信阳市《光的折射》单元测试题含答案

信阳市《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，两块相同的玻璃等腰三棱镜ABC和A’B’C’置于空气中，AC//A’C’.由红光和蓝光组成的细光束平行于BC面从P点射入，通过两棱镜后，从a、b两点射出.对于从a、b 射出的这两束光，下列说法正确的是( )
A．从a点射出的为蓝光，从b点射出的为红光
B．从a、b两点射出的两束光不平行
C．从a、b两点射出的两束光仍平行，且平行于BC
D．在玻璃中从a点射出的光的传播速度比从b点射出的光的传播速度大
2．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°
3．图甲为某同学利用半圆形玻璃砖测定玻璃折射率n的装置示意图，AO、DO分别表示某次测量时，光线在空气和玻璃中的传播路径。

在正确操作后，他利用测出的数据作出了图乙所示的折射角正弦值（sin r）与入射角正弦值（sin i）的关系图象。

则下列说法正确的是（）
A．光由D经O到A
n
B．该玻璃砖的折射率 1.5
C．若由空气进入该玻璃砖中，光的频率变为原来的
2
3
D．若由空气进入该玻璃砖中，光的波长变为原来的
2
3
E.若以60°角由空气进入该玻璃砖中，光的折射角的正弦值为
3
3
4．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
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
．某同学做测玻璃折射率实验时，在白纸上放好上、下表面平行的玻璃砖，玻璃砖厚度为L ，如图示入射光线与折射光线（CD 边出射光线未画出），若入射角i ＝60°，测出折射角r ＝30°，光在真空中的光速为c ，则（ ）
A ．玻璃砖的折射率n ＝3
B ．光在玻璃中传播的时间为23
L C ．光在玻璃中传播的时间为
2L c
D ．操作时误将玻璃砖向上平移一小段，则测得的折射率将偏小
7．如图所示，插针法“测定平行玻璃砖折射率”的实验中，P 1、P 2、P 3、P 4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P 1、P 2的像模糊
C ．P 1与P 2，P 3与P 4间的距离适当小些
D ．P 3、P 4的连线与P 1、P 2的连线不一定平行 8．关于折射率，下列说法中正确的是( ) A ．根据1
2
sin n sin θθ=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 θθ=
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
9．把用相同玻璃制成的厚度为d 的正方体a 和半径亦为d 的半球体b ，分别放在报纸上，且让半球的凸面向上．从正上方分别观察a 、b 中心处报纸上的字，下列的观察记录正确的是（）
A．a中的字比b中的高
B．b中的字比a中的高
C．一样高
D．a中的字较没有玻璃时高，b中的字和没有玻璃时一样
10．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
11．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
12．一束光从某种介质射入空气，折射光路如图所示，则（）
A．该介质的折射率约为0.71
B．该介质的折射率约为1.41
C．进入空气后这束光的速度变慢，波长变长
D．进入空气后这束光的频率增高，波长变短
13．图示两条虚线之间为一光学元件所在处，AB为其主光轴，P是一点光源，其傍轴光线通过此光学元件成像于Q点。

该光学元件可能是（）
A．薄凸透镜
B．薄凹透镜
C．凸球面镜
D．凹球面镜
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．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
16．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°
17．一束红光和一束紫光以适当的角度射向玻璃砖，玻璃砖为半圆形，如图所示，红光与紫光出射光线都由圆心O点沿OC方向射出，则( )
A．AO是红光，它穿过玻璃砖所用的时间最少
B．AO是紫光，它穿过玻璃砖所用的时间最长
C．AO是红光，它穿过玻璃砖所用的时间最长
D．AO是紫光，它穿过玻璃砖所用的时间最少
18．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
19．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
20．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
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一、光的折射 选择题 1．CD 【解析】 【分析】
红光在玻璃中传播速度比蓝光大．根据光路可逆性原理，分析知道从a 、b 两点射出的单色光平行．红光的折射率小于蓝光的折射率，根据偏折角的大小判断知，从a 点射出的为红光，从b 点射出的为蓝光． 【详解】
A ．红光的折射率小于蓝光的折射率，光线经过三棱镜ABC 后红光的偏折角小于蓝光的偏折角，进入三棱镜CBA 后，从a 点射出的为红光，从b 点射出的为蓝光；故A 错误． BC ．根据光路可逆性原理，分析可知：从a 、b 两点射出的单色光仍平行，而且平行于BC ；故
B 错误，
C 正确．
D ．从a 点射出的为红光，红光在介质中传播的速度大于蓝光在介质中的传播速度；故D 正确． 故选CD ． 【点睛】
本题运用光路可逆性原理分析出射光线与入射光线方向关系是关键．对于两种色光的折射率大小要牢固掌握． 2．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
881.7310m/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。

