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章末测评验收卷(四)　光的折射和全反射
(满分：100分)
一、单项选择题(本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的)
1.如图所示的四种情景中，属于光的折射的是(　　)
A B C D
2.一束单色光经由空气射入玻璃，这束光的(　　)
速度变慢，波长变短 速度不变，波长变短
频率增高，波长变长 频率不变，波长变长
3.图为埃舍尔名画(三界)，我们总是像画中一样看到远处树木的倒影，近处水中的鱼，这说明(　　)
远处水中没有鱼
树木倒影是树木发出的光先进入水中然后再通过水的折射进入人的眼中
近处的鱼发出的光经过水面时透射光的能量较少
远处的鱼发出的光入射角大容易发生全反射，所以看不到
4.一束光线由空气射向折射率为的某种介质，下列说法不正确的是(　　)
当入射角大于45°时，一定发生全反射
无论入射角是多大，都不能发生全反射
无论入射角是多大，折射角都不会超过45°
欲使折射角等于30°，入射角应为45°
5.日晕是太阳光通过卷层云时受到冰晶的折射或反射而形成的一种物理现象，其简化原理图如图所示，关于甲、乙两种光，下列说法正确的是(　　)
甲光的频率大于乙光的频率
甲光在冰晶中的传播速率大于乙光在冰晶中的传播速率
甲光在冰晶中的传播时间可能等于乙光在冰晶中的传播时间
从冰晶射入空气时，甲光发生全反射的临界角小于乙光发生全反射的临界角
6.如图所示，有一玻璃三棱镜ABC，顶角A为30°，一束光线垂直于AB射入棱镜，从AC射出进入空气，测得出射光线与AC夹角为30°，则棱镜的折射率为(　　)
7.如图甲所示，将塑料瓶下侧开一个小孔，瓶中灌入清水，水就从小孔流出。用激光水平射向塑料瓶小孔，发现激光会沿着水流传播，像是被束缚在水流中一样，产生该现象的原理与光导纤维的原理相同。紧靠出水口的一小段水柱的竖直截面如图乙所示，ad和bc可视为以O为圆心的同心圆弧，圆弧ad的半径Oa长为R，且b在Oa上。光线垂直ab边射入，若水的折射率为，考虑在截面abcd内的光线，要求光线第一次射到ad边时均不能从该水柱射出，ab边的长度最大为(　　)
R R
R R
二、多项选择题(本题共4小题，每小题6分，共24分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)
8.观光水池的水面下安装有几个彩色灯泡，岸上的游客看到红灯和绿灯是在同一水平线上，红灯和绿灯均可视为点光源，下列说法正确的是(　　)
红灯的实际位置比绿灯低
游客看到的灯的深度比灯的实际深度要小
若水池面积足够大，则红灯把水面照亮的面积较大
岸上的人看到的灯实际是光的全反射所成的像
9.如图，在水中有一厚度不计的薄玻璃片制成的中空三棱镜，里面是空气，一束白光A从棱镜的左边射入，从棱镜的右边射出时发生了色散，射出的可见光分布在a点和b点之间，则下列说法正确的是(　　)
从a点射出的是红光，从b点射出的是紫光
从a点射出的是紫光，从b点射出的是红光
光在ab面上不可能发生全反射
从a点和b点射出的都是紫光，从ab中点射出的是红光
10.为了从坦克内部观察外部目标，在厚度为20 cm的坦克壁上开了一个直径为12 cm的孔，若在孔内分别安装由同一材料制成的如图甲、乙、丙所示的三块玻璃，其中乙、丙两块玻璃的厚度相同。坦克内的人在同一位置通过玻璃能看到的外界的角度范围是(　　)
甲的大于乙的 甲的小于丙的
乙的小于丙的 乙的等于丙的
11.我们通常能看见的彩虹是红色在外、紫色在内，这被称为“虹”，如图所示为太阳光射到空气中的小水珠发生色散的简化光路示意图，a、b为折射出的两种单色光，则a光(　　)
折射率较大
在水中的传播速度较大
光的频率较大
从水中射向空气时全反射临界角较大
三、非选择题(本题共5小题，共48分)
12.(4分)
一束光从某种介质射入空气，折射光路如图所示，则该介质的折射率约为________(2分)，进入空气后这束光的速率变大，波长________(2分)。
