河北省冀州市中学 最新光的折射单元测试题

河北省冀州市中学最新光的折射单元测试题
一、光的折射选择题
1．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
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．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
4．如图所示，实线为空气和水的分界面，一束蓝光从空气中的A点沿AO1方向（O1点在分界面上，图中O1点和入射光线都未画出）射向水中，折射后通过水中的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．蓝光从空气中射入水中时，速度变小
C．若沿AO1方向射向水中的是一束紫光，则折射光线有可能通过B点正下方的C点D．若蓝光沿AO方向射向水中，则折射光线有可能通过B点正上方的D点
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．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
7．2019年1月31日，天空中上演了一场万众瞩目、被称为“超级满月、蓝月亮、红月亮”的月全食大戏，这次月全食历时近5小时．最精彩之处是在发生月全食阶段月亮呈现红色，下列有关月食的说法，其中正确的是______．
A．当地球处于太阳和月亮中间时才会出现月食现象
B．当月亮处于太附和地球中间时才会出现月食现象
C．月食可能是太阳光经月亮反射到地球大气层时发生全反射形成的
D．出现月食现象，是因为月亮处于地球的“影子”中
E.“红月亮”是太阳光中的红光经地球大气层折射到月球时形成的
8．下列说法中正确的是
A．图甲是一束复色光进入水珠后传播的示意图，其中a束光在水珠中传播的速度一定大于b束光在水珠中传播的速度
B．图乙是一束单色光进入平行玻璃砖后传播的示意图，当入射角i逐渐增大到某一值后不会再有光线从bb′面射出
C．图丙是双缝干涉示意图，若只减小屏到挡板间的距离L，两相邻亮条纹间距离将减小D．图丁是用干涉法检测工件表面平整程度时得到的干涉图样，弯曲的干涉条纹说明被检测的平面在此处是凸起的
9．如图所示，一单色光由介质Ⅰ射入介质Ⅱ，在界面MN上发生偏折．下列说法正确的是（）
A．该光在介质Ⅰ中传播的速度大
B．该光在介质Ⅱ中传播的速度大
C．该光在介质Ⅰ中和介质Ⅱ3
D．该光在介质Ⅱ中和介质Ⅰ3
10．如图所示为一横截面为直角三角形ABC的玻璃棱镜，其中30
A︒
∠=，D点在AC
边上，A、D间距为L，23
AB 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．玻璃对光线的折射率为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．如图所示，一束单色光从空气入射到棱镜的AB面上，经AB和AC两个面折射后从AC 面进入空气。

当出射角i'和入射角i相等时，出射光线相对于入射光线偏转的角度为θ，知棱镜顶角为α，计算棱镜对该色光的折射率表达式为（）
A．
sin
2
sin
2
a
a
θ
+
B．
sin
2
sin
2
aθ
θ
+
C．
sin
sin()
2
a
θ
θ-D．
sin
sin()
2
a
a
θ-
12．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
13．一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
14．光线从折射率为2的介质中射向空气，如果入射角为60°，下图中光路可能的是( )
A ．
B ．
C ．
D ．
15．如图所示，波长分别为λa 、λb 的单色光a 、b ，沿着AO 、BO 方向射入半圆形玻璃砖，出射光线都沿OC ，则下列说法错误的是（ ）
A ．a 、b 光从玻璃砖射入空气时，均受到玻璃砖的作用力
B ．在玻璃砖内a 光的动量大于在空气中a 光的动量
C ．λa <λb ，且a 、b 光的临界角相等
D ．在玻璃砖内a 光的动量大于在玻璃砖内b 光的动量
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1 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，由红、绿两单色光组成的光束以入射角θ由空气射到半圆形玻璃砖表面的A处，AD是半圆的直径。

进入玻璃后分为两束，分别为AB、AC，它们从A到B和从A到C的时间分别为t1和t2，则（）
A．AB是绿光，t1<t2B．AB是绿光，t1>t2
C．AC是红光，t1>t2D．AC是红光，t1＝t2
18．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
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
30，光屏PQ上出现两个光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
斑，则这两个光斑之间的距离为( )
A ．
203
3
cm B ．53cm
C ．
403
3
cm D ．203
20．有一种称为手性材料的光介质，当激光从空气射入这种材料的时候，将会分离出两种光，一种是左旋圆偏振光，其折射率为1e
L e
n n kn =+；另一种是右旋圆偏振光，其折射率
为1e
R e
n n kn =
-，其中n o 为选定材料的折射率，k 为大于零的参数（L n 和R n 大于1），则
（ ）
A ．在这种介质中左旋光的速度大于右旋光的速度
B ．入射角一定的情况下（大于零），左旋光的偏折程度比右旋光大
C ．入射角一定的情况下（大于零），k 越大，左旋光与右旋光分离的现象越明显
D ．当左、右旋光从该材料射向空气时，左旋光的临界角小于右旋光的临界角
【参考答案】***试卷处理标记，请不要删除
一、光的折射 选择题 1．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 。

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，
603 1.7330sinr sin n sini sin ︒
=
==≈︒
故
B 正确。

C ．光在介质中的传播速度
88m/s 1.7310m/s 3
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．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。

4．BC
【解析】
【详解】
A.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 l点在O点的左侧．故A错误；
B.光在真空中速度最大，当蓝光从空气中射入水中时，速度变小，故B正确；
C.若沿AO l方向射向水中的是-束紫光，水对紫光的折射率大于蓝光的折射率，根据折射定律可知，紫光的偏折程度大于蓝光的偏折程度，所以折射光线有可能通过B点正下方的C 点，故C正确；
D.若蓝光沿AO方向射向水中，由于折射角小于入射角，折射光线比入射光线更靠近法线，所以折射光线不可能通过B点正上方的D点，故D错误。

