人教版選擇性必修第一冊高二物理課后培優(yōu)分級練4.1光的折射(原卷版+解析)

4.1光的折射課后培優(yōu)練課后培優(yōu)練級練培優(yōu)第一階——基礎過關練1．如圖所示，一根筷子豎直放置于圓柱形薄玻璃杯中，現(xiàn)向薄玻璃杯內(nèi)注入清水，保持觀察方向不變，可能觀察到的現(xiàn)象是（）A． B．C． D．2．一束復色光沿方向由真空射向半圓柱狀的玻璃磚，發(fā)生折射而分為a、b兩束單色光，其傳播方向如圖所示，則（）A．真空中a光的波長比b長B．a(chǎn)光在玻璃中的傳播速度比b大C．a(chǎn)光在玻璃中的波長比其在真空中的長D．a(chǎn)、b光在玻璃磚中傳播的時間相等3．下列四幅光路圖中，能表示一束白光通過三棱鏡的是（）A． B．C． D．4．在“測定玻璃的折射率”實驗時，某學生在插第三枚大頭針時，在視線中看到兩枚大頭針“斷”成了a，b、c、d四截，如圖所示。正確的做法是讓同時擋?。ǎ〢．a(chǎn)、b B．c、d C．a(chǎn)、c D．b、d5．某同學在測玻璃折射率時，把玻璃磚一邊與aa′對齊，但另一條邊bb′畫得明顯過寬，該同學在aa′一側(cè)觀察，其它操作符合要求，引起的誤差及測量結(jié)果正確表述是（）A．折射角偏大，折射率比真實值小B．折射角偏小，折射率比真實值大C．折射角偏大，折射率比真實值大D．折射角偏小，折射率比真實值小6．某同學在測玻璃折射率時，把玻璃磚一邊與aa′對齊，但另一條邊bb′畫得明顯過寬，其它操作符合要求，由此引起的誤差及測量結(jié)果正確表述是（）A．折射角偏大，折射率比真實值小B．折射角偏小，折射率比真實值大C．折射角偏大，折射率比真實值大D．折射角偏小，折射率比真實值小7．如圖所示，一束光照射到底面有涂層的平行玻璃磚上表面，經(jīng)下表面反射后從玻璃磚上表面折射出光線a、b。關于光線a、b，下列說法正確的是（）A．a(chǎn)光在玻璃磚中的傳播速度較小 B．玻璃磚對b光的折射率較大C．出射光線a、b一定平行 D．在真空中，a光的波長較長8．在測量玻璃折射率的實驗中：（1）小明同學在測某梯形玻璃磚的折射率，畫玻璃磚邊界時操作如圖甲所示，請指出其不當之處：_________（寫出一點即可）。（2）小強同學在測量玻璃磚的折射率實驗時，以通過入射光線P1P2（圖片中未標出）的直線與玻璃磚的交點O為圓心，以某一適當長度R為半徑畫圓，與OA交于P，與OO′的延長線交于Q，從P和Q分別作玻璃磚界面的法線NN′的垂線，P′和Q′分別為垂足，如圖乙所示，用刻度尺量得PP′=45mm，QQ′=30mm，則玻璃磚的折射率n=_________。（3）在用插針法測定玻璃磚折射率的實驗中，小明、小強二位同學在紙上畫出的界面aa′、bb′與玻璃磚位置的關系分別如圖丙中①、②所示，其中小明同學用的是矩形玻璃磚，小強同學用的是梯形玻璃磚。他們的其它操作均正確，且均以aa′、bb′為界面畫光路圖。則小明同學測得的折射率與真實值相比_________填（“偏大”、“偏小”或“不變”）；小強同學測得的折射率與真實值相比_________（填“偏大”、“偏小”或“不變”）。9．如圖所示，ABC為半徑為R的半球形的透明介質(zhì)的截面，一束單色光平行AC從圓弧面上的D點射入透明介質(zhì)，D點與AC間的距離為，光線射到圓弧面上的E點再次折射后，射在地面上的F點（E、F均未標出），光在真空中傳播的速度為c，求：（1）透明介質(zhì)對光的折射率；（2）單色光從D點傳播到F點的時間。10．圖（一）是我國宇航員王亞平太空授課時“玩水球”，水滴在完全失重環(huán)境下成為一透明的球體，當太阻光照射到“水球”上時，光會被折射和反射而形成彩虹。如圖（二）為某均勻透明球形液滴的截面圖，圓心O在球心上。球半徑為R。一束光從空中（看作真空）平行直徑AOB射到圓上的C點，入射角，該光射入球內(nèi)經(jīng)過一次反射后從D點再次平行AOB折射向空中。