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【备战2022】高考物理选择题专项练习集：光的折射定律 折射率(成都专栏)
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这是一份【备战2022】高考物理选择题专项练习集：光的折射定律 折射率(成都专栏)，共14页。试卷主要包含了单项选择题，双项选择题等内容，欢迎下载使用。
一、单项选择题（共24小题；共96分）
1. 唐代储光羲的《钓鱼湾》诗句“潭清疑水浅，荷动知鱼散”中“疑水浅”是由于发生了
A. 光的反射B. 光的折射C. 光的干涉D. 光的衍射
2. 如图，一束光经玻璃三棱镜折射后分为两束单色光 a 、 b，波长分别为 λa 、 λb，该玻璃对单色光 a 、 b 的折射率分别为 na 、 nb，则
A. λa<λb，na>nbB. λa>λb，naλb，na>nb
3. 如图所示的四幅图中，O 点是半圆形玻璃砖的圆心，一束光由空气进入半圆形玻璃砖，再由玻璃砖射入空气，可能正确的是
A. B.
C. D.
4. 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=5λcB. Δt=15λ2cC. Δt=10λcD. Δt=15λc
5. 下图表是在 20∘C 时，波长为 589.3 nm 的光在几种介质中的折射率，根据表中数据结合所学知识，下列判断正确的是
A. 这种光在玻璃中的速度大于在水中的速度
B. 水晶对不同颜色的光的折射率都是 1.55
C. 这种波长的光从玻璃射入水中可能发生全反射
D. 这种波长的光从水射入空气比从水晶射入空气更容易发生全反射
6. 作为中国海军发展的第二代核潜艇，094 核潜艇虽然性能不及西方先进核潜艇，但火力十分强悍，已经搭载了中国最新研制的“巨浪 2”潜射弹道导弹，打击射程达到 8000 公里。作为一种用来携带并发射潜射洲际导弹的战略核潜艇，是中国三位一体中核力量的重要组成部分，也是目前中国军队中生存能力最强的核装备，肩负着中国的二次反击的重任。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）制成，有些是用两个平面镜（厚度不计）制成，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，在矿泉水中的波长为 λ，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. 2nLcB. 2(n−1)LcC. (n−1)LcD. 2L(n−1)c
7. 光在某种介质中传播的速度为 1.5×108 m/s，光从此介质射向空气并发生全反射时的临界角是
A. 15∘B. 30∘C. 45∘D. 60∘
8. 光从某种玻璃射向空气，入射角 i 从零开始增大到某一值的过程中，折射角 γ 也随之增大，则下列说法正确的是
A. 比值 iγ 不变B. 比值 sinisinγ 是一个大于 1 的常数
C. 比值 sinisinγ 逐渐增大D. 比值 sinisinγ 是一个小于 1 的常数
9. 1996 年 5 月，以中国兵器工业集团第 201 研究所为主研制的新型坦克，第三代坦克改进型原型车移交给军方进行试验，并将该坦克命名为 ZTZ−99 式主战坦克，从此，99 式主战坦克正式定型并投入生产；99 式主战坦克一是外形突出“低矮生存”，二是采用双层装甲结构，三是动力强大，四是射控系统先进，五是主动对抗能力强，六是火力凶猛。为了从坦克内部观察外部的目标，在坦克壁上开了一个孔，孔内安装一块玻璃，已知坦克壁的厚度为定值，玻璃的厚度（不能超过坦克壁厚度）和折射率有多种规格可供选择，则为了观察到最大的视野，应该选择
A. 折射率大、厚度大的玻璃B. 折射率小、厚度大的玻璃
C. 折射率大、厚度小的玻璃D. 折射率小、厚度小的玻璃
10. 如图所示，在水面下同一深度并排紧挨着放置分别能发出红光、黄光、蓝光和紫光的四个灯泡，一人站在这四盏灯斜上方离水面一定距离处观察，他感觉离水面最近的那盏灯发出的光是
A. 红光B. 黄光C. 蓝光D. 紫光
11. 一个军事设施的观察孔如图所示，其宽度 L=30 cm，厚度 d=303 cm，为了扩大观察视野，将折射率为 n=2 的某种玻璃砖完全嵌入观察孔内。则嵌入玻璃砖后，军事设施内的人通过这块玻璃砖能看到的视野的最大张角是
A. 60∘B. 90∘C. 120∘D. 180∘
12. 关于光的折射现象，下列说法中正确的是
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. 折射率大的介质，光在其中的传播速度小
