第四章 1 光的折射-【新课程能力培养】2025-2026学年高中物理选择性必修第一册练习手册（人教版）

N 高中物理选择性必修第一册（人教版） 第四章光 1.光的折射 基础练)习 1.光在某种玻璃中的传播速度是V3×10m/s, 光信号，则侦察卫星感知到的发光物应在 要使光由玻璃射入空气时折射光线与反射 光线成90°夹角，则入射角应是() A.图中P点 A.30° B.60° B.图中P点靠近M的一侧 C.45° D.90° C.图中P点靠近N的一侧 2.如果光以同一入射角从真空射入不同介 D.以上位置都有可能 第4题图 质，则折射率越大的介质() 5.假设地球表面不存在大气层，那么人们观 A.折射角越大，表示这种介质对光线的 察到日出时刻与实际存在大气层的情况相 偏折程度越大 比() B.折射角越大，表示这种介质对光线的 A.将提前 偏折程度越小 B.将延后 C.折射角越小，表示这种介质对光线的 C.在某些地区将提前，在另一些地区将 偏折程度越大 延后 D.折射角越小，表示这种介质对光线的 D.不变 偏折程度越小 6.如图所示，井口大小和深度相同的两口 3.关于光的折射现象，下列说法正确的是 井，一口是枯井，一口是水井（水面在井 ( 口之下)，两井底部各有一只青蛙，则 A.光的传播方向发生改变的现象叫光的 》 折射 B.折射定律是托勒密发现的 C.人观察盛水容器的底部，发现水变浅了 D.若光从空气射入液体中，它的传播速 第6题图 度一定增大 A.水井中的青蛙觉得井口大些，晴天的 4.如图所示为地球及其大气层，高空有侦察 夜晚，水井中的青蛙能看到更多的星星 卫星在A处接收到地球表面P处发出的 B.枯井中的青蛙觉得井口大些，晴天的 74)练 第四章光。 夜晚，水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 C.水井中的青蛙觉得井口小些，晴天的 晚，水井中的青蛙能看到更多的星星 夜晚，枯井中的青蛙能看到更多的星星 提升练 7.（多选)如图所示，把由同种材料（玻璃）9.人造树脂是常用的眼镜镜片材料。如图所 制成的厚度为d的立方体A和半径为d 示，光线射在一人造树脂立方体上，经折 的半球体B分别放在报纸上，从正上方 射后，射在桌面上的P点。已知光线的入 (对B来说是最高点)竖直向下分别观察 射角为30°，OA=5cm,AB=20cm,PB= A、B中心处报纸上的字，下面的说法正 12cm,求该人造树脂材料的折射率n。 确的是（ ) 第7题图 A.看到A中的字比B中的字高 第9题图 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高，B中的字 和没有玻璃时一样 10.为从军事工事内部观察到外面的目标，在 8.如图所示，等腰直角棱镜AB0的两腰长 工事壁上开一长方形孔。设工事壁厚d= 都是16cm。为了测定它的折射率，棱镜 34.64cm,孔的宽度L=20cm,孔内嵌入 放在直角坐标系中，使两腰与Ox、Oy轴 折射率n=V3的玻璃砖，如图所示， 重合。从OB边的C点注视A点，发现A 求： 点的位置在OA边上的D点，在C、D两 (1)嵌入玻璃砖后，工事内部人员观察 点插上大头针，测出C点的坐标位置 到外界的视野的最大张角为多少。 (0,12),D点的坐标位置(9,0)，由此 (2)要想使外界180°范围内景物全被观 计算出该棱镜的折射率为 察到，应嵌入多大折射率的玻璃砖。 v/cm x/cm A 第8题图 第10题图 75 N 高中物理选择性必修第一册（人教版） 11.半径为R的玻璃半圆柱体，横截面如图：12.如图所示，一束光线以60的入射角射到 所示。0为圆心，两条某种单色平行光 水平放置的平面镜上，反射后射到平面 沿截面射向柱体面，方向与底面垂直， 镜上方与平面镜平行的光屏上P点。现 光线1的入射点为A点，A为圆柱体的 在将一块上下表面平行的透明玻璃砖放 顶点，光线2的入射点为B点，∠AOB= 到平面镜M上，则进入玻璃砖的光线被 60°。已知玻璃对这种光的折射率为n= 平面镜反射后再从玻璃砖的上表面射出， 3。试求两条光线经柱面和底面后的 打到光屏上的另一点Q点，Q与P相比 交点与O点间的距离d。 较向左平移了3.46cm,已知玻璃砖的折 射率n=V3，光在真空中的传播速度c= 3.0x108m/s。 602 (1)玻璃砖的厚度d。 0 第11题图 (2)光在玻璃砖中运动时间t。 