《光的折射》单元测试题含答案2.docx
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《光的折射》单元测试题含答案2
《光的折射》单元测试题(含答案)
(2)
一、光的折射选择题
1.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
2.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1.73×108m/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°
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
,入射光与AB界面夹角为45°,光经三棱镜后到达与BC界面平行的光屏PQ上,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.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
5.如图所示,从点光源S发出的一细束白光以一定的角度入射到三棱镜的表面,经过三棱镜的折射后发生色散现象,在光屏的ab间形成一条彩色光带。
下列说法中正确的是( )
A.a侧是红光,b侧是紫光
B.在真空中a侧光的波长小于b侧光的波长
C.三棱镜对a侧光的折射率大于对b侧光的折射率
D.在三棱镜中a侧光的速率比b侧光小
6.如图所示,
是半圆柱形玻璃体的对称面和纸面的交线,A、B是关于
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
放置的光屏,沿
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(O1点在分界面上,图中O1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AO1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AO1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
8.公园里灯光喷泉的水池中有处于同一深度的若干彩灯,在晚上观察不同颜色彩灯的深度和水面上被照亮的面积,下列说法正确的是( )
A.红灯看起来较浅,红灯照亮的水面面积较小
B.红灯看起来较深,红灯照亮的水面面积较小
C.红灯看起来较浅,红灯照亮的水面面积较大
D.红灯看起来较深,红灯照亮的水面面积较大
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
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.如图所示,一束光从空气中射向折射率为n=
的某种玻璃的表面,θ1表示入射角,则下列说法中错误的是( )
A.当θ1>45°时会发生全反射现象
B.无论入射角θ1是多大,折射角θ2都不会超过45°
C.欲使折射角θ2=30°,应以θ1=45°的角度入射
D.当入射角θ1=arctan
时,反射光线和折射光线恰好互相垂直
11.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va>vb
B.该棱镜对光的折射率na>nb
C.通过棱镜的时间ta>tb
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
12.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x1,右侧亮点到A点的距离x2。
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x1一定大于右侧亮点到A点的距离x2
C.左侧亮点到A点的距离x1一定小于右侧亮点到A点的距离x2
D.要使左侧亮点到A点的距离x1增大,应减小入射角
13.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.
B.
C.
D.
14.光线从折射率为
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.AB是绿光,t1
C.AC是红光,t1>t2D.AC是红光,t1=t2
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.161nmB.134nmC.93nmD.65nm
17.已知天然材料的折射率都为正值(
)。
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(
),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.1B.2C.3D.4
18.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
19.如图所示,等腰三角形ABC为一棱镜的横截面,顶角A为θ。
一束光线从AB边入射,从AC边射出,已知入射光线与AB边的夹角和出射光线与AC边的夹角相等,入射光线与出射光线的夹角也为θ。
则该棱镜的折射率为( )
A.
B.
C.
D.
20.如图,一横截面为直角三角形MNP的玻璃棱镜,
,此截面内,一束平行光以
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.
B.1.5C.
D.2
【参考答案】***试卷处理标记,请不要删除
一、光的折射选择题
1.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
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
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
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。
2.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,
故B正确。
C.光在介质中的传播速度
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。
3.ABD
【解析】
【详解】
AB.如图所示,由折射率公式
,
可知
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i=45°,因此光束的偏向角为30°,且两束光平行,故A正确,B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.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。
5.BCD
【解析】
【详解】
ABC.由题图可以看出,a侧光偏折得较厉害,三棱镜对a侧光的折射率较大,所以a侧光是紫光,波长较短,b侧光是红光,波长较长,A错误,BC正确;
D.又v=
,所以三棱镜中a侧光的传播速率小于b侧光的传播速率,D正确。
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
,
得:
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.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O1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AO1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AOl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。
8.D
【解析】
试题分析:
红灯看起来较深,因为水对红光的折射率小于对绿光的折射率,根据视深与实深的关系式
,折射率越小,看起来较深.由
又由题意知,点光源照亮的水面边缘光线刚好发生全反射,由几何知识得
,折射率越小,半径越大,
点光源照亮的水面面积为
,故红灯照亮的水面面积较大,
故选D
考点:
考查了折射定律的应用
点评:
题关键要知道水面边缘光线刚好发生全反射,由折射定律和几何知识结合,就能轻松解答.
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
,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.A
【解析】
【分析】
【详解】
A.发生全反射现象的条件是:
光从光密介质射向光疏介质,且入射角大于临界角,所以,选项A中,当光从空气中射向玻璃时不会发生全反射现象,选项A错误;
B.由折射率
n=
=
可知,当入射角最大为90°时,折射角θ2=45°,所以B正确;
C.由折射率
n=
可知,当折射角θ2=30°
应以θ1=45°的角度入射;故C均正确;
D.由折射率
n=
可知,当入射角
时,有
反射光线和折射光线恰好互相垂直,故D均正确。
本题选择错误的,故选A。
11.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
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
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
,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
,故选项B错误;
C、a光的折射率小于b光的折射率,根据
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
,故选项C错误;
D、根据
,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
,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.
12.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
故B错误,C正确;
D.减小入射角,则折射角减小β,x1增大,故D正确。
本题选不正确的,故选B。
13.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=
,可得n=
=
故选B
14.C
【解析】
【分析】
【详解】
先根据sinC=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.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
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】
加上液体时光刻胶的曝光波
,光在液体中的传播速度为
,不加液体时
联立得
故B正确,ACD错误。
故选B。
17.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。
18.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
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。
19.D
【解析】
【分析】
【详解】
根据题意画出光路图如图:
因为入射光线与AB边的夹角和出射光线与AC边的夹角相等,则
三角形为等腰三角形,DF、EF为法线,则
解得
又由几何关系得
所以
所以折射率
选项D正确,ABC错误。
故选D。
20.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
光线在MP边上折射时,由折射定律有
根据几何关系有
,
联立解得
C正确,ABD错误。
故选C。
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