【备战2022】高考物理选择题专题强化训练：光的折射定律 折射率

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【备战2022】高考物理选择题专题强化训练：光的折射定律 折射率 一、单项选择题（共23小题；共92分）1. 同一单色光以不同的入射角射向介质 a 和介质 b 的界面，入射光、反射光和折射光的三种情形如图所示，则下列说法错误的是   A. 介质 a 的折射率更小 B. 光线由介质 b 射向介质 a C. 光在介质 b 中的波长更长，频率更高 D. 光在介质 b 中的传播速度更小 2. 如图所示，a，b 两种单色光，平行地射到平板玻璃上，经平板玻璃后射出的光线分别为 aʹ，bʹ（b 光线穿过玻璃板侧移量较大），下列说法正确的是   A. 光线 a 进入玻璃后的传播速度小于光线 b 进入玻璃后的传播速度 B. 光线 a 的折射率比光线 b 的折射率小，光线 a 的波长比光线 b 的波长大 C. 若光线 b 能使某金属产生光电效应，光线 a 也一定能使该金属产生光电效应 D. 光线 a 的频率的比光线 b 的频率高，光线 a 光子能量比光线 b 光子能量大 3. 如图所示，光在真空和某介质的界面 MN 上发生折射，由图可知   A. 光是从真空射入介质的 B. 介质的折射率为 32 C. 介质的折射率为 3 D. 反射光线与折射光线的夹角为 60∘ 4. 夏天，海面上的下层空气的温度比上层空气的温度低．可以设想海面上的空气是由折射率不同的许多水平气层组成的，远处的景物发出的光线由于不断被折射，越来越偏离原来的方向，以至发生全反射．人们逆着光线看去就出现了蜃景，如图所示，下列说法中正确的是   A. 蜃景是景物由于海平面对光的反射所成的像 B. 海面上上层空气的折射率比下层空气的折射率大 C. A 是蜃景，B 是景物 D. B 是蜃景，A 是景物 5. 双缝干涉实验装置的截面图如图所示。光源 S 到 S1 、 S2 的距离相等，O 点为 S1 、 S2 连线中垂线与光屏的交点。光源 S 发出的波长为 λ 的光，经 S1 出射后垂直穿过玻璃片传播到 O 点，经 S2 出射后直接传播到 O 点，由 S1 到 O 点与由 S2 到 O 点，光传播的时间差为 Δt。玻璃片厚度为 10λ，玻璃对该波长光的折射率为 1.5，空气中光速为 c，不计光在玻璃片内的反射。以下判断正确的是   A. Δt=5λc B. Δt=15λ2c C. Δt=10λc D. Δt=15λc 6. 某玻璃三棱镜的截面如图所示，AB 边沿竖直方向，∠BAC=60∘，∠B=45∘。已知玻璃的折射率为 2。当一束水平单色光照射在三棱镜 AB 边上时，光在 AC 边上的折射角为（不考虑光在玻璃中的多次反射）   A. 30∘ B. 45∘ C. 60∘ D. 75∘ 7. 在水底的潜水员看来，水面上方的所有景物只出现在顶角为 97∘ 的倒立圆锥里，这是因为   A. 水面上远处的景物反射的阳光都因为全反射而不能进入水中 B. 水面上远处的景物反射的阳光折射进入水中，其折射角不可能大于 48.5∘ C. 水面上方倒立圆锥之外的景物反射的阳光都因为全反射而不可能进入水中 D. 水面上方倒立圆锥之外的景物反射的阳光都因为折射而不可能进入潜水员的眼中 8. 如图所示，c 为一束含有 a 光、 b 光的复色光，沿半径方向射入半圆形玻璃砖，由圆心 O 点射出，分为Ⅰ、 Ⅱ两束光，已知 a 光线穿过玻璃的时间短，下列说法正确的是   A. 光束Ⅱ是 a 光，并且比光束Ⅰ更容易发生衍射 B. 光束Ⅰ是 a 光，并且相对光束Ⅱ其光子的能量更大 C. 用 b 光照射某金属时有光电子逸出，则用 a 光照射也一定有光电子逸出 D. 玻璃对 a 光的临界角小于对 b 光的临界角 9. 在浅水中航行的潜艇为了观察水面情况，常使用潜望镜。潜望镜有些是用两个相同的全反射棱镜（截面为等腰直角三角形），有些是用两个平面镜（厚度不计），平面镜和全反射棱镜安装在潜望镜的同一位置，光路如图所示。已知某潜望镜用的全反射棱镜的直角边长为 L，折射率为 n，真空中的光速为 c。