第12题图 (76)练 第四章光。 13.图示是一种折射率n=1.5的棱镜，用于14.如图所示，△ABC为一直角三棱镜的截 某种光学仪器中，现有一束光线沿MW 面，其顶角0=30°，P为垂直于直线BCD 的方向射到棱镜的AB界面上，入射角 的光屏，现一宽度等于AB的单色平行 的大小01=arcsin0.75。(sin0=0.75) 光束垂直射向AB面，在屏P上形成一 (1)求光在棱镜中传播的速率。 条宽度等于AB的三分之二的光带。 (2)通过计算后画出此束光线射出棱镜 (1)作出光路图。 后的方向。（不考虑返回AB和BC (2)求棱镜的折射率。 面上的光线) 4660 45 第13题图 第14题图 练(77高中物理选择性必修第一册（人教版） 特殊位置，则在】周期内的路程不一定等于A,故C错 误；质点只能在自己平衡位置附近振动，而不随波迁 移，故D错误。故选A。 11.40.5向下运动【解析】设t=0时刻波形图的 表达式为y=4sim2无4，由题知A2cm,波形图过 点(0，V2cm)和(1.5m,0),代人表达式可解得 y2sn受+(cm),即波长A4m:由于该波的波 速=2ms,则频率f”-2Hk=-0.5;周期T=入=2s, Γ入4 =2s时刻的波形图与=0时刻的相同，根据微平移法可· 知质点A向下运动。 12.(1) y/cm 10 x/m 第12题答图 第四章 >"1.光的折射 基础练习 1.A【解析】依题意作出光 路图如图所示。折射角：02=90° 0'=90°-9，玻璃的折射率：n=￡= 玻璃 又'空气 :02 3x10 =V3。由折射定律 ! /3×108 知：nsin0,=sin02=sin(90°-0)= 第1题答图 cos,即an0=1-Y3,得0=30°。A正确。 2.C【解析】由折射定律可知，在入射角相同的情 况下，折射角越小，介质的折射率越大，介质对光线的 偏折程度越大。 3.c 4.B【解析】由于大气层的存在，侦察卫星在A处 接收到的P处发出的光信号的光路大致如图中实线所 示，由图可知B正确，A、C、D错误。 64 (2)见解析 【解析】(1)根据△x=vt得△x=4x2.5m=10m,可 知t=2.5s时P波刚好传播到x=10m处，Q波刚好传播 到=0处，根据“上下坡”法可得波形图如图所示。 ylcm 4 6、} 8 10 x/m 个、 第12题答图 (2)两列波在图示范围内任一位置的波程差为△x I(10-x)-xl,(0m<x<10m),根据题意可知，P、Q两 波振动频率相同，振动方向相反，两波叠加时，振动加 强点的条件为到两波源的距离差△x=(2+1)A（n= 2 0,1,2,…),解得振幅最大的平衡位置有x=3m,x= 7m,振动减弱的条件为△x=n入(n=0,1,2,…),解 得振幅最小的平衡位置有x=1m,=5m,x=9m。 光 A -)像 M P 地球地平线 太阳 第4题答图 第5题答图 5.B【解析】如图，由几何光学知识可知，有大气 层时，由于地表大气层不均匀，太阳光线经大气折射后 向下弯曲，如图所示，地球上观察者看到日出时的太阳 要比实际位置高，也就是当太阳还在地平线以下时就可 以看到太阳的像：而没有大气层时，太阳光线沿直线传 播，当太阳在地平线以下时是看不到太阳的。故有大气 层时可提前看到日出。 6.B【解析】这是一道典型的视野问题，解决视野 问题的关键是确定边界光线和确定是什么约束了视野 等。如本题中由于井口边沿的约束，而不能看到更大的 范围，据此作出边界光线如图所示。 由图可看出a>y,所以水井中的青蛙觉得井口小 些；B>Q,所以水井中的青蛙可看到更多的星星，B正 确，A、C、D错误。 厂 第6题答图 提升练习 7.AD【解析】如图所示，放在B中心的字反射的 光线经半球体向外传播时，传播方向不变，故人看到字 的位置是字的真实位置。而放在A中心的字经折射，人 看到的位置比真实位置要高。 Ay/cm D x/cm 第7题答图 第8题答图 8.号【解析】从C点注视A点，发现A点的位置 在OA边上的D点，说明光线AC经OB边发生折射， 反向延长线过D点，由此可作出由A点人射到C点的 光路如图所示，则n=sin8=4 sin03 9.V449(或15)【解析】设折射角为，由折射定 14 律sin30=nsin r,由几何关系知sinr=PB04,且Op= OP V(PB-OAMB,代入数据解得作V449(或n=15)。 14 10.