辽宁省沈阳市实验中学 光的折射单元测试题

辽宁省沈阳市实验中学 光的折射单元测试题
一、光的折射 选择题
1．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
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，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
5．2018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．出现月全食现象时，月亮就完全看不到了
B．当地球处于太阳和月亮中间时才会出现月食现象
C．出现月食现象，是因为月亮处于地球的“影子”中
D．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
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
6．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
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．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．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= 10．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
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．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
14．如图所示，两块相同的玻璃等腰三棱镜ABC置于空气中，两者的AC面相互平行放置，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，变为从a、b两点射出的单色光，对于这两束单色光，下列说法错误的是（）
A．红光在玻璃中传播速度比蓝光大
B．从a、b两点射出的单色光不平行
C．从a点射出的为红光，从b点射出的为蓝光
D．从a、b两点射出的单色光仍平行，且平行于BC
15．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
16．光线从空气射向玻璃砖，当入射光线与玻璃砖表面成30°角时，折射光线与反射光线恰好垂直，则此玻璃砖的折射率为( )
A．2B．3C．2
D．
3
17．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
18．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
+
i B
22
4
l d
+
in i C
22
4l d
+
i D
22
4l d
+
i
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．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．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
c n v λλ
=
=， 得：
n
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． 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 ==≈⨯
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
=
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。

4．AC
【解析】
【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。

5．BCE
【解析】
当地球处于太阳和月亮中间时才会出现月食现象，在月全食时，月球并不是完全看不见的，至于月全食时产生的“红月亮”则主要是因为，月全食的时候，地球挡住了太阳的光辉，红光经地球大气层折射打到了月亮上，因此呈现了“红月亮”的情况，BCE正确．
6．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.
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．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．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． 10．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． 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22
sinC R h =+，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．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 。

14．B
【解析】 由n=c/v ，红光的折射率较小，在玻璃中的传播速度较大，Ａ对；折射率越大偏折程度越大，可知ｂ点为蓝光，并且由光路图可知出射光线与入射光线平行，Ｂ错；CD 对； 15．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 。

16．B
【解析】
如图，
入射光线与界面的夹角是30∘，所以入射角为i=90∘−30∘=60∘.
反射角等于入射角也为60∘，所以反射光线与界面的夹角为30∘.
因为折射光线与反射光线垂直，所以折射光线与界面的夹角为90∘−30∘=60∘，
因此折射角为r=90∘−60∘=30∘.
由n= sin sin i r ，可得n=00sin 60sin 30
3故选B
17．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 。

18．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
22
4sin l d n i l
+= B 项正确，ACD 错误。

故选B 。

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．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。