求：（1）液滴對該光的折射率n；（2）該光從C點射入液滴經(jīng)一次反射從D點射出在液滴內(nèi)傳播的時間t。（光在真空中的傳播速度為c）培優(yōu)第二階——拓展培優(yōu)練11．某小組做測定玻璃的折射率實驗，所用器材有：玻璃磚，大頭針，刻度尺，量角器，圓規(guī)，筆，圖釘，白紙。（1）某同學用圖釘將白紙按在繪圖板上，如圖甲所示，先在白紙上畫出一條直線aa'作為界面，過aa'上的一點O畫出界面的法線NN'，并畫一條線段AO作為入射光線。把平行玻璃磚平放在白紙上，使它的長邊與aa'對齊，畫出玻璃磚的另一條長邊bb'。下列實驗操作步驟的正確順序是___________。①在線段AO上豎直地插上兩枚大頭針P1、P2，透過玻璃磚觀察大頭針P1、的像，調(diào)整視線的方向，直到P1的像被P2擋住。②移去玻璃磚，連接、P4并延長交bb'于O'，連接OO'即為折射光線，入射角，折射角=∠O'ON'。③在觀察的這一側(cè)依次插兩枚大頭針P3、P4，使擋住P1、的像，P4擋住P1、的像及P3，記下P3、P4的位置。④改變?nèi)肷浣?，重復實驗，記錄相關測量數(shù)據(jù)。⑤用量角器測出入射角和折射角。（2）如圖乙所示，一同學在紙上畫玻璃磚的兩個界面aa'和bb'時，不小心將兩界面aa'、bb'間距畫得比玻璃磚寬度大些，則測得的折射率___________。（選填“偏大”、“偏小”或“不變”）。12．如圖所示，水平面上有一個激光光源P，通過調(diào)整角度可朝水平面上方各個方向發(fā)射一束單色光。現(xiàn)有一個半徑為R的透明半球體，其直徑與水平面平行，O點為半球體的球心，O點到水平面的距離，從光源P發(fā)射的一細束單色光經(jīng)過半球體后，恰好從半球體上表面上的B點豎直向上射出，，已知光源P與Q點的距離，O、P、Q三點位于同一豎直平面內(nèi)。求：（1）光線從P射向半球體的方向與水平面的夾角；（2）透明半球體對該單色光的折射率。13．如圖所示，一艘帆船靜止在湖面上，距水面的湖底P點發(fā)出的激光束射到水面時的入射角為37°，從水面出射后恰好照射到帆船上的豎直桅桿頂端，該出射光束與豎直方向的夾角為53°，桅桿到P點的水平距離，光在真空中傳播的速度，取，。求：（1）豎直桅桿頂端到水面的高度；（2）激光從P點發(fā)出到照到水面的時間t。4.1光的折射課后培優(yōu)練課后培優(yōu)練級練培優(yōu)第一階——基礎過關練1．如圖所示，一根筷子豎直放置于圓柱形薄玻璃杯中，現(xiàn)向薄玻璃杯內(nèi)注入清水，保持觀察方向不變，可能觀察到的現(xiàn)象是（）A． B．C． D．【答案】B【詳解】圖為筷子在盛水后玻璃杯內(nèi)的俯視圖A處為筷子，根據(jù)折射定律可知，ABP表示由筷子發(fā)出穿過玻璃杯壁的一條光線。A'是通過光線逆向看到的像，相對筷子往右偏離了一定距離。故ACD錯誤，B正確。故選B。2．一束復色光沿方向由真空射向半圓柱狀的玻璃磚，發(fā)生折射而分為a、b兩束單色光，其傳播方向如圖所示，則（）A．真空中a光的波長比b長B．a(chǎn)光在玻璃中的傳播速度比b大C．a(chǎn)光在玻璃中的波長比其在真空中的長D．a(chǎn)、b光在玻璃磚中傳播的時間相等【答案】D【詳解】A．設入射角為i，折射角為r，則根據(jù)折射定律可知，當入射角相同，折射角越小的折射率越大，故由于光的折射率越大，其頻率越大，波長越短，則a光在真空中的波長小于光束b的波長，故A錯誤；B．根據(jù)可知，玻璃對光折射率越大，則光在玻璃中的傳播速度越小，故a光在玻璃中的傳播速度比b小，故B錯誤；C．a(chǎn)光在玻璃和真空中傳播時頻率不變，而a光在玻璃中的傳播速度小于真空中的光速，根據(jù)可知，a光在玻璃中的波長比其在真空中的小，故C錯誤；D．根據(jù)幾何關系可知光在玻璃中傳播的距離為所以傳播的時間為因此a、b光在玻璃磚中傳播的時間相等，故D正確。故選D。3．下列四幅光路圖中，能表示一束白光通過三棱鏡的是（）A． B．