D. 折射角增大为原来的 2 倍，入射角也增大为原来的 2 倍
13. 一束单色光由空气进入水中，则该光的
A. 速度不变，波长不变B. 速度改变，波长不变
C. 速度不变，频率不变D. 速度改变，频率不变
14. 【 2018 石景山一模 15 】如图所示，一束可见光穿过平行玻璃砖后，分成 a 、 b 两束单色光，则下列说法中正确的是
A. a 光的波长小于 b 光的波长
B. a 光的频率大于 b 光的频率
C. 在该玻璃砖中，a 光的传播速度比 b 光大
D. 在真空中，a 光的传播速度比 b 光大
15. 一束可见光从空气进入某介质后，变为 a 、 b 两束单色光。如果光束 b 是蓝光，则光束 a 可能是
A. 紫光B. 黄光C. 绿光D. 红光
16. 【 2012 北京高考 14 】一束单色光经由空气射入玻璃，这束光的
A. 速度变慢，波长变短B. 速度不变，波长变短
C. 频率增高，波长变长D. 频率不变，波长变长
17. 蓝光光盘是利用波长较短的蓝色激光读取和写入数据的光盘，而传统 DVD 光盘是利用红色激光来读取和写入数据。对于光存储产品来说，蓝光光盘比传统 DVD 光盘的存储容量大很多。如图所示为一束由红、蓝两单色激光组成的复色光从水中射向空气中，并分成 a 、 b 两束，则下列说法正确的是
A. 用 a 光可在光盘上记录更多的数据信息
B. b 光在水中传播的速度较 a 光大
C. 使用同种装置，用 a 光做双缝干涉实验得到的条纹间距比用 b 光得到的条纹间距宽
D. 增大水中复色光的入射角，则 a 光先发生全反射
18. 关于光本性，在物理学的发展历史中曾经历过“微粒说”和“波动说”的激烈争论。以牛顿为代表的“微粒说”理论认为光是实物粒子；面以惠更斯为代表的“波动说”理论则认为光是一种波。在托马斯 ⋅ 杨的“光的双缝干涉”实验之前，“微粒说”理论占据上风，这一方面是因为“微粒说“代表人物牛顿的“物理学权威”身份，另一方面是因为“微粒说“能较好地解释光在均匀介质中沿直线转播、光的反射现象和光的折射现象。如图甲所示，光从均匀光疏介质 1 进入均匀光密介质 2 时，传播方向发生偏折。针对这一现象，应用牛顿的“微粒说”可解释为：光密介质 2 的微粒分布比光疏介质 1 的微粒分布更为密集，光微粒在两种介质界面附近处时，所受到的介质微粒对其施加的引力虽然在与介质界面平行的方向上被平衡，但是在沿与介质界面垂直的方向上并未被平衡，而是指向光密介质 2，因此沿与介质界面垂直方向上的速度分量变大，如图乙所示，所以 θ2<θ1。根据课内学过的物理知识和以上信息可知，下列说法错误的是
A. 牛顿的“微粒说”和爱因斯坦为解释光电效应提出的“光子说”是不同的
B. 按照牛顿的“微粒说”可得出，光在介质 2 中的速度比光在介质 1 中的速度大
C. 按照牛顿的“微粒说”，光从介质 1 进入介质 2 的过程中，两种介质对光微粒做的总功应该为负
D. 按照牛顿的“微粒说”，作为微粒的光在均匀介质中传播时，光微粒受到介质微粒对其的引力将被平衡
19. “B 超”可用于探测人体内脏的病变状况。如图是超声波从肝脏表面入射，经折射与反射，最后从肝脏表面射出的示意图。超声波在进入肝脏发生折射时遵循的规律与光的折射规律类似，可表述为 sinθ1sinθ2=v1v2（式中 θ1 是入射角，θ2 是折射角，v1 和 v2 分别是超声波在肝外和肝内的传播速度），超声波在肿瘤表面发生反射时遵循的规律与光的反射规律相同。已知 v2=0.9v1，入射点与出射点之间的距离是 d，入射角为 i，肿瘤的反射面恰好与肝脏表面平行，则肿瘤离肝脏表面的深度 h 为
A. 9dsini2100−81sin2iB. d81−100sin2i10siniC. d81−100sin2i20siniD. d100−81sin2i18sini
20. 如图所示，一束由 a 、 b 两种单色光组成的复色光照射到横截面为三角形的玻璃砖上，经玻璃砖折射后照到右侧光屏上。光屏足够大，下列说法正确的是
A. 玻璃砖对 a 光的折射率比 b 光大
B. 在真空中 a 光的传播速度比 b 光大
C. 若两种单色光分别照射某金属板时均发生光电效应，a 光照射时光电子的最大初动能比 b 光大
D. 减小复色光的入射角，两种色光会在光屏上依次消失，最先消失的是 b 光
21. 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
22. 在一次讨论中，老师问道：“假如水中相同深度处有 a 、 b 、 c 三种不同颜色的单色点光源，有人在水面上方同等条件下观测发现，b 在水下的像最深，c 照亮水面的面积比 a 的大。关于这三种光在水中的性质，同学们能做出什么判断?”有同学回答如下：
① c 光的频率最大；
