山东省济宁市实验中学选修1高中物理 《光的折射》测试题

山东省济宁市实验中学选修

1高中物理 《光的折射》测试题

一、光的折射 选择题

1．两束同色细平行光相距为d ，从空气中互相平行地斜射到梯形玻璃砖的上表面，如图所示，当它们从玻璃砖的下表面垂直射出后，有（ ）

A ．两束光平行，距离为d

B ．两束光平行，距离大于d

C ．两束光平行，距离小于d

D ．两束光不平行，两射出点的距离为d

2．如图所示，是声波从介质Ⅰ进入介质Ⅱ的折射情况，由图判断下面说法中正确的是( )

A ．入射角大于折射角，声波在介质Ⅰ中的波速大于它在介质Ⅱ中的波速

B ．入射角大于折射角，Ⅰ可能是空气，Ⅱ可能是水

C ．入射角小于折射角，Ⅰ可能是钢铁，Ⅱ可能是空气

D ．介质Ⅰ中波速v 1与介质Ⅱ中波速v 2满足：12

21

sin sin v v θθ= 3．如图所示，一细束白光通过玻璃三棱镜折射后分为各种单光色，取其中a 、b 、c 三种色光，下列说法正确的是（ ）

A ．a 光的频率最低

B ．在真空中b 光的波长最长

C ．玻璃对c 光的折射率最大

D ．在三棱镜中c 光传播速度最大

4．某同学用插针法测量平行玻璃砖折射率的实验图景如图所示。他按正确的方法插了大头

针a、b、c、d。则下列说法中正确的是（）

A．实验中，入射角应适当大些

B．该同学在插大头针d时，使d挡住a、b的像和c C．若入射角太大，光会在玻璃砖内表面发生全反射D．该实验方法只能测量平行玻璃砖的折射率

5．如图所示，插针法“测定平行玻璃砖折射率”的实验中，P1、P2、P

3、P4为所插的针，θ1为入射角，θ2为折射角．下列说法正确的是（）

A．θ1过小会导致θ2不易准确测量

B．θ1过大会导致P1、P2的像模糊

C．P1与P2，P3与P4间的距离适当小些

D．P3、P4的连线与P1、P2的连线不一定平行

6．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，则错误的是（）

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．从a点和b点射出的都是红光，从ab中点射出的是紫光

D．光在ab面上可能发生全反射

7．关于折射率，下列说法中正确的是( )

A．根据1

2

sin

n

sin

θ

θ

=可知，介质的折射率与入射角的正弦成正比

B．根据1

2

sin

n

sin

θ

θ

=可知，介质的折射率与折射角的正弦成反比

C ．介质的折射率由介质本身决定，与入射角、折射角均无关

D ．根据c

n v

=

可知，介质的折射率与介质中的光速成反比 E.同一频率的光由第一种介质进入第二种介质时，折射率与波长成反比

8．如图所示，两单色光a 、b 分别沿半径方向由空气射入半圆形玻璃砖，出射光合成一束复色光P ，已知单色光a 、b 与法线间的夹角分别为45°和30°，则a 光与b 光（ ）

A ．在玻璃砖中的折射率之比为2:1

B ．在玻璃砖中的传播时间之比为1:2

C ．在玻璃砖中的波长之比为2:1

D ．由该玻璃砖射向真空时临界角之比为2:1

9．如图所示，O 1O 2是透明介质制成的半圆柱体的对称面和纸面的交线，A 、B 是关于O 1O 2轴等距且平行的两束单色细光束，从半圆柱体右方射出的光路如图所示．根据该光路图，下列说法正确的是________．

A ．该介质对A 光的折射率比对

B 光的折射率小 B ．该介质对两束光的折射率都小于2

C ．CA 光的频率比B 光的频率高

D ．在真空中，A 光的波长比B 光的波长长 E.光从空气进入该介质后，其频率变高

10．如图所示为一横截面为直角三角形ABC 的玻璃棱镜，其中30A ?∠=，D 点在AC 边上，A 、D 间距为L ，23AB L =。一条光线平行于AB 边从D 点射入棱镜，光线垂直

