第四章 第1节 光的折射-【创新教程】2024-2025学年高中物理选择性必修第一册五维课堂课时作业（人教版2019）

１３．解析:频率 相 同 的 两 列 波 叠 加 时,某 些 区 域 的 振 幅 加 大、某些区域的振幅减小．其中,到两波源距离之差为 半波长偶数倍的点在振动加强区域;到两波源距离之 差为半波长奇数倍的点在振动减弱区域．在BC 及其延 长线上,由到A 的距离与到C 的距离之差为１个λ２ 、１ 个λ、３个λ２ 、２个λ􀆺􀆺(２n－１)个λ２ 、n个λ 的点,这些 振动最弱的点与振动最强的点在B、C及其延长线上自 远处向C 相间依次排列．由题给条件可求得,该波波长 为２５cm,则B 点到A 与到C 距离之差等于１m,为波 长４倍的振动最强点,C 点到A 与到C 距离之差等于 ３m,为波长１２倍的振动加强点．故在BC 之间应该有 ８处振动最弱的位置． 答案:见解析 第５节 １．D　[波源运动,观察者也运动,当他们运动的速度相等时, 由于他们之间的相对位置保持不变,所以不能观察到多普 勒效应,故 A错误;当声源静止、观察者也静止时,波源自身 的频率不会变化,观察者也观察不到多普勒效应,故B错 误;在波源与观察者靠近时观察者接收到的波的频率变高, 听到的音调变高,在波源与观察者远离时观察者接收到的 波的频率变低,听到的音调变低,故C错误,D正确．] ２．A　[多普勒效应是指波源相对于观察者发生移动,而使两 者间的位置发生变化,使观察者接收到的频率发生了变化． 若声源和观察者相互靠近,观察者接收到的声波频率比声 源发出的声波频率大,A正确,B错误;声源的频率由声源决 定,不会随着距离的变化而变化,C、D错误．] ３．C　[声波被观察者接收时,观察者接收到的波的频率变 大,耳膜振动的频率也变大．] ４．B　[根据波速、波长和频率的关系式v＝λf,由于同一种 介质中波速相同,左边位置附近波长最短,右边位置附 近波长最长,故在左边接收到波的频率最大,在右边接 收到波的频率最小,由题图中的若干个圆表示同一时刻 的波峰分布可知,波源向左运动,A 错误;若静止的波接 收器放置在上方或下方,接收器在远离波源,依据多普 勒效应,可知,接收到该波的频率 小 于f,B 正 确,C 错 误;静止的波接收器任意放置,接收到该波的频率不可 能都等于f,D错误．] ５．B　[由题图知,x＝４０m 处的质点的起振方向向下,则 波源的起振方向也向下(y 轴负方向),选项 A 错误;由 题图知λ＝２０m,A＝１０cm,T＝λv ＝０􀆰１s ,而 Δt１＝ ０􀆰１５s＝３２T ,所以x＝４０m 处的质点经０􀆰１５s运动的 路程为s＝３２×４A＝６A＝６０cm＝０􀆰６m ,选项 B正确; 波由x＝４０m处传到x＝４００m处所需时间Δt＝Δxv ＝ ３６０ ２００s ＝１􀆰８s,选项C错误;当波源向x轴正方向运动时,波源将 靠近接收器,由多普勒效应知,接收器接收到的频率将大于 波源频率,而波源频率为f＝１T＝１０Hz ,选项D错误．] ６．AD　[当汽车向你驶来时,两者距离减小,单位时间内你 接收到的声波个数增多,频率增大,将大于３００Hz,故选 项 A正确;当汽车和你擦身而过后,两者距离变大,单位 时间 内 你 接 收 到 的 声 波 个 数 减 少,频 率 减 小,将 小 于 ３００Hz,故选项 D正确．] ７．ABC　[当波源以１７m/s的速度远离观察者运动,观察 者接收的频率f′１＝ v声 f v声 ＋v源 ＝ ３４０×２０ ３４０＋１７ Hz＝１９Hz ,故 A项正确;当波源S 以１７m/s的速度靠近观察者运动 时,观察者接收到的频率f′２＝ v声 f v声 －v源 ＝ ３４０×２０ ３４０－１７Hz＝ ２１Hz,故B项正确;当观察者以１７m/s的速度靠近波 源S 运 动 时,观 察 者 接 收 到 的 频 率 f′３ ＝ v声 ＋v观 λ ＝ ３４０＋１７ ３４０ ２０ Hz＝２１Hz,故 C项正确．] ８．BD　[科学家用激光测量月球与地球间的距离是利用光 速快,故 A 错误;医生利用超声波探测病人血管中血液 的流速利用声波的多普勒效应,故 B正确;技术人员用 超声波探测金属、陶瓷、混凝土中是否有气泡是利用穿 透能力强,故 C错误;交通警察向车辆发射超声波并通 过测量反射波的频率确定车辆行进的速度是利用超声 波的多普勒效应,故 D正确.故选BD.] ９．