《光的折射》单元测试题含答案(1)

《光的折射》单元测试题含答案(1)
一、光的折射 选择题
1．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 ．玻璃对光线的折射率为3
B ．光线在棱镜中传播的路程为3L
C ．光线在棱镜中传播的时间为532L
c
D ．光线在棱镜中传播的时间为
52L c
2．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
3．一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r 1和r 2，玻璃对a 、b 的折射率分别为n 1和n 2，a 、b 在玻璃中的传播速度分别为v 1和v 2，则( )
A ．n 2＞n 1
B ．n 2＜n 1
C．v2＞v1
D．v2＜v1
E.r1＜r2
4．某同学做测玻璃折射率实验时，在白纸上放好上、下表面平行的玻璃砖，玻璃砖厚度为L，如图示入射光线与折射光线（CD边出射光线未画出），若入射角i＝60°，测出折射角r ＝30°，光在真空中的光速为c，则（）
A．玻璃砖的折射率n＝3
B．光在玻璃中传播的时间为23
L
C．光在玻璃中传播的时间为2L c
D．操作时误将玻璃砖向上平移一小段，则测得的折射率将偏小
5．如图所示，插针法“测定平行玻璃砖折射率”的实验中，P1、P2、P3、P4为所插的针，θ1为入射角，θ2为折射角．下列说法正确的是（）
A．θ1过小会导致θ2不易准确测量
B．θ1过大会导致P1、P2的像模糊
C．P1与P2，P3与P4间的距离适当小些
D．P3、P4的连线与P1、P2的连线不一定平行
6．2019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
7．下列说法中正确的是
A ．图甲是一束复色光进入水珠后传播的示意图，其中a 束光在水珠中传播的速度一定大于b 束光在水珠中传播的速度
B ．图乙是一束单色光进入平行玻璃砖后传播的示意图，当入射角i 逐渐增大到某一值后不会再有光线从bb ′面射出
C ．图丙是双缝干涉示意图，若只减小屏到挡板间的距离L ，两相邻亮条纹间距离将减小
D ．图丁是用干涉法检测工件表面平整程度时得到的干涉图样，弯曲的干涉条纹说明被检测的平面在此处是凸起的 8．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
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Ⅱ3
D ．该光在介质Ⅱ中和介质Ⅰ310．如图所示，12O O 是半圆柱形玻璃体的对称面和纸面的交线，A 、B 是关于12O 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
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（）
A．玻璃对光线的折射率为3B．玻璃对光线的折射率为
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
12．一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
13．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
14．如图所示,玻璃棱镜的截面为等腰三角形,顶角a为30°．一束光线垂直于ab面射入棱镜,又从ac面射出．出射光线与入射光线之间的夹角为30°，则此棱镜材料的折射率是()
A．3
B．3C．
3
2
D．
23
15．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
16．如图所示，波长分别为λa、λb的单色光a、b，沿着AO、BO方向射入半圆形玻璃砖，出射光线都沿OC，则下列说法错误的是（）
A．a、b光从玻璃砖射入空气时，均受到玻璃砖的作用力
B．在玻璃砖内a光的动量大于在空气中a光的动量
C．λa<λb，且a、b光的临界角相等
D．在玻璃砖内a光的动量大于在玻璃砖内b光的动量
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t1和t2，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，P 是一束含有两种单色光的光线，沿图示方向射向半圆形玻璃砖的圆心O ，折射后分成a 、b 两束光线，则下列说法中正确的是（
）
A ．a 光频率小于b 光频率
B ．在玻璃砖中传播的时间a 光比b 光长
C ．玻璃对a 光的折射率小于对b 光的折射率
D ．若让玻璃砖在纸面内绕O 点逆时针转动180°，P 光线保持不变，则a 、b 两束光线也保持不变
20．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
【参考答案】***试卷处理标记，请不要删除
一、光的折射 选择题 1．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 3sin θ
n 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 2
L 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
53s L
t v =
=
故C 正确，D 错误。

故选AC 。

2．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。

3．BCE 【解析】 【详解】
由题图可知折射角r 1＜r 2，E 正确；根据n ＝sini
sinr
，有n 1＞n 2，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21v 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． 4．AC 【解析】 【分析】 【详解】
A ．玻璃砖的折射率
sin sin 60
sin sin 30i n r ︒=
==︒
A 正确；
BC ．光在玻璃中传播的速度为
c v n
=
由几何知识可知光在玻璃中传播的路程为
cos L s r
=
则光在玻璃中传播的时间为
32cos cos30s nL L L
t v c r c c
=
===
⨯⨯︒ B 错误C 正确； D ．如右图所示
实线表示将玻璃砖向上平移后实际的光路图，而虚线是未将玻璃砖向上平移时作图时所采用的光路图，通过比较发现，入射角和折射角没有变化，则由折射定律
sin sin i
n r
=
得知，测得的折射率将不变，D 错误。

