高中物理-光的折射测试题(2)

高中物理-光的折射测试题(2)

一、光的折射选择题

1．如图所示，红色细光束a射到折射率为2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α为（）

A．45°B．30°C．60°D．75°

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．有一束单色光从介质A射入介质B，再由介质B射入介质C，如图所示。根据图中所给的情况判断，下列说法正确的是（）

A．介质B的折射率最大

B．介质C的折射率最大

C．光在介质B中的速度最大

D．光在介质C中的速度最大

4．图甲为某同学利用半圆形玻璃砖测定玻璃折射率n的装置示意图，AO、DO分别表示某次测量时，光线在空气和玻璃中的传播路径。在正确操作后，他利用测出的数据作出了图乙所示的折射角正弦值（sin r）与入射角正弦值（sin i）的关系图象。则下列说法正确

的是（）

A．光由D经O到A

B．该玻璃砖的折射率 1.5

n

C．若由空气进入该玻璃砖中，光的频率变为原来的2 3

D．若由空气进入该玻璃砖中，光的波长变为原来的2 3

E.若以60°角由空气进入该玻璃砖中，光的折射角的正弦值为

3

5．一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r1和r2，玻璃对a、b的折射率分别为n1和n2，a、b 在玻璃中的传播速度分别为v1和v2，则( )

A．n2＞n1

B．n2＜n1

C．v2＞v1

D．v2＜v1

E.r1＜r2

6．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

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．人的眼球可简化为如图所示的模型。折射率相同、半径不同的两个球体共轴。平行光束宽度为D ，对称地沿轴线方向射入半径为R 的小球，会聚在轴线上的P 点。取球体的折射率为2，且D =2R 。则光线的会聚角α为（ ）

A ．30°

B ．45°

C ．60°

D ．75°

9．如图所示，O 1O 2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O 1O 2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 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．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．2B．1.5 C．3D．2

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 3

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．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

13．小明同学设计了一个用刻度尺测半圆形玻璃砖折射率的实验，如图所示，他进行的主要步骤是：

(1)用刻度尺测玻璃砖的直径AB的大小d；

(2)先把白纸固定在木板上，将玻璃砖水平放置在白纸上，用笔描出玻璃砖的边界，将玻璃砖移走，标出玻璃砖的圆心O 、直径AB 、AB 的法线OC ；

(3)将玻璃砖放回白纸的原处，长直尺MN 紧靠A 点并与直径AB 垂直放置；

(4)调节激光器，使PO 光线从玻璃砖圆弧面沿半径方向射向圆心O ，并使长直尺MN 的左右两侧均出现亮点，记下左侧亮点到A 点的距离x 1，右侧亮点到A 点的距离x 2。 关于上述实验，以下说法不正确的是（ ）

A ．在∠BOC 的范围内，改变入射光线PO 的入射角，直尺MN 上可能只出现一个亮点

B ．左侧亮点到A 点的距离x 1一定大于右侧亮点到A 点的距离x 2

C ．左侧亮点到A 点的距离x 1一定小于右侧亮点到A 点的距离x 2

D ．要使左侧亮点到A 点的距离x 1增大，应减小入射角

14．光线从折射率为2的介质中射向空气，如果入射角为60°，下图中光路可能的是( )

A ．

B ．

C ．

D ．

15．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)

16．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

17．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

18．一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

n=D．光在该介质中的传播速度

2

2

v c

=

19．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

20．如图所示，两块相同的玻璃等腰三棱镜ABC 置于空气中，两者的AC 面相互平行放置，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，变为从a 、b 两点射出的单色光，对于这两束单色光，下列说法错误的是（ ）

A ．红光在玻璃中传播速度比蓝光大

B ．从a 、b 两点射出的单色光不平行

C ．从a 点射出的为红光，从b 点射出的为蓝光

D ．从a 、b 两点射出的单色光仍平行，且平行于BC

【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】 【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 1

sin 2

i r n =

=

则

30

r=

由几何关系及对称性，有

()2

2

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

2．BC

【解析】

作出光路图如图所示．已知入射角160

θ=?，根据折射定律得：1

2

sin

sin

n

θ

θ

=．可得：折射角2

sin0.5

θ=．由几何关系可知

32

30

θθ

==?．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．BC

【解析】

【分析】

【详解】

AB．由

sin

sin

i

n

r

=可知，光线由介质A进入介质B时，根据光路图可知，A的折射率大于B 的折射率；光由介质B进入介质C时，根据光路图可知，B的折射率小于C的折射率，所以介质B的折射率最小；由光路的可逆性可知，光由B进入A时，如果入射角为60?，则折射角为45?；而光由B进入C时，入射角为60?，折射角为30?，由此比较可知，介质C 的折射率最大；A错误，B正确；

BC．根据

c

n

v

=，得

c

v

n

=，则介质的折射率越大，光在该种介质中传播速度越小。B介质的折射率最小，则光在B介质中传播速度最大；C介质折射率最大，则光在C介质中传播速度最小，故C正确，D错误。

故选BC。

4．BDE

【分析】 【详解】 AB ．由折射定律

sin sin i

n r

=

可知sin r -sin i 图象的斜率的倒数表示折射率，所以n =1.5>1，说明实验时光由A 经过O 到D ，故A 错误，B 正确；

CD ．在由空气进入该玻璃砖时，光的频率不变，光的波长变为原来的2

3

，故C 错误，D 正确；

E ．以入射角i =60°由空气进入该玻璃砖时，由折射定律

sin sin i

n r

=

其折射角的正弦值为

12sin sin 3r i n =

==

故E 正确。 故选BDE 。 5．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． 6．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

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。 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．A 【解析】 【分析】 【详解】

设入射角为i ，折射角为r ，由几何关系得

22sin 2

D

i R ==

由折射定律有

sin 2sin i

n r

=

= 由几何关系有

2

i r α

=+

联立解得

α=30°

故A 正确，BCD 错误。 故选A 。 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．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，AB

D 错误。 故选C 。 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 θ

n 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

2cos30EB AB L =-??

因此

cos 1.5EF EB βL =?=

光线在棱镜中传播的路程为

2.5s 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．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 。 13．B 【解析】 【分析】 【详解】

A ．当入射角大于等于发生全反射的临界角时，只有反射光线没有折射光线，则直尺MN 上只出现一个亮点，故A 正确；

BC ．光从玻璃射入真空，光路图如图所示，折射角β大于入射角α，通过几何关系知

12cot cot 22

d d

x x βα=

<= 故B 错误，C 正确；

D ．减小入射角，则折射角减小β，x 1增大，故D 正确。 本题选不正确的，故选B 。

14．C 【解析】 【分析】 【详解】

先根据sin C ＝1/n 求出临界角为45°，由于入射角等于60°大于临界角，则必定发生全反射，因此只有反射光线而无折射光线．

思路分析：介质为光密介质，空气为光疏介质，当入射角大于临界角时会发生全反射现象 试题点评：本题考查了全反射中的临界角 15．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 。 16．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 。 17．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O 1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O 1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 f λ=，知波长变大，故B 错误；

C 、若沿AO 1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． 18．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 45

2sin 30

n =

=故C 错误； D ．由

2c

n v

=

=得

22

v c =

故D 正确。 故选D 。 19．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.

【点睛】

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；

20．B

【解析】

由n=c/v，红光的折射率较小，在玻璃中的传播速度较大，Ａ对；折射率越大偏折程度越大，可知ｂ点为蓝光，并且由光路图可知出射光线与入射光线平行，Ｂ错；CD对；