13.(6分)在“测量玻璃的折射率”的实验中：
(1)在白纸上放好平行玻璃砖，如图甲所示，在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2，然后在另一侧透过玻璃砖观察，并依次插上大头针P3和P4。在插P3和P4时，用P3挡住P1、P2的像，用P4挡住P3及________(1分)。
(2)某同学实验中作出光路图如图乙所示，此玻璃的折射率计算式为n＝____________(1分)(用图中的i、r表示)。
(3)如图丙所示，玻璃砖两个界面不平行，在bb′一侧透过玻璃砖观察，可以看到P1和P2的像，是否依然可以借助上述方法测出折射率，并请说出理由___________________________________________________________________
____________________________________________________________(2分)。
(4)如图丙所示，玻璃砖两个界面不平行，在bb′一侧透过玻璃砖观察，可能看不到P1和P2的像，请分析原因_________________________________________
___________________________________________________________(2分)。
14.(12分)如图所示，一储油桶，底面直径与高均为1 m。当桶内无油时，从某点A恰能看到桶底边缘上的某点B。当桶内油的深度等于桶高的一半时，由点A沿方向AB看去，恰能看到桶底上的点C，C、B两点相距0.25 m。已知光在真空中的传播速度c＝3×108 m/s，求油的折射率和光在油中的传播速度(可带根号)。
15.(12分)如图所示，用未知材料做成圆柱形透明砖，截面半径为R，侧边除一小孔S外都涂有反射层，一束激光从小孔S射入，入射光线与处于同一圆形截面平行的直径间距为R，发现光线经过三次反射后又从小孔S射出。已知光在真空中的速度为c。求：
(1)(6分)该材料的折射率；
(2)(6分)光在透明砖内的传播时间。
16.(14分)如图，某透明介质的截面为直角三角形ABC，其中∠A＝30°，AC边长为L，一束单色光从AC面上距A为的D点垂直于AC面射入，恰好在AB面发生全反射。已知真空中的光速为c，
(1)(4分)求出该介质的折射率n；
(2)(4分)画出该光束从射入该介质到射出该介质的光路并求出相应的偏折角；
(3)(6分)求出该光束从射入该介质到第一次射出该介质经历的时间t。
章末测评验收卷(四)　光的折射和全反射
1.B　[A属于光沿直线传播，A错误；B属于光的折射，B正确；C属于光沿直线传播，C错误；D属于光的反射，D错误。]
2.A　[单色光由空气射入玻璃时，根据v＝知，光的速度v变慢，光从一种介质进入另一种介质时，光的频率不变，光从空气射入玻璃时，由v＝λf可知波长变短，A正确，B、C、D错误。]
3.D　[远处的鱼发出的光入射角较大，当入射角大于等于临界角时能发生全反射，光线不能射出水面，所以看不到，故D正确，A错误；树木倒影是树木发出的光在水面发生反射后，反射光进入人的眼中，故B错误；近处的鱼发出的光的光线射到水面处，入射角越小，反射光越弱而折射光越强，所以近处的鱼发出的光经过水面时透射光的能量较多，故C错误。]
4.A　[因为光从光疏介质射入光密介质，所以不会发生全反射，故A错误，B正确；当入射角最大时，根据折射定律n＝知，折射角也最大，而最大的入射角为90°，即i＝90°时，得r＝45°，所以最大的折射角为45°，故C正确；当折射角r＝30°时，由折射定律n＝＝，得入射角i＝45°，故D正确。]
5.B　[由甲光的偏折程度小于乙光，可知甲光的折射率较小，则甲光的频率小于乙光的频率，A错误；根据v＝可知，甲光在冰晶中的传播速率大于乙光在冰晶中的传播速率，B正确；甲光在冰晶中的传播速度较大，路程较短，则甲光在冰晶中的传播时间小于乙光在冰晶中的传播时间，C错误；根据sin C＝可知，从冰晶射入空气时，甲光发生全反射的临界角大于乙光发生全反射的临界角，D错误。]