BC 边射出，已知真空中的光速为c ，则（ ）

A 3

B．光线在棱镜中传播的路程为3L

C．光线在棱镜中传播的时间为53 2

L

c

D．光线在棱镜中传播的时间为5 2 L c

11．一个等腰直角三棱镜的截面如图所示，一细束蓝光从AC面的P点沿平行底面AB方向射入棱镜后，经AB面反射，再从BC面的Q点射出，且有PQ∥AB(图中未画光在棱镜内的光路)．如果将一细束绿光仍从P点沿平行底面AB方向射入三棱镜，则从BC面射出的光线

A．仍从Q点射出，出射光线平行于AB

B．仍从Q点射出，出射光线不平行于AB

C．可能从Q′点射出，出射光线平行于AB

D．可能从O″点射出，出射光线平行于AB

12．公园里灯光喷泉的水池中有处于同一深度的若干彩灯,在晚上观察不同颜色彩灯的深度和水面上被照亮的面积,下列说法正确的是( )

A．红灯看起来较浅,红灯照亮的水面面积较小

B．红灯看起来较深,红灯照亮的水面面积较小

C．红灯看起来较浅,红灯照亮的水面面积较大

D．红灯看起来较深,红灯照亮的水面面积较大

13．如图所示,玻璃棱镜的截面为等腰三角形,顶角a为30°．一束光线垂直于ab面射入棱镜,又从ac面射出．出射光线与入射光线之间的夹角为30°，则此棱镜材料的折射率是()

A．3

B．3C．

3

2

D．

23

14．胶囊型元件水平放置，由某透明材料制成，两端是半径为r的半球，中间是长度为4r 的圆柱体，中轴线是1234

O O O O。一激光束从左侧平行中轴线水平射入，经折射、反射再折射后又从左侧水平射出。已知出射光线与入射光线的间距为1.6r，则该元件的折射率为（）

A．4

2

5

B．

4

3

5

C．

8

5

D．

62

5

15．一束由红、蓝两单光组成的光以入射角θ由空气射到半圆形玻璃砖表面的A处，AB是半圆的直径．进入玻璃后分为两束，分别为AC、AD，它们从A到C和从A到D的时间分别为t1和t2，则（）

A．AC是蓝光，1t小于2t

B．AC是红光，1t小于2t

C．AC是蓝光，1t等于2t

D．AC是红光，1t大于2t

16．光刻机是生产大规模集成电路的核心设备，光刻机的曝光波长越短，分辨率越高。“浸没式光刻”是一种通过在光刻胶和投影物镜之间加入浸没液体，从而减小曝光波长、提高分辨率的技术。如图所示，若浸没液体的折射率为1.44，当不加液体时光刻胶的曝光波长为193nm，则加上液体时光刻胶的曝光波长变为（）

A．161 nm B．134 nm C．93nm D．65nm

17．如图所示，实线为空气和水的分界面，一束绿光从水中的A点沿AO1方向（O1点在分界面上，图中未画出）射向空气，折射后通过空气中的B点，图中O点为A、B连线与分界面的交点．下列说法正确的是（）

A．O1点在O点的右侧

B．绿光从水中射入空气中时波长不变

C．若沿AO1方向射出的一束蓝光，则折射光线有可能通过B点正上方的C点

D．若增大入射角，可能在空气中的任何位置都看不到此绿光

18．如图所示为等腰棱镜，真空中a、b两束单色光与棱镜轴线OO′等距，两束光折射后相交于图中的P点．以下判断正确的是（）

A．在真空中的光速v a＞v b

B．该棱镜对光的折射率n a＞n b

C．通过棱镜的时间t a＞t b

D．a、b两束光从同一介质射入真空过程中，发生全反射的临界角θa＞θb

19．圆形玻璃砖的横截面如图所示， O点为圆心，OO′为直径MN的垂线，足够大的光屏PQ与直径MN垂直并接触于N点，已知半圆形玻璃砖的半径R=10cm，折射率3

n ，一细束激光沿半径方向射向圆心O点，入射光线与OO′夹角0

30，光屏PQ上出现两个光斑，则这两个光斑之间的距离为( )

A．203

cm B．53cm C．

403

cm D．203cm

20．如图所示，把由同种材料(玻璃)制成的厚度为d的立方体A和半径为d的半球体B分别放在报纸上，从正上方(对B来说是最高点)竖直向下分别观察A、B中心处报纸上的字，下面的说法正确的是()．

