选修1高中物理高中物理光的折射测试题.docx
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选修1高中物理高中物理光的折射测试题
选修1高中物理高中物理-光的折射测试题
一、光的折射选择题
1.在一薄壁圆柱体玻璃烧杯中,装有某种透明液体,液体中插入一根细铁丝,当人沿水平方向(垂直于纸面)观看时,会看到铁丝在液面处出现“折断”现象,此时,与实际情况相符合的是()
A.
B.
C.
D.
2.2018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
3.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
4.2019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
5.关于折射率,下列说法中正确的是( )
A.根据
可知,介质的折射率与入射角的正弦成正比
B.根据
可知,介质的折射率与折射角的正弦成反比
C.介质的折射率由介质本身决定,与入射角、折射角均无关
D.根据
可知,介质的折射率与介质中的光速成反比
E.同一频率的光由第一种介质进入第二种介质时,折射率与波长成反比
6.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
7.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
;另一种是右旋圆偏振光,其折射率为
,其中no为选定材料的折射率,k为大于零的参数(
和
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
8.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
9.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
,光经AB界面进入三棱镜后直接从BC界面射出。
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射出方向与入射方向间的偏向角为
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
10.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
11.某同学为了研究光的色散,设计了如下实验:
在墙角放置一个盛水的容器,其中有一块与水平面成45°角放置的平面镜M,如图所示,一细束白光斜射向水面,经水折射向平面镜,被平面镜反射经水面折射后照在墙上,该同学可在墙上看到()
A.上紫下红的彩色光带B.上红下紫的彩色光带
C.外红内紫的环状光带D.一片白光
12.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
,且D=
。
则光线的会聚角α为( )
A.30°B.45°C.60°D.75°
13.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
14.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
15.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
16.一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
17.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.
18.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
19.以往,已知材料的折射率都为正值(n>0).现已有针对某些电磁波设计制作的人工材料,其折射率可以为负值(n<0),称为负折射率材料.位于空气中的这类材料,入射角i与折射角r依然满足
,但是折射线与入射线位于法线的同一侧(此时折射角取负值).现空气中有一上下表面平行的负折射率材料,一束电磁波从其上表面射入,下表面射出.若该材料对此电磁波的折射率n=−1,正确反映电磁波穿过该材料的传播路径的示意图是()
A.AB.BC.CD.D
20.两束同色细平行光相距为d,从空气中互相平行地斜射到梯形玻璃砖的上表面,如图所示,当它们从玻璃砖的下表面垂直射出后,有( )
A.两束光平行,距离为d
B.两束光平行,距离大于d
C.两束光平行,距离小于d
D.两束光不平行,两射出点的距离为d
【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】
以B图为例,作出铁丝上S点发出的两条光线,经过液面折射的光路,如图,将两条折射光线反向延长,交于
,
就是人观看到的铁丝上S点的虚像,依此类推,B图是人向左看到的水中“铁丝”,B正确.
2.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.
3.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.
4.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.
5.CDE
【解析】
【详解】
介质的折射率是一个表明介质的光学特性的物理量,由介质本身决定,与入射角、折射角无关,故选项A、B错误,选项C正确;由于真空中光速是一个定值,故n与v成反比,这也说明折射率与光在该介质中的光速是有联系的,故选项D正确;由v=λf,当f一定时,v正比于λ,由于n与v成反比,故折射率与波长λ也成反比,故选项E正确;故选CDE.
6.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。
7.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:
nL<nR.根据
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nL<nR.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nL<nR.根据
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.
8.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.
9.ABD
【解析】
【分析】
【详解】
AB.如图所示,由折射率公式
n=
可得r=
,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
,因此光束的偏向角为
,则两束光平行,故AB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。
10.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.
11.B
【解析】
【分析】
【详解】
因为各种色光折射率不同,进入水中发生色散,紫光的折射率最大,红光的折射率最小,所以紫光进入水中偏折最厉害,经平面镜反射后照射到墙上,紫光处于最下端,所以在墙上出现上红下紫的彩色光带.
故选B.
【点睛】
解决本题的关键知道各种色光的折射率不同,白光从一种介质进入另一种介质会发生色散.
12.A
【解析】
【分析】
【详解】
设入射角为i,折射角为r,由几何关系得
由折射定律有
由几何关系有
联立解得
α=30°
故A正确,BCD错误。
故选A。
13.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。
14.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。
15.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。
16.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
故红光的入射角应大于紫光的入射角,故AO为红光;由
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.
17.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
18.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。
19.B
【解析】
【分析】
【详解】
AD.本题给定信息“光的折射光线和入射光线位于法线的同侧”,无论是从光从空气射入介质,还是从介质射入空气,都要符合此规律,故A、D错误.
BC.折射率为-1,由光的折射定律可知,同侧的折射角等于入射角,故B正确,C错误.
20.B
【解析】
【分析】
【详解】
光线穿过玻璃砖,经过两次折射,根据光路的可逆性,射出的光线与射入的光线平行,所以两束光穿过玻璃砖后依旧平行,玻璃砖对两束光的折射率是相同的,由于玻璃砖是梯形的,由图象可知
所以在玻璃砖内发生折射的两束光线中,a比b向左偏离程度更大,两光线远离,两者射出光线的距离变大,故ACD错误,B正确。
故选B。
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