② a 光的传播速度最小；
③ b 光的折射率最大；
④ a 光的波长比 b 光的短。
根据老师的假定，以上回答正确的是
A. ①②B. ①③C. ②④D. ③④
23. 如图所示，一束单色光从空气入射到棱镜的 AB 面上，经 AB 和 AC 两个折射后从 AC 面进入空气。当出射角 iʹ 和入射角 i 相等时，出射光线相对于入射光线偏转的角度为 θ 。已知棱镜顶角为 α ，则计算棱镜对该色光的折射率表达式为
A. sinα+θ2sinα2B. sinα+θ2sinθ2C. sinθsinθ−α2D. sinαsinα−θ2
24. 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）
25. 我们有时候可以观察到太阳周围的明亮光晕圈，如图 1 所示。这种光学现象是由太阳光线在卷层云中的冰晶折射而产生的，为了更好地理解光晕现象，我们将问题简化为两维问题。假设冰晶在二维上可以看成一个正六边形且不考虑其他的反射、折射。如图 2，θi 表示冰晶上的入射角，θ2 表示经过第一个界面的折射角，θ0 表示光线离开冰晶的折射角，以及 θD 表示入射光线和出射光线之间的偏转角。若仔细观察光晕，能看到内外有不同颜色，分别为红色和蓝色。则以下说法中正确的是
A. 入射角 θi 越大，则出射角 θ0 越大
B. 入射角 θi 越大，则出射角 θ0 越小
C. 内侧为红色，外侧为蓝色
D. 内侧为蓝色，外侧为红色
26. 关于折射率，下列说法中不正确的是
A. 根据 n=sinθ1sinθ2 可知，介质的折射率与入射角的正弦成正比
B. 根据 n=sinθ1sinθ2 可知，介质的折射率与入射角的正弦成反比
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 n=cv 可知，介质中的光速与介质的折射率成反比
27. 如图所示，波长为 λa 和 λb 的两种单色光射入三棱镜，经折射后射出两束单色光 a 和 b，则这两束光
A. 照射同一种金属均有光电子逸出，光电子最大初动能 Eka>Ekb
B. 射向同一双缝干涉装置，其干涉条纹间距 Δxa>Δxb
C. 在水中的传播速度 vaD. 光子动量 pa
28. 如图所示为一直角棱镜的横截面 ∠bac=90∘，∠abc=60∘。一平行细光束从 O 点沿垂直于 bc 面上的方向射入棱镜，已知棱镜材料的折射率 n=2，若不考虑原入射光在 bc 面上的反射光，则有光线
A. 从 ab 面上射出B. 从 ac 面上射出
C. 从 bc 面射出，且与 bc 面斜交D. 从 bc 面射出，且与 bc 面垂直
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
30. 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
答案
第一部分
1. B
【解析】人看到的水底是光从水中斜射入空气中时发生折射形成的虚像，属于光的折射，像的位置比实际物体的位置要浅，所以看上去水底浅，故B正确，A、C、D错误。
2. B
【解析】由图可知 b 光偏折程度大，则 naλb，B 项正确。
3. B
【解析】AB.当光由空气垂直射入半圆形玻璃砖时，传播方向不发生改变，但由玻璃射向空气时折射角应大于入射角，A错误B正确；
C.光由空气射入半圆形玻璃砖时，折射角应小于入射角，C错误；
D.光由空气垂直射入半圆形玻璃砖时，传播方向不发生改变，D错误。
4. 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，
故选A。
5. C
【解析】A.由表可知，这种光对玻璃的折射率比水的大，由 v=cn 分析可知，这种光在玻璃中的速度小于在水中的速度，故A错误；
B.水晶对不同颜色的光的折射率不同，故B错误；
C.由于这种光对玻璃的折射率比水的大，所以这种光对玻璃的折射率比水的大，故C正确；
D.这种光对水的折射率比水晶的小，根据 sinC=1n 分析知，水的临界角比水晶的大，则这种波长的光从水晶射入空气比从水射入空气更容易发生全反射，故D错误；
故选C。
6. B
【解析】两种情况下总的光程相等，只是用全反射棱镜时，光会在玻璃中传播一段距离，x=2L，相应的时间 t1=2Lv，
其中 v=cn，
而用平面镜时，对应的 2L 的光程是在空气中进行的，t2=2Lc，
时间差为 t1−t2=2(n−1)Lc。
7. B
【解析】根据折射定律，有折射率 n=cv=3×1081.5×108=2
正好发生全反射，则有 sinC=1n
解得 C=30∘，故选B。
8. D
【解析】光从某种玻璃射向空气时，入射角 i 小于折射角 γ，
则 sinisinγ=1n，