6.C　[顶角A为30°，则光从AC面射出时，在玻璃中的入射角i＝30°，由于出射光线和AC的夹角为30°，所以折射角r＝60°，棱镜的折射率为n＝＝，C项正确。]
7.B　[由全反射条件知sin C＝＝，光线垂直ab边射入，当从b端射入的激光入射角恰好等于临界角时，光线均不能从ad边射出，此时ab边的长度为lab＝R－Rsin C＝R，故B正确。]
8.BC　[水对七种色光的折射率不同，其中对紫光的折射率最大，对红光的折射率最小，折射率越大，虚像的位置离水面越近，所以，要看到红灯和绿灯在同一水平线上，安装时，绿灯的位置较低，红灯的位置较高，故A错误；人从水面上看水面下的物体，看到的是位置偏高的虚像，所以游客看到的灯的深度比灯的实际深度要小，B正确；光从水面下向上斜射向空气中，若入射角达到临界角时，就会发生全反射，所以，能从水面透射出来的光(即能把水面照亮的部分)是一个圆面，根据几何关系可以得到照亮圆面的半径R、灯的实际深度H、以及折射率n之间的关系式是R＝，可知，折射率越大，R越小，圆的面积越小，因为水对绿光的折射率大，对红光的折射率小，所以红灯把水面照亮的面积较大，故C正确；岸上的人看到的灯实际是光的折射所成的像，故D错误。]
9.BC　[此棱镜相对周围介质是光疏介质，从棱镜中射出时，折射角大于入射角，所以出射光线向顶角方向偏转，紫光的折射率大，则紫光的偏折程度大，即紫光从a点射出，红光从b点射出，故B正确，A、D错误；根据光从光密介质进入光疏介质，且入射角大于等于临界角时，才能发生全反射，在ab面上，光从空气进入玻璃中不可能发生全反射，故C正确。]
10.AD　[对甲、乙、丙三种情况，人眼的位置一定，入射光线经玻璃折射后进入眼睛，如图所示，可知甲的角度范围大于乙、丙的，乙、丙的角度范围相同，故A、D正确。]
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11.BD　[由光路图可知，b光的偏折程度大于a光的偏折程度，可知b光的折射率大于a光的折射率，A错误；由光在介质中传播的速度与折射率的关系公式v＝，b光的折射率大于a光的折射率，可知在水中a光的传播速度大于b光的传播速度，B正确；由a光的折射率小，可知a光的频率小，C错误；b光的折射率大于a光的折射率，由发生全反射的临界角公式sin C＝，可知从水中射向空气时a光全反射临界角较大，D正确。]
12.1.41　变长
解析　折射率n＝＝＝≈1.41，光从某种介质射入空气，光的频率不变，传播速度变大，由v＝λf知波长变长。
13.(1)P1、P2的像　(2)　(3)可以，理由见解析
(4)在bb′上发生全反射
解析　(1)根据实验原理，连接P1、P2表示入射光线，连接P3、P4表示出射光线，连接两光线与玻璃砖的交点，即为折射光线。实验的过程中，要先在白纸上放好玻璃砖，在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2，然后在玻璃砖另一侧观察，调整视线使P1的像被P2的像挡住，接着在眼睛所在一侧相继又插上两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，使P4挡住P3和P1、P2的像。
(2)玻璃的折射率计算式为n＝。
(3)玻璃砖的两个光学面不平行，只能造成出射光线与入射光线一定不平行，但仍可以测出折射角和入射角，根据n＝计算折射率。
(4)玻璃砖的两个光学面不平行，有可能光线在bb′上发生全反射，所以在bb′一侧透过玻璃砖观察不到P1、P2的像。
14.　×108 m/s
解析　画出光路图如图所示。
INCLUDEPICTURE"K375.TIF" INCLUDEPICTURE "E:\\2024(秋)物理 选择性必修 第一册 鲁科版\\学生WORD文档\\K375.TIF" \* MERGEFORMATINET
设桶高为h，桶底面直径为d，
则h＝d＝1 m