(1)120°(2)2 【解析】当人眼处于底端沿 对角线向外看时，视野最大， 光路如图所示。又d=34.64cm, L-20cm,则mB=4 疗，房以A30 第10题答图 (1)由折射定律可知血&-V3,所以a=60,所 sinB 以视野最大张角为120°。 (2)要使视野的张角为180°，即a=90°，由折射定 种得如gc,所以2 参考答案与解析。 1山.子【解析】光路如图所示，光线2在圆柱面上 的人射角0=60°，由折射率n=sim&，可知折射角= sin02 30°，由几何关系可知，光线在底面的人射角=30°，则 出射角r=60°，光线1垂直底面出射，则交点D距O点 2cos30°，因此d=R 的距离d-0Ctan30°，其中0C=。R 60 01 HD. 第11题答图 第12题答图 12.(1)1.5cm(2)2×10-0s【解析】(1)入射 角6=-60，设折射角为6，sin=-n8=分，=30， 厚度为d,根据几何关系有： 2dtan60°-2dtan30°=3.46，则d=1.5cm. 2)后3-2x0 13.(1)2×10m/s(2)见 6 解析【解析】(1)由折射率公 .N/75N 式n=号，代人数据得D=2×M A660 145C 108m/s。 (2)设光线进入棱镜后的 第13题答图 折射角为y,由sin8n得y-30;在△NBD中，∠BND= sinr 60°，∠BDN=45°，光线射到BC界面时的人射角i=90°- ∠BDN=45°。由sinC=1得C=arcsin 067。而i=arcsin0.71, 即>C,故在BC界面发生全反射。故光线沿DE方向 垂直于AC面射出棱镜。 14.(1)见解析 P (2)√3【解析】平行光束 经棱镜折射后的出射光束仍 是平行光束，如图所示。图 0 中01,02为AC面上人射角 第14题答图 和折射角，根据折射定律， 有nsin0,=sin02。设出射光线与水平方向成a角，则 =0+a。由于G=4C-子4B,所以CC兮AB。而面 65 高中物理选择性必修第一册（人教版） AC,-BC-Aan0,所以tana=CC-1V3 AG=3,可得a=30, 0,=60°，所以nm=sinA=V3。 sin0 “2.全反射 基础练习 1.A【解析】光路图如图 所示，设光在AB边上的折射 450 角为Y,在AC边发生全反射的 临界角为C,则C=90°-Y,由 折射定律得n=sin45° 第1题答图 sin C= siny ,联立以上式子得n=Y5,A正确。 2 2.C【解析】光从空气进入尾灯，不发生全反射， 从尾灯射向空气时发生全反射。 3.A【解析】因为smC=占，解得C<45,放发生 全反射。 4.A【解析】海面的蜃景是正立的虚像，沙漠中的 蜃景是倒立的虚像。 提升练习 5.B【解析】由sinC=1可知光在玻璃柱中发生全 n 反射的临界角C=45°。据折射定律可知所有光线从A0 进人玻璃柱后的折射角均为30°。 459 459 从O点入射后的折射光线将沿半 径从C点射出。假设从E点入射 309 4 的光线经折射后到达D点时刚好 发生全反射，则∠0DE=45°。如 图所示，由几何关系可知0=45°， 第5题答图 故弧长DC=4R,故B正确。 6.B【解析】四个选项产生的光路效果如图所示： 66 第6题答图 由图可知B正确。 7.AC【解析】在E点作出法线可知入射角为60°， 折射角为30°，折射率为V3,A正确；由光路的可逆 性可知，在BC边上的人射角小于临界角，不会发生全 反射，B错误；由公式入=入丝可知，C正确；三棱 n 镜两次折射使得光束都向底边偏折，不会与入射到E点 的光束平行，D错误。 【解析】 一R 10 如图所示，考虑从圆形发光面 边缘的A点发出的一条光线， 假设它斜射到玻璃上表面的A' 10 42B 点发生折射，根据折射定律有 第8题答图 nsin0=sina。 式中，n是玻璃的折射率，0是入射角，α是折射 角。现假设A'恰好在纸片边缘。由题意，在A'点刚好 发生全反射，故a=7。设A4'在玻璃上表面的投影长 为L,由几何关系有sin0= L ,由题意，纸片的 VL+h 半径应为R=+,联立以上各式得n=V1+R和，了。 >"3.光的干涉 基础练习 1.D 2.C 3C【解折】单色光万的波长：A片写0m 06m，单色光6的被长：太-方78-m04um 因为P点到双缝的距离之差8=0.6μum=入1，所以用单色 光万照射时P点出现完条纹。因为-06m子，所