即比值 sinisinγ 是一个小于 1 的常数。
9. A
【解析】光线穿过玻璃砖后，出射光线和入射光线平行，折射率相同时，光路图如图 1 所示，图 1 甲在玻璃砖中的入射角大于图 1 乙的，根据折射定律有 n=sinθsinα 可知，图 1 甲中射入空气的折射角大，根据光的可逆性原理，图 1 甲观察到的角度范围大，即厚度大的观察范围大；
厚度相同，人从左侧观察时光路如图 2，由几何知识有
n=sinθsinγ，
sinθ=sinγ，
γ 相同，则折射率大的观察的视野较大，故选A。
10. D
【解析】光线从水中射向空气发生折射时，折射角大于入射角，所以水面上方的人看水中的灯觉得其位置变浅。水对紫光的折射率最大，入射角相同时，紫光的折射角最大，水面上方的人感觉紫光灯离水面最近，故选D。
11. B
【解析】军事设施内的人从内壁左侧能最大范围观察右边的目标，光路如图所示。
由几何关系有 sinr=LL2+d2=12，解得 r=30∘；
根据折射定律有 sinisinr=n，解得 i=45∘，则最大张角为 θ=2i=90∘，故A、C、D错误，B正确。
12. C
【解析】光从折射率大的介质射向折射率小的介质时，折射角大于入射角，选项A错误；折射率的大小是由介质本身决定的，与折射角的正弦值无关，选项B错误；根据 v=cn 可知，折射率大的介质，光在其中的传播速度小，选项C正确；根据 n=sinθ1sinθ2 可知，折射角增大为原来的 2 倍，入射角一定不是原来的 2 倍，选项D错误。
13. D
14. C
15. A
16. A
【解析】单色光从空气射入玻璃，光的频率 f 不变；波长 λ=λ0n，其中 λ0 为光在空气中的波长，n 为玻璃对空气的折射率，n>1，故波长变短；光速 v=λf，故光的速度变慢，所以选项 A 正确。
17. C
【解析】A．由图可知 b 光的偏折程度大，则 b 光的折射率大，所以 b 光为蓝光，用 b 光可在光盘上记录更多的数据信息，选项A错误；
B．b 光的折射率大，根据 n=cv 可知 b 光在水中传播的速度较 a 光小，选项B错误；
C．a 光的折射率小，波长大，根据 Δx=Ldλ 可知使用同种装置，用 a 光做双缝干涉实验得到的条纹间距比用 b 光得到的条纹间距宽，选项C正确；
D．a 光的折射率小，根据 sinC=1n 可知 a 光的临界角大，增大水中复色光的入射角，则 a 光后发生全反射，选项D错误。
18. C
【解析】牛顿的“微粒说”认为光具有粒子性，不承认光具有波动性，而爱因斯坦为解释光电效应提出的“光子说”认为光具有粒子性，同时又具有波动性，二者是不同的，A正确，不符合题意；
按照牛顿的“微粒说”可得出，由于在介质 2 中光在沿与介质界面垂直方向上的速度分量变大，所以光在介质 2 中的速度比光在介质 1 中的速度大，B正确，不符合题意；
按照牛顿的“微粒说”，光从介质 1 进入介质 2 的过程中，速度变大，则两种介质对光微粒做的总功应该为正，C错误，符合题意；
按照牛顿的“微粒说”，作为微粒的光在均匀介质中传播时，光微粒受到介质微粒对其的引力将被平衡，D正确，不符合题意。
19. D
【解析】如图，由题意知 sinisinr=v1v2=10.9=109，得 sinr=910sini，由几何知识有 sinr=d2(d2)2+h2，解得 h=d100−81sin2i18sini
20. D
21. B
22. C
【解析】根据视深公式 hʹ=hn 说明频率最小的光，水对它的折射率最小，在水下的像最深，所以 b 的折射率最小，频率最小，波长最大，传播速度最大，③错误，④正确；
照亮水面的圆面积的半径 R 与临界角 C 满足 tanC=Rh，又 sinC=1n，c 照亮水面的面积比 a 的大，则 c 的临界角大，水对 c 的折射率小，所以 a 的折射率最大，a 的频率最大，a 的传播速度最小，①错误，②正确。
所以正确的说法是②和④。
23. A
【解析】由图可知，当出射角与入射角相等时，AB 面上的折射角与 AC 面上的入射角相等，设为 r，
由几何关系 α+β=180∘，2γ+β=180∘，得 α=2γ，而 θ=2i−γ，得 i=θ+α2，由折射定律得 n=sinisinr=sinθ+α2sinα2，选项 A 正确。
24. A
第二部分
25. B， D
【解析】由折射定律 n=sinisinr 可知，入射角 θi 越大，折射角越大，由几何关系可知，光射到出射界面的入射角越小，由折射定律可知，出射角 θ0 越小，故B正确；由于蓝光比红光折射率大，故偏折角大，所以内侧为蓝光，故D正确。
26. A， B
【解析】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A、B说法错误，C说法正确；
