《光的折射》单元测试题含答案

《光的折射》单元测试题含答案

一、光的折射选择题

1．如图所示，两束单色光a、b从水下射向A点后，光线经折射合成一束光c进入空气，则下列说法中错误的是（）

A．在水中a光的临界角比b光的临界角大

B．在水中a光的速度比b光的速度大

C．a光的频率比b光的频率大

D．b光的折射率比a光的折射率大

2．如图所示，截面为等腰三角形的玻璃砖ABC置于水平地面上，一束单色光由地面上的E 点发出，射向AB

边上的M点，BM=BE，经过玻璃砖折射后，从AC边上N点（图中未画出）射出，最后光斑落在地面上的F点，CF=BE，已知玻璃砖的顶角为α，两个底角为β，则以下说法中正确的是（）

A．玻璃砖的折射率为

cos

cos

α

β

B．玻璃砖的折射率为

cos

2

sin

2

β

α

C．M、N两点一定位于同一水平线上

D．若只使入射光的波长增大，由AC面射出时的出射点在N点上方

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

4．一束复色光由空气射向玻璃，发生折射而分为a、b两束单色光，其传播方向如图所示．设a、b在玻璃中的折射角分别为r1和r2，玻璃对a、b的折射率分别为n1和n2，a、b 在玻璃中的传播速度分别为v1和v2，则( )

A．n2＞n1

B．n2＜n1

C．v2＞v1

D．v2＜v1

E.r1＜r2

5．如图所示，插针法“测定平行玻璃砖折射率”的实验中，P1、P2、P3、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．下列说法正确的有（）

A．观察者接近恒定频率波源时，接收到波的频率变小

B．物体做受迫振动，当驱动力频率等于固有频率时，振幅最大

C ．雨后美丽的彩虹是光的干涉现象

D ．相对论认为时间和空间与物质的运动状态有关

7．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AO ，方向(O 1点在分界面上，图中O 1点和入射光线都未画出）射向空气中，折射后通过空气中的B 点（图中折射光线也未画出）。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 ．Q 点在O 点的左侧

B ．绿光从水中射入空气中时，速度变小

C ．若绿光沿AO 方向射向空气中，则折射光线有可能 通过B 点正下方的C 点

D ．若沿AO 1方向射向空气中的是一束紫光，则折射光线也有可能通过B 点

E. 若沿AO 1方向射向空气中的是一束红光，则折射光线有可能通过B 点正上方的D 点

8．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1234O 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 ．425

B ．435

C ．8

5 D ．625

9．如图所示，光在真空和介质的界面MN 上发生偏折，那么下列说法正确的是( )

A ．光是从真空射向介质

B ．介质的折射率为1.73

C ．光在介质中的传播速度为1.73×108 m/s

D ．反射光线与折射光线成90°角

E.当入射角增大10°，则折射角也将增大10°

10．如图，一横截面为直角三角形MNP 的玻璃棱镜，60M ∠=?，此截面内，一束平行光以60?入射角射到MN 边上，经折射后由MP 边射出，出射光束与NP 边平行，则该棱镜的折射率为（ ）

A．2B．1.5 C．3D．2

11．某同学为了研究光的色散，设计了如下实验：在墙角放置一个盛水的容器，其中有一块与水平面成45°角放置的平面镜M，如图所示，一细束白光斜射向水面，经水折射向平面镜，被平面镜反射经水面折射后照在墙上，该同学可在墙上看到 ( )

A．上紫下红的彩色光带B．上红下紫的彩色光带

C．外红内紫的环状光带D．一片白光

12．小明同学利用插针法测量半圆柱形玻璃砖的折射率。如图所示，他在白纸上作一直线MN以及它的垂线AB，玻璃砖的圆心为O，其底边与直线MN对齐，在垂线AB上插两枚大头针P1和P2。小明在半圆柱形玻璃砖右侧区域内无法观察到P1、P2沿AB方向射出的光线，若要观察到，应将玻璃砖的位置作适当调整，下列说法正确的是（）

A．沿MN向M端平移适当距离

B．沿MN向N端平移适当距离

C．向左平移适当距离

D．向右平移适当距离

13．如图所示，红色细光束a2的透明球表面，入射角为45?，在球的内壁经过一次反射后，从球面射出的光线为b，则入射光线a与出射光线b之间的夹角α为（）

A ．45°

B ．30°

C ．60°

D ．75°

14．a 、b 两种单色光组成的光束从空气进入介质时，其折射光束如图所示。则关于a 、b 两束光，下列说法正确的是（ ）

A ．介质对a 光的折射率小于b 光

B ．a 光在介质中的速度小于b 光

C ．a 光在真空中的波长小于b 光

D ．光从介质射向空气时，a 光的临界角小于b 光

15．小明同学设计了一个用刻度尺测半圆形玻璃砖折射率的实验，如图所示，他进行的主要步骤是：

(1)用刻度尺测玻璃砖的直径AB 的大小d ；

(2)先把白纸固定在木板上，将玻璃砖水平放置在白纸上，用笔描出玻璃砖的边界，将玻璃砖移走，标出玻璃砖的圆心O 、直径AB 、AB 的法线OC ；

(3)将玻璃砖放回白纸的原处，长直尺MN 紧靠A 点并与直径AB 垂直放置；

(4)调节激光器，使PO 光线从玻璃砖圆弧面沿半径方向射向圆心O ，并使长直尺MN 的左右两侧均出现亮点，记下左侧亮点到A 点的距离x 1，右侧亮点到A 点的距离x 2。 关于上述实验，以下说法不正确的是（ ）

A ．在∠BOC 的范围内，改变入射光线PO 的入射角，直尺MN 上可能只出现一个亮点

B ．左侧亮点到A 点的距离x 1一定大于右侧亮点到A 点的距离x 2

C ．左侧亮点到A 点的距离x 1一定小于右侧亮点到A 点的距离x 2

D ．要使左侧亮点到A 点的距离x 1增大，应减小入射角

16．如图，用插针法测定玻璃折射率的实验中，以下说法正确的是（ ）

(1)12P P 、及34P P 、之间的距离适当大些，可以提高准确度

(2)12P P 、及34P P 、之间的距离取得小些，可以提高准确度

(3)入射角1θ尽量大些，可以提高准确度

(4)入射角太大，折射光线会在玻璃砖的内表面发生全反射，使实验无法进行

(5)12P P 、的间距、入射角的大小均与实验的准确度无关

A ．(1)(3)

B ．(2)(4)

C ．(3)(5)

D ．(1)(4)

17．如图所示，P 是一束含有两种单色光的光线，沿图示方向射向半圆形玻璃砖的圆心O ，折射后分成a 、b 两束光线，则下列说法中正确的是（ ）

A ．a 光频率小于b 光频率

B ．在玻璃砖中传播的时间a 光比b 光长

C ．玻璃对a 光的折射率小于对b 光的折射率

D ．若让玻璃砖在纸面内绕O 点逆时针转动180°，P 光线保持不变，则a 、b 两束光线也保持不变

18．如图所示，等腰三角形ABC 为一棱镜的横截面，顶角A 为θ。一束光线从AB 边入射，从AC 边射出，已知入射光线与AB 边的夹角和出射光线与AC 边的夹角相等，入射光线与出射光线的夹角也为θ。则该棱镜的折射率为（ ）

A ．1

sin 2

θ

B ．2sin θ

C ．1

2cos 2

θ

D ．2cos 2θ

19．一束单色光由某种介质射向真空时的光路如图所示，I 和II 为相互垂直的平面，AO 、BO 、CO 均为光线，各光线与I 的夹角满足α

γ==60°，β=45°，光在真空中的传播速度为

c ，下列说法正确的是（ ）

A ．法线所在平面为I

B ．入射光线为BO

C ．该种介质的折射率6n =

D ．光在该介质中的传播速度22

v = 20．物体放在凸透镜的主轴上，且物距大于焦距，用红、紫、白三种光照射物体，在镜另一侧的一个可动光屏上分别形成清晰的像，则下列说法中正确的是

A ．红光照射成的像最大

B ．紫光照射成的像最大

C ．白光照射成的像最大

D ．用白光照射成的像最清晰

【参考答案】***试卷处理标记，请不要删除

一、光的折射 选择题

1．C

【解析】

【分析】

【详解】

AD ．由图可知，单色光a 偏折程度小于b 的偏折程度，所以根据折射定律

sin sin r n i

= 可知，a 光的折射率小于b 光的折射率。由全反射临界角公式 1sin C n =

可得，在水中a 光的临界角大于b 光的临界角，AD 选项不合题意，故AD 错误； B ．由

c

v

n

=

可知，在水中a光的速度大于b光的速度，B选项不合题意，故B错误；

C．根据折射率定义即得光的频率与折射率的关系：频率越高的光，折射率越大。所以a 光的频率小于b光的频率，C选项符合题意，故C正确。

故选C。

2．BCD

【解析】

【分析】

【详解】

光路图如图所示

AB．由图可知

2θβ

=

2rα

=

入射角

2

i

π

θ

=-

折射角为

2

r

π

β

=-

根据折射定律

cos

sin2

sin sin

2

i

n

r

β

α

==

故A错误，B正确；

C．根据对称性，可知MN∥EF，故M、N两点一定位于同一水平线上。故C正确；D．根据

c fλ

=

当λ增加时，f将减小，n减小，所以折射角r将增大。由AC面射出时的出射点在N点上方。故D正确。

故选BCD。

3．AC

【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

λ

υ

=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．BCE

【解析】

【详解】

由题图可知折射角r1＜r2，E正确；根据n＝sini

sinr

，有n1＞n2，故选项A错误，B正确；根

据n＝c

v

，得a光在玻璃中的传播速度小于b在玻璃中的传播速度，即21

v v

＞，故选项C

正确，选项D错误；故选BCE．【点睛】

几何光学问题中涉及折射率的两个公式n=sini

sinr

和v=

c

v

常常结合使用，是一个基础题，不

应出错；记住偏折程度越大的光线折射率越大．

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．BD

【解析】

【详解】

A．当波源与观察者有相对运动时，如果二者相互接近，间距变小，观察者接收的频率增大，如果二者远离，间距变大，观察者接收的频率减小，故A错误；

B．做受迫振动的物体，当驱动力的频率等于物体固有频率时，物体振幅最大，产生共振现象，故B正确；

C．彩虹是太阳光经过空气中的小水珠，发生色散形成的，色散现象属于光的折射，故C

D ．相对论认为时间和空间与物质的运动状态是相联系的，与物体的运动状态有关，故D 正确。

【点睛】

考查受迫振动的共振条件，及相对论的内容，注意波在介质中传播时，频率是不变，但是观察者所接收的频率会随两者远离或靠近而变化，另外记忆一些常见的光的干涉现象的应用，注意干涉与折射色散的区别。

7．ACE

【解析】

【详解】

当光由空气射入水中时入射角大于折射角，画出大致光路图如图所示，可见O 1点在O 点的左侧，故A 错误。

光在真空中速度最大，当绿光从水中射入空气中时，速度变大，故B 错误。若绿光沿AO 方向射向空气中，则折射光线有可能 通过B 点正下方的C 点，选项C 正确；若沿AO 1方向射向空气中的是一束紫光，因紫光的折射率大于绿光，可知则折射光线通过B 点下方，选项D 错误；若沿AO l 方向射向水中的是一束红光，水对红光的折射率小于绿光的折射率，根据折射定律可知，红光的偏折程度小于绿光的偏折程度，所以折射光线有可能通过B 点正上方的D 点，故E 正确。

8．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 0.8sin 0.8r i r

=

= 在三角形24MO O 中，由正弦定理得

()sin sin 5i r r

γγ-= 结合三角公式

()sin sin cos cos sin i i i γγγ-=-

联解可得

tan 1γ=

折射角

π4

γ=

折射率

n =

故BCD 错误，A 正确。

故选A 。

9．BCD

【解析】

【详解】 A ．光线的入射角为i =30°，折射角为r =60°，则知光线从介质进入真空。故A 错误。 B ．根据折射定律得，

60

1.7330sinr sin n sini sin ?=

==≈?

故B 正确。

C ．光在介质中的传播速度 8

81.7310m/s

c v n ==≈? 故C 正确。

D ．反射角等于入射角，则反射角i ′=i =30°，根据几何关系得反射光线与折射光线的夹角为90°．故D 正确。

E ．因为入射角小于折射角，则当入射角增大10°，则折射角将增大大于10°，选项E 错误。

10．C

【解析】

【分析】

【详解】

作出光路图如图所示

光线在NM 上折射时，由折射定律有

sin 60sin n θ

?

= 光线在MP 边上折射时，由折射定律有

sin sin r n i

=

根据几何关系有 60i M θ?+=∠=，60r ?=

联立解得

3n =C 正确，ABD 错误。

故选C 。

11．B

【解析】

【分析】

【详解】

因为各种色光折射率不同，进入水中发生色散，紫光的折射率最大，红光的折射率最小，所以紫光进入水中偏折最厉害，经平面镜反射后照射到墙上，紫光处于最下端，所以在墙上出现上红下紫的彩色光带．

