湖北省黄冈中学 《光的折射》单元测试题含答案

湖北省黄冈中学 《光的折射》单元测试题含答案
一、光的折射 选择题
1．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
2．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
3．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
4．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
5．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12O O 放置的光屏，沿12O 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
6．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AO 1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
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．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
10．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
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，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
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．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)
15．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
16．如图所示，abc 是一块用折射率n =2的玻璃制成的透明体的横截面，ab 是半径为R 的圆弧，ac 边垂直于bc 边，∠aOc =60°。

当一束平行光垂直照到ac 上时，ab 的外表面只有一部分有光线穿出，则穿出光线部分的弧长为（ ）
A ．12πR
B ．6R π
C ．4R π
D ．3
R π 17．如图所示，单色光束从某点以入射角i 射入一厚度为d 的平行玻璃砖中，在入射点同时发生反射和折射，折射光线经过玻璃砖后在下表面同样发生反射和折射，且反射光线与上表面的交点到上表面的入射点间的距离为l 。

已知光在真空中的传播速度为c 。

则平行玻
璃砖的折射率为（）
A．
22
4
l d
l
+
cos i B．
22
4
l d
l
+
s in i C．
22
4l d
l
+
cos i D．
22
4l d
l
+
sin i
18．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
19．圆形玻璃砖的横截面如图所示， O点为圆心，OO′为直径MN的垂线，足够大的光屏PQ与直径MN垂直并接触于N点，已知半圆形玻璃砖的半径R=10cm，折射率3
n=，一细束激光沿半径方向射向圆心O点，入射光线与OO′夹角0
30，光屏PQ上出现两个光斑，则这两个光斑之间的距离为( )
A．203
cm B．53cm C．
403
cm D．203cm
20．如图所示中分别代表入射波、反射波、折射波的波线，则()．
A．2与1的波长、频率相等，波速不等
B．2与1的波速、频率相等，波长不等
C．3与1的波速、频率、波长均相等
D．3与1的频率相等，波速、波长均不等
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一、光的折射 选择题
1．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，ABD 错误。

故选C 。

2．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。

3．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。

4．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。

5．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．
6．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O 1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AO 1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。

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
sin 452 1.41sin 30
=≈ 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．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，P1、P2的像模糊，故B正确；
C. P1、P2及P3、P4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，P3、P4的连线与P1、P2的连线一定平行，故D错误；
故选AB.
10．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.
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．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 。

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．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 。

15．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 。

16．B
【解析】
【分析】
【详解】
由题意作出光路图如下图所示
设光的临界角为C ，则有
11sin 2
C n =
= 解得 30C =︒
如图，在
30α≥︒
时，均发生全反射，图中d 点为入射角等于临界角的临界点，所以只有bd 部分有黄色光透射出，所以有黄色光射出部分的圆弧对对应的圆心角也是30，对应圆弧的长度为
3023606
R l R ππ︒=
⨯=︒ 故ACD 错误，B 正确。

故选B 。

17．B
【解析】
【分析】
【详解】 设光从O 点射入，反射光交于A 点，由题意画出光路图如图所示
设折射角为r ，平行玻璃砖的折射率为n ，由折射定律有
sin sin i n r
= 根据几何关系有
2tan l d r =
所以解得
22
4sin l d n i l
+= B 项正确，ACD 错误。

故选B 。

18．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．
19．C
【解析】
【分析】
光线在AB 面上发生反射和折射，在水平屏幕MN 上出现两个光斑，根据折射定律结合几何关系求出两个光斑之间的距离．
【详解】
画出如图光路图，
设折射角为r ，根据折射定律：sinr n sin θ
=
则得：302
sinr nsin sin θ==︒=
解得：60r =︒ 根据几何关系，两个光斑之间的距离为：
60301010L PN NQ Rtan Rtan =+=︒+︒==，故C 正确，ABD 错误；
【点睛】 对于几何光学，作出光路图是解答的关键的依据，要注意运用结合几何知识研究两个光斑间的距离．
20．D
【解析】
【分析】
【详解】
入射角大于折射角，可见介质1为光疏介质，介质2为光密介质，由c n v
= ，v f λ=，可知，3与1的频率相等，波速、波长均不等，2与1的波长、频率相等，波速相等，故D 正确ABC 错误。

故选D 。