C． D．【答案】D【詳解】AB．白光是由七種顏色的單色光組成的，不同色光通過同一介質(zhì)折射率不同，所以相同的入射角，折射角不同，所以光線從棱鏡射入時，發(fā)生第一次折射，七種色光就會分散，AB錯誤；CD．光線從棱鏡射出時，發(fā)生第二次折射，折射角應大于入射角，折射率大的偏折大，C選項上面的光折射率小但是第二次折射偏折反而大，C錯誤，D正確。故選D。4．在“測定玻璃的折射率”實驗時，某學生在插第三枚大頭針時，在視線中看到兩枚大頭針“斷”成了a，b、c、d四截，如圖所示。正確的做法是讓同時擋?。ǎ〢．a(chǎn)、b B．c、d C．a(chǎn)、c D．b、d【答案】B【詳解】根據(jù)實驗原理可知，應擋住、透過玻璃磚的像而不是、，圖中a、b為、，c、d為、透過玻璃磚的像，即應讓同時擋住c、d。故選B。5．某同學在測玻璃折射率時，把玻璃磚一邊與aa′對齊，但另一條邊bb′畫得明顯過寬，該同學在aa′一側(cè)觀察，其它操作符合要求，引起的誤差及測量結(jié)果正確表述是（）A．折射角偏大，折射率比真實值小B．折射角偏小，折射率比真實值大C．折射角偏大，折射率比真實值大D．折射角偏小，折射率比真實值小【答案】A【詳解】如圖所示實線是真實的光路圖，虛線是玻璃磚寬度畫大后的光路圖，由圖看出，在這種情況測得的入射角不受影響，但測得的折射角比真實的折射角偏大，根據(jù)因此測得的折射率偏小。故選A。6．某同學在測玻璃折射率時，把玻璃磚一邊與aa′對齊，但另一條邊bb′畫得明顯過寬，其它操作符合要求，由此引起的誤差及測量結(jié)果正確表述是（）A．折射角偏大，折射率比真實值小B．折射角偏小，折射率比真實值大C．折射角偏大，折射率比真實值大D．折射角偏小，折射率比真實值小【答案】A【詳解】如圖所示實線是真實的光路圖，虛線是玻璃磚寬度畫大后的光路圖，由圖看出，在這種情況測得的入射角不受影響，但測得的折射角比真實的折射角偏大，根據(jù)因此測得的折射率偏小。故選A。7．如圖所示，一束光照射到底面有涂層的平行玻璃磚上表面，經(jīng)下表面反射后從玻璃磚上表面折射出光線a、b。關于光線a、b，下列說法正確的是（）A．a(chǎn)光在玻璃磚中的傳播速度較小 B．玻璃磚對b光的折射率較大C．出射光線a、b一定平行 D．在真空中，a光的波長較長【答案】AC【詳解】AB．作出光路圖如圖所示根據(jù)光路圖可知，光線進入玻璃磚時，玻璃對a光的偏折程度大于b光，所以玻璃對a光的折射率大于b光，根據(jù)可知，在玻璃中，a光的傳播速度小于b光的傳播速度，故A正確，B錯誤；C．因為a、b兩光在上表面的折射角與反射后在上表面的入射角分別相等，根據(jù)折射定律可知出射后折射角等于開始時的入射角，所以出射光線一定平行，故C正確；D．玻璃對a光的折射率大于b光，則a光的頻率大于b光的頻率，根據(jù)可知a光的波長小于b光的波長，故D錯誤。故選AC。8．在測量玻璃折射率的實驗中：（1）小明同學在測某梯形玻璃磚的折射率，畫玻璃磚邊界時操作如圖甲所示，請指出其不當之處：_________（寫出一點即可）。（2）小強同學在測量玻璃磚的折射率實驗時，以通過入射光線P1P2（圖片中未標出）的直線與玻璃磚的交點O為圓心，以某一適當長度R為半徑畫圓，與OA交于P，與OO′的延長線交于Q，從P和Q分別作玻璃磚界面的法線NN′的垂線，P′和Q′分別為垂足，如圖乙所示，用刻度尺量得PP′=45mm，QQ′=30mm，則玻璃磚的折射率n=_________。（3）在用插針法測定玻璃磚折射率的實驗中，小明、小強二位同學在紙上畫出的界面aa′、bb′與玻璃磚位置的關系分別如圖丙中①、②所示，其中小明同學用的是矩形玻璃磚，小強同學用的是梯形玻璃磚。他們的其它操作均正確，且均以aa′、bb′為界面畫光路圖。則小明同學測得的折射率與真實值相比_________填（“偏大”、“偏小”或“不變”）；小強同學測得的折射率與真實值相比_________（填“偏大”、“偏小”或“不變”）?！敬鸢浮?/p>