设入射角为r，折射角为i，则
sin r＝＝＝
sin i＝＝＝
故n＝＝
由n＝知v＝＝ m/s＝×108 m/s。
15.(1)　(2)
解析　(1)由入射点位置可知，光射入圆柱形透明砖的入射角满足
INCLUDEPICTURE"K377.TIF" INCLUDEPICTURE "E:\\2024(秋)物理 选择性必修 第一册 鲁科版\\学生WORD文档\\K377.TIF" \* MERGEFORMATINET
sin i＝＝
则i＝60°
又由题意可知，圆柱形砖内的光路应为正方形
故有r＝45°
由折射定律有n＝
联立解得n＝。
(2)由几何关系知光在圆柱形透明砖内的路程为l＝4R
光在圆柱形透明砖内的传播速度为v＝
光在透明砖内的传播时间t＝
联立解得光在透明砖内的传播时间为t＝。
16.(1)2　(2)见解析图　60°　(3)
解析　(1)由于光束垂直于AC面射入，故光束在AB面上的入射角为30°，由题意知，光束恰好在AB面上发生全反射，
则全反射临界角C＝30°
则n＝＝＝2。
(2)光路图如图所示，
INCLUDEPICTURE"K379.TIF" INCLUDEPICTURE "E:\\2024(秋)物理 选择性必修 第一册 鲁科版\\学生WORD文档\\K379.TIF" \* MERGEFORMATINET
光束垂直AC面射入，即DF方向(EO方向)，
光束在BC面射出时与BC面垂直，即EG方向，
所以偏折角为60°。
(3)由图可知DF＝ADtan 30°＝
FE＝2DF＝，DE＝AD＝
则EC＝，EG＝ECcos 30°＝
故光在介质中的传播距离为s＝DF＋FE＋EG＝
光在介质中的传播速度v＝＝
光在介质中的传播时间t＝＝。(共36张PPT)
章末测评验收卷(四)
(时间：75分钟　满分：100分)
一、单项选择题(本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的)
1.如图所示的四种情景中，属于光的折射的是(　　)
B
解析　A属于光沿直线传播，A错误；B属于光的折射，B正确；C属于光沿直线传播，C错误；D属于光的反射，D错误。
2.一束单色光经由空气射入玻璃，这束光的(　　)
A.速度变慢，波长变短 B.速度不变，波长变短
C.频率增高，波长变长 D.频率不变，波长变长
A
3.图为埃舍尔名画(三界)，我们总是像画中一样看到远处树木的倒影，近处水中的鱼，这说明(　　)
A.远处水中没有鱼
B.树木倒影是树木发出的光先进入水中然后再通过水
的折射进入人的眼中
C.近处的鱼发出的光经过水面时透射光的能量较少
D.远处的鱼发出的光入射角大容易发生全反射，所以看不到
D
解析　远处的鱼发出的光入射角较大，当入射角大于等于临界角时能发生全反射，光线不能射出水面，所以看不到，故D正确，A错误；树木倒影是树木发出的光在水面发生反射后，反射光进入人的眼中，故B错误；近处的鱼发出的光的光线射到水面处，入射角越小，反射光越弱而折射光越强，所以近处的鱼发出的光经过水面时透射光的能量较多，故C错误。
A
5.日晕是太阳光通过卷层云时受到冰晶的折射或反射而形成的一种物理现象，其简化原理图如图所示，关于甲、乙两种光，下列说法正确的是(　　)
A.甲光的频率大于乙光的频率
B.甲光在冰晶中的传播速率大于
乙光在冰晶中的传播速率
C.甲光在冰晶中的传播时间可能等于乙光在冰晶中的传播时间
D.从冰晶射入空气时，甲光发生全反射的临界角小于乙光发生全反射的临界角
B
6.如图所示，有一玻璃三棱镜ABC，顶角A为30°，一束光线垂直于AB射入棱镜，从AC射出进入空气，测得出射光线与AC夹角为30°，则棱镜的折射率为(　　)
C
B
二、多项选择题(本题共4小题，每小题6分，共24分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)
8.观光水池的水面下安装有几个彩色灯泡，岸上的游客看到红灯和绿灯是在同一水平线上，红灯和绿灯均可视为点光源，下列说法正确的是(　　)
A.红灯的实际位置比绿灯低
