4.1 光的折射 分层作业 -2025-2026学年高二上学期物理人教版选择性必修第一册

4.1 光的折射 分层作业 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ A层 1．一束由红光、蓝光组成的复色光从水中沿方向射入球形气泡中，发生折射的光路如图所示，为气泡球心，、为折射光线。则（　　） A．是红光，在水中光速度比的大 B．是红光，在水中光速度比的小 C．是蓝光，在水中光速度比的大 D．是蓝光，在水中光速度比的小 2．如图是彩虹形成的原理图，由于水对不同颜色光的折射率不同，一束红、紫两色的复色光射入水滴后，经两次折射和一次反射后，分为和两束单色光。已知水对红光的折射率小于对紫光的折射率，则关于光和光，下列说法正确的是（　　） A．是红光，且在水中传播速度较小 B．是紫光，且在水中传播速度较大 C．是红光，且在水中传播速度较大 D．是紫光，且在水中传播速度较小 3．（多选）截面OAB为四分之一圆的玻璃砖，静置于水平地面。一束含有a、b两种单色光的复色光垂直于OA边射入玻璃砖，当光从M点射出时，光路如图所示。下列说法正确的是（　　） A．玻璃砖对a光的折射率比对b光的大 B．玻璃砖对a光的折射率比对b光的小 C．在玻璃砖中，a光的传播速度小于b光的传播速度 D．在玻璃砖中，a光的传播速度大于b光的传播速度 4．（多选）如图所示，一束复色光从空气中沿半圆形玻璃砖半径方向射入，从玻璃砖射出后分成、两束单色光。以下说法正确的是（　　） A．玻璃砖对光的折射率为 B．光的频率比光的大 C．光在玻璃中的传播速度比光的小 D．光的波长比光的大 5．把一枚硬币放在装满水的不透明碗的底部中央，眼睛在碗的左上边缘可以看到整个硬币，若把碗里的水用吸管缓缓吸走，硬币在视线中消失了，为什么吸水后我们就看不见原来的硬币？ 6．2025年10月31日23时44分神舟二十一号载人飞船在酒泉卫星发射中心成功发射，在此之前我国宇航员已进行多次太空授课，为广大青少年带来了一系列精彩的太空科普课。观看“太空水球”光学实验后，小张同学用内径为、外径为的环形玻璃砖模拟光在水球中的传播，将玻璃砖放置在水平面上，一束平行于水平面的单色光从点以与连线成角射入玻璃砖（为玻璃砖的圆心），单色光经一次折射后，恰好与玻璃砖内壁相切，从玻璃砖外壁上的点射出（出射光线未画出），如图甲所示，已知玻璃砖的折射率为，光在真空中的速度为，求： (1)该单色光在玻璃砖中由到传播的时间及入射角； (2)若减小入射角，该单色光经点折射后，恰好在玻璃砖内壁处发生全反射，如图乙所示，求此时入射角的大小。 B层 7．如图直角三棱镜，∠B=30°，一光线平行BC从左侧射入，经两次折射从AC射出后，角度偏转了15°。则该介质的折射率为（　　） A． B． C． D． 8．（多选）一位潜水爱好者在水下活动时，利用激光器向岸上救援人员发射蓝色激光信号，设激光光束与水面的夹角为α，如图所示。他发现只有当α大于41°时，岸上救援人员才能收到他发出的激光光束，下列说法正确的是（　　） A．蓝色激光在水中的折射率为 B．蓝色激光在水中的折射率为 C．若激光器发出红色激光，当α大于41°时，岸上救援人员能接收到该红色激光 D．当他以α=60°向水面发射激光时，岸上救援人员接收激光光束的方向与水面夹角小于60° 9．如图所示，由某种透明材料制成的三棱镜的横截面为等腰三角形，的长度为，底边上镀有水银。一细束平行于边的单色光自边的点射入三棱镜，在边发生一次反射后从边的点射出。 (1)求光从点射出时的折射角； (2)改变点在边上的位置（不改变单色光入射方向），射入点与点的距离为，射出点与点的距离为，经过多次实验发现，与之间满足关系式，求三棱镜的折射率。 C层 10．如下图所示，一束由红、蓝色光组成的复合光，以入射角θ从侧面射入均匀透明的长方体玻璃砖，在玻璃内色散成a、b两束，在玻璃砖上表面刚好没有光线射出。已知红光的折射率小于蓝光的折射率，则（　　） A．b为红色光束 B．全反射临界角 C．玻璃对红光的折射率 D．若缓慢增大θ，蓝光先从上表面射出 11．（多选）如图，一个圆筒的底面直径与高均为，从某点A恰能看到筒底边缘的某点B。向筒内注入折射率为的液体到某一深度，仍沿AB方向看去，恰好看到筒底上的点C，C、B两点相距。下列说法正确的是（　　） A．光在液体中传播的速度为m/s B．此时筒内液体的深度为 C．从A点绕圆筒竖直轴一周，以相同角度观察，能看到筒底区域为半径等于的圆面 D．若继续注入液体，从A点沿AB方向看去，能看到筒底的区域长度为 12．如图所示为横截面是直角三角形的三棱镜，棱镜材料对紫光的折射率为，对红光的折射率为，一束很细的白光由棱镜的一侧面AB垂直射入，从另一侧面AC射出。