解析:要使飞行员恰好听不到爆炸声,即飞行员正好一个声 波也接收不到,那么他随战斗机运动的速度应与声波的速 度一样,即战斗机应以３４０m/s的速度飞行远离爆炸点． 答案:３４０m/s １０．D　[由题意可知,声源靠近A 处的人,由多普勒效应可 知,A 处的人接收到声波的频率较大,即f１＞f;声源远 离B 处的人,同理可知B 处的人接收到声波的频率较 小,即f２＜f．选项 D正确．] １１．A　[由xＧt图像可知,轮船靠近港口时的速度v１＞v３ ＞v２,可知f１＞f３＞f２,故 A项正确．] １２．解析:乘客与被超的货运列车逐渐远离,由多普勒效应 可知,此时他听到货运列车发出的汽笛声的频率f１ 比 其实际频率小,同样根据多普勒效应可知,乘客听到对 面驶来货运列车的汽笛声的频率f２ 比其实际频率大, 又两列货运列车发出的汽笛声频率相同,故f１＜f２． 答案:＜ １３．解析:首先根据题意,画出示意图 (如图所 示)．若 人 坐 在 以 速 度v 行驶的车内向M 点运动,在相同 的时间t内人向声源移动的距离s２＝vt,声波在时间t 内通过人的相对距离应为s１＋s２．于是,在这段时间内 人听到的警钟响的次数就应为n′＝s１＋s２s０ ＝ (v０＋v)t v０T 答案:１２６声 第四章　第１节 １．B　[由题意知,折射光线和入射光线位于法线的同一侧,n ＝－１,由折射定律可知,折射角等于入射角．故选B．] ２．B　[设入射角为i,则折射角r＝９０°－i,根据折射定律 sini sinr＝n 及n＝cv ,得 sini sin(９０°－i)＝ c v ,所以tani＝ ３, 即i＝６０°．故选B．] ３．AC ４．B　[当太阳光照到存在大气层的地球表面时,光在大气 层发生折射,光线偏向地球,故选B．] ５．AD　[由题图知,折射角γa＜γb,而n＝ sini sinγ ,入射角i 相同,所以na＞nb,故选项 A 正确,选项 B错误;由n＝ c v 知va＜vb,故选项 C错误,选项 D正确．] ６．C　[光线进入玻璃砖后的光路图如 图所示． 在OB 面上,折射角r＝４５°,根据 折 射定律得sinr sini＝n ,则入射角i＝３０°． 根据几何关 系 得２α＝r－i＝１５°,所 以α＝７􀆰５°． 根据直角三角形的知识得OP＝rsin７􀆰５°．故选 C．] 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀅰７６􀅰 参考答案 ７．A　[当 出 射 角i′和 入 射 角i 相 等时,由几何知 识,作 角 A 的 角 平分线,角平分线过入射光线的 延长线 和 出 射 光 线 的 反 向 延 长 线的交 点、两 法 线 的 交 点,如 图 所示．可知∠１＝∠２＝θ２ ,∠４＝ ∠３＝α２ ,而i＝∠１＋∠４＝θ２ ＋ α ２ ,所以n＝ sinisin∠４＝ sinα＋θ２ sinα２ ．故选 A．] ８．A　[为了减小作图误差,P３ 和 P４ 的距离应适当取大 些,故 A正确;为了减小测量 误 差,入 射 角 应 适 当 大 一 些,则P１、P２ 的连线与玻璃 砖 界 面 的 夹 角 要 适 当 小 一 些,故B错误;由于光在同一种介质中沿直线传播,故通 过玻璃砖不可能看不到P１、P２ 的像,故 C错误;实验中 应竖直地插上大头针P３、P４,使P３ 能挡住P１、P２ 的像, P４ 能挡住P３ 本身和P１、P２ 的像,而不是看玻璃砖上面 大头针的头部,故 D错误．] ９．解析:(１)根据折射定律,折射率n＝sinθ１sinθ２ ． (２)P１、P２ 及P３、P４ 之间的距离适当大些,作出的直线 误差会减小． 答案:(１) sinθ１ sinθ２ 　(２)大 １０．A　[半球体B 中心处的字折射出的光线射出半球面时 沿直线射出,观察者认为字在半球体B 中心,而 A 中字 的高度由视深公式可知hA＝ １ nd． 故选 A．] １１．B　[如 图 所 示,在 第 一 个 入射点 A,入射角i＝４５°, 根据n＝sinisinr ,n＝ ２,解得 r＝３０°,在 A 点 有 一 条 反 射 光 线,反 射 光 线 与 法 线 的夹角为４５°;A 点的折射 光线射到玻璃球与真空的 交界面B 处发生反射和折射,入射角为３０°,反射角为 ３０°,折射角为４５°,在B 点有一条从玻璃球内射出的折 射光线;B 点的反射光线射到玻璃球与真空的交界面C 处发生反射和折射,入射角为３０°,反射角为３０°,折射 角为４５°,在C处有一条从玻璃球内射出的折射光线;C 点的反射光线射到玻璃球与真空的交界面恰好射到A 处发生反射和折射,入射角为３０°,反射角为３０°,折射 角为４５°,折射角恰好与第一次的反射光线重合,所以, 从各个方向观察玻璃球,能看到３条从玻璃球内射出 的光线．] １２．