对于该潜望镜，用全反射棱镜与用平面镜，光线通过潜望镜的时间差为   A. 2nLc B. 2(n−1)Lc C. (n−1)Lc D. 2L(n−1)c 10. 下列说法正确的是   A. 光从一种介质进入另一种介质时，一定会发生偏折 B. 光从空气进入其他介质时，折射角大于入射角 C. 光从空气进入其他介质时，速度要减小 D. 折射是指光的传播方向发生改变的现象 11. 下列对光学现象的认识正确的是   A. 阳光下水面上的油膜呈现出彩色条纹是光的全反射现象 B. 雨后天空中出现的彩虹是光的干涉现象 C. 用白光照射不透明的小圆盘，在圆盘阴影中心出现一个亮斑是光的折射现象 D. 某人潜入游泳池中，仰头看游泳馆天花板上的灯，他看到灯的位置比实际位置高 12. 如图所示，两细束平行的单色光 a 、 b 射向同一块玻璃砖的上表面，最终都从玻璃砖的下表面射出．已知玻璃对单色光 a 的折射率较小，那么下列说法中正确的有   A. 进入玻璃砖后两束光仍然是平行的 B. 从玻璃砖下表面射出后，两束光不再平行 C. 从玻璃砖下表面射出后，两束光之间的距离一定减小了 D. 从玻璃砖下表面射出后，两束光之间的距离可能和射入前相同 13. 一束复色光由空气斜射向一块平行平面玻璃砖，经折射分成两束单色光 a 、 b．已知 a 光的频率小于 b 光的频率，下列光路图正确的是   A. B. C. D. 14. 虹和霓是太阳光在水珠内分别经过一次和两次反射后出射形成的，可用白光照射玻璃球来说明．两束平行白光照射到透明玻璃球后，在水平的白色桌面上会形成 MN 和 PQ 两条彩色光带，光路如图所示．M 、 N 、 P 、 Q 点的颜色分别为   A. 紫、红、红、紫 B. 红、紫、红、紫 C. 红、紫、紫、红 D. 紫、红、紫、红 15. 与通常观察到的月全食不同，小虎同学在2012年12月10日晚观看月全食时，看到整个月亮是暗红的。小虎画出了月全食的示意图，如图所示，并提出了如下猜想，其中最为合理的是   A. 地球上有人用红色激光照射月球 B. 太阳照射到地球的红光反射到月球 C. 太阳光中的红光经地球大气层折射到月球 D. 太阳光中的红光在月球表面形成干涉条纹 16. 直线 P1P2 过均匀玻璃球球心 O，细光束 a 、 b 平行且关于 P1P2 对称，由空气射入玻璃球的光路如图所示．a 、 b 光相比   A. 玻璃对 a 光的折射率较大 B. 玻璃对 a 光的临界角较小 C. b 光在玻璃中的传播速度较小 D. b 光在玻璃中的传播时间较短 17. 在折射现象中，下列说法正确的是   A. 折射角一定小于入射角 B. 折射率跟折射角的正弦值成反比 C. 入射角增大为原来的 2 倍，折射角也增大为原来的 2 倍 D. 折射率大的介质，光在其中传播速度小 18. 关于光的折射现象，下列说法正确的是   A. 光的传播方向发生改变的现象叫光的折射 B. 折射定律是托勒密发现的 C. 人观察盛水容器的底部，发现水变浅了 D. 若光从空气射入液体中，它的传播速度一定增大 19. 如图所示，玻璃三棱镜 ABC 的顶角 A 为 30∘，一束光线垂直于 AB 射入棱镜，从 AC 射出进入空气，测得出射光线与入射光线的夹角为 30∘，则棱镜的折射率为   A. 12 B. 22 C. 3 D. 33 20. 如图所示为单反照相机取景器的示意图，五边形 ABCDE 为五棱镜的一个截面，AB⊥BC。光线垂直 AB 边射入，分别在 CD 和 EA 上发生反射，且两次反射时的入射角相等，最后光线垂直 BC 射出。若两次反射均为全反射，则该五棱镜折射率的最小值是（计算结果可用三角函数表示）   A. n=1sin22.5∘ B. n=1sin30∘ C. n=1cos22.5∘ D. n=1cos45∘ 21. 如图所示，OOʹ 是半圆柱形玻璃体的对称面和纸面的交线，A 、 B 是关于 OOʹ 轴等距离且平行的两束不同单色细光束，从玻璃射出后相交于 OOʹ 下方的 P 点，由此可以得出的结论是   A. 在同种玻璃中传播，A 光的传播速度一定大于 B 光 B. 分别照射同一光电管，若 B 光能引起光电效应，A 光一定也能 C. 