选修1高中物理 《光的折射》单元测试题(含答案)

选修1高中物理《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，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
2．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
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．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AO 1方向（O 1点在分界面上，图中O 1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 ．O 1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AO 1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
6．关于折射率，下列说法中正确的是( )
A ．根据12sin n sin θθ=
可知，介质的折射率与入射角的正弦成正比 B ．根据12
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
7．一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
8．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 9．有一束单色光从介质A 射入介质B ，再由介质B 射入介质C ，如图所示。

根据图中所给的情况判断，下列说法正确的是（ ）
A ．介质
B 的折射率最大
B ．介质
C 的折射率最大
C ．光在介质B 中的速度最大
D ．光在介质C 中的速度最大
10．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
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．小明同学利用插针法测量半圆柱形玻璃砖的折射率。

如图所示，他在白纸上作一直线MN以及它的垂线AB，玻璃砖的圆心为O，其底边与直线MN对齐，在垂线AB上插两枚大头针P1和P2。

小明在半圆柱形玻璃砖右侧区域内无法观察到P1、P2沿AB方向射出的光线，若要观察到，应将玻璃砖的位置作适当调整，下列说法正确的是（）
A．沿MN向M端平移适当距离
B．沿MN向N端平移适当距离
C．向左平移适当距离
D．向右平移适当距离
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．a、b两种单色光组成的光束从空气进入介质时，其折射光束如图所示。

则关于a、b 两束光，下列说法正确的是（）
A．介质对a光的折射率小于b光
B．a光在介质中的速度小于b光
C．a光在真空中的波长小于b光
D．光从介质射向空气时，a光的临界角小于b光
15．小明同学设计了一个用刻度尺测半圆形玻璃砖折射率的实验，如图所示，他进行的主要步骤是：
(1)用刻度尺测玻璃砖的直径AB的大小d；
(2)先把白纸固定在木板上，将玻璃砖水平放置在白纸上，用笔描出玻璃砖的边界，将玻璃砖移走，标出玻璃砖的圆心O、直径AB、AB的法线OC；
(3)将玻璃砖放回白纸的原处，长直尺MN紧靠A点并与直径AB垂直放置；
(4)调节激光器，使PO光线从玻璃砖圆弧面沿半径方向射向圆心O，并使长直尺MN的左右两侧均出现亮点，记下左侧亮点到A点的距离x1，右侧亮点到A点的距离x2。

关于上述实验，以下说法不正确的是（）
A．在∠BOC的范围内，改变入射光线PO的入射角，直尺MN上可能只出现一个亮点B．左侧亮点到A点的距离x1一定大于右侧亮点到A点的距离x2
C．左侧亮点到A点的距离x1一定小于右侧亮点到A点的距离x2
D．要使左侧亮点到A点的距离x1增大，应减小入射角
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．已知一束可见光a是由m、n、p三种单色光组成的，检测发现三种单色光中，n、p 两种色光的频率都大于m色光；n色光能使某金属发生光电效应，而p色光不能使该金属发生光电效应．那么，光束a通过三棱镜的情况是（）
A．
B．
C．
D．
18．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
19．某同学为了研究光的色散，设计了如下实验：在墙角放置一个盛水的容器，其中有一块与水平面成45°角放置的平面镜M，如图所示，一细束白光斜射向水面，经水折射向平面镜，被平面镜反射经水面折射后照在墙上，该同学可在墙上看到 ( )
A．上紫下红的彩色光带B．上红下紫的彩色光带
C．外红内紫的环状光带D．一片白光
20．在一薄壁圆柱体玻璃烧杯中，装有某种透明液体，液体中插入一根细铁丝，当人沿水平方向(垂直于纸面)观看时，会看到铁丝在液面处出现“折断”现象，此时，与实际情况相符合的是( )
A ．
B ．
C ．
D ．
【参考答案】***试卷处理标记，请不要删除
一、光的折射 选择题
1．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 =12
sin sin θθ2 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 =12
sin sin θθ 可知，当折射角θ2=30°
122sin sin 2θn θ==
应以θ1=45°的角度入射；故C 均正确；
D ．由折射率
n =
12
sin sin θθ 可知，当入射角1arctan 2=θ
21sin 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 。