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na＝ sini sinra ,nb＝ sini sinrb ,由题 意 知,na ＞nb,则 ra＜rb,故d′＜d． 答案:仍平行　＜ １３．解析:(１)解法一:如图所示．由几何 关系知x＋l h ＝ L H , 由 折 射 定 律 得 L L２＋H２ ＝n􀅰 l l２＋h２ ,代入h＝H２ 、l＝x＝L４ ,得 n＝ L ２＋４H２ L２＋H２ ,再联立以上各式得x＝ L２H 􀅰h,当h＝ ２ ３H 时,解得x＝L３． 解法二:如图所示．由几何关系知x＋lh ＝ L H ,液面高度变 化,折射角不变,由h＝H２ 、x＝L４ 得l h ＝ L ２H ,x＝ L２Hh ,当 h＝２３H 时,解得x＝L３． (２)液面匀速下降,光斑也匀速向左运动,则有 L ４ vx ＝ H ２ vA 解得vx＝ L ２H 􀅰vA． 答案:(１)L３　 (２)L２H 􀅰vA 第２节 １．B　[沙漠里下层空气温度比上层高,故沙漠地表附近的 空气折射率从下到上逐渐增大,来自远处景物的光线射 向沙漠地表时,由于不断被折射,越来越偏离法线方向, 进入下层的入射角不断增大,以致发生全反射,光线反 射回空气,人们逆着光线看去,就会看到倒立的景物,从 而产生了沙漠“蜃景”现象．海面上的上层空气的温度比 下层空气的温度高,故海面上的上层空气的折射率比下 层空气的折 射 率 要 小,来 自 远 处 景 物 的 光 线 射 向 空 中 时,不断被折射,射向折射率较小的上一层的入射角增 大到临界角时,就会发生全反射现象,光线就会从高空 的空气层返回折射率较大的下一层,从而产生“蜃景”现 象．故 A、C、D正确,B错误．] ２．C　[首先判定是否发生全反射,sinC＝１n ＝ １ ２ ,临界角 C＝４５°,当光从光密介质射向光疏介质且入射角θ≥C时 发生全反射,故 A、B错误;由题中 D 图知:入射角θ２＝ ３０°,折射角θ１＝６０°,所 以n＝ sinθ１ sinθ２ ＝ ３＞ ２,故 D 错 误;由折射率n＝sinθ１sinθ２ 知,只有 C光路图正确．] ３．BD　[如 题 图 所 示,由 几 何 关 系 可 知,光线在F 点的入射角等于光线 在AB 边上的折射角,由 光 路 的 可 逆性知,光线在F 点不可能发生全 反射,而且从F 点出射的光线与BC 边的夹角为θ,所以从F 点出射的光 线与入射到E 点的光线不平行,A、 C错误;由几何知识得,光线在 AB 边上的入射角为i＝６０°,折射角为r＝３０°,则该棱镜的折 射率为n＝sinisinr＝ ３ ,B正确;光线从空气进入棱镜后, 频率不变,传播速度变小,D正确．] ４．B　[光线O射入到三棱镜的底边时,由几何关系可知入射 角为４５°,大于临界角,即光线会在三棱镜的底边发生全反 射,之后垂直入射到三棱镜的另一直角边上,光线垂直射出 三棱镜,即b是光线O的出射光线,选项B正确．] 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀅰８６􀅰 选择性必修第一册 　第四章　光 　第１节　光的折射 [A组　基础巩固练] １．以往,已知材料的折射率都为正值(n＞ ０)．现已有针对某些电磁波设计制作的 人工材料,其折射率可以为负值(n＜ ０),称为负折射率材料．位于空气中的 这类材料,入射角i与折射角r 依然满 足sini sinr＝n ,但是折射光线与入射光线 位于法线的同一侧(此时折射角取负 值)．现空气中有一上下表面平行的负 折射率材料,一束电磁波从其上表面射 入,下表面射出．若该材料对此电磁波 的折射率n＝－１,图中能正确反映电磁 波穿过该材料的传播路径的示意图是 (　　) ２．光在某种玻璃中的传播速度是 ３× １０８ m/s,要使光由空气射入玻璃时折 射光线与反射光线成直角,则入射角 应是 (　　) A．３０°　　　　　　　　B．６０° C．４５° D．９０° ３．