由于真空中光速是一个定值，由 n=cv 可知 v 与 n 成反比，故D说法正确。
27. B， D
【解析】根据光路图可知三棱镜对 b 光的偏折程度更大，所以 b 光折射率大，频率高，波长短。根据光电效应方程：hν=W0+Ek，因为 νb>νb，所以 Ekb>Eka，故A错误；
根据双缝干涉条纹间距公式：Δx=ldλ，因为 λa>λb，所以 Δxa>Δxb，故B正确；
介质中传播速度：ν=cn，因为 nb>na，所以 νa>νb，故C错误；
根据光子动量的公式：p=hλ，因为 λa>λb，所以 pb>pa，故D正确。
故选BD。
28. C， D
【解析】利用光的反射定律进行几何作图，如图所示。
光线垂直进入棱镜后，再从棱镜射向空气时，发生全反射的临界角为 45∘，因此在 ab 面上入射角 60∘ 大于临界角而发生全反射，而在 ac 面上入射角 30∘ 小于临界角有光线向空气折射，又有部分光线被反射后垂直射向 bc 面而射出如图所示，答案为C，D。
29. B， D
30. A， C
一、单项选择题（共24小题；共96分）
1. 唐代储光羲的《钓鱼湾》诗句“潭清疑水浅，荷动知鱼散”中“疑水浅”是由于发生了
A. 光的反射B. 光的折射C. 光的干涉D. 光的衍射
2. 如图，一束光经玻璃三棱镜折射后分为两束单色光 a 、 b，波长分别为 λa 、 λb，该玻璃对单色光 a 、 b 的折射率分别为 na 、 nb，则
A. λa<λb，na>nbB. λa>λb，na
3. 如图所示的四幅图中，O 点是半圆形玻璃砖的圆心，一束光由空气进入半圆形玻璃砖，再由玻璃砖射入空气，可能正确的是
A. B.
C. D.
4. 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=5λcB. Δt=15λ2cC. Δt=10λcD. Δt=15λc
5. 下图表是在 20∘C 时，波长为 589.3 nm 的光在几种介质中的折射率，根据表中数据结合所学知识，下列判断正确的是
A. 这种光在玻璃中的速度大于在水中的速度
B. 水晶对不同颜色的光的折射率都是 1.55
C. 这种波长的光从玻璃射入水中可能发生全反射
D. 这种波长的光从水射入空气比从水晶射入空气更容易发生全反射
6. 作为中国海军发展的第二代核潜艇，094 核潜艇虽然性能不及西方先进核潜艇，但火力十分强悍，已经搭载了中国最新研制的“巨浪 2”潜射弹道导弹，打击射程达到 8000 公里。作为一种用来携带并发射潜射洲际导弹的战略核潜艇，是中国三位一体中核力量的重要组成部分，也是目前中国军队中生存能力最强的核装备，肩负着中国的二次反击的重任。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）制成，有些是用两个平面镜（厚度不计）制成，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，在矿泉水中的波长为 λ，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. 2nLcB. 2(n−1)LcC. (n−1)LcD. 2L(n−1)c
7. 光在某种介质中传播的速度为 1.5×108 m/s，光从此介质射向空气并发生全反射时的临界角是
A. 15∘B. 30∘C. 45∘D. 60∘
8. 光从某种玻璃射向空气，入射角 i 从零开始增大到某一值的过程中，折射角 γ 也随之增大，则下列说法正确的是
A. 比值 iγ 不变B. 比值 sinisinγ 是一个大于 1 的常数
C. 比值 sinisinγ 逐渐增大D. 比值 sinisinγ 是一个小于 1 的常数
9. 1996 年 5 月，以中国兵器工业集团第 201 研究所为主研制的新型坦克，第三代坦克改进型原型车移交给军方进行试验，并将该坦克命名为 ZTZ−99 式主战坦克，从此，99 式主战坦克正式定型并投入生产；99 式主战坦克一是外形突出“低矮生存”，二是采用双层装甲结构，三是动力强大，四是射控系统先进，五是主动对抗能力强，六是火力凶猛。为了从坦克内部观察外部的目标，在坦克壁上开了一个孔，孔内安装一块玻璃，已知坦克壁的厚度为定值，玻璃的厚度（不能超过坦克壁厚度）和折射率有多种规格可供选择，则为了观察到最大的视野，应该选择
A. 折射率大、厚度大的玻璃B. 折射率小、厚度大的玻璃
C. 折射率大、厚度小的玻璃D. 折射率小、厚度小的玻璃
10. 如图所示，在水面下同一深度并排紧挨着放置分别能发出红光、黄光、蓝光和紫光的四个灯泡，一人站在这四盏灯斜上方离水面一定距离处观察，他感觉离水面最近的那盏灯发出的光是
A. 红光B. 黄光C. 蓝光D. 紫光