以相同角度斜射到同一玻璃板透过平行表面后，B 光侧移量大 D. 以相同的入射角从水中射入空气，在空气中只能看到一种光时，一定是 A 光 22. 如图所示，由两种单色光混合而成的一复色光线射向一块半圆柱形玻璃砖圆心 O，经折射后分别沿 Oa 和 Ob 射出玻璃砖。下列说法正确的是   A. 玻璃砖对 a 光的折射率小于对 b 光的折射率 B. 双缝干涉实验时 a 光产生的条纹间距比 b 光的小 C. 在真空中，a 光的传播速度小于 b 光的传播速度 D. 若改变光束的入射方向使 θ 角逐渐变大，则折射光线 b 首先消失 23. 氢原子光谱在可见光区域内有四条谱线 Hα 、 Hβ 、 Hγ 、 Hδ，都是氢原子中电子从量子数 n>2 的能级跃迁到 n=2 的能级发出的光，它们在真空中的波长由长到短，可以判定   A. Hα 对应的前后能级之差最小 B. 同一介质对 Hα 的折射率最大 C. 同一介质中 Hδ 的传播速度最大 D. 用 Hγ 照射某一金属能发生光电效应，则 Hβ 也一定能 二、双项选择题（共6小题；共24分）24. 一群处于 n=3 激发态的氢原子向基态跃迁，发出的光以入射角 θ 照射到一块平行玻璃砖 A 上，经玻璃砖 A 后又照射到一块金属板 B 上，如图则下列说法正确的是   A. 入射光经玻璃砖 A 后会分成相互平行的三束光线，从 n=3 直接跃迁到基态发出的光经玻璃砖 A 后的出射光线与入射光线间的距离最小 B. 在同一双缝干涉装置上，从 n=3 直接跃迁到基态发出的光形成的干涉条纹最窄 C. 经玻璃砖 A 后有些光子的能量将减小，但不会在玻璃砖的下表面发生全反射 D. 若从 n=3 能级跃迁到 n=2 能级放出的光子刚好能使金属板 B 发生光电效应，则从 n=2 能级跃迁到基态放出的光子一定能使金属板 B 发生光电效应 25. 关于折射率，下列说法正确的是   A. 根据 sinθ1sinθ2=n 可知，介质的折射率与入射角的正弦成正比 B. 根据 sinθ1sinθ2=n 可知，介质的折射率与折射角的正弦成反比 C. 根据 n=cv 可知，介质的折射率与光在该介质中的光速成反比 D. 同一频率的光由真空进入某种介质时，折射率与波长成反比 26. 两束不同频率的单色光 a 、 b 从空气平行射入水中，发生了如图所示的折射现象 (α>β)。下列结论中正确的是   A. 在水中的传播速度，光束 a 比光束 b 大 B. 在水中的传播速度，光束 a 比光束 b 小 C. 水对光束 a 的折射率比水对光束 b 的折射率小 D. 水对光束 a 的折射率比水对光束 b 的折射率大 27. 一光束（含两种频率的光）平行于底边照射等腰三棱玻璃砖侧面，从另一侧面平行射出，光线分为 a 、 b 两束，如图所示。下列说法正确的是   A. a 光的频率大于 b 光的频率 B. a 光在玻璃中的速度大于 b 光在玻璃中的速度 C. 用同一装置进行双缝干涉实验，a 光的条纹间距小于 b 光的条纹间距 D. 从同种玻璃射入空气发生全反射时，a 光的临界角大于 b 光的临界角 28. 如图13所示， 图13 有一束平行于等边三棱镜截面ABC的单色光从空气射向E点，并偏折到F点.已知入射方向与边AB的夹角为θ=30°， E、F 分别为边AB、BC 的中点，则   A. 该棱镜的折射率为\sqrt{3} B. 光在F点发生全反射 C. 光从空气进入棱镜，波长变小 D. 从F点出射的光束与入射到E点的光束平行 29. 图11 一玻璃砖横截面如图11所示，其中ABC为直角三角形（AC边未画出），AB为直角边，∠ABC=45°；ADC为一圆弧，其圆心在BC边的中点.此玻璃的折射率为1.5.P为一贴近玻璃砖放置的、与AB边垂直的光屏.若一束宽度与AB边长度相等的平行光从AB边垂直射入玻璃砖，则   A. 从BC边折射出一束宽度与BC边长度相等的平行光 B. 屏上有一亮区，其宽度小于AB边的长度 C. 屏上有一亮区，其宽度等于AC边的长度 D. 当屏向远离玻璃砖的方向平行移动时，屏上亮区先逐渐变小然后逐渐变大 三、多项选择题（共1小题；共4分）30. 