4.1 光的折射——高二物理人教版（2019）选择性必修一随堂小练
1.地球表面附近空气的折射率随高度降低而增大，太阳光斜射向地面的过程中会发生弯曲.下列光路图中能描述该现象的是( )
A. B.
C. D.
2.一束光线从空气射向折射率为1.5的玻璃，入射角为45°，下面光路图中正确的是( )
A. B. C. D.
3.某透明介质的横截面为半圆，小明将一束平行单色光线垂直于半圆的直径AB射入透明介质，如图所示，发现在半圆弧上恰好有半圆周长三分之一的圆弧部分没有光透出，则透明介质的折射率为( )
A.3 B.1.5 C. D.
4.如图所示，取一个半径为r的软木塞，在它的圆心处插上一枚大头针，让软木塞浮在液面上.调整大头针插入软木塞的深度，使它露在外面的长度为h.这时从液面上方的各个方向向液体中看，恰好看不到大头针.光在真空中的速度为c.下列说法正确的是( )
A.此液体的折射率 B.此液体的折射率
C.光在此液体中的速度 D.光在此液体中的速度
5.傍晚，太阳从西边落下，在人们观察到日落的时刻（太阳刚落在地平线上），太阳的实际位置( )
A.完全在地平线下方
B.完全在地平线上方
C.恰好落在地平线上
D.部分在地平线上方，部分在地平线下方
6.如图所示，把一个横截面QMP为等边三角形的玻璃棱镜的一个侧面放在水平桌面上，直线SD与QP共线.在S处放一光源，使其发出的直线光束与SQ夹角为30°，该光束射向棱镜的MQ侧面上的一点.调整光源S的位置，使从棱镜另一侧面MP射出的光线射在D点，且恰有.不考虑光线在棱镜中的反射，则( )
A.玻璃棱镜的折射率为
B.玻璃棱镜的折射率为
C.经过棱镜的出射光线与入射光线间的夹角为75°
D.经过棱镜的出射光线与入射光线间的夹角为45°
7.一般材料的折射率都为正值（），现已有针对某些电磁波设计制造的人工材料，其折射率可以为负值（），称为负折射率材料.一束光射入位于空气中的这类材料时，入射角i与折射角r依然满足，但是折射光线与入射光线位于法线的同一侧.有一种新型材料的折射率，从空气中一个点光源发出的光线射向这种材料时在界面发生折射的大致光路图是( )
A. B. C. D.
8.等腰三角形abc为一棱镜的横截面，；一平行于bc边的细光束从ab边射入棱镜，在bc边反射后从ac边射出，出射光分成了不同颜色的两束，甲光的出射点在乙光的下方，如图所示.不考虑多次反射.下列说法正确的是( )
A.甲光的波长比乙光的长
B.甲光的频率比乙光的高
C.在棱镜中的传播速度，甲光比乙光的大
D.该棱镜对甲光的折射率大于对乙光的折射率
E.在棱镜内bc边反射时的入射角，甲光比乙光的大
9.如图所示是一透明圆柱体的横截面，其半径为R，AB是一条直径.今有一束平行单色光沿与AB平行的方向射向圆柱体，若该光线经折射后恰好经过B点，且这条光线到AB的距离是.光在真空中传播速度为c，不考虑圆柱体中的反射.则下列说法正确的是( )
A.从B点射出的光在圆柱体中传播时间为
B.从B点射出的光在圆柱体中传播时间为
C.该透明圆柱体的折射率为
D.该透明圆柱体的折射率为
10.如图所示，两束不同的单色光P和Q，以适当的角度射向半圆形玻璃砖，其出射光线都是从圆心O点沿OF方向射出，则下面说法正确的是( )
A.P光束在玻璃砖中的折射率大 B.Q光束的频率比P光束的频率大
C.P光束穿出玻璃砖后频率变大 D.Q光束穿过玻璃砖所需时间长
11.如图所示，半圆形透明介质的折射率，半径为R，O为圆心，AB为直径，P为AO的中点。点光源可以紧贴直径自左向右移动，只考虑从光源直接发出射到半圆弧上的光线，下列说法正确的是( )
A.当光源位于A的位置，半圆弧的部分有光线射出
B.当光源位于A的位置，半圆弧的部分有光线射出
C.当光源位于P的位置，半圆弧的部分有光线射出
D.当光源位于P与O之间的位置，整个半圆弧均有光线射出
答案以及解析
1.答案：A
解析：由题意可知，越靠近地球表面，空气的折射率越大，从光疏介质射入光密介质的光路如图所示，太阳光斜射向地面的过程中发生折射，随着折射率不断变大，太阳光不断向法线方向偏折，A正确.
2.答案：C
解析：光由空气射向玻璃，是光疏介质射入密介质，不可能发生全反射，即在界面同时发生折射和反射，根据折射定律，则光折射角小于入射角，根据反射定律，反射角等于入射角。故选C。
3.答案：D
解析：由题意可知，光线射入透明介质后，从圆弧面AB射出时，有部分光线发生全反射，因在半圆弧上恰好有半圆周长的圆弧部分有光透出，则恰好发生全反射时入射角为60°，折射率为，故选D.
4.答案：D
解析：由题意结合光路可逆原理知，大头针的最底部反射的光线照射到软木塞的边缘时恰好发生全反射，如图所示，则，此液体的折射率，故A、B错误；由，可知光在此液体中的速度，故C错误，D正确.
5.答案：A
解析：由于太阳光从真空进入地球大气层时要发生折射，我们看到的太阳位置比实际位置要高，因此当人们观察到太阳刚落在地平线上时，太阳的实际位置已在地平线以下，故选A.
6.答案：A
解析：根据题意作出光路图，如图所示，根据几何关系可知光线在A点的入射角为60°，折射角为30°，玻璃棱镜的折射率为，故A正确，B错误；经过棱镜的出射光线与入射光线间的夹角为，故C、D错误.
7.答案：C
解析：由题意知该材料的折射率，折射光线与入射光线位于法线的同一侧，且入射角i与折射角r相等，符合条件的只有C.故选C.
8.答案：ACE
解析：甲、乙两束光传播的光路图如图所示，由图知，乙光的折射角较小，由折射定律知，棱镜对乙光的折射率较大，故乙光的频率较大，波长较短，A正确，B、D错误；由知，甲光在棱镜中的传播速度比乙光的大，C正确；由几何关系知，在棱镜内bc边反射时甲光的入射角比乙光的大，E正确.
9.答案：BD
解析：光线经C点折射后过B点的光路图如图所示.在中，由几何，得；在中，由几何关系得，可得，则该透明圆柱体的折射率为；由几何关系可知，，光在该透明圆柱体中的传播速度为，故从B点射出的光在圆柱体中传播时间为，故选B、D.
10.答案：BD
解析：补全光路图，如图所示，可知单色光Q的偏折程度较大，根据折射定律得知，玻璃对单色光Q的折射率较大，A错误；折射率越大，光的频率越大，所以Q光束的频率比P光束的频率大，B正确；光的频率由光源决定，与介质无关，则P光束穿出玻璃砖后频率不变，C错误；由可知，Q光在玻璃中传播速度较小，所以Q光束穿过玻璃砖所需时间长，D正确。
11.答案：BD
解析：如图甲所示，当光源位于A位置时，光线在位置D发生了全反射，
甲则有，解得，故圆弧BD上有光线射出，且，故半圆弧的部分有光线射出，A错误，B正确；设过P点的任一入射光线的入射角为θ，如图乙所示，
在中有，解得，因为φ的取值范围为，故，即，故整个半圆弧均有光线射出，C错误，D正确。