(多 选)如 图 所 示,一块上、下表 面平行的玻璃砖 的厚 度 为 L,玻 璃砖的折射率n＝ ３,若光从上表面 AB射入的入射角i＝６０°,光在真空中 的光速为c,则 (　　 ) A．折射角r＝３０° B．光在玻璃中传播的时间为２ ３L３c C．光在玻璃中传播的时间为２Lc D．改变入射角i,光在下表面CD 可能 发生全反射 ４．设 大 气 层 为 均 匀 介 质,当太阳光照射地 球表面时,如图所示． 则有大气层与没有大 气层时相比,太阳光覆盖地球的面积 (　　) A．前者较小 B．前者较大 C．一样大 D．无法判断 ５．(多选)一束复色光由空 气射向玻璃,发生折射而 分为a、b两束单色光,其 传播方向如图所示．设玻璃对a、b的折 射率分别为na 和nb,a、b在玻璃中的传 播速度分别为va 和vb,则 (　　) A．na＞nb B．na＜nb C．va＞vb D．va＜vb 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀅰３４􀅰 第四章　光 ６．如图所示,一块横截面积 为扇形的半径为r的柱 体玻璃砖,O 为截面的圆 心,AB 为柱体玻璃砖的 圆弧面,置于空气中．现有一细光束a, 垂直射到AO面上的P 处,经玻璃弧面 反射,之后经OB 面折射平行返回．已知 ∠AOB＝１３５°,玻璃对此光的折射率为 ２,则入射点P 距圆心O 的距离为 (　　) A．r２ B． ２r ２ C．rsin７􀆰５° D．rsin１５° ７．如图所示,一束单色 光从空气入射到棱镜 的 AB 面 上,经 AB 和AC 两个面折射后 从AC 面进入空气．当出射角i′和入射 角i相等时,出射光线相对于入射光线 偏转的角度为θ．已知棱镜顶角为α,则 计算棱镜对该色光的折射率表达式为 (　　) A． sinα＋θ２ sinα２ B． sinα＋θ２ sinθ２ C． sinθ sinθ－α２ æ è ç ö ø ÷ D． sinα sinα－θ２ æ è ç ö ø ÷ ８．在用两面平行的玻 璃砖测量玻璃的折 射率 的 实 验 中,其 光 路 图 如 图 所 示． 对此实验中的一些具体问题,下列各种 说法中正确的是 (　　) A．为了减小作图误差,P３ 和P４ 的距离 应适当取大些 B．为了减小测量误差,P１ 和P２ 的连线 与玻璃砖界面的夹角越大越好 C．若P１、P２ 距离太大,通过玻璃砖会 看不到它们的像 D．插上大头针P３ 时,要使 P３ 能挡住 玻璃砖上面的大头针P１、P２ 的头部 ９．某同学利用“插针 法”测量玻璃的折 射率,所用的玻璃 砖两面平行．正确 操作后,作出的光 路图 及 测 出 的 相 关角度如图所示． (１)此玻璃砖的折射率计算式为n＝ 　　　　(用图中的θ１、θ２ 表示); (２)P１、P２ 及 P３、P４ 之间的距离适当 　　　　(选填“大”或“小”)些,可以提 高准确度． [B组　素养提升练] １０．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,下面的 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．看到B中的字比没有玻璃半球时的 字高 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀅰４４􀅰 选择性必修第一册 １１．如图所示,一个透明玻 璃球的折射率为 ２,一 束足够强的细光束在过 球心的平面内,以４５°入射角由真空射 入玻璃球后,在玻璃球与真空的交界 面处发生多次反射和折射,从各个方向 观察玻璃球,能看到从玻璃球内射出的 光线的条数是 (　　) A．２ B．３ C．４ D．５ １２．两束细平行光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“＞”)． １３．如图所示,巡查员手持照明灯站立于 一空的贮液池边,检查池角处出液口 的安全情况．已知池宽为L,照明灯到 池底的距离为 H．若保持照明光束方 向不变,向贮液池中注入某种液体,当 液面高为H ２ 时,池底的光斑距离出液 口L ４． (１)试求当液面高为２３H 时,池底的光 斑到出液口的距离x; (２)控制出液口缓慢地排出液体,使液 面以vA 的速度匀速下降,试求池底的 光斑移动的速率vx． 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀅰５４􀅰 第四章　光