设液体的折射率为n ，由折射定律可得： n sin i 1＝sin r 1 n sin i 2＝sin r 2
由题意知，r 1＋r 2＝90° 联立得：n 2＝1sin 2i 1＋sin 2i 2
由图中几何关系可得：
sin i 1＝
12
l 4l 2＋
l 24
＝17
17
，sin i 2＝32l 4l 2＋
9l 24
＝3
5 联立得：n ≈1.55. 17. 答案
3
解析 过D 点作AB 边的法线NN ′，连接OD ，则∠ODN ＝α为O 点发出的光线在D 点的入射角；设该光线在D 点的折射角为β，如图所示．根据折射定律有n ＝sin β
sin α
① 式中n 为三棱镜的折射率 由几何关系可知
β＝60°② ∠EOF ＝30°③ 在△OEF 中有 EF ＝OE sin ∠EOF ④ 由③④式和题给条件得 OE ＝2cm ⑤
根据题给条件可知，△OED 为等腰三角形，有 α＝30°⑥ 由①②⑥式得 n ＝ 3.⑦
18. 答案 (1)3 (2)
3
3
c 解析 (1)作出完整的光路如图所示． 根据几何关系可知φ＝∠B ＝30°， 所以α＝60°.
根据折射定律有n ＝sin αsin β＝sin θsin γ，
又因为α＝θ＝60°，所以β＝γ. 又β＋γ＝60°，故β＝γ＝30°. 则n ＝sin60°sin30°
＝ 3.
(2)光在棱镜中的传播速度v ＝c n ＝3
3c .。