白光是由多种单色光构成的复合光，点光源 S 发出的一束白光由空气斜射到横截面为矩形 acdb 的玻璃砖上的 O 点，S 、 O 和 d 三点位于同一直线上，θ 为入射角，如图所示，下列说法正确的是   A. 当 θ 增大时，光不可能在 ab 界面上发生全反射 B. 当 θ 增大时，光可能射到 bd 界面上，但不可能在 bd 界面上发生全反射 C. 射到 cd 界面上的光，一定不能在 cd 界面上发生全反射 D. 从 cd 界面射出的各种色光一定互相平行答案第一部分1. C【解析】根据题图可知，当光由光密介质斜射入光疏介质，且入射角大于临界角时，发生全反射，故光线由介质 b 射向介质 a，且介质 a 的折射率小，A、B正确；光在两种介质中的频率相等，由 λ=vf，v=cn 可知，光在介质 a 中的波长更长，C错误；因为介质 b 的折射率大，由 v=cn 可知光在介质 b 中的传播速度更小，D正确。2. B【解析】真空中两束光的速度相同，都是 c，由公式 v=cn 得知，光线 a 进入玻璃后的传播速度大于光线 b 进入玻璃后的传播速度，故A错误；作出光路图如图，由图看出，两束光第一次折射时光线 a 的折射角大于光线 b 的折射角，入射角 i 相同，由折射定律 n=sinisinr 得知，光线 a 的折射率比光线 b 的折射率小，光线 a 的波长比光线 b 的波长长，故B正确；由波速公式 c=λf 得知，光线 a 的频率小于光线 b 的频率，则光线 b 能使某金属产生光电效应，光线 a 不一定能使该金属产生光电效应，故C错误；光线 a 的频率的比光线 b 的频率低，而光子的能量与频率成正比，则光线 a 光子能量比光线 b 光子能量小，故D错误。3. C【解析】根据题图可知，入射角为 30∘，折射角为 60∘，反射光线与折射光线垂直，光是从介质射入真空的，折射率 n=sinθ1sinθ2=sin60∘sin30∘=3，只有C正确。4. C【解析】A 、由于光在大气层中不停地发生全反射，蜃景是景物由于光在大气层中全反射，人们逆着光线看去就出现了蜃景。所以 A 是蜃景，B 是景物。故 A 错误，C 正确，D 错误。 B 、光在大气层中发生全反射，知下层空气的折射率大于上层空气的折射率。故 B 错误。故选：C。5. A【解析】光在玻璃中的传播速度为 v=cn 可知时间差 Δt=10λv−10λc=5λc。6. B7. B【解析】在水底的潜水员看来，水面上方的所有景物只出现在顶角为 97∘ 的倒立圆锥里，这是由于水的全反射临界角为 48.5∘，光由空气射入水中时，最大折射角为 48.5∘，而不能发生全反射，只有当光由水中射向空气时才有可能发生全反射现象，故B正确，A、C、D错误。8. A【解析】折射率越小的光在介质中传播的速度越大，在介质中传播的时间越短。a 光线穿过玻璃的时间短，说明 a 的折射率小；因为 a 光的折射率较小，所以 a 的偏折程度比较小，所以 a 光为光束Ⅱ，b 束光为光束Ⅰ，a 光的折射率小，频率小，则波长长，则比光束Ⅰ更容易发生衍射，故A正确；由A的分析可知，光束Ⅱ是 a 光，故B错误；根据A的分析可知，b 光的折射率大，频率大，根据光电效应发生的条件可知，用 b 光照射某金属时有光电子逸出，则用 a 光照射不一定有光电子逸出，故C错误；临界角：sinC=1n，a 的折射率小，则玻璃对 a 光的临界角大于对 b 光的临界角，故D错误。9. B【解析】两种情境总的光程相等，只是题图 1 中光在棱镜中传播一段距离 x=2L，相应的时间 t1=2Lv，其中 v=cn，而题图 2 中对应的 2L 的光程是在空气中，t2=2Lc，时间差 t1−t2=2(n−1)Lc。10. C【解析】光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向会发生变化，当垂直入射时，传播方向不改变，A错误；当光从空气斜射入其他介质时，折射角小于入射角，B错误；根据 v=cn，可知光从空气进入其他介质时，速度要减小，C正确；光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向会发生变化，这是光的折射现象，光在同一均匀介质中传播方向发生改变的现象是反射，故D错误。