11. 一个军事设施的观察孔如图所示，其宽度 L=30 cm，厚度 d=303 cm，为了扩大观察视野，将折射率为 n=2 的某种玻璃砖完全嵌入观察孔内。则嵌入玻璃砖后，军事设施内的人通过这块玻璃砖能看到的视野的最大张角是
A. 60∘B. 90∘C. 120∘D. 180∘
12. 关于光的折射现象，下列说法中正确的是
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. 折射率大的介质，光在其中的传播速度小
D. 折射角增大为原来的 2 倍，入射角也增大为原来的 2 倍
13. 一束单色光由空气进入水中，则该光的
A. 速度不变，波长不变B. 速度改变，波长不变
C. 速度不变，频率不变D. 速度改变，频率不变
14. 【 2018 石景山一模 15 】如图所示，一束可见光穿过平行玻璃砖后，分成 a 、 b 两束单色光，则下列说法中正确的是
A. a 光的波长小于 b 光的波长
B. a 光的频率大于 b 光的频率
C. 在该玻璃砖中，a 光的传播速度比 b 光大
D. 在真空中，a 光的传播速度比 b 光大
15. 一束可见光从空气进入某介质后，变为 a 、 b 两束单色光。如果光束 b 是蓝光，则光束 a 可能是
A. 紫光B. 黄光C. 绿光D. 红光
16. 【 2012 北京高考 14 】一束单色光经由空气射入玻璃，这束光的
A. 速度变慢，波长变短B. 速度不变，波长变短
C. 频率增高，波长变长D. 频率不变，波长变长
17. 蓝光光盘是利用波长较短的蓝色激光读取和写入数据的光盘，而传统 DVD 光盘是利用红色激光来读取和写入数据。对于光存储产品来说，蓝光光盘比传统 DVD 光盘的存储容量大很多。如图所示为一束由红、蓝两单色激光组成的复色光从水中射向空气中，并分成 a 、 b 两束，则下列说法正确的是
A. 用 a 光可在光盘上记录更多的数据信息
B. b 光在水中传播的速度较 a 光大
C. 使用同种装置，用 a 光做双缝干涉实验得到的条纹间距比用 b 光得到的条纹间距宽
D. 增大水中复色光的入射角，则 a 光先发生全反射
18. 关于光本性，在物理学的发展历史中曾经历过“微粒说”和“波动说”的激烈争论。以牛顿为代表的“微粒说”理论认为光是实物粒子；面以惠更斯为代表的“波动说”理论则认为光是一种波。在托马斯 ⋅ 杨的“光的双缝干涉”实验之前，“微粒说”理论占据上风，这一方面是因为“微粒说“代表人物牛顿的“物理学权威”身份，另一方面是因为“微粒说“能较好地解释光在均匀介质中沿直线转播、光的反射现象和光的折射现象。如图甲所示，光从均匀光疏介质 1 进入均匀光密介质 2 时，传播方向发生偏折。针对这一现象，应用牛顿的“微粒说”可解释为：光密介质 2 的微粒分布比光疏介质 1 的微粒分布更为密集，光微粒在两种介质界面附近处时，所受到的介质微粒对其施加的引力虽然在与介质界面平行的方向上被平衡，但是在沿与介质界面垂直的方向上并未被平衡，而是指向光密介质 2，因此沿与介质界面垂直方向上的速度分量变大，如图乙所示，所以 θ2<θ1。根据课内学过的物理知识和以上信息可知，下列说法错误的是
A. 牛顿的“微粒说”和爱因斯坦为解释光电效应提出的“光子说”是不同的
B. 按照牛顿的“微粒说”可得出，光在介质 2 中的速度比光在介质 1 中的速度大
C. 按照牛顿的“微粒说”，光从介质 1 进入介质 2 的过程中，两种介质对光微粒做的总功应该为负
D. 按照牛顿的“微粒说”，作为微粒的光在均匀介质中传播时，光微粒受到介质微粒对其的引力将被平衡
19. “B 超”可用于探测人体内脏的病变状况。如图是超声波从肝脏表面入射，经折射与反射，最后从肝脏表面射出的示意图。超声波在进入肝脏发生折射时遵循的规律与光的折射规律类似，可表述为 sinθ1sinθ2=v1v2（式中 θ1 是入射角，θ2 是折射角，v1 和 v2 分别是超声波在肝外和肝内的传播速度），超声波在肿瘤表面发生反射时遵循的规律与光的反射规律相同。已知 v2=0.9v1，入射点与出射点之间的距离是 d，入射角为 i，肿瘤的反射面恰好与肝脏表面平行，则肿瘤离肝脏表面的深度 h 为
A. 9dsini2100−81sin2iB. d81−100sin2i10siniC. d81−100sin2i20siniD. d100−81sin2i18sini
20. 如图所示，一束由 a 、 b 两种单色光组成的复色光照射到横截面为三角形的玻璃砖上，经玻璃砖折射后照到右侧光屏上。光屏足够大，下列说法正确的是
A. 玻璃砖对 a 光的折射率比 b 光大
B. 在真空中 a 光的传播速度比 b 光大
C. 若两种单色光分别照射某金属板时均发生光电效应，a 光照射时光电子的最大初动能比 b 光大
D. 减小复色光的入射角，两种色光会在光屏上依次消失，最先消失的是 b 光
