课时梯级训练(28) 光的折射和全反射(Word练习)-【优化指导】2025-2026学年高中物理选择性必修第一册（教科版2019）

课时梯级训练(28)　光的折射和全反射 1．(多选)一束单色光穿过介质1、2、3时，光路如图所示，则(　　) A．介质2的折射率最大 B．光在介质2中的波长最长 C．光在介质3中的传播速度最大 D．入射光线到达介质2和介质3的界面时，一定也发生反射 BD　解析：由光线经过介质时的入射角和折射角之间的大小关系可知n3>n1>n2，A错误；由v＝可知在介质2中传播的速度最大，C错误；光在不同介质中传播时的频率不变，根据v＝fλ可知，传播速度越大，波长越长，B正确；光由介质2进入介质3时，发生折射，也发生反射，D正确。 2．下列关于光学现象的说法正确的是(　　) A．在水中绿光的传播速度比红光的小 B．光纤由内芯和外套两层组成，内芯的折射率比外套的小 C．在岸边观察水中的鱼，看到的鱼的深度比实际的鱼的深度深 D．分别用绿光和红光在同一装置上做双缝干涉实验，用红光时得到的条纹间距更窄 A　解析：在水中红光的折射率小于在水中绿光的折射率，由n＝知，在水中红光的传播速度比绿光的传播速度大，A正确；光纤利用全反射现象传输信号，由于内芯是光密介质即内芯的折射率大于外套的折射率，所以光在由内芯向外套传播时发生全反射而不泄露，B错误；在岸边观察水中的鱼，鱼的实际深度比看到的鱼的深度要深，即看到的要浅一些，C错误；条纹间距Δx＝λ，红光的波长较长，则条纹间距较宽，D错误。 3．如图所示，一束光经玻璃三棱镜折射后分为两束单色光a、b，波长分别为λa、λb，该玻璃对单色光a、b的折射率分别为na、nb，则(　　) A．λa<λb，na>nb B．λa>λb，na<nb C．λa<λb，na<nb D．λa>λb，na>nb B　解析：一束光过三棱镜折射后，折射率小的光偏折程度较小，而折射率较小的光波长较长，所以λa>λb，na<nb，B正确。 4．如图所示，红色细光束a射到折射率为的透明球表面，入射角为45°，在球的内壁经过一次反射后，从球面射出的光线为b，则入射光线a与出射光线b之间的夹角α为(　　) A．30° B．45° C．60° D．75° A　解析：由折射定律有＝，得折射角θ＝30°，画出光路图，由几何关系知夹角α＝30°，A正确。 5．(多选)如图所示，口径较大、充满水的薄壁圆柱形浅玻璃缸底有一个发光小球，则(　　) A．小球必须位于缸底中心才能从侧面看到小球 B．小球所发的光能从水面任何区域射出 C．小球所发的光从水中进入空气后频率不变 D．小球所发的光从水中进入空气后传播速度变大 CD　解析：小球位于缸底边缘时也能从侧面看到小球，A错误；把发光小球放入口径较大、充满水的浅玻璃缸底的任意位置，小球发出的光从水中射向空气时，会发生折射或全反射，逆着折射光线看能看到小球，而在发生全反射的区域则没有光射出，B错误；光从水中进入空气不改变光的频率，改变的是波速和波长，由v＝和λ＝可知，波速、波长都变大，C、D正确。 6．如图所示，a、b两束光以不同的入射角由介质射向空气，结果折射角相同。下列说法正确的是(　　) A．b在该介质中的折射率比a在该介质中的折射率大 B．若用b做单缝衍射实验，要比用a做的中央亮条纹更宽 C．用a更易观测到泊松亮斑 D．做双缝干涉实验时，用a光时比用b光时两相邻亮条纹中心的距离更大 B　解析：由题设条件知，θ1a＝θ1b，θ2a<θ2b，由n＝，知na>nb，A错误；因为na>nb，所以λa<λb，又Δx＝ λ，故Δxa<Δxb，D错误；波长越长，衍射现象越明显，衍射条纹中央亮条纹更宽，B正确，C错误。 7．(多选)a、b两束相互平行的单色光，以一定的入射角照射到平行玻璃砖上表面，经平行玻璃砖折射后汇聚成一束复色光c，从平行玻璃砖下表面射出，如图所示，则下列判断正确的是(　　) A．a光的波长比b光的波长短 B．a光在玻璃中的传播速度比b光在玻璃中的传播速度大 C．