B.游客看到的灯的深度比灯的实际深度要小
C.若水池面积足够大，则红灯把水面照亮的面积较大
D.岸上的人看到的灯实际是光的全反射所成的像
BC
9.如图，在水中有一厚度不计的薄玻璃片制成的中空三棱镜，里面是空气，一束白光A从棱镜的左边射入，从棱镜的右边射出时发生了色散，射出的可见光分布在a点和b点之间，则下列说法正确的是(　　)
BC
A.从a点射出的是红光，从b点射出的是紫光
B.从a点射出的是紫光，从b点射出的是红光
C.光在ab面上不可能发生全反射
D.从a点和b点射出的都是紫光，从ab中点射出的是红光
解析　此棱镜相对周围介质是光疏介质，从棱镜中射出时，折射角大于入射角，所以出射光线向顶角方向偏转，紫光的折射率大，则紫光的偏折程度大，即紫光从a点射出，红光从b点射出，故B正确，A、D错误；根据光从光密介质进入光疏介质，且入射角大于等于临界角时，才能发生全反射，在ab面上，光从空气进入玻璃中不可能发生全反射，故C正确。
10.为了从坦克内部观察外部目标，在厚度为20 cm的坦克壁上开了一个直径为12 cm的孔，若在孔内分别安装由同一材料制成的如图甲、乙、丙所示的三块玻璃，其中乙、丙两块玻璃的厚度相同。坦克内的人在同一位置通过玻璃能看到的外界的角度范围是(　　)
AD
A.甲的大于乙的 B.甲的小于丙的
C.乙的小于丙的 D.乙的等于丙的
解析　对甲、乙、丙三种情况，人眼的位置一定，入射光线经玻璃折射后进入眼睛，如图所示，可知甲的角度范围大于乙、丙的，乙、丙的角度范围相同，故A、D正确。
11.我们通常能看见的彩虹是红色在外、紫色在内，这被称为“虹”，如图所示为太阳光射到空气中的小水珠发生色散的简化光路示意图，a、b为折射出的两种单色光，则a光(　　)
A.折射率较大
B.在水中的传播速度较大
C.光的频率较大
D.从水中射向空气时全反射临界角较大
BD
三、非选择题(本题共5小题，共48分)
12.(4分)一束光从某种介质射入空气，折射光路如图所示，则该介质的折射率约为________，进入空气后这束光的速率变大，波长________。
答案　1.41　变长
13.(6分)在“测量玻璃的折射率”的实验中：
(1)在白纸上放好平行玻璃砖，如图甲所示，在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2，然后在另一侧透过玻璃砖观察，并依次插上大头针P3和P4。在插P3和P4时，用P3挡住P1、P2的像，用P4挡住P3及________。
(2)某同学实验中作出光路图如图乙所示，此玻璃的折射率计算式为n＝____________(用图中的i、r表示)。
(3)如图丙所示，玻璃砖两个界面不平行，在bb′一侧透过玻璃砖观察，可以看到P1和P2的像，是否依然可以借助上述方法测出折射率，并请说出理由_________________________________________________________________。
(4)如图丙所示，玻璃砖两个界面不平行，在bb′一侧透过玻璃砖观察，可能看不到P1和P2的像，请分析原因__________________________________________
__________________________________________________________________。
14.(12分)如图所示，一储油桶，底面直径与高均为1 m。当桶内无油时，从某点A恰能看到桶底边缘上的某点B。当桶内油的深度等于桶高的一半时，由点A沿方向AB看去，恰能看到桶底上的点C，C、B两点相距0.25 m。已知光在真空中的传播速度c＝3×108 m/s，求油的折射率和光在油中的传播速度(可带根号)。
解析　画出光路图如图所示。
(1)求出该介质的折射率n；
(2)画出该光束从射入该介质到射出该介质
的光路并求出相应的偏折角；
(3)求出该光束从射入该介质到第一次射出该介质经历的时间t。

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