福建省泉州市永春美岭中学光的折射试题(含答案)

福建省泉州市永春美岭中学光的折射试题(含答案)
一、光的折射选择题
1．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
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
B．该玻璃砖的折射率 1.5
n=
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
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．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
6．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
7．一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
8．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
9．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O1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（）
3
A
B．光在工艺品中传播的速度
3 2 c
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
2
L d
c
+
10．如图所示，两单色光a、b分别沿半径方向由空气射入半圆形玻璃砖，出射光合成一束复色光P，已知单色光a、b与法线间的夹角分别为45°和30°，则a光与b光（）
A．在玻璃砖中的折射率之比为2:1
B．在玻璃砖中的传播时间之比为1:2
C．在玻璃砖中的波长之比为2:1
D．由该玻璃砖射向真空时临界角之比为2:1
11．如图所示为一横截面为直角三角形ABC的玻璃棱镜，其中∠A=30°，D点在AC边上，A、D间距为L，AB=23L。

一条光线平行于AB边从D点射入棱镜，经AB边反射后垂直BC边射出，已知真空中的光速为c，则（）
A3B
23
C．光线在棱镜中传播的路程为2L D．光线在棱镜中传播的时间为5 2 L c
12．如图所示，把由同种材料(玻璃)制成的厚度为d的立方体A和半径为d的半球体B分别放在报纸上，从正上方(对B来说是最高点)竖直向下分别观察A、B中心处报纸上的字，下面的说法正确的是()．
A．看到A中的字比B中的字高
B．看到B中的字比A中的字高
C．看到A、B中的字一样高
D．A中的字比没有玻璃时的高，B中的字和没有玻璃时的一样
13．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
14．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(O1点在分界面上，图中O1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AO1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AO1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15．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
16．一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
17．一束由红、蓝两单光组成的光以入射角θ由空气射到半圆形玻璃砖表面的A处，AB是半圆的直径．进入玻璃后分为两束，分别为AC、AD，它们从A到C和从A到D的时间分别为t1和t2，则（）
A．AC是蓝光，1t小于2t
B．AC是红光，1t小于2t
C．AC是蓝光，1t等于2t
D．AC是红光，1t大于2t
18．如图所示两细束单色光平行射到同一个三棱镜上，经折射后交于光屏上的同一个点M．则下列说法中正确的是（）
A．如果 a为蓝色光,则b可能为红色光
B．在该三棱镜中a色光的传播速率比b光的传播速率大
C．棱镜射向空气中a色光的临界角比b色光的临界角大
D．a光的折射率小于b光折射率
19．如图所示为等腰棱镜，真空中a、b两束单色光与棱镜轴线OO′等距，两束光折射后相交于图中的P点．以下判断正确的是（）
A．在真空中的光速v a＞v b
B．该棱镜对光的折射率n a＞n b
C．通过棱镜的时间t a＞t b
D ．a 、b 两束光从同一介质射入真空过程中，发生全反射的临界角θa ＞θb
20．2019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
【参考答案】***试卷处理标记，请不要删除
一、光的折射 选择题 1．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。

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
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．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 3r 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．AC 【解析】 【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
λυ
=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。

6．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。

7．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．8．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．
9．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 。

10．BCD
【解析】
【分析】
【详解】 A ．假设两单色光a 、b 折射角为θ，则a 光折射率为
a sin sin 45n θ=
︒
则b 光折射率为 b sin sin 30n θ=
︒
解得 a b :sin30:sin 452n n =︒︒=故A 错误；
B ．根据 c v n = x xn t v c
=
= 由于路程和光速一样，可得 a b a b ::1:2t t n n ==
故B 正确；
C ．根据
c v n
= v c f fn
λ== 从一种介质进入另一种介质的波，频率不变，光速一样，可得
a b b a ::2:1n n λλ==
故C 正确；
D ．临界角公式
1sin C n
=
可得 a b b a sin :sin :2:1C C n n ==
故D 正确。

故选BCD 。

11．A
【解析】
【分析】
【详解】
AB ．光路如图所示
因为光线垂直BC 边射出，可知
β=30°
光线在E 点发生反射，根据光的反射定律有
α=30° 根据几何关系可知
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 θn r
=
= 故A 正确，B 错误；
C ．△ADE 为等腰三角形，由几何关系有 DE =A
D =L
又由于
2cos30EB AB L =-⋅︒
因此
cos 1.5EF EB βL =⋅=
光线在棱镜中传播的路程为
2.5s DE EF L =+=
C 错误；
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 =
= D 错误。

故选A 。

12．AD
【解析】
【分析】
【详解】 如下图所示，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。

故选AD 。

13．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。

14．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O1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AO1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。

15．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 。

16．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 ．
17．C
【解析】
光的偏折程度比较大，则介质对AC 光的折射率比较大，AC 光的频率比较大，所以AC 光应是蓝光．
设AC 光与法线方向成α角，AC 光在介质中的传播速度为：c v n =，则有2sin c R vt t n α==
，又sin sin n θα=，由以上两式得：2sin R t c
θ=，可知，AC 光与AD 光的传播时间相等，故C 正确，ABD 错误．
18．A
【解析】
【分析】
【详解】 由图看出，a 光通过三棱镜后偏折角较大，根据折射定律得知三棱镜对a 光的折射率大于b 光折射率，若a 为蓝光，b 可能为红光．故A 正确，D 错误．由c v n
=，知a 光的折射率大于b 光折射率，则在该三棱镜中a 色光的传播速率比b 光的传播速率小，故B 错误．由临界角公式1sinC n =
分析知从棱镜射向空气中a 色光的临界角比b 色光的临界角小，故C 错误．故选A.
【点睛】
本题是光的色散问题，考查光的折射定律的应用问题；要知道在七种色光中，紫光的折射率是最大的，在同样条件下，其偏折角最大．在介质中传播速度最小，临界角最小；可结合光的色散实验结果进行记忆；
19．D
【解析】
【分析】
在真空中，不同的颜色的光传播的速度相同，通过光线的偏折程度，比较a 、b 两束光的折射率大小，再根据c n v =比较两束光在棱镜中传播的速度，从而比较传播的时间，然后再根据1sinC n =
比较临界角的大小． 【详解】
A 、在真空中，不同的颜色的光传播的速度都相同，即a b v v =，故选项A 错误；
B 、两束光折射后相交于图中的P 点，可知b 光偏折厉害，则a 光的折射率小于b 光的折射率，所以a b n n ＜，故选项B 错误；
C 、a 光的折射率小于b 光的折射率，根据c v n
=知，a 光在棱镜中传播的速度大于b 光的
传播速度，a 光在棱镜中传播的距离较小，则a 光通过棱镜的时间小于b 光通过棱镜的时间，即a b t t ＜，故选项C 错误；
D 、根据1sinC n
=，可知a 光发生全反射的临界角大于b 光发生全反射的临界角，即a b θθ＞，故选项D 正确．
【点睛】
解决本题的突破口是通过光线的偏折程度比较出折射率的大小，从而可以比较出频率、波长、在介质中的速度、临界角等大小关系．
20．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.。