A．看到A中的字比B中的字高

B．看到B中的字比A中的字高

C．看到A、B中的字一样高

D．A中的字比没有玻璃时的高，B中的字和没有玻璃时的一样

【参考答案】***试卷处理标记，请不要删除

一、光的折射选择题

1．B

【解析】

【分析】

【详解】

光线穿过玻璃砖，经过两次折射，根据光路的可逆性，射出的光线与射入的光线平行，所以两束光穿过玻璃砖后依旧平行，玻璃砖对两束光的折射率是相同的，由于玻璃砖是梯形的，由图象可知

MP NQ >

所以在玻璃砖内发生折射的两束光线中，a 比b 向左偏离程度更大，两光线远离，两者射出光线的距离变大，故ACD 错误，B 正确。 故选B 。 2．AB 【解析】 【分析】 【详解】

A ．由图示可知，入射角大于折射角，介质Ⅰ对波的折射率小于介质Ⅱ对波的折射率，由

c

n v

=可知，n 越小，波的传播速度越大，由此可知，声波在介质Ⅰ中的波速大于它在介

质Ⅱ中的波速，故A 正确；

BC ．由图示可知，入射角大于折射角，介质Ⅰ对波的折射率小于介质Ⅱ对波的折射率，Ⅰ可能是空气，Ⅱ可能是水，故B 正确，C 错误；

D ．由相对折射率公式可知，介质Ⅰ中波速1v ，与介质Ⅱ中波速2v 满足

11

22

sin sin v n v θθ=

= 故D 错误． 故选AB 。

点睛：本题考查了声波的折射现象，声波的折射与光的折射遵守相同的折射定律，分析清楚波的传播过程图，应用折射定律可以解题． 3．AC 【解析】 【分析】 【详解】

AB ．由光路图可知，a 光的偏折程度最小，则a 光的折射率最小，a 光的频率最低，据

c

λυ

=知，a 光在真空中波长最长，故A 项正确，B 项错误；

CD ．由光路图可知，c 光的偏折程度最大，c 光的折射率最大；根据c

v n

=，c 光在棱镜中传播速度最小，故C 项正确，D 项错误。 4．AB 【解析】 【分析】 【详解】

A ．为了减小角度测量的相对误差，入射角应适当大一些．但不能太大，否则出射光线太

弱，A正确；

B．该同学在插大头针d时，使d挡住a、b的像和c，由此确定出射光线的方向，B正确；

C．由几何知识可知，光线在上表面的折射角等于下表面的入射角，根据光路可逆性原理可知，光线一定会从下表面射出，折射光线不会在玻璃砖的内表面发生全反射，C错误；D．该实验方法的原理是折射定律，也能用来测量其他透明介质的折射率，D错误。

故选AB。

5．AB

【解析】

【分析】

【详解】

A.入射角θ1过小，进入玻璃时折射角θ2更小，不易准确测量，故A正确；

B．θ1过大会导致进入玻璃的折射光过弱，P1、P2的像模糊，故B正确；

C. P1、P2及P3、P4之间的距离应适当大些，引起的角度的相对误差较小，可提高精度．故C错误；

D. 根据光路可逆性原理可知，P3、P4的连线与P1、P2的连线一定平行，故D错误；

故选AB.

6．ACD

【解析】

ABC、作出射到a点和b点的光路图如下

由图看出射到a点的折射角比较大，而入射角相同，由

sini

n

sinr

，知a光的折射率较大，

故从a点射出的是紫光，从b点射出的是红光，故AC错误，B正确；

D、根据光从光密介质进入光疏介质，且入射角大于临界角时，才能发生光的全反射，光在ab面上，光从空气进入水中，不满足产生的条件，因此不可能发生全反射，故D错误；

错误的故选ACD．

【点睛】红光的折射率比紫光小．做出光路图，根据折射角大小和折射定律比较折射率大小进而得到是红光还是紫光；光从空气进入水时，不会产生光的全反射现象，从而即可求解．

7．CDE

【解析】

【详解】

介质的折射率是一个表明介质的光学特性的物理量，由介质本身决定，与入射角、折射角

无关，故选项A 、B 错误，选项C 正确；由于真空中光速是一个定值，故n 与v 成反比，这也说明折射率与光在该介质中的光速是有联系的，故选项D 正确；由v ＝λf ，当f 一定时，v 正比于λ，由于n 与v 成反比，故折射率与波长λ也成反比，故选项E 正确；故选CDE ． 8．BCD 【解析】 【分析】 【详解】

A ．假设两单色光a 、b 折射角为θ，则a 光折射率为

a sin sin 45n θ

=

?