11. D12. D【解析】进入时入射角相同，折射率不同，因此折射角不同，两束光在玻璃内不再平行，但从下表面射出时仍是平行的．射出时两束光之间的距离根据玻璃砖的厚度不同而不同，在厚度从小到大变化时，该距离先减小后增大，有可能和入射前相同（但左右关系一定改变了）．13. D【解析】两种单色光射入玻璃砖时的折射角小于入射角，据此可排除选项A、B；已知 a 光的频率小于 b 光的频率，那么 a 光在玻璃砖中的折射率较小，入射角相同时，折射角较大，选项D正确．14. A【解析】玻璃对红光的折射率最小，对紫光的折射率最大，由折射定律和反射定律可知 M 点为紫色，N 点为红色，P 点为红色，Q 点为紫色，故A项正确．15. C【解析】同种介质对频率大的光折射率大，太阳光中红光的频率最小，经大气层时偏折的程度最小。小明在月全食时，看到月亮呈现暗红色，是因为太阳光中的部分红光经地球大气层折射到月球，故选项C正确。16. C【解析】由题图可知，b 折射程度较大，故玻璃对 b 的折射率较大，A错误；由 sinC=1n 知 b 的临界角较小，B错误；由 v=cn 知，b 在玻璃中的传播速度较小，C正确；b 在玻璃中传播距离大且传播速度小，由 t=xv 知，b 在玻璃中的传播时间较长，D错误．17. D【解析】折射角可能小于入射角，也可能大于入射角，例如光从水中射入空气时，折射角就大于入射角，故A错；某种介质的折射率对特定的光是一定的，不随折射角的正弦值的变化而变化，故B错；入射角的正弦与折射角的正弦成正比，而不是入射角与折射角成正比，故C错；由 n=cv 知，D正确。18. C19. C【解析】顶角 A 为 30∘，则光从 AC 面射出时，在玻璃中的入射角 θ1=30∘。由于出射光线和入射光线的夹角为 30∘，由几何关系可得折射角 θ2=60∘。由光路可逆和折射率的定义可知 n=sinθ2sinθ1=3，C项正确。20. A【解析】设入射到 CD 上的入射角为 θ，因为在 CD 和 EA 上发生反射，且两次反射的入射角相等，根据几何关系有 4θ=90∘，解得 θ=22.5∘；根据 sinC=1n，解得五棱镜的最小折射率为 n=1sin22.5∘，A正确，B、C、D错误。21. B【解析】由图看出，A 光的偏折角大于 B 光偏折角，则玻璃对 A 光的折射率比对 B 光的折射率大，由公式 v=cn 分析得知，在同种玻璃中传播，A 光的速度比 B 光的速度小，故A错误；玻璃对 A 光的折射率大，A 光的频率大，若 B 光能引起光电效应，A 光一定也能，故B正确；玻璃对 A 光的折射率大，以相同角度斜射到同一玻璃板透过平行表面后，根据折射定律知：A 光侧移量大，故C错误；根据 sinC=1n 分析知，A 光的临界角小，B 光的临界角大，以相同的入射角从水中射入空气，在空气中只能看到一种光时，一定是 B 光，A 光发生了全反射，故D错误。22. B【解析】由图知，两束光的入射角相等，a 的折射角大于 b 的折射角，通过折射定律可知，玻璃砖对 a 光的折射率大于对 b 光的折射率，故A错误；a 光的频率较大，波长较小，根据 Δx=Ldλ 可知，双缝干涉实验时 a 光产生的条纹间距比 b 光的小，选项B正确；在真空中，a 光和 b 光的传播速度相同，都是 c，故C错误；由于 a 的折射角大于 b 的折射角，则使入射角 θ 逐渐变大时，a 光的折射角先达到 90∘，发生全反射现象，所以折射光线 a 先首先消失，故D错误。23. A第二部分24. B， D25. C， D【解析】介质的折射率是一个反映介质光学性质的物理量，由介质本身和光的频率共同决定，与入射角、折射角无关，故选项A、B均错；由于真空中的光速是个定值，故 n 与 v 成反比是正确的，这也说明折射率与光在该介质中的光速是有联系的，选项C正确；由于 v=λf，当 f 一定时，v 与 λ 成正比，又 n 与 v 成反比，故 n 与 λ 也成反比，选项D正确.26. A， C【解析】由公式 n=sinθ1sinθ2，可得折射率 na