第四章 专题提升课5 光学知识的综合应用 课后达标检测-【优学精讲】2025-2026学年高中物理选择性必修第一册教用word（人教版）

1.如图所示，两束单色光a、b自空气射向玻璃，经折射后形成复色光c，下列说法正确的是(　　) A．a光的频率大于b光的频率 B．在该玻璃中，a光的速度大于b光的速度 C．该玻璃对a光的折射率小于对b光的折射率 D．从该玻璃射向空气，a光的临界角大于b光的临界角 解析：选A。根据题意，由题图可知，a光的偏折程度大于b光的偏折程度，则由折射率的意义可知，a光的折射率大于b光的折射率，所以a光的频率大于b光的频率，故C错误，A正确；根据公式v＝可知，由于a光的折射率大于b光的折射率，则在该玻璃中，a光的速度小于b光的速度，故B错误；根据公式sin C＝可知，由于a光的折射率大于b光的折射率，则从该玻璃射向空气，a光的临界角小于b光的临界角，故D错误。 2.完全失重时，液滴呈球形，气泡在液体中将不会上浮。在中国空间站“天宫课堂”的水球光学实验中，航天员向水球中注入空气形成了一个内含气泡的水球。如图所示，若气泡与水球同心，在过球心O的平面内，用单色平行光照射这一水球。下列说法正确的是(　　) A．此单色光从空气进入水球，频率一定变大 B．此单色光从空气进入水球，频率一定变小 C.若光线1在M处发生全反射，光线2在N处一定发生全反射 D．若光线2在N处发生全反射，光线1在M处一定发生全反射 解析：选C。光的频率是由光源决定的，与介质无关，频率不变，A、B错误；由题图可看出光线1入射到水球的入射角小于光线2入射到水球的入射角，则光线1在水球外表面折射后的折射角小于光线2在水球外表面折射后的折射角，设水球半径为R、气泡半径为r、光线经过水球后的折射角为α、光线进入气泡的入射角为θ，根据＝可得出光线2入射到气泡的入射角大于光线1入射到气泡的入射角，故若光线1在M处发生全反射，光线2在N处一定发生全反射，C正确，D错误。 3.(2025·四川遂宁市模拟)如图所示的三角形为某透明三棱镜的横截面，其中∠C＝90°，∠B＝60°，一束单色光从BC边的D点射入三棱镜，入射角为i、折射角为r，折射光线经过AB边的E点，反射光线EF正好与BC边平行，已知BD＝L，i－r＝15°，光在真空中的传播速度为c，下列说法正确的是(　　) A．光线DE在E点的反射角为45° B．光线在D点的折射角r＝30° C．三棱镜对此种单色光的折射率为 D．光从D到E的传播时间为 解析：选B。设光线DE在E点的反射角为θ，反射光线EF正好与BC边平行，由几何关系可得∠FEA＝60°，θ＝90°－∠FEA＝30°，故A错误；由几何关系可得∠BED＝∠FEA＝60°，∠B＝60°，则三角形BDE是正三角形，∠BDE＝60°，r＝90°－∠BDE＝30°，故B正确；结合i－r＝15°，可得i＝45°，三棱镜对此单色光的折射率n＝＝，故C错误；由DE＝BD＝L，n＝，又光线从D到E的传播时间t＝，联立代入数据可得t＝，故D错误。 4.(10分)(2025·广东惠州市期中)如图所示，半径为R的透明球体静止于水平地面上，AOB为过球心且与水平面平行的一条直径，在直径的一端B点处有一光源，某时刻从该光源处发出一光线，射到球面M点后经折射出来的光线恰好平行于水平地面。设由B点射到M点的光线与BOA之间的夹角为30°，光在真空中的速度为c。求： (1)该透明材料的折射率；(5分) (2)光线从B传播到M的时间。(5分) 解析：(1)作出光在M点发生折射的光路图如图所示，由几何关系可知，入射角为30°，折射角为60° 所以折射率n＝＝。 (2)光在介质中传播的速度v＝ 光在球体中传播的时间t＝ 由几何关系有BM＝R 解得t＝。 答案：(1)　(2) 5.(10分)(2025·江苏淮安市期中)如图所示，三棱镜的横截面为直角三角形ABC，∠A＝30°，一束平行于AC的光线自AB边的D点射入三棱镜，若棱镜的折射率n＝，已知AD＝AB＝L，光在真空中的速度为c。求： (1)光在棱镜中的传播速度；(5分) (2)第一次从BC边射出的光在棱镜中的传播时间。(5分) 解析：(1)根据光在介质中的传播速度公式v＝，可得v＝c。 (2)由题意作出光路图，如图所示 由几何关系知OD＝AD＝L，OM＝4L 则光从射入三棱镜并传播至BC边的路程s＝5L 光从D点射入到传播至BC边所需要的时间t＝，解得t＝L。 答案：(1)c　(2)L 6.(10分)(2025·河北省上学期期中联考)特殊材料做成的等腰三角形玻璃片顶角∠A＝30°，BC边长L＝2 cm，一束红光从AB边中点O垂直入射，恰好在AC边发生全反射，光在真空中的传播速度c＝3×108 m/s。 (1)求玻璃片对红光的折射率n。(5分) (2)判断红光经AC边反射会不会经过B点，如果经过，求红光在玻璃片中传播到B点的时间t(保留根号)。(5分) 解析：(1)设红光在AC边的入射角为i，根据几何关系可知i＝∠A 由折射定律得n＝ 解得n＝2。 (2)由光路图及几何关系可得，红光经AC边反射会经过B点 0．5L＝AB sin 15° OB＝0.5AB 在直角三角形OBD中tan 30°＝ cos 30°＝ 且vt＝OD＋BD 其中v＝ 解得t＝×10－10 s。 答案：(1)2　(2)×10－10 s 7.(12分)如图所示， 将一个折射率n＝的正方体玻璃砖放在空气中，正方形ABCD是它的一个截面，边长l＝60 cm，一单色细光束以入射角θ＝60°投射到AB面上的E点，E点到BC的垂直距离d＝5 cm，细光束在BC面上发生全反射，最后从CD面上射出(光在真空中的传播速度c＝3×108 m/s)。 (1)求光从E点射入玻璃砖后的折射角。(3分) (2)求光线在玻璃砖内第一次从CD面出射的时间。(3分) (3)若逐渐增大入射角θ，且仍能保证在BC面上发生全反射，则光线第一次到达CD面的最长时间是多少？(6分) 解析：(1)根据折射定律n＝得sin α＝ 则α＝30°。 (2)如图所示，若光入射到BC边F点， EF＝2d＝10 cm FM＝＝＝30 cm 又光在玻璃中传播速度v＝＝×108 m/s 则第一次从CD面上出射的时间t1＝＝4×10－9 s。 (3)当光线在上、下内表面恰好发生全反射时，传播时间最长， 且传播的路程s＝＝nl 则t2＝＝＝6×10－9 s。 答案：(1)30°　(2)4×10－9 s　(3)6×10－9 s 学科网（北京）股份有限公司 $