则b 光折射率为

b sin sin 30n θ

=

?

解得

a b :sin30:sin 45n n =??=故A 错误； B ．根据

c v n

=

x xn t v c

=

= 由于路程和光速一样，可得

a b a b ::t t n n ==故B 正确； C ．根据

c v n

=

v c f fn

λ=

= 从一种介质进入另一种介质的波，频率不变，光速一样，可得

a b b a ::n n λλ=

故C 正确； D ．临界角公式

1

sin C n

=

可得

a b b a sin :sin :C C n n =

故D 正确。 故选BCD 。 9．ABD 【解析】

光线通过玻璃体后，A 光的偏折程度比B 光的小，则该玻璃体对A 光的折射率比对B 光的折射率小，而折射率越大，光的频率越高，说明A 光的频率比B 光的频率低，由c=λγ知，在真空中，A 光的波长比B 光的长，故AD 正确，C 错误；根据

sin 2sin 2sin 45

r

n r =

=< ，选项B 正确；光的频率由光源决定，与介质无关，则A 光从空气进入该玻璃体后，其频率不变．故E 错误．故选ABD. 点睛：解决本题的突破口在于通过光的偏折程度比较光的折射率，知道折射率、频率、波长以及光在介质中的速度等大小关系. 10．AC 【解析】 【分析】 【详解】 A ．光路如下图

因为光线垂直BC 边射出，有β=30°，光线在E 点发生反射，有α=30°，可知r =30°，光线平行于AB 边从D 点射入棱镜，入射角θ=60°，由折射定律有

sin 3sin θ

n r

=

=故A 正确；

B ．△ADE 为等腰三角形，由几何关系有

DE =AD =L ，2cos30EB AB L =-??

解得

3cos 2

L EF EB β=?=

光线在棱镜中传播的路程为

2.5s DE EF L =+=

故B 错误；

C D ．光线在棱镜中传播的速度

c v n

=

光线在棱镜中传播的时间为

s t v =

=

故C 正确，D 错误。 故选AC 。 11．D 【解析】 【分析】 【详解】

蓝光的折射率大，在AC 面上偏折得更厉害，绿光折射率小，在AC 面上偏折的角度小，出射点向下偏，所以可能在O "点射出，根据几何关系得，在BC 面上的入射角和在AC 面上的折射角相等，根据折射定律，通过光的可逆性，知出射光线仍然与AB 平行，故D 正确，A 、B 、C 错误． 【点睛】

蓝光的折射率大于绿光的折射率，根据折射定律判断在AC 面上折射角的大小，根据几何关系确定在BC 面上的入射角，从而确定出射点以及出射角的大小． 12．D 【解析】

试题分析：红灯看起来较深，因为水对红光的折射率小于对绿光的折射率，根据视深与实深的关系式h h n

=

实视，折射率越小，看起来较深．由1

sinC n =

又由题意知，点光源照亮的水面边缘光线刚好发生全反射，由几何知识得

sinC =，折射率越小，半径越

大，

点光源照亮的水面面积为2S R π=，故红灯照亮的水面面积较大， 故选D

考点：考查了折射定律的应用

点评：题关键要知道水面边缘光线刚好发生全反射，由折射定律和几何知识结合，就能轻松解答． 13．B 【解析】 【分析】 【详解】 光路图如图所示：

根据几何关系得入射角30

i=，折射角303060

r=+=

由折射定律得

3

sin2

3

1

sin

2

r

n

i

===

故B正确；

故选B 。

点睛：由几何关系求出折射角和入射角,结合折射定律求出棱镜的折射率. 14．A

【解析】

【分析】

【详解】

由光路的对称性与可逆性可知，激光束在胶囊元件中的光路如下图所示。

设光线在半球处的入射角为i，折射角为γ，则由折射定律得

sin

sin

i

n

γ

=

由几何关系得

0.8

sin0.8

r

i

r

==

在三角形24

MO O中，由正弦定理得

()