2．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．
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
2i πθ=
-
折射角为 2r πβ=
-
根据折射定律
cos sin 2sin sin 2i 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．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。

5．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。

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．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。

8．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。

9．BC
【解析】
【分析】
【详解】
AB．由
sin
sin
i
n
r
=可知，光线由介质A进入介质B时，根据光路图可知，A的折射率大于B
的折射率；光由介质B进入介质C时，根据光路图可知，B的折射率小于C的折射率，所以介质B的折射率最小；由光路的可逆性可知，光由B进入A时，如果入射角为60︒，则折射角为45︒；而光由B进入C时，入射角为60︒，折射角为30︒，由此比较可知，介质C 的折射率最大；A错误，B正确；
BC．根据
c
n
v
=，得
c
v
n
=，则介质的折射率越大，光在该种介质中传播速度越小。

B介质
的折射率最小，则光在B介质中传播速度最大；C介质折射率最大，则光在C介质中传播速度最小，故C正确，D错误。

故选BC。

10．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
sin 60sin 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 60i M θ︒+=∠=，60r ︒=
联立解得
3n =
C 正确，AB
D 错误。

故选C 。

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
2α；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+22
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】
光线P1P2垂直于界面进入半圆柱形玻璃砖后，到达圆弧面上的入射角大于临界角，发生全反射现象，光不能从圆弧面折射出来，要使光能从圆弧面折射出来，则需要向上移动半圆柱形玻璃砖，即将半圆柱形玻璃砖沿MN向M平移适当距离，使到达圆弧面上光线的入射角i小于临界角则可以射出，如图所示，而将半圆柱形玻璃砖平行MN向左或向右平移适当距离，不会改变光在MN圆弧面上的入射角，光仍然发生全反射，故A正确，BCD错误。

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
2
sin
i
n
r
==
有
sin 1sin 2
i 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．A
【解析】
【分析】
【详解】
A ．根据折射率的定义
sin sin i n r
= 得知入射角相等，a 光的折射角较大，则a 光的折射率较小，故A 正确；
B ．由公式
c v n
= 分析可知，a 光在介质中的速度较大，故B 错误；
C ．光的折射率越大，其频率越大，波长越短，因此a 光在真空中的波长更长，故C 错误；
D ．根据临界角公式
1sin C n
= 分析可知，a 光的折射率小，临界角大，故D 错误。

故选A 。

15．B
【解析】
【分析】
【详解】
A ．当入射角大于等于发生全反射的临界角时，只有反射光线没有折射光线，则直尺MN 上只出现一个亮点，故A 正确；
BC ．光从玻璃射入真空，光路图如图所示，折射角β大于入射角α，通过几何关系知
12cot cot 22
d d x x βα=<= 故B 错误，C 正确； D ．减小入射角，则折射角减小β，x 1增大，故D 正确。

本题选不正确的，故选B 。

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．A
【解析】
试题分析：由于n 色光能使某金属发生光电效应，而p 色光不能使该金属发生光电效应，故n 的频率大于p 的，三种色光之间的频率大小关系为：n p m f f f ＞＞，同一种介质对频率越大的单色光的折射率也越大，所以经棱镜后偏折角度也越大.，故BCD 错误，A 正确． 考点：光的折射定律；光电效应．
点评：要能够根据各种单色光的频率、折射率、波长等之间大小关系所遵循规律进行有关问题的解答．
18．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O 1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．
19．B
【解析】
【分析】
【详解】
因为各种色光折射率不同，进入水中发生色散，紫光的折射率最大，红光的折射率最小，所以紫光进入水中偏折最厉害，经平面镜反射后照射到墙上，紫光处于最下端，所以在墙上出现上红下紫的彩色光带．
故选B．
【点睛】
解决本题的关键知道各种色光的折射率不同，白光从一种介质进入另一种介质会发生色散．
20．B
【解析】
以B图为例，作出铁丝上S点发出的两条光线，经过液面折射的光路，如图，将两条折射光线反向延长，交于S'，S'就是人观看到的铁丝上S点的虚像，依此类推，B图是人向左看到的水中“铁丝”，B正确．。