新教材高中物理课时分层作业15光的折射(含解析)新人教版必修第一册

新教材高中物理课时分层作业15光的折射（含解析）新人教版必
修第一册
(建议用时：45分钟)
[基础达标练]
1．关于折射率，下列说法正确的是( )
A ．某种介质的折射率等于光在介质中传播速度v 和光在真空中的传播速度c 的比值
B ．折射角和入射角的大小决定着折射率的大小
C ．两种介质相比较，折射率小的介质折光性较差
D ．任何介质的折射率都大于1
E ．折射率的大小由介质本身决定
解析：某种介质的折射率等于光在真空中的传播速度c 与光在介质中传播速度v 的比值，A 不对；折射率与折射角和入射角的大小无关，B 不对．
答案：CDE
2．如图所示，光在真空和某介质的界面MN 上发生折射，由图可知( )
A ．光是从真空射入介质的
B ．光是由介质射入真空的
C ．介质的折射率为
3
2
D ．介质的折射率为 3
E ．反射光线与折射光线的夹角为90°
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 ＝sin i sin r ＝sin 60°
sin 30°
＝3，只有B 、D 、E 正确．
答案：BDE
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将________(填“提前”或“延后”)．
解析：
假如地球周围没有大气层，太阳光将沿直线传播，如图所示．在地球上B 点的人们将在太阳到达A ′点时看到日出；而地球表面有大气层，由于空气的折射率大于1，并且离地球表面越近，大气层越密，折射率越大，太阳光将沿如图所示AB 曲线射入在B 处的人眼中，使在
B 处的人看到了日出．但B 处的人认为光是沿直线传播，则认为太阳位于地平线上的A ′点，
而此时太阳还在地平线下，日出的时间提前了，所以无大气层时日出的时间将延后．
答案：延后
4．如果光线以大小相等的入射角，从真空射入不同介质，若介质的折射率越大，则折射角越________，说明折射光线偏离原来方向的程度越________．
解析：根据折射定律，sin θ1
sin θ2
＝n 12，当光以相等的入射角从真空向介质入射时，sin θ1
一定，n 12越大，sin θ2就越小，θ2越小，说明光偏离原来的传播方向的角度就越大．
答案：小 大
5．插入水中的筷子，水里部分从水面斜着看起来是向________曲折．
解析：由光的折射定律知，水中的筷子所成的像比实际位置浅，则应向上曲折． 答案：上
6．用两面平行的玻璃砖测定玻璃的折射率的实验中，已画好玻璃砖界面aa ′和bb ′，不慎将玻璃砖向上平移了一些，放在如图所示的位置上，而实验中其他操作均正确，测得的折射率将________(填“偏大”“偏小”或“不变”)．
解析：可作出经过玻璃砖的光路图，由几何知识可知，测出的折射角与正确值相同． 答案：不变
7．一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多大？
解析：
如图所示，根据折射定律sin θ1sin θ2＝n ，则sin θ2＝sin θ1n ＝sin 45°2＝1
2，θ2＝30°，
反射光线与折射光线的夹角是105°.
答案：105°
8．一条光线以40°的入射角从真空射到平板透明材料上，光的一部分被反射，一部分被折射，求折射光线与反射光线的夹角φ.
解析：
由sin θ1
sin θ2
＝n＞1，得折射角θ2＜θ1＝40°，由反射定律得θ3＝θ1＝40°，如图所示，故折射光线与反射光线的夹角φ＝180°－θ3－θ2＝140°－θ2，所以100°＜φ＜140°.
答案：100°＜φ＜140°
[能力提升练]
9．两束细平行光a和b相距d，从空气中相互平行地斜射到长方体玻璃砖的上表面，如图所示，若玻璃对a的折射率大于对b的折射率，当它们从玻璃砖的下表面射出后，两束光________(选填“仍平行”或“不平行”)，间距______d(选填“＝”“＜”或“＞”)．
解析：
如图所示，光线经两表面平行的玻璃砖后方向不变，出射光线是平行的，根据折射定律
得n a＝sin i
sin r a
，n b＝
sin i
sin r b
，由题意知，n a＞n b，则r a＜r b，故d′＜d.
答案：仍平行＜
10．如图所示，某同学用插针法测定一半圆形玻璃砖的折射率．在平铺的白纸上垂直纸面插大头针P1、P2确定入射光线，并让入射光线过圆心O，在玻璃砖(图中实线部分)另一侧垂直纸面插大头针P3，使P3挡住P1、P2的像，连接OP3，图中MN为分界面，虚线半圆与玻璃砖对称，B、C分别是入射光线、折射光线与圆的交点，AB、CD均垂直于法线并分别交法线于A、D点．
(1)设AB 的长度为l 1，AO 的长度为l 2，CD 的长度为l 3，DO 的长度为l 4，为较方便地表示出玻璃砖的折射率，需用刻度尺测量的有________，则玻璃砖的折射率可表示为________．
(2)该同学在插大头针P 3前不小心将玻璃砖以O 为圆心顺时针转过一小角度，由此测得玻璃砖的折射率将________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)．
解析：(1)n ＝sin ∠AOB sin ∠DOC ＝AB CD ＝l 1l 3，即需用刻度尺测量的有l 1和l 3.n ＝l 1
l 3
.
(2)玻璃砖以O 为圆心顺时针转，则其法线也顺时针转，设转过小角度α.由作图得n 测
＝
sin θ1sin θ2，而事实n 真＝sin （ θ1＋α）
sin （ θ2＋α）.由三角函数知n 测＞n 真，即偏大．
答案：(1)l 1、l 3
l 1
l 3
(2)偏大 11．如图所示，一棱镜的横截面为直角三角形ABC ，∠A ＝30°，斜边AB ＝a .棱镜材料的折射率为n ＝ 2.在此横截面所在的平面内，一条光线以45°的入射角从AC 边的中点M 射入棱镜．画出光路图，并求光线从棱镜射出的点的位置(不考虑光线沿原路返回的情况)．
解析：
设入射角为i ，折射角为r ，由折射定律得：sin i
sin r ＝n ……①，由已知条件及①式得r ＝
30°……②，光路图如图所示．设出射点为F ，由几何关系可得AF ＝3
8
a ……③，即出射点在
AB 边上离A 点38
a 的位置．
答案：见解析
12．光线以60°的入射角从空气射入玻璃中，折射光线与反射光线恰好垂直．(真空中的光速c ＝3.0×108
m/s)
(1)画出折射光路图；
(2)求出玻璃的折射率和光在玻璃中的传播速度；
(3)当入射角变为45°时，折射角等于多大？
(4)当入射角增大或减小时，玻璃的折射率是否变化？说明理由． 解析：
(1)由题意知入射角θ1＝60°，反射角β＝60°，折射角θ2＝180°－60°－90°＝30°，折射光路图如图所示
(2)n ＝sin θ1sin θ2＝sin 60°sin 30°
＝3，
根据n ＝c v 得v ＝c n ＝3.0×1083
m/s ≈1.7×108
m/s.
(3)据n ＝sin θ1sin θ2得sin θ2＝sin θ1
n ，
将sin θ1＝sin 45°＝2
2
及n ＝3代入上式，可求得 sin θ2＝
66
， 解得θ2＝arcsin
66
. (4)折射率不会变化，折射率反映介质的光学性质，而跟入射角的大小无关． 答案：(1)图见解析 (2) 3 1.7×108
m/s (3)arcsin 6
6
(4)不会变化。