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．ADE 【解析】 【分析】
考查光的传播，光的折射。

【详解】
当太阳、地球、月球在同一直线上，地球位于太阳与月球之间时，太阳发出的沿直线传播的光被不透明的地球完全挡住，光线照不到月球上，月亮处于地球的“影子”中,在地球上完全看不到月球的现象就是月全食。

看到整个月亮是暗红的，是因为太阳光中的红光经地球大气层折射到月球；选项ADE 正确，BC 错误。

故选ADE. 8．AC 【解析】 【分析】
考查光的折射、反射、干涉。

【详解】
A ．由折射率和光的传播速度之间的关系c
n v
=
可知，折射率越大，传播速度越小，从图中可以看出，b 光线在水中偏折更大，即b 的折射率大于a 的折射率，则a 在水中的传播速度大于b 的传播速度，A 正确；
B ．当入射角i 逐渐增大，折射角逐渐增大，由于折射角小于入射角，不论入射角如何增大，玻璃砖中的光线不会消失，所以一定有光线从面射出，B 错误；
C ．根据双缝干涉相邻两亮条纹的间距x ∆与双缝间距离d 及光的波长λ 的关系式L x d
λ∆= 可知，只减小屏到挡板间距离，两相邻亮条纹间距离x ∆将减小，C 正确；
D ．因为不知道被测样表的放置方向，故不能判断此处是凸起的，D 错误。

故选AC 。

9．BD 【解析】 【分析】 【详解】
AB ．由图知光在介质Ⅱ中的折射角较大，则介质Ⅱ为光疏介质，光在介质Ⅱ中传播的速度大，故A 错误，B 正确；
CD ．介质Ⅰ相对介质Ⅱ的折射率为n =sin 60sin 30︒
=︒
Ⅱ中和介质Ⅰ中传播的速
，故C 错误，D 正确。

故选BD 。

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
53s L
t v =
=
故C 正确，D 错误。

故选AC 。

11．A 【解析】 【分析】 【详解】
由于出射角i '和入射角i 相等，根据对称性可知，在三棱镜中光线一定是水平的，根据几何关系可得，折射角为
2
α
；又由于出射光线相对于入射光线偏转的角度为θ，则入射角i
可表示为+
2
2
αθ
，如图所示
因此折射率
+
sin
sin2
sin sin
22
i
n
αθ
αα
==
故选A。

12．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=
折射角
π4
γ=
折射率
n =
故BCD 错误，A 正确。

故选A 。

13．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 ． 14．C 【解析】 【分析】 【详解】
先根据sin C ＝1/n 求出临界角为45°，由于入射角等于60°大于临界角，则必定发生全反射，因此只有反射光线而无折射光线．
思路分析：介质为光密介质，空气为光疏介质，当入射角大于临界角时会发生全反射现象 试题点评：本题考查了全反射中的临界角 15．C 【解析】 【详解】
A ．由图可知a 、b 光从玻璃砖射入空气时，均发生偏折，可知光子的动量发生变化，由动量定理可知都受到玻璃砖的作用力，A 正确；
B ．玻璃砖对a 光的折射率大于空气对a 光的折射率，根据c
v n
=可知，a 光在空气中的速度大；光子的动量
h P v
ν=
所以在玻璃砖内a 光的动量大于在空气中a 光的动量，B 正确； C ．a 光的折射率比b 光的折射率大，则知a 光的频率比b 光的频率高，由
c
v n
λν=
=⋅ 可知a 的波长小于b 的波长.a 的折射率大，由
1sin C n
=
可知a 的临界角小，C 错误；
D ．由光路图看出，a 光的偏折角大于b 的偏折角，折射定律分析得知，a 光的折射率比b 光的折射率大，由折射率与光的频率的关系可知，a 的频率大；光子的动量
hn P c
ν
=
则在玻璃中，a 光的动量大于在玻璃砖内b 光的动量，D 正确。

本题选错误的，故选C 。

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．D 【解析】 【分析】 【详解】
从图中可以看出玻璃砖对沿AB 传播的光的偏折大于沿AC 的光，故对沿AB 传播的光的折射率较大，故沿AB 传播的光为频率较大的光即绿光，沿AC 传播的光为频率较小的光即红光。

由几何关系可得
2sin R t c
θ
=
时间只与入射角和圆半径有关，所以他们从A 到B 和从A 到C 所需时间相同，故ABC 错误，D 正确。

故选D 。

18．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．
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：302
sinr nsin sin θ==︒= 解得：60r =︒
根据几何关系，两个光斑之间的距离为：
603010103L 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． 20．AC 【解析】
A 、由左旋圆偏振光折射率和右旋圆偏振光折射率表达式可知：n L ＜n R ．根据c
v n
=
知，在这种介质中左旋光的速度大于右旋光的速度，故A 正确．B 、由左旋圆偏振光折射率和右旋圆偏振光折射率表达式可知n L ＜n R ．则右旋光的偏折比左旋光明显，故B 错误．C 、k 越大，左旋光与右旋光的折射率相差越大，分离的现象越明显，故C 正确．D 、由左旋圆偏振光折射率和右旋圆偏振光折射率表达式可知n L ＜n R ．根据1
sin C n
=知，左旋偏振光的临界角大于右旋光的临界角，故D 错误．故选AC ．
【点睛】本题是信息给予题，要能读懂题意，根据已知的折射率表达式，分析它们之间的关系，掌握光速、偏折程度等等与折射率的关系，是解决本题的关键．。