故选AC 。

5．AB 【解析】 【分析】 【详解】
A.入射角θ1过小，进入玻璃时折射角θ2更小，不易准确测量，故A 正确； B ．θ1过大会导致进入玻璃的折射光过弱，P 1、P 2的像模糊，故B 正确；
C. P 1、P 2及P 3、P 4之间的距离应适当大些，引起的角度的相对误差较小，可提高精度．故C 错误；
D. 根据光路可逆性原理可知，P 3、P 4的连线与P 1、P 2的连线一定平行，故D 错误； 故选AB. 6．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. 7．AC 【解析】
【分析】
考查光的折射、反射、干涉。

【详解】
A ．由折射率和光的传播速度之间的关系c
n v
=
可知，折射率越大，传播速度越小，从图中可以看出，b 光线在水中偏折更大，即b 的折射率大于a 的折射率，则a 在水中的传播速度大于b 的传播速度，A 正确；
B ．当入射角i 逐渐增大，折射角逐渐增大，由于折射角小于入射角，不论入射角如何增大，玻璃砖中的光线不会消失，所以一定有光线从面射出，B 错误；
C ．根据双缝干涉相邻两亮条纹的间距x ∆与双缝间距离d 及光的波长λ 的关系式L x d
λ∆= 可知，只减小屏到挡板间距离，两相邻亮条纹间距离x ∆将减小，C 正确；
D ．因为不知道被测样表的放置方向，故不能判断此处是凸起的，D 错误。

故选AC 。

8．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。

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 60sin 30︒
=︒
Ⅱ中和介质Ⅰ中传播的速
，故C 错误，D 正确。

故选BD 。

10．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
0c n v λλ
=
=， 得： 0n
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．
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=AD=L
又由于
2cos30
EB AB L
=-⋅︒因此
cos 1.5
EF EBβL
=⋅=
光线在棱镜中传播的路程为
2.5
s 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
s
t
v
==
D错误。

故选A。

12．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。

13．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。

14．B
【解析】
【分析】
【详解】
光路图如图所示：
根据几何关系得入射角30
i=，折射角303060
r=+=
由折射定律得
3
sin2
3
1
sin
2
r
n
i
===
故B正确；
故选B 。

点睛：由几何关系求出折射角和入射角,结合折射定律求出棱镜的折射率.
15．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=
sin60
sin30
3
故选B
16．C
【解析】
【详解】
A．由图可知a、b光从玻璃砖射入空气时，均发生偏折，可知光子的动量发生变化，由动量定理可知都受到玻璃砖的作用力，A正确；
B．玻璃砖对a光的折射率大于空气对a光的折射率，根据
c
v
n
=可知，a光在空气中的速
度大；光子的动量
h P v
ν= 所以在玻璃砖内a 光的动量大于在空气中a 光的动量，B 正确；
C ．a 光的折射率比b 光的折射率大，则知a 光的频率比b 光的频率高，由
c v n
λν==⋅ 可知a 的波长小于b 的波长.a 的折射率大，由
1sin C n
=
可知a 的临界角小，C 错误； D ．由光路图看出，a 光的偏折角大于b 的偏折角，折射定律分析得知，a 光的折射率比b 光的折射率大，由折射率与光的频率的关系可知，a 的频率大；光子的动量
hn P c
ν= 则在玻璃中，a 光的动量大于在玻璃砖内b 光的动量，D 正确。

本题选错误的，故选C 。

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】
【详解】
AC．由图看出a光的偏折程度大于b光，所以根据折射定律得知：玻璃对a光的折射率大于对b光的折射率，折射率大则频率大，则a光的频率大，AC错误；
B．根据公式
c
v
n
=可知a光的折射率较大，则在玻璃砖中，a光的速度小于b光的速度，
则在玻璃砖中传播的时间a光比b光长，B正确；
D．旋转前，发生折射过程是由玻璃射向空气中，而旋转180°后，发生的折射过程是由空气射向玻璃，故光线会发生变化，D错误。

故选B。

20．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．。