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

**基本信息** 分层清晰，梯度合理，通过基础巩固、情境应用到综合拓展的三阶设计，强化光的折射核心概念，培养物理观念与科学思维。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |A层|折射率计算、反射折射定律、光速与折射率关系|基础选择与计算题，聚焦单一知识点，夯实物理观念| |B层|色散现象、全反射应用、实际情境分析|结合“寒夜灯柱”“溶液浓度监测”等情境，提升科学探究能力| |C层|棱镜光路综合、反射膜作用、复杂几何关系|道威棱镜、等腰直角棱镜等综合题，深化模型建构与科学推理|

4.1 光的折射 分层作业 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ A层 1．如图，一光束射入等边三角形玻璃砖，射入时，入射光与玻璃砖表面角度和射出时出射光与玻璃砖表面夹角均为30°，则该玻璃砖对这束光的折射率为（　　） A． B．1.5 C． D．2 2．随着科技的发展，气象卫星可以获取表征地球和大气运动的各种物理状态和参数。离地面越近，大气的折射率越大。当太阳光射向地面时，光的传播速度将（　　） A．变大 B．不变 C．变小 3．（多选）如图所示，一细白光从真空中射入某均质三棱镜，通过三棱镜折射后分为各种光。取其中的甲、乙两种单色光，则下列说法正确的是（　　） A．该三棱镜对甲光的折射率较大 B．该三棱镜对乙光的折射率较大 C．甲光的频率较大 D．乙光的频率较大 4．（多选）光线从空气射向玻璃时，入射角的正弦与折射角的正弦之比为。一条光线从空气射入该玻璃中，在分界面处的入射角为60°。入射光中，一部分被反射，另一部分被折射。则（　　） A．反射角为30° B．反射角为60° C．折射角为45° D．折射角为30° 5．某透明均匀介质的截面图如图所示，直角三角形的直角边BC与半圆形直径重合，，半圆形的半径为，一束光线从点与成射入介质，其延长线过半圆形的圆心，已知光线在点的折射角。求： (1)介质折射率为多少； (2)已知光速为，求光在介质中传播的时间。 6．如图所示，折射率的玻璃圆柱水平放置，平行于其横截面的一束光线从顶点入射，与竖直方向的夹角α=45°。已知圆柱横截面半径为R，光速为c。求： (1)光线射入圆柱时的折射角θ； (2)光线从射入圆柱至射出时的时间t（不考虑光线在圆柱内的反射）。 B层 7．“寒夜灯柱”是在极冷天气下，由于大气中的冰晶（视为竖直的圆柱体）对光的折射、反射造成的一种冰晕现象。其部分光路如图所示，一束复色光从右侧界面折射进入冰晶，分成两束单色光x、y，再经左侧界面反射，又从右侧界面折射出来进入人眼。下列说法正确的是（　　） A．在冰晶中，单色光x的速度比单色光y大 B．在冰晶中，单色光x的波长比单色光y长 C．从冰晶右侧出射后，单色光x、y将平行进入人眼 D．从冰晶右侧出射后，单色光x、y将会相交于人眼处 8．（多选）某兴趣小组设计了一种监测透明溶液浓度的装置。如图所示，一水平放置的长方体透明容器（容器壁厚度忽略不计）内部装有待测溶液。一束单色激光以设定的入射角θ从左侧空气斜射入溶液，经两次折射后打在竖直光屏上。已知该溶液的折射率n随浓度增大而增大。保持入射角θ及激光笔、容器、光屏的位置不变，下列说法正确的有（　　） A．若溶液浓度增大，激光在溶液中的传播速度将减小 B．若溶液浓度增大，光屏上的光斑将向上移动 C．若溶液浓度增大，激光束从容器右侧射出时的出射角将减小 D．若保持溶液浓度不变，改用频率更高的单色激光进行测试，光屏上的光斑将向下移动 9．如图甲所示，某市在大运河拐弯公园的人工湖底某位置水平安装了一半径为R的平面圆形灯，恰如水底的一轮明月。已知水底“明月”发出的橙色光在湖面上形成一个半径为d的橙色圆，如图乙所示。水对橙色光的折射率为，光在真空中的传播速度为c。求： (1)水底“明月”的深度h； (2)该灯发出的光从发出到射出水面的最长时间t。 C层 10．如图，折射率为的棱镜的横截面为等腰直角三角形，，BC边所在底面上镀有一层反射膜。一细光束沿垂直于BC方向经AB边上的M点射入棱镜，若这束光在BC边上O点反射后，恰好射向顶点A，O点图中未标出，下列说法正确的是（　　） A．在M点折射角为 B．在BC上反射角为 C．M位于AB中点 D． 11．（多选）“道威棱镜”是一种用于光学图像翻转的仪器。如图所示，等腰梯形ABCD是“道威棱镜”的横截面，底角为45°，光1和光2均沿与BC平行的方向射入棱镜，且均在BC面上发生一次全反射后从CD面射出。已知棱镜对光1的折射率为，对光2的折射率，BC=L，光在真空中的传播速度为c，则（　　） A．