陕西省商南县高级中学选修1高中物理(完整版)光的折射单元测试题

陕西省商南县高级中学选修1高中物理(完整版)光的折射单元测试题
一、光的折射选择题
1．如图所示，为观察门外情况，居家防盗门一般都会在门上开一小圆孔.假定门的厚度为a=8cm，孔的直径为d=6cm，孔内安装一块折射率n=1.44的玻璃，厚度可]的厚度相同，已知sin37°=0.6，cos37°=0.8.则
A．如未装玻璃，室内的人通过小孔能看到外界的角度范围为106°
B．装人玻璃后，室内的人通过玻璃能看到外界的角度范围约为106°
C．装人玻璃的折射率越大，室内的人通过玻鵯能看到外界的角度范围就越小
D．若要将视野扩大到180°，需嵌入折射率大于或等于5
3
的玻璃
2．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Ⅱ中传播的速度之比为3
D．该光在介质Ⅱ中和介质Ⅰ中传播的速度之比为3
3．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
4．2019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
5．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
6．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
7．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
8．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
9．一束光线从空气射向折射率为3的玻璃球面，入射角为60°，如图所示，经过界面的折射和反射，光线通过玻璃球后又射入空气.则从玻璃球射入空气的光线( )
A．与入射光线不可能相交
B．与入射光线可能反向平行
C．总共只有三条光线
D．可能有无数条光线
10．两束同色细平行光相距为d，从空气中互相平行地斜射到梯形玻璃砖的上表面，如图所示，当它们从玻璃砖的下表面垂直射出后，有（）
A．两束光平行，距离为d
B．两束光平行，距离大于d
C．两束光平行，距离小于d
D．两束光不平行，两射出点的距离为d
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．如图所示，一束光从空气中射向折射率为n2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=arctan 2时，反射光线和折射光线恰好互相垂直
13．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P 1和P 2。

小明在半圆柱形玻璃砖右侧区域内无法观察到P 1、P 2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
14．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 ．
15．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)
16．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 1方向（O 1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 ．O 1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AO 1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
17．以往，已知材料的折射率都为正值（n>0）．现已有针对某些电磁波设计制作的人工材料，其折射率可以为负值（n< 0），称为负折射率材料．位于空气中的这类材料，入射角i 与折射角r 依然满足sin sin i n r
，但是折射线与入射线位于法线的同一侧（此时折射角取负值）．现空气中有一上下表面平行的负折射率材料，一束电磁波从其上表面射入，下表面射出．若该材料对此电磁波的折射率n=−1，正确反映电磁波穿过该材料的传播路径的示意图是（ ）
A ．A
B ．B
C ．C
D ．D
18．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
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．如图所示为一横截面为直角三角形ABC 的玻璃棱镜，其中30A ︒∠=，D 点在AC 边上，A 、D 间距为L ，23AB 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 3
B ．光线在棱镜中传播的路程为3L
C 53L
D ．光线在棱镜中传播的时间为52L c
【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】
因
3
tan
4
d
a
α==，则0
=37
α，如未装玻璃，室内的人通过小孔能看到外界的角度范围为
74°，选项A错误；装入玻璃后，根据折射定律：
sin
2
sin
n
β
α
==，
34
sin2
55
β=>，则
53
β>，则室内的人通过玻璃能看到外界的角度范围大于106°，选项B错误；装入玻璃的折射率越大，则折射角β越大，则室内的人通过玻璃能看到外界的角度范围就越大，选
项C错误；若要将视野扩大到180°，则β=900，则
sin sin905
sin sin373
n
β
α
===，则需嵌入折
射率大于或等于5/3的玻璃，选项D正确；故选D.
点睛：对于几何光学，其基础是作出光路图，借助几何知识研究入射角与折射角，再求解折射率．
2．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=sin60
3
sin30
︒
=
︒
则该光在介质Ⅱ中和介质Ⅰ中传播的速
度之比为3，故C错误，D正确。

故选BD。

3．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．
4．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.
5．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．
6．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。

7．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1sin 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．
8．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 。

9．BC
【解析】
作出光路图如图所示．已知入射角160θ=︒，根据折射定律得：12
sin sin n θθ=．可得：折射角2sin 0.5θ=．由几何关系可知3230θθ==︒．光线通过B 点反射后，再由几何关系和折射角可知，从A 点射出的光线折射角为60°．根据几何知识可知出射光线与入射光线平行，由图看出玻璃球内总共只有三条光线．综上分析，BC 正确．
10．B
【解析】
【分析】
【详解】
光线穿过玻璃砖，经过两次折射，根据光路的可逆性，射出的光线与射入的光线平行，所以两束光穿过玻璃砖后依旧平行，玻璃砖对两束光的折射率是相同的，由于玻璃砖是梯形的，由图象可知
MP NQ >
所以在玻璃砖内发生折射的两束光线中，a 比b 向左偏离程度更大，两光线远离，两者射出光线的距离变大，故ACD 错误，B 正确。

故选B 。

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．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 θθ
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°
12sin 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1=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 。

13．A
【解析】
【分析】
【详解】
光线P 1P 2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 。

14．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．
15．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。

16．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O1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．
17．B
【解析】
【分析】
【详解】
AD．本题给定信息“光的折射光线和入射光线位于法线的同侧”，无论是从光从空气射入介质，还是从介质射入空气，都要符合此规律，故A、D错误．
BC．折射率为-1，由光的折射定律可知，同侧的折射角等于入射角，故B正确，C错误．18．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．
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．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
sin θn 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 2L 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
s t v == 故C 正确，D 错误。

故选AC 。