已知棱镜的顶角为，AC边平行于光屏MN，并且与光屏相距L，试求在光屏MN上得到的可见光的宽度。 《 4.1 光的折射 分层作业》参考答案 题号 1 2 3 4 7 8 10 11 答案 A C BD BC C BCD C CD 1．A 【详解】从图中可以看出，b光的偏折程度比a光大，故b光折射率比a光折射率大，所以b是蓝光，a是红光，根据可知，在水中a光速度比b的大，综合可知A选项符合题意。 故选A。 2．C 【详解】由于水对红光的折射率小于对紫光的折射率，则红光的偏折角小于紫光的偏折角，因此a为紫光，b为红光，结合可知，红光在水中传播的速度大于紫光在水中传播的速度。故选C。 3．BD 【详解】AB．a光的偏折程度小于b光的，则 故A错误，B正确； CD．根据，可知在玻璃砖中，a光的传播速度大于b光的传播速度，故C错误，D正确。 故选BD。 4．BC 【详解】A．根据折射定律可得玻璃砖对光的折射率为，故A错误； BC．由题图可知，光的偏折程度大于光的偏折程度，则玻璃砖对光的折射率大于玻璃砖对光的折射率，则光的频率比光的大；根据， 可知，光在玻璃中的传播速度比光的小，故BC正确； D．根据， 由于光的频率比光的大，则光的波长比光的小，故D错误。 故选BC。 5．见解析 【详解】这是由于光的折射产生的现象，碗中加满水时，光从水中传入空气中时，在水和空气的分界面上发生了折射，光又是从光密介质传入光疏介质，所以折射角大于入射角如图左所示，这样人眼就接收到了硬币反射的光了，人也就看到了硬币了。若把碗里的水用吸管缓缓吸走，此时硬币反射的光沿直线刚好传播不到人眼里时，人看不到硬币。 6．(1)， (2) 【详解】（1）设折射角为角，由几何关系得 解得 根据几何关系可得 又由 单色光在介质中传播的速度为 联立解得 再由折射率 解得 （2）光路如图所示 根据临界角公式 在中，由正弦定理得 解得 又由折射率公式，有 解得 7．C 【详解】光路如图，设光线在D点的折射角为β，则由光的折射定律 设在E点的出射角为α，则在E点时 由几何关系 可得 联立解得， 故选C。 8．BCD 【详解】AB．当恰好发生全反射时，，入射角是光线与法线（垂直水面）的夹角，因此临界角 根据全反射临界角公式 得蓝色激光在水中的折射率 故A错误，B正确； C．同种介质对红光的折射率小于对蓝光的折射率，即 由得红光的临界角 刚好全反射对应红光的临界夹角 说明只要就不会全反射。当时，一定满足，红光可以射出水面，岸上能接收到，故C正确； D．当时，水中入射角 根据折射定律（r为折射光线与法线的折射角） 得 因此 折射光线与水面的夹角为 即接收方向与水面夹角小于，故D正确。 故选BCD。 9．(1) (2) 【详解】（1）如图甲所示，设光在边上的点被反射，三角形和三角形为相似三角形，光线在点的折射角与在点的入射角相等 根据光的可逆性原理，光线从点射出的折射角与光线在点的入射角相等，由几何关系可知光从点射出时的折射角为。 （2）如图乙所示，作点关于底边的对称点，可以认为光线是从点射到点，根据 可知光线与平行，可得折射角 折射率。 10．C 【详解】A．入射侧面的法线为水平虚线，由折射定律 （为入射角，为玻璃内折射角）：越大，越小，越小。图中的折射角更小，说明更大，因此是蓝光，是红光， 故A错误。 B．全反射临界角满足 ，越小，越大。因， 故B错误。 C．折射定律：，得 ； 几何关系：玻璃砖上表面法线为竖直方向，折射光线在上表面的入射角，刚好全反射时，故； 由三角恒等式，代入得：，整理得 ， 故C正确。 D．缓慢增大，由得：增大，上表面入射角减小。由于，入射角减小后，红光的入射角先小于自身临界角，因此红光先从上表面射出， 故D错误。 故选C。 11．CD 【详解】A．根据 解得，故A错误； B．设此时筒内液体的深度为h，光路图如图所示 根据折射率的定义式，可得 由几何关系可知，解得 根据几何关系，可得 解得，故B错误； C．由B选项分析，可知沿AB方向看去，恰好看到筒底上的点C到液面入射点正下方的距离为 则从A点绕圆筒竖直轴一周，以相同角度观察，能看到筒底区域为半径等于的圆，故C正确； D．若继续注入液体，从A点沿AB方向看去，能看到筒底的位置再逐渐右移，恰好注满液体时，沿AB方向看去，恰好看到筒底上的点C到液面入射点正下方的距离为 则该过程能看到筒底的区域长度为，故D正确。 故选CD。 12． 【详解】由光的色散可知，光谱上下边缘分别为紫光和红光，它们的入射角相同，均为，设它们在侧面AC射出时的折射角分别为和，如图所示 由折射率的公式可得 由几何关系可得 又有 联立解得 光屏MN上得到的可见光的宽度为 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $