廊坊市 《光的折射》单元测试题(含答案)

廊坊市 《光的折射》单元测试题(含答案)
一、光的折射 选择题
1．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 ．2
B ．1.5
C ．3
D ．2
2．一束光线从空气射向折射率为3的玻璃球面，入射角为60°，如图所示，经过界面的折射和反射，光线通过玻璃球后又射入空气.则从玻璃球射入空气的光线( )
A ．与入射光线不可能相交
B ．与入射光线可能反向平行
C ．总共只有三条光线
D ．可能有无数条光线
3．现有由同一种材料制成的一个透明工艺品，其切面形状图如图所示。

其中，顶部A 为矩形形状，高CM =L ，边长CD =d ，底部B 为等边三角形。

现让一束单色光线从B 部分MH 边的中点O 1表面处沿竖直方向射入，光线进入B 后发现折射光线恰好与B 部分的HM ′平行且经过MM ′，最后从A 部分的CD 边上某点O 处射出，光在真空中的传播速度为c 。

则（ ）
A ．光在工艺品中传播的速度
33 B 3
C
．光在工艺品中传播的时间
43
2
L d
c
+
D．光在工艺品中传播的时间23 L d
+
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
5．一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
6．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
7．如图所示，12O O 是半圆柱形玻璃体的对称面和纸面的交线，A 、B 是关于12O O 轴等距且平行的两束不同单色细光束，从玻璃体右方射出后的光路如图所示，MN 是垂直于12O O 放置的光屏，沿12O O 方向不断左右移动光屏，可在屏上得到一个光斑P ，根据该光路图，下列说法正确的是（ ）
A ．该玻璃体对A 光的折射率比对
B 光的折射率小
B ．A 光的频率比B 光的频率高
C ．在该玻璃体中，A 光比B 光的波长长
D ．在真空中，A 光的波长比B 光的波长长
E.A 光从空气进入该玻璃体后，其频率变高
8．下列说法中正确的是( )
A ．光速不变原理指出光在真空中传播速度在不同惯性参考系中都是相同的
B ．红光在玻璃砖中的传播速度比紫光在玻璃砖中的传播速度小
C ．在机械波的传播过程中，介质质点的振动速度等于波的传播速度
D ．声源与观察者相对靠近时，观察者所接收的频率大于声源振动的频率
E.根据麦克斯韦的电磁理论可知，变化的电场周围一定可以产生磁场
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 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．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
11．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
3
cm B．53cm C．
403
3
cm D．203cm
12．如图所示，一束光从空气中射向折射率为n=2的某种玻璃的表面，θ1表示入射角，则下列说法中错误的是（）
A．当θ1＞45°时会发生全反射现象
B．无论入射角θ1是多大，折射角θ2都不会超过45°
C．欲使折射角θ2=30°，应以θ1=45°的角度入射
D．当入射角θ1=arctan2时，反射光线和折射光线恰好互相垂直
13．如图所示，红色细光束a射到折射率为2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．已知天然材料的折射率都为正值（10
n>）。

近年来，人们针对电磁波某些频段设计的人工材料，可以使折射率为负值（20
n<），称为负折射率介质。

电磁波从正折射率介
质入射到负折射介质时，符合折射定律，但折射角为负，即折射线与入射线位于界面法线同侧，如图所示。

点波源S发出的电磁波经一负折射率平板介质后，在另一侧成实像。

如图2所示，其中直线SO垂直于介质平板，则图中画出的4条折射线（标号为1、2、3、4）之中，正确的是（）
A．1 B．2 C．3 D．4
15．如图所示，单色光束从某点以入射角i射入一厚度为d的平行玻璃砖中，在入射点同时发生反射和折射，折射光线经过玻璃砖后在下表面同样发生反射和折射，且反射光线与上表面的交点到上表面的入射点间的距离为l。

已知光在真空中的传播速度为c。

则平行玻璃砖的折射率为（）
A．
22
4
l d
+
cos i B．
22
4
l d
+
s in i C．
22
4l d
+
cos i D．
22
4l d
+
sin i
16．如图所示半圆形玻璃砖，圆心为 O，半径为 R．某单色光由空气从 OB 边界的中点 A垂直射入玻璃砖，并在圆弧边界 P 点发生折射，该折射光线的反向延长线刚好过B点．则（）
A．该玻璃对此单色光的折射率为1.5
B．光从 A 传到 P 的时间为（c为空气中的光速）
C．该玻璃对此单色光的临界角为45°
D．玻璃的临界角随入射光线位置变化而变化
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
18．一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αγ==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
6
2
n=D．光在该介质中的传播速度
2
2
v c
=
19．一束单色光由空气进入水中，则该光在空气和水中传播时
A．速度相同，波长相同B．速度不同，波长相同C．速度相同，频率相同D．速度不同，频率相同20．如图所示中分别代表入射波、反射波、折射波的波线，则()．
A．2与1的波长、频率相等，波速不等
B．2与1的波速、频率相等，波长不等
C．3与1的波速、频率、波长均相等
D．3与1的频率相等，波速、波长均不等
【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】
作出光路图如图所示
光线在NM上折射时，由折射定律有
sin60
sin
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
60
i M
θ︒
+=∠=，60
r︒
=
联立解得
3
n=
C正确，ABD错误。

故选C。

2．BC
【解析】
作出光路图如图所示．已知入射角160
θ=︒，根据折射定律得：1
2
sin
sin
n
θ
θ
=．可得：折射角2
sin0.5
θ=．由几何关系可知
32
30
θθ
==︒．光线通过B点反射后，再由几何关系和折射角可知，从A点射出的光线折射角为60°．根据几何知识可知出射光线与入射光线平行，由图看出玻璃球内总共只有三条光线．综上分析，BC正确．
3．AC
【解析】
【分析】
【详解】
AB．光路图如图所示。

根据题图知，光进入介质B 的入射角为 α=60°，折射角为 β=30° 则工艺品的折射率为
sin sin603sin sin30n αβ︒=
==︒
光在工艺品中传播的速度为 c v n
= 代入数据可得 3v =
则A 正确，B 错误；
CD ．由几何关系得光在工艺品中传播的路程
cos302
L d s =
+︒ 则光在工艺品中传播的时间 432s L d t v c
+=
= 选项C 正确，D 错误。

故选AC 。

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．BCE
【解析】
【详解】
由题图可知折射角r 1＜r 2，E 正确；根据n ＝
sini sinr ，有n 1＞n 2，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21v 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．
6．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 ．
7．ACD
【解析】
【详解】
ABD ．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A 、D 正确，B 错误；
C ．设同一光线在真空中的波长为λ0，在玻璃体中的波长为λ，折射率为n ，则
0c n v λλ
=
=， 得： 0n
λλ= 在真空中，A 光的波长比B 光的波长长，而玻璃体对A 光的折射率比对B 光的折射率小，由λ=λ0/n 知，在该玻璃体中，A 光比B 光的波长长．故C 正确；
E. 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．
8．ADE
【解析】
【详解】
A.根据光速不变原理是：真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，故A 正确；
B.根据c v n
=
，且红光在玻璃砖中的折射率小，则有红光在玻璃砖中的传播速度比紫光在玻璃砖中的传播速度大，故B 错误；
C.在机械波传播过程中，介质中质点的振动速度和波的传播速度并不相同，故C 错误；
D.根据多普勒效应可知，声源与观察者相对靠近，观察者所接收的频率大于声源发出的频率,故D 正确；
E.依据麦克斯韦的电磁理论可知，变化的电场也一定会产生磁场，变化的磁场会一定产生电场，故E 正确；
故选ADE 。

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
0sin 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．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.
11．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：30
2
sinr nsin sin
θ
==︒=
解得：60
r=︒
根据几何关系，两个光斑之间的距离为：
60301010
L PN NQ Rtan Rtan
=+=︒+︒==，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．
12．A
【解析】
【分析】
【详解】
A．发生全反射现象的条件是：光从光密介质射向光疏介质，且入射角大于临界角，所以，选项A中，当光从空气中射向玻璃时不会发生全反射现象，选项A错误；
B．由折射率
n=1
2
sin
sin
θ
θ
可知，当入射角最大为90°时，折射角θ2=45°，所以B正确；
C．由折射率
n=1
2
sin
sin
θ
θ
可知，当折射角θ2=30°
12
sin sin
2
θnθ
==
应以θ1=45°的角度入射；故C均正确；
D．由折射率
n=1
2
sin
sin
θ
θ
可知，当入射角
1
=
θ
21
sin cos
θθ
=
反射光线和折射光线恰好互相垂直，故D均正确。

本题选择错误的，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．D
【解析】
【分析】
【详解】
ABCD ．由题，点波源S 发出的电磁波经一负折射率平板介质后，折射光线与入射光线在法线的同一侧，所以不可能是光学1或2；根据光线穿过两侧平行的介质后的特点：方向与开始时的方向相同，所以光线3出介质右侧后，根据折射光线与入射光线在法线同侧这一条件，光线将无法汇聚形成实像；光线4才能满足“同侧”+“成实像”的条件，所以折射光线4可能是正确的，光线3是错误的，由以上的分析可知，ABC 错误D 正确。

故选D 。

15．B
【解析】
【分析】
【详解】
设光从O 点射入，反射光交于A 点，由题意画出光路图如图所示
设折射角为r ，平行玻璃砖的折射率为n ，由折射定律有
sin sin i n r
= 根据几何关系有
2tan l d r =
所以解得
224sin l d n i += B 项正确，ACD 错误。

故选B 。

16．B
【解析】
【分析】
作出光路图，结合几何关系求出入射角和折射角，根据折射定律求出玻璃对光的折射率，根据sinC=求出临界角．根据几何关系求出光在玻璃中传播的路程，通过v= 求出光在玻璃中传播的速度，从而得出光从A 到P 的时间．
【详解】
A 、作出光路图，如图所示，
根据几何关系知，入射角α=30°，折射角θ=60°，根据折射定律得：
，故A 错误。

B 、光在玻璃砖中传播的速度 ，则光从A 传到P 的时间t=，故B 正确。

C 、根据sinC=得该玻璃对单色光的临界角为：C=arcsin
，故C 错误。

D 、玻璃的临界角与入射角无关，故D 错误。

故选：B。

【点睛】
本题考查了几何光学的基本运用，关键作出光路图，结合折射定律和几何关系综合求解，难度不大．
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O1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．
【详解】
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O1点在O点的左侧，故A错误；
=，知波长变大，故B错B、绿光从水中射入空气中时传播速度增大，频率不变，由v fλ
误；
C、若沿AO1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】
【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
sin45
n==
2
sin30
故C错误；
D．由
c n v
=
=得
2v c =
故D 正确。

故选D 。

19．D
【解析】
【分析】
【详解】
不同的单色光频率不相同，同一单色光在不同的介质内传播过程中，光的频率不会发生改变；由公式c v n =
可以判断，水的折射率大于空气的，所以该单色光进入水中后传播速度减小．
A ．速度相同，波长相同，与结论不相符，选项A 错误；
B ．速度不同，波长相同，与结论不相符，选项B 错误；
C ．速度相同，频率相同，与结论不相符，选项C 错误；
D ．速度不同，频率相同，与结论相符，选项D 正确；
故选D ．
【学科网考点定位】光的传播、光速、波长与频率的关系
【方法技巧】 本题分析时要抓住光在不同介质中传播频率不变这个特征，应用公式c v n =
公式分析光进入不同介质中的传播速度．
20．D
【解析】
【分析】
【详解】
入射角大于折射角，可见介质1为光疏介质，介质2为光密介质，由c n v
= ，v f λ=，可知，3与1的频率相等，波速、波长均不等，2与1的波长、频率相等，波速相等，故D 正确ABC 错误。

故选D 。