高考物理光的折射试题经典

高考物理光的折射试题经典
一、光的折射 选择题
1．一束红光和一束紫光以适当的角度射向玻璃砖，玻璃砖为半圆形，如图所示，红光与紫光出射光线都由圆心O 点沿OC 方向射出，则( )
A ．AO 是红光，它穿过玻璃砖所用的时间最少
B ．AO 是紫光，它穿过玻璃砖所用的时间最长
C ．AO 是红光，它穿过玻璃砖所用的时间最长
D ．AO 是紫光，它穿过玻璃砖所用的时间最少
2．如图所示，是声波从介质Ⅰ进入介质Ⅱ的折射情况，由图判断下面说法中正确的是
( )
A ．入射角大于折射角，声波在介质Ⅰ中的波速大于它在介质Ⅱ中的波速
B ．入射角大于折射角，Ⅰ可能是空气，Ⅱ可能是水
C ．入射角小于折射角，Ⅰ可能是钢铁，Ⅱ可能是空气
D ．介质Ⅰ中波速v 1与介质Ⅱ中波速v 2满足：1221
sin sin v v θθ= 3．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°
4．2018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
5．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
6．如图所示，O1O2是半圆形玻璃砖过圆心的法线，a、b是关于O1O2对称的两束平行单色光束，两光束从玻璃砖右方射出后的光路如图所示，则下列说法正确的是()
A．该玻璃砖对a光的折射率比对b光的折射率小
B．有可能a是绿光，b是红光
C．两光束从空气进入玻璃的过程中各自的频率均不变
D．在真空中，a光的波长比b光的波长长
7．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
8．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
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Ⅰ3
10．物体放在凸透镜的主轴上，且物距大于焦距，用红、紫、白三种光照射物体，在镜另一侧的一个可动光屏上分别形成清晰的像，则下列说法中正确的是
A．红光照射成的像最大B．紫光照射成的像最大
C．白光照射成的像最大D．用白光照射成的像最清晰
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．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 ．2
D ．3 13．一束由红、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
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)
15．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
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
18．如图所示两细束单色光平行射到同一个三棱镜上，经折射后交于光屏上的同一个点M ．则下列说法中正确的是（ ）
A ．如 果 a 为蓝色光,则b 可能为红色光
B ．在该三棱镜中a 色光的传播速率比b 光的传播速率大
C ．棱镜射向空气中a 色光的临界角比b 色光的临界角大
D ．a 光的折射率小于b 光折射率
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．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
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一、光的折射 选择题
1．A
【解析】
【分析】
【详解】
由图看出两光束的折射角相同，因红光的折射率较小，由折射定律
1sin sin i n r
= 故红光的入射角应大于紫光的入射角，故AO 为红光；由
c v n
= 知，红光在玻璃砖中传播较大，而在玻璃中两光的光程相等，故红光穿过玻璃砖所需时间短．故选A ．
2．AB
【解析】
【分析】
【详解】
A ．由图示可知，入射角大于折射角，介质Ⅰ对波的折射率小于介质Ⅱ对波的折射率，由
c n v
=可知，n 越小，波的传播速度越大，由此可知，声波在介质Ⅰ中的波速大于它在介质Ⅱ中的波速，故A 正确；
BC ．由图示可知，入射角大于折射角，介质Ⅰ对波的折射率小于介质Ⅱ对波的折射率，Ⅰ可能是空气，Ⅱ可能是水，故B 正确，C 错误；
D ．由相对折射率公式可知，介质Ⅰ中波速1v ，与介质Ⅱ中波速2v 满足
1122
sin sin v n v θθ=
= 故D 错误．
故选AB 。

点睛：本题考查了声波的折射现象，声波的折射与光的折射遵守相同的折射定律，分析清楚波的传播过程图，应用折射定律可以解题．
3．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。

4．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．
5．AC
【解析】
【分析】
【详解】
A ．玻璃砖的折射率
sin sin 603sin 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 s nL L L t v c r 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。

6．ACD
【解析】
【详解】
A.由图可知，b光偏离原来的传播方向较多，玻璃对b光的折射率大，故A正确；
B.b光折射率大，频率高，故B错误；
C.光在不同介质中传播，频率不变，故C正确；
D.根据波速c=λν，b光频率高，波长短，故D正确；
7．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．
8．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 。

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．A
【解析】
因红光的折射率最小，则经透镜折射后的焦距最长，即物体更靠近红光的焦点位置，则所成的像最大，故选项A 正确，BC 错误；因白光是复色光，各种颜色的光成像的位置不重合，则图像最不清晰，选项D 错误；故选A.
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．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=00
sin 60sin 30=3 故选B
13．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．
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．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 。

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
【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．
18．A
【解析】
【分析】
【详解】
由图看出，a光通过三棱镜后偏折角较大，根据折射定律得知三棱镜对a光的折射率大于b
光折射率，若a为蓝光，b可能为红光．故A正确，D错误．由
c
v
n
=，知a光的折射率大
于b光折射率，则在该三棱镜中a色光的传播速率比b光的传播速率小，故B错误．由临
界角公式
1
sinC
n
=分析知从棱镜射向空气中a色光的临界角比b色光的临界角小，故C
错误．故选A.
本题是光的色散问题，考查光的折射定律的应用问题；要知道在七种色光中，紫光的折射率是最大的，在同样条件下，其偏折角最大．在介质中传播速度最小，临界角最小；可结合光的色散实验结果进行记忆；
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】
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．。