21. 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
22. 在一次讨论中，老师问道：“假如水中相同深度处有 a 、 b 、 c 三种不同颜色的单色点光源，有人在水面上方同等条件下观测发现，b 在水下的像最深，c 照亮水面的面积比 a 的大。关于这三种光在水中的性质，同学们能做出什么判断?”有同学回答如下：
① c 光的频率最大；
② a 光的传播速度最小；
③ b 光的折射率最大；
④ a 光的波长比 b 光的短。
根据老师的假定，以上回答正确的是
A. ①②B. ①③C. ②④D. ③④
23. 如图所示，一束单色光从空气入射到棱镜的 AB 面上，经 AB 和 AC 两个折射后从 AC 面进入空气。当出射角 iʹ 和入射角 i 相等时，出射光线相对于入射光线偏转的角度为 θ 。已知棱镜顶角为 α ，则计算棱镜对该色光的折射率表达式为
A. sinα+θ2sinα2B. sinα+θ2sinθ2C. sinθsinθ−α2D. sinαsinα−θ2
24. 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）
25. 我们有时候可以观察到太阳周围的明亮光晕圈，如图 1 所示。这种光学现象是由太阳光线在卷层云中的冰晶折射而产生的，为了更好地理解光晕现象，我们将问题简化为两维问题。假设冰晶在二维上可以看成一个正六边形且不考虑其他的反射、折射。如图 2，θi 表示冰晶上的入射角，θ2 表示经过第一个界面的折射角，θ0 表示光线离开冰晶的折射角，以及 θD 表示入射光线和出射光线之间的偏转角。若仔细观察光晕，能看到内外有不同颜色，分别为红色和蓝色。则以下说法中正确的是
A. 入射角 θi 越大，则出射角 θ0 越大
B. 入射角 θi 越大，则出射角 θ0 越小
C. 内侧为红色，外侧为蓝色
D. 内侧为蓝色，外侧为红色
26. 关于折射率，下列说法中不正确的是
A. 根据 n=sinθ1sinθ2 可知，介质的折射率与入射角的正弦成正比
B. 根据 n=sinθ1sinθ2 可知，介质的折射率与入射角的正弦成反比
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 n=cv 可知，介质中的光速与介质的折射率成反比
27. 如图所示，波长为 λa 和 λb 的两种单色光射入三棱镜，经折射后射出两束单色光 a 和 b，则这两束光
A. 照射同一种金属均有光电子逸出，光电子最大初动能 Eka>Ekb
B. 射向同一双缝干涉装置，其干涉条纹间距 Δxa>Δxb
C. 在水中的传播速度 va
28. 如图所示为一直角棱镜的横截面 ∠bac=90∘，∠abc=60∘。一平行细光束从 O 点沿垂直于 bc 面上的方向射入棱镜，已知棱镜材料的折射率 n=2，若不考虑原入射光在 bc 面上的反射光，则有光线
A. 从 ab 面上射出B. 从 ac 面上射出
C. 从 bc 面射出，且与 bc 面斜交D. 从 bc 面射出，且与 bc 面垂直
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
30. 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
答案
第一部分
1. B
【解析】人看到的水底是光从水中斜射入空气中时发生折射形成的虚像，属于光的折射，像的位置比实际物体的位置要浅，所以看上去水底浅，故B正确，A、C、D错误。
2. B
【解析】由图可知 b 光偏折程度大，则 na
3. B
【解析】AB.当光由空气垂直射入半圆形玻璃砖时，传播方向不发生改变，但由玻璃射向空气时折射角应大于入射角，A错误B正确；
C.光由空气射入半圆形玻璃砖时，折射角应小于入射角，C错误；
D.光由空气垂直射入半圆形玻璃砖时，传播方向不发生改变，D错误。
4. 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，
故选A。
5. C
【解析】A.由表可知，这种光对玻璃的折射率比水的大，由 v=cn 分析可知，这种光在玻璃中的速度小于在水中的速度，故A错误；
B.水晶对不同颜色的光的折射率不同，故B错误；
C.由于这种光对玻璃的折射率比水的大，所以这种光对玻璃的折射率比水的大，故C正确；
D.这种光对水的折射率比水晶的小，根据 sinC=1n 分析知，水的临界角比水晶的大，则这种波长的光从水晶射入空气比从水射入空气更容易发生全反射，故D错误；
故选C。
6. B
【解析】两种情况下总的光程相等，只是用全反射棱镜时，光会在玻璃中传播一段距离，x=2L，相应的时间 t1=2Lv，
其中 v=cn，