sin

sin

5

i

r r

γ

γ-

=

结合三角公式

()

sin sin cos cos sin

i i i

γγγ

-=-

联解可得

tan1

γ=

π4

γ=

折射率

425

n =

故BCD 错误，A 正确。 故选A 。 15．C 【解析】

光的偏折程度比较大，则介质对AC 光的折射率比较大，AC 光的频率比较大，所以AC 光应是蓝光．

设AC 光与法线方向成α角，AC 光在介质中的传播速度为：c

v n

=

，则有2sin c R vt t n α==

，又sin sin n θα=，由以上两式得：2sin R t c

θ=，可知，AC 光与AD 光的传播时间相等，故C 正确，ABD 错误． 16．B 【解析】 【分析】 【详解】 加上液体时光刻胶的曝光波v f λ=

，光在液体中的传播速度为c

v n

=，不加液体时0c λf =联立得

00193nm 134nm 1.44

v c f n c n λλλ=

=?==≈ 故B 正确，ACD 错误。 故选B 。 17．D 【解析】 【分析】

光由水由射入空气时折射角大于入射角，据此大致画出光路图，确定O 1点与O 点的位置关系；水对蓝光的折射率大于绿光的折射率，则射出水的时的折射角较大据此判断折射光线有可能通过B 点上方还是下方．

A 、光由水由射入空气时折射角大于入射角，光路图大致如下：

可以看出O 1点在O 点的左侧，故A 错误；

B 、绿光从水中射入空气中时传播速度增大，频率不变，由v f λ=，知波长变大，故B 错误；

C 、若沿AO 1方向射出一束蓝光，水对蓝光的折射率大于绿光的折射率，则射出水时的折射角较大，则蓝光的折射光线经过B 点下方，不可能经过B 点正上方的C ，故C 错误；

D 、光由光密介质（水）射入光疏介质（空气）时，当入射角增大到一定的值会发生全反射，则在空气中的任何位置都看不到绿光，故D 正确． 【点睛】

解决本题关键掌握光的反射定律、折射定律和全反射的条件，并能来用分析实际问题即可． 18．D 【解析】 【分析】

在真空中，不同的颜色的光传播的速度相同，通过光线的偏折程度，比较a 、b 两束光的折射率大小，再根据c

n v

=比较两束光在棱镜中传播的速度，从而比较传播的时间，然后再根据1

sinC n

=比较临界角的大小． 【详解】

A 、在真空中，不同的颜色的光传播的速度都相同，即a b v v =，故选项A 错误；

B 、两束光折射后相交于图中的P 点，可知b 光偏折厉害，则a 光的折射率小于b 光的折射率，所以a b n n ＜，故选项B 错误；

C 、a 光的折射率小于b 光的折射率，根据c

v n

=

知，a 光在棱镜中传播的速度大于b 光的传播速度，a 光在棱镜中传播的距离较小，则a 光通过棱镜的时间小于b 光通过棱镜的时间，即a b t t ＜，故选项C 错误； D 、根据1

sinC n

=

，可知a 光发生全反射的临界角大于b 光发生全反射的临界角，即a b θθ＞，故选项D 正确．

【点睛】

解决本题的突破口是通过光线的偏折程度比较出折射率的大小，从而可以比较出频率、波

长、在介质中的速度、临界角等大小关系． 19．C 【解析】 【分析】

光线在AB 面上发生反射和折射，在水平屏幕MN 上出现两个光斑，根据折射定律结合几何关系求出两个光斑之间的距离． 【详解】 画出如图光路图，

设折射角为r ，根据折射定律：sinr

n sin θ=

则得：3330sinr nsin sin θ==??= 解得：60r =?

根据几何关系，两个光斑之间的距离为：

34060301031033

L PN NQ Rtan Rtan cm cm =+=?+?=?+?

=，故C 正确，ABD 错误； 【点睛】

对于几何光学，作出光路图是解答的关键的依据，要注意运用结合几何知识研究两个光斑间的距离． 20．AD 【解析】 【分析】 【详解】

如下图所示，放在B 中的字反射的光线经半球体向外传播时，传播方向不变，故人看到字的位置是字的真实位置．而放在A 中的字经折射，人看到的位置比真实位置要高。

故选AD 。