《光的折射》测试题(含答案)

《光的折射》测试题(含答案)
一、光的折射选择题
1．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
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°
3．2018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
4．如图所示，两束平行的黄光射向截面ABC为正三角形的玻璃三棱镜，已知该三棱镜对该黄光的折射率为2，入射光与AB界面夹角为45°，光经三棱镜后到达与BC界面平行的光屏PQ上，下列说法中正确的是________。

A ．两束黄光从
BC 边射出后仍是平行的
B ．黄光经三棱镜折射后偏向角为30°
C ．改用红光以相同的角度入射，出射光束仍然平行，但其偏向角大些
D ．改用绿光以相同的角度入射，出射光束仍然平行，但其偏向角大些
E.若让入射角增大，则出射光束不平行
5．2019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
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．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
8．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(O 1点在分界面上，图中O 1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AO 1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
10．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．
11．一束单色光由某种介质射向真空时的光路如图所示，I和II为相互垂直的平面，AO、
BO、CO均为光线，各光线与I的夹角满足αγ==60°，β=45°，光在真空中的传播速度为c，下列说法正确的是（）
A．法线所在平面为I B．入射光线为BO
C．该种介质的折射率
6
2
n=D．光在该介质中的传播速度
2
2
v=
12．如图所示，红色细光束a2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 为（ ）
A ．45°
B ．30°
C ．60°
D ．75°
13．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
14．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 ．2
B ．3
C ．22
D ．33
15．一束由红、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t 1和t 2，则（ ）
A ．AC 是蓝光，1t 小于2t
B ．A
C 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
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1θ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t 1和t 2，则（ ）
A ．A
B 是绿光，t 1<t 2
B ．AB 是绿光，t 1>t 2
C ．AC 是红光，t 1>t 2
D ．AC 是红光，t 1＝t 2
18．已知天然材料的折射率都为正值（10n >）。

近年来，人们针对电磁波某些频段设计的人工材料，可以使折射率为负值（20n <），称为负折射率介质。

电磁波从正折射率介质入射到负折射介质时，符合折射定律，但折射角为负，即折射线与入射线位于界面法线同侧，如图所示。

点波源S 发出的电磁波经一负折射率平板介质后，在另一侧成实像。

如图2所示，其中直线SO 垂直于介质平板，则图中画出的4条折射线（标号为1、2、3、4）之中，正确的是（ ）
A ．1
B ．2
C ．3
D ．4
19．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
20．如图所示，两块相同的玻璃等腰三棱镜ABC 和A ’B ’C ’置于空气中，AC//A ’C ’.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，从a 、b 两点射出.对于从a 、b 射出的这两束光，下列说法正确的是( )
A ．从a 点射出的为蓝光，从b 点射出的为红光
B ．从a 、b 两点射出的两束光不平行
C ．从a 、b 两点射出的两束光仍平行，且平行于BC
D ．在玻璃中从a 点射出的光的传播速度比从b 点射出的光的传播速度大
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一、光的折射 选择题
1．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 。

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 8
81.7310m/s
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．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．
4．ABD
【解析】
【详解】
AB.如图所示，由折射率公式
sin sin i
n
r
，
可知
r=30°，
由几何关系可知折射光在三棱镜内平行于底边AC，由对称性可知其在BC边射出时的出射角也为i=45°，因此光束的偏向角为30°，且两束光平行，故A正确，B正确；
CD.由于同种材料对不同的色光的折射率不同，相对于黄光而言红光的折射率小，绿光的折射率较大，因此折射后绿光的偏向角大些，红光的偏向角小些，故C错误，D正确；
E.若让入射角增大，则折射角按一定的比例增大，出射光束仍然平行，故E错误。

故选：ABD。

5．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.
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．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。

8．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。

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 603sin 30︒=︒
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 。

10．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．
11．D
【解析】
【详解】
AB ．由反射定律和折射定律知，I 为界面，II 为法线，CO 为入射光线，OA 为反射光线，OB 为折射光线，故AB 错误；
C ．由折射率公式知，介质的折射率
sin 452sin 30
n =
=故C 错误；
D ．由 2c n v
=
=得 2v =
故D 正确。

故选D 。

12．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 2sin i n r ==有 sin 1sin 2i 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
13．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 。

14．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
15．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．
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．D
【解析】
【分析】
【详解】
ABCD．由题，点波源S发出的电磁波经一负折射率平板介质后，折射光线与入射光线在法线的同一侧，所以不可能是光学1或2；根据光线穿过两侧平行的介质后的特点：方向与开始时的方向相同，所以光线3出介质右侧后，根据折射光线与入射光线在法线同侧这一条件，光线将无法汇聚形成实像；光线4才能满足“同侧”+“成实像”的条件，所以折射光线4可能是正确的，光线3是错误的，由以上的分析可知，ABC错误D正确。

故选D。

19．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．
20．CD
【解析】
【分析】
红光在玻璃中传播速度比蓝光大．根据光路可逆性原理，分析知道从a、b两点射出的单色光平行．红光的折射率小于蓝光的折射率，根据偏折角的大小判断知，从a点射出的为红光，从b点射出的为蓝光．
【详解】
A．红光的折射率小于蓝光的折射率，光线经过三棱镜ABC后红光的偏折角小于蓝光的偏折角，进入三棱镜CBA后，从a点射出的为红光，从b点射出的为蓝光；故A错误．BC．根据光路可逆性原理，分析可知：从a、b两点射出的单色光仍平行，而且平行于BC；故B错误，C正确．
D．从a点射出的为红光，红光在介质中传播的速度大于蓝光在介质中的传播速度；故D 正确．
故选CD．
【点睛】
本题运用光路可逆性原理分析出射光线与入射光线方向关系是关键．对于两种色光的折射率大小要牢固掌握．。