①用手直接觸摸玻璃磚的光學面；②用玻璃磚代替直尺畫邊界線（寫出一點即可）

1.5

偏小

不變【詳解】（1）[1]①用手直接觸摸玻璃磚的光學面；②用玻璃磚代替直尺畫邊界線（寫出一點即可）；（2）[2]玻璃磚的折射率（3）[3]圖①甲同學測定折射率時，作出的折射光線如下圖中虛線所示，實線表示實際光線，可見折射角增大，則由折射定律可知，折射率將偏小；[4]題圖②測折射率時，主要操作正確，與玻璃磚形狀無關，故乙同學測得的折射率與真實值相比不變。9．如圖所示，ABC為半徑為R的半球形的透明介質(zhì)的截面，一束單色光平行AC從圓弧面上的D點射入透明介質(zhì)，D點與AC間的距離為，光線射到圓弧面上的E點再次折射后，射在地面上的F點（E、F均未標出），光在真空中傳播的速度為c，求：（1）透明介質(zhì)對光的折射率；（2）單色光從D點傳播到F點的時間?！敬鸢浮浚?）；（2）【詳解】（1）光路圖如圖所示根據(jù)幾何關系可知，由數(shù)學知識可得，因此故透明介質(zhì)對光的折射率為。（2）根據(jù)幾何關系有由得從而有因此又有，可得故單色光從D點傳播到F點的時間為。10．圖（一）是我國宇航員王亞平太空授課時“玩水球”，水滴在完全失重環(huán)境下成為一透明的球體，當太阻光照射到“水球”上時，光會被折射和反射而形成彩虹。如圖（二）為某均勻透明球形液滴的截面圖，圓心O在球心上。球半徑為R。一束光從空中（看作真空）平行直徑AOB射到圓上的C點，入射角，該光射入球內(nèi)經(jīng)過一次反射后從D點再次平行AOB折射向空中。求：（1）液滴對該光的折射率n；（2）該光從C點射入液滴經(jīng)一次反射從D點射出在液滴內(nèi)傳播的時間t。（光在真空中的傳播速度為c）【答案】（1）；（2）【詳解】（1）根據(jù)對稱及光路可逆性，作出光路如圖所示解得（2）由幾何關系得光在液滴中的傳播速度光在液滴中的傳播時間培優(yōu)第二階——拓展培優(yōu)練11．某小組做測定玻璃的折射率實驗，所用器材有：玻璃磚，大頭針，刻度尺，量角器，圓規(guī)，筆，圖釘，白紙。（1）某同學用圖釘將白紙按在繪圖板上，如圖甲所示，先在白紙上畫出一條直線aa'作為界面，過aa'上的一點O畫出界面的法線NN'，并畫一條線段AO作為入射光線。把平行玻璃磚平放在白紙上，使它的長邊與aa'對齊，畫出玻璃磚的另一條長邊bb'。下列實驗操作步驟的正確順序是___________。①在線段AO上豎直地插上兩枚大頭針P1、P2，透過玻璃磚觀察大頭針P1、的像，調(diào)整視線的方向，直到P1的像被P2擋住。②移去玻璃磚，連接、P4并延長交bb'于O'，連接OO'即為折射光線，入射角，折射角=∠O'ON'。③在觀察的這一側(cè)依次插兩枚大頭針P3、P4，使擋住P1、的像，P4擋住P1、的像及P3，記下P3、P4的位置。④改變?nèi)肷浣?，重復實驗，記錄相關測量數(shù)據(jù)。⑤用量角器測出入射角和折射角。（2）如圖乙所示，一同學在紙上畫玻璃磚的兩個界面aa'和bb'時，不小心將兩界面aa'、bb'間距畫得比玻璃磚寬度大些，則測得的折射率___________。（選填“偏大”、“偏小”或“不變”）。【答案】

①③②⑤④

偏小【詳解】（1）［1］根據(jù)測定玻璃的折射率實驗的步驟，步驟排序應該為①③②⑤④（2）［2］根據(jù)折射率的定義寬度增加后