故选B ．

【点睛】

解决本题的关键知道各种色光的折射率不同，白光从一种介质进入另一种介质会发生色散．

12．A

【解析】

【分析】

【详解】

光线P 1P 2垂直于界面进入半圆柱形玻璃砖后，到达圆弧面上的入射角大于临界角，发生全反射现象，光不能从圆弧面折射出来，要使光能从圆弧面折射出来，则需要向上移动半圆柱形玻璃砖，即将半圆柱形玻璃砖沿MN 向M 平移适当距离，使到达圆弧面上光线的入射角i 小于临界角则可以射出，如图所示，而将半圆柱形玻璃砖平行MN 向左或向右平移适

当距离，不会改变光在MN 圆弧面上的入射角，光仍然发生全反射，故A 正确，BCD 错误。

故选A 。

13．B

【解析】

【分析】 【详解】

在球内光线经过一次反射，画出入射光线与反射光线，它们一定是关于半径对称的，根据光路可逆，光线从球外射向球内，在球内反射一次，再折射出球外，整个光路如图所示

由折射定律：

sin 2sin i n r

=

=有 sin 1sin 2i r n =

= 则

030r =

由几何关系及对称性，有

()22

r i r r i α

=--=-

有 α=4r -2i=4×30°-2×45°=30°

故入射光线与出射光线间的夹角为30°，故B 正确，ACD 错误。

故选B

14．A

【解析】 【分析】 【详解】

A ．根据折射率的定义

sin sin i n r

= 得知入射角相等，a 光的折射角较大，则a 光的折射率较小，故A 正确；

B ．由公式

c v n

= 分析可知，a 光在介质中的速度较大，故B 错误；

C ．光的折射率越大，其频率越大，波长越短，因此a 光在真空中的波长更长，故C 错误；

D ．根据临界角公式

1sin C n

= 分析可知，a 光的折射率小，临界角大，故D 错误。

故选A 。

15．B

【解析】

【分析】

【详解】

A ．当入射角大于等于发生全反射的临界角时，只有反射光线没有折射光线，则直尺MN 上只出现一个亮点，故A 正确；

BC ．光从玻璃射入真空，光路图如图所示，折射角β大于入射角α，通过几何关系知

12cot cot 22

d d x x βα=

<= 故B 错误，C 正确； D ．减小入射角，则折射角减小β，x 1增大，故D 正确。

本题选不正确的，故选B 。

16．A

【解析】

【详解】

(1)(2)折射光线是通过隔着玻璃砖观察成一条直线确定的，大头针间的距离太小，引起的角度会较大，故12P P 、及34P P 、之间的距离适当大些，可以提高准确度,故(1)正确，(2)错误；

(3)(5)入射角θ1尽量大些，折射角也会大些，折射现象较明显，角度的相对误差会减小，故

(3)正确，(5)错误；

(4)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，(4)错误； 综上分析可得仅(1)(3)正确，故选A 。

17．B

【解析】

【分析】

【详解】

AC ．由图看出a 光的偏折程度大于b 光，所以根据折射定律得知：玻璃对a 光的折射率大于对b 光的折射率，折射率大则频率大，则a 光的频率大，AC 错误；

B ．根据公式c v n

=

可知a 光的折射率较大，则在玻璃砖中，a 光的速度小于b 光的速度，则在玻璃砖中传播的时间a 光比b 光长，B 正确； D ．旋转前，发生折射过程是由玻璃射向空气中，而旋转180°后，发生的折射过程是由空气射向玻璃，故光线会发生变化，D 错误。

故选B 。

18．D

【解析】

【分析】

【详解】

根据题意画出光路图如图：

因为入射光线与AB 边的夹角和出射光线与AC 边的夹角相等，则

r αβ==

三角形为等腰三角形，DF 、EF 为法线，则

2180(180)r αβθ+==?-?-

解得

2r θ

=

又由几何关系得

222i i i r i θαβθ=-+-=-=-

所以

i θ=

所以折射率

sin sin 2cos sin 2sin 2

i n r θθθ=

== 选项D 正确，ABC 错误。

故选D 。

19．D

【解析】

【详解】 AB ．由反射定律和折射定律知，I 为界面，II 为法线，CO 为入射光线，OA 为反射光线，OB 为折射光线，故AB 错误；

C ．由折射率公式知，介质的折射率

sin 452sin 30

n ==故C 错误；

D ．由 c n

v ==得 2v c =

故D 正确。

故选D 。

20．A

【解析】

因红光的折射率最小，则经透镜折射后的焦距最长，即物体更靠近红光的焦点位置，则所成的像最大，故选项A 正确，BC 错误；因白光是复色光，各种颜色的光成像的位置不重合，则图像最不清晰，选项D 错误；故选A.