光1和光2经过棱镜后从CD边射出时均与BC边平行 B．光1在棱镜中的传播时间为 C．光1在棱镜中经过的路程小于光2在棱镜中经过的路程 D．光1在棱镜中传播的时间小于光2在棱镜中传播的时间 12．如图，某透明玻璃砖的截面为直角三角形边长为，一束单色激光从点正上方的点与边平行射向的中点进入玻璃砖，恰好从点射出，已知真空中的光速大小为。求： (1)该玻璃砖对激光的折射率； (2)激光从点到点所用的时间。 《 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 C C BD BC C AB D AD 1．C 【详解】由题意可得，光路图如图所示 由题意可知 根据对称性，结合几何关系可知，光线与三角形玻璃砖的底边平行，则 所以，该玻璃砖对这束光的折射率为 故选C。 2．C 【详解】离地面越近，大气的折射率越大，根据折射率可得 可知当太阳光射向地面时，光的传播速度将变小。 故选C。 3．BD 【详解】由图知，白光从真空中射入三棱镜时，入射角相同，乙光的折射角较小。根据可知，该三棱镜对乙光的折射率较大，乙光的频率也较大。 故选BD。 4．BC 【详解】AB．由反射定律可知，反射角等于入射角。已知入射角为60°，故反射角为60°。A错误，B正确； CD．由折射定律可知，折射率，其中为入射角，为折射角。已知，， 则，故折射角为。 C正确，D错误。 故选BC。 5．(1) (2) 【详解】（1）入射角，折射角 由折射定律可得折射率 （2）由几何关系可得，折射光平行于的方向，，则 在介质中波速为 光在介质中传播的时间 6．(1) (2) 【详解】（1）根据光的折射定律有 解得光线射入圆柱时的折射角为 （2）光在玻璃圆柱内的光路图如图所示： 由几何关系可得光线在圆柱内的长度为 则由可得光在圆柱内的传播速度为 所以解得光线从射入圆柱至射出时的时间为 7．C 【详解】AB．从图中可以看出x光的折射角较小，入射角相同，故x光的折射率较大，由，可知x光在冰晶中的传播速度较小，折射率大、频率大，波长短，故AB错误； CD．光路图如图所示，根据光路可逆，可知x、y两束光将平行出射进入人眼，故C正确，D错误。 故选C。 8．AB 【详解】A．溶液浓度增大，折射率增大，传播速度减小，故A正确； BC．溶液浓度增大，折射率增大，折射角变小，又出射光线与入射光线平行，由几何关系，光屏上的光斑将向上移动，故B正确、C错误； D．改用频率更高的单色激光进行测试，折射率大，折射角小，光屏上的光斑将向上移动，故D错误。 故选AB。 9．(1) (2) 【详解】（1）圆形灯边缘的橙色光在水面恰好发生全反射，则有 则 根据几何关系有 解得 （2）圆形灯边缘发出的橙色光从发出到射出水面的最长距离为s，根据几何关系有 橙色光在水中的传播速度 则橙色光从发出到射出水面的最长时间 解得 10．D 【详解】A．画出光路图，如图所示 光线垂直于BC方向射入，根据几何关系可知入射角为，由于棱镜折射率为，根据折射公式 可求出折射角为，故A错误； B．折射角为，可得，，可得光线在BC上反射角为，故B错误； CD．根据角度关系，可求出且为等腰三角形，可得 和相似，设，故有 即，故M不在AB中点，故D正确，C错误。 故选D。 11．AD 【详解】A．根据几何关系可知，光在AB界面上的折射角等于在CD界面上的入射角，根据光路可逆可知，光在AB界面上的入射角等于在CD界面上的折射角，即光在CD界面上的折射角等于45°，即光1和光2经过棱镜后从CD边射出时均与BC边平行，故A正确； B．由于光1的折射率为，对光2的折射率，根据折射率的定义式可知，光1在AB界面上的折射角大于光2在AB界面上的折射角，由于两光入射点的间距不确定，作出可能的光路如图所示 对光1，根据正弦定理有 则有 由于光在AB界面上的折射角等于在CD界面上的入射角，结合上述求解原理有 则光1在介质中传播的路程 根据折射率的关系式有 ， 光1在棱镜中的传播时间为 解得 故B错误； C．根据正弦定理，结合上述求解光1在介质中传播路程的原理，可知，光2在介质中传播的路程 由于 则有 可知 即有 即光1在棱镜中经过的路程大于光2在棱镜中经过的路程，故C错误； D．根据折射率的关系式有 ， 光2在棱镜中的传播时间为 结合上述有 ， 由于空气中的入射角为，则折射角与均小于，结合上述可知 则有 可知 即光1在棱镜中传播的时间小于光2在棱镜中传播的时间，故D正确。 故选AD。 12．(1) (2) 【详解】（1）结合题意光路如图 几何关系可知入射角 折射角 则折射率 （2）由几何关系可知，的长 的长 激光从到传播的时间 激光在玻璃砖中的传播速度 激光从到传播的时间 所以激光从点到点所用的时间 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 $