选修1高中物理《光的折射》测试题(含答案)

选修1高中物理《光的折射》测试题(含答案)
一、光的折射选择题
1．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
2
D．
3
3
2．一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
3．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AB界面进入三棱镜后直接从BC界面射出。

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射出方向与入射方向间的偏向角为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
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．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
1
e
L
e
n
n
kn
=
+；另一种是右旋圆偏振光，其折射率
为
1
e
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
6．如图所示，12
O O是半圆柱形玻璃体的对称面和纸面的交线，A、B是关于
12
O 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12
O O
放置的光屏，沿12
O 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
7．如图，空气中有两块材质不同、上下表面平行的透明玻璃板平行放置；一细光束从空气中以某一角度θ（0＜θ＜90°）入射到第一块玻璃板的上表面．下列说法正确的是（）
A．在第一块玻璃板下表面一定有出射光
B．在第二块玻璃板下表面一定没有出射光
C．第二块玻璃板下表面的出射光方向一定与入射光方向平行
D．第二块玻璃板下表面的出射光一定在入射光延长线的左侧
E.第一块玻璃板下表面的出射光线一定在入射光延长线的右侧
8．两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
9．如图所示，O1O2是透明介质制成的半圆柱体的对称面和纸面的交线，A、B是关于O1O2轴等距且平行的两束单色细光束，从半圆柱体右方射出的光路如图所示．根据该光路图，下列说法正确的是________．
A．该介质对A光的折射率比对B光的折射率小
B．该介质对两束光的折射率都小于2
C．CA光的频率比B光的频率高
D．在真空中，A光的波长比B光的波长长
E.光从空气进入该介质后，其频率变高
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．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．
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．
13．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)12
P P
、及
34
P P
、之间的距离适当大些，可以提高准确度
(2)12
P P
、及
34
P 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)12
P 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)
14．光刻机是生产大规模集成电路的核心设备，光刻机的曝光波长越短，分辨率越高。

“浸没式光刻”是一种通过在光刻胶和投影物镜之间加入浸没液体，从而减小曝光波长、提高分辨率的技术。

如图所示，若浸没液体的折射率为1.44，当不加液体时光刻胶的曝光波长为193nm，则加上液体时光刻胶的曝光波长变为（）
A．161 nm B．134 nm C．93nm D．65nm
n>）。

近年来，人们针对电磁波某些频段设计15．已知天然材料的折射率都为正值（10
n<），称为负折射率介质。

电磁波从正折射率介的人工材料，可以使折射率为负值（20
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
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
17．一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
18．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
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．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
【参考答案】***试卷处理标记，请不要删除
一、光的折射 选择题 1．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=0
sin 60sin 30
=3 故选B 2．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：1
2
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．
3．ABD 【解析】 【分析】 【详解】
AB ．如图所示，由折射率公式
n=sin sin
i
r
可得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45︒，因此光束的偏向角为30︒，则两束光平行，故AB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。

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
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．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．
6．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． 7．ACD 【解析】 【分析】 【详解】
A 、光线从第一块玻璃板中的上表面射入，在第一块玻璃板中上表面的折射角和下表面的入射角相等，根据光的可逆原理可知，光在第一块玻璃板下表面一定有出射光，同理，在第二个玻璃板下表面也一定有出射光，故A 正确，
B 错误．
C 、因为光在玻璃板中的上表面的折射角和下表面的入射角相等，根据光的可逆原理知，从下表面出射光的折射角和开始在上表面的入射角相等，即两光线平行，所以第二块玻璃板下表面的出射光方向一定与入射光方向平行，故C 正确．
D 、根据光线在玻璃板中发生偏折，由于折射角小于入射角，可知第二块玻璃板下表面的出射光一定在入射光延长线的左侧，故D 正确，
E 错误． 故选ACD ． 8．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
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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 。

9．ABD 【解析】
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
AD 正确，C 错误；根据
sin 2sin 2sin 45
r
n r =
=< ，选项B 正确；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．故选ABD. 点睛：解决本题的突破口在于通过光的偏折程度比较光的折射率，知道折射率、频率、波长以及光在介质中的速度等大小关系. 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．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2
α
；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 sin 2sin
sin
2
2
i n αθα
α
=
=
故选A 。

12．A
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．
13．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 。

14．B
【解析】
【分析】
【详解】 加上液体时光刻胶的曝光波v f λ=，光在液体中的传播速度为c v n
=，不加液体时0c λf =联立得
00193nm 134nm 1.44
v c f n c n λλλ=
=⨯==≈ 故B 正确，ACD 错误。

故选B 。

15．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。

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；
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
=，知波长变大，故B错误；
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．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．
18．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．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．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。