3．BDE 【解析】
【分析】 【详解】 AB ．由折射定律
sin sin i
n r
=
可知sin r -sin i 图象的斜率的倒数表示折射率，所以n =1.5>1，说明实验时光由A 经过O 到D ，故A 错误，B 正确；
CD ．在由空气进入该玻璃砖时，光的频率不变，光的波长变为原来的2
3
，故C 错误，D 正确；
E ．以入射角i =60°由空气进入该玻璃砖时，由折射定律
sin sin i
n r
=
其折射角的正弦值为
1233
sin sin 323
r i n =
=⨯=
故E 正确。

故选BDE 。

4．BCD 【解析】 【分析】 【详解】 光路图如图所示
AB ．由图可知
2θβ=
2r α=
入射角
2
i π
θ=
-
折射角为
2
r π
β=
-
根据折射定律
cos
sin 2sin 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 f λ=
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 。

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．AC 【解析】 【分析】 【详解】
A ．玻璃砖的折射率
sin sin 60sin sin 30i n r ︒=
==︒
A 正确；
BC ．光在玻璃中传播的速度为
c v n
=
由几何知识可知光在玻璃中传播的路程为
cos L s r
=
则光在玻璃中传播的时间为
32cos cos30s nL L L
t v c r c c
=
===
⨯⨯︒ B 错误C 正确； D ．如右图所示
实线表示将玻璃砖向上平移后实际的光路图，而虚线是未将玻璃砖向上平移时作图时所采用的光路图，通过比较发现，入射角和折射角没有变化，则由折射定律
sin sin i
n r
=
得知，测得的折射率将不变，D 错误。

故选AC 。

7．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，P 1、P 2的像模糊，故B 正确；
C. P 1、P 2及P 3、P 4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，P 3、P 4的连线与P 1、P 2的连线一定平行，故D 错误； 故选AB. 8．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 ． 9．AD 【解析】
如图所示，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所以看到a
中的字比b中的字高，AD正确BC错误．
【点睛】判断光的折射现象，要对折射的定义理解清楚，光从一种透明介质斜射入另一种透明介质中时，传播方向一般会发生改变，这是光的折射，当光线垂直入射时，传播方向不改变．
10．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。

11．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．
12．B
【解析】
【分析】
【详解】
AB.由光的折射定律可知，该介质的折射率为
sin45
2 1.41
sin30
=≈
故选项A错误，选项B正确。

CD.从光密介质进入光疏介质，光速变快，频率不变，根据
=c
c f T
λ=⋅
因此波长变长，故选项CD错误。

故选B。

13．D
【解析】
【详解】
A．凸透镜可能成正立放大的像时，像和物在透镜的同侧，不可能在两侧，故A错误；B．凹透镜，当物体为实物时，成正立、缩小的虚像，故B错误；
C．凸球面镜成缩小倒立的虚象，如汽车的观后镜，故C错误；
D ．凹球面镜，当物体在焦点以内成放大正立的虚象，像和物在面镜的两侧，故D 正确； 故选D 。

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 0.8sin 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 425
n =
故BCD 错误，A 正确。

故选A 。

15．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.
【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
17．A
【解析】
【分析】
【详解】
由图看出两光束的折射角相同，因红光的折射率较小，由折射定律
1sin sin i n r
= 故红光的入射角应大于紫光的入射角，故AO 为红光；由
c v n
= 知，红光在玻璃砖中传播较大，而在玻璃中两光的光程相等，故红光穿过玻璃砖所需时间短．故选A ．
【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 。

19．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 。

20．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 错误；
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。