玻璃砖对a光的折射率大 D．双缝干涉时，用a光照射时得到的条纹间距小 ACD　解析：由光路图可知a光偏折程度大，所以na＞nb，由v＝知a光在玻璃中的传播速度比b光在玻璃中的传播速度小，B错误，C正确；折射率大，频率大，由λ＝知a光的波长比b光的波长短，A正确；双缝干涉时，根据Δx＝λ知，用a光照射时得到的条纹的间距小，D正确。 8．(2023·浙江1月选考)一个斜边镀银的等腰直角棱镜的截面图如图所示。一细黄光束从直角边AB以角度θ入射，依次经AC和BC两次反射，从直角边AC出射。出射光线相对于入射光线偏转了α角，则α(　　) A．等于90° B．大于90° C．小于90° D．与棱镜的折射率有关 A　解析：在光路图中标出相关角度，如图所示。设光线在AB边的折射角为β，根据折射定律可得n＝。设光线在BC边的入射角为φ，光线在AC边的入射角为r，折射角为i；由反射定律和几何知识可知β＋φ＝45°，β＋2φ＋r＝90°，联立解得r＝β，根据折射定律可得＝＝n，可得i＝θ。过D点作出射光的平行线，则该平行线与AB的夹角为θ，由几何知识可知，入射光与出射光的夹角为90°，A正确。 9．如图所示，一个三棱镜的截面为等腰直角△ABC，腰长为a，∠A＝90°。一束细光线沿此截面所在平面且平行于BC边的方向从真空射到AB边上的中点M，光在M点发生折射后射到AC边上，并刚好在AC边上发生全反射。已知真空中的光速为c，求： (1)该棱镜材料的折射率n； (2)光从AB边到AC边的传播时间t。 答案：见解析 解析：(1)设光从AB边射入时入射角为i，折射角为α，射到AC边上N点时入射角为β，作出光路图如图所示。 根据折射定律n＝ 光在AC边上恰好发生全反射 sin β＝ 又由几何关系α＋β＝90°，i＝45° 联立解得n＝。 (2)由图中几何关系可得M、N间的间距x＝ 光在棱镜内传播的速度v＝，t＝ 联立解得t＝。 10．一个透明的、折射率为n＝的圆柱体如图所示，其半径R＝20 cm，O点为圆心，AB为其中的一条直径。今有一束平行光沿平行于AB方向射向圆柱体，已知真空中的光速为c＝3.0×108 m/s。 (1)求光在圆柱体中的传播速度； (2)假如在该平行光中有一光线经圆柱体C点(未画出)折射后刚好到达B点，则该光线在圆柱体中由C点传播到B点所用的时间为多少？ 答案：(1)×108 m/s　(2)2×10－9 s 解析：(1)光在该圆柱体中的传播速度为 v＝＝×108 m/s。 (2)假设光线PC经折射后经过B点，光路图如图所示。 假设入射角为α，折射角为β，则由折射定律有 n＝＝ 又由几何关系有α＝2β 解得α＝60°，β＝30° 则BC＝2R cos β＝R＝ m 所以t＝＝2×10－9 s。 11．如图所示，在注满水的游泳池的池底有一点光源A，它到池边的水平距离为3.0 m。从点光源A射向池边的光线AB与竖直方向的夹角恰好等于全反射的临界角，水的折射率为。 (1)求池内的水深； (2)一名救生员坐在离池边不远处的高凳上，他的眼睛到池面的高度为2.0 m。当他看到正前下方的点光源A时，他的眼睛所接收的光线与竖直方向的夹角恰好为45°。求救生员的眼睛到池边的水平距离。(保留1位有效数字) 答案：(1)2.6 m　(2)0.7 m 解析：(1)如图所示，设到达池边的光线的入射角为i，依题意，水的折射率n＝，光线的折射角θ＝90°。由折射定律有 n sin i＝sin θ① 由几何关系有 sin i＝② l＝3.0 m，h是池内水的深度。 联立①②式并代入题给数据得 h＝ m≈2.6 m。③ (2)设此时救生员的眼睛到池边的距离为x。依题意，救生员的视线与竖直方向的夹角θ′＝45°。 由折射定律有n sin i′＝sin θ′④ i′是光线在水面的入射角。 设池底点光源A到水面入射点的水平距离为a。 由几何关系有sin i′＝⑤ x＋l＝a＋h′⑥ 式中h′＝2 m。 联立③④⑤⑥式得 x＝(3－1)m≈0.7 m。 学科网（北京）股份有限公司 $$