而用平面镜时，对应的 2L 的光程是在空气中进行的，t2=2Lc，
时间差为 t1−t2=2(n−1)Lc。
7. B
【解析】根据折射定律，有折射率 n=cv=3×1081.5×108=2
正好发生全反射，则有 sinC=1n
解得 C=30∘，故选B。
8. D
【解析】光从某种玻璃射向空气时，入射角 i 小于折射角 γ，
则 sinisinγ=1n，
即比值 sinisinγ 是一个小于 1 的常数。
9. A
【解析】光线穿过玻璃砖后，出射光线和入射光线平行，折射率相同时，光路图如图 1 所示，图 1 甲在玻璃砖中的入射角大于图 1 乙的，根据折射定律有 n=sinθsinα 可知，图 1 甲中射入空气的折射角大，根据光的可逆性原理，图 1 甲观察到的角度范围大，即厚度大的观察范围大；
厚度相同，人从左侧观察时光路如图 2，由几何知识有
n=sinθsinγ，
sinθ=sinγ，
γ 相同，则折射率大的观察的视野较大，故选A。
10. D
【解析】光线从水中射向空气发生折射时，折射角大于入射角，所以水面上方的人看水中的灯觉得其位置变浅。水对紫光的折射率最大，入射角相同时，紫光的折射角最大，水面上方的人感觉紫光灯离水面最近，故选D。
11. B
【解析】军事设施内的人从内壁左侧能最大范围观察右边的目标，光路如图所示。
由几何关系有 sinr=LL2+d2=12，解得 r=30∘；
根据折射定律有 sinisinr=n，解得 i=45∘，则最大张角为 θ=2i=90∘，故A、C、D错误，B正确。
12. C
【解析】光从折射率大的介质射向折射率小的介质时，折射角大于入射角，选项A错误；折射率的大小是由介质本身决定的，与折射角的正弦值无关，选项B错误；根据 v=cn 可知，折射率大的介质，光在其中的传播速度小，选项C正确；根据 n=sinθ1sinθ2 可知，折射角增大为原来的 2 倍，入射角一定不是原来的 2 倍，选项D错误。
13. D
14. C
15. A
16. A
【解析】单色光从空气射入玻璃，光的频率 f 不变；波长 λ=λ0n，其中 λ0 为光在空气中的波长，n 为玻璃对空气的折射率，n>1，故波长变短；光速 v=λf，故光的速度变慢，所以选项 A 正确。
17. C
【解析】A．由图可知 b 光的偏折程度大，则 b 光的折射率大，所以 b 光为蓝光，用 b 光可在光盘上记录更多的数据信息，选项A错误；
B．b 光的折射率大，根据 n=cv 可知 b 光在水中传播的速度较 a 光小，选项B错误；
C．a 光的折射率小，波长大，根据 Δx=Ldλ 可知使用同种装置，用 a 光做双缝干涉实验得到的条纹间距比用 b 光得到的条纹间距宽，选项C正确；
D．a 光的折射率小，根据 sinC=1n 可知 a 光的临界角大，增大水中复色光的入射角，则 a 光后发生全反射，选项D错误。
18. C
【解析】牛顿的“微粒说”认为光具有粒子性，不承认光具有波动性，而爱因斯坦为解释光电效应提出的“光子说”认为光具有粒子性，同时又具有波动性，二者是不同的，A正确，不符合题意；
按照牛顿的“微粒说”可得出，由于在介质 2 中光在沿与介质界面垂直方向上的速度分量变大，所以光在介质 2 中的速度比光在介质 1 中的速度大，B正确，不符合题意；
按照牛顿的“微粒说”，光从介质 1 进入介质 2 的过程中，速度变大，则两种介质对光微粒做的总功应该为正，C错误，符合题意；
按照牛顿的“微粒说”，作为微粒的光在均匀介质中传播时，光微粒受到介质微粒对其的引力将被平衡，D正确，不符合题意。
19. D
【解析】如图，由题意知 sinisinr=v1v2=10.9=109，得 sinr=910sini，由几何知识有 sinr=d2(d2)2+h2，解得 h=d100−81sin2i18sini
20. D
21. B
22. C
【解析】根据视深公式 hʹ=hn 说明频率最小的光，水对它的折射率最小，在水下的像最深，所以 b 的折射率最小，频率最小，波长最大，传播速度最大，③错误，④正确；
照亮水面的圆面积的半径 R 与临界角 C 满足 tanC=Rh，又 sinC=1n，c 照亮水面的面积比 a 的大，则 c 的临界角大，水对 c 的折射率小，所以 a 的折射率最大，a 的频率最大，a 的传播速度最小，①错误，②正确。
所以正确的说法是②和④。
23. A
【解析】由图可知，当出射角与入射角相等时，AB 面上的折射角与 AC 面上的入射角相等，设为 r，
由几何关系 α+β=180∘，2γ+β=180∘，得 α=2γ，而 θ=2i−γ，得 i=θ+α2，由折射定律得 n=sinisinr=sinθ+α2sinα2，选项 A 正确。
24. A
第二部分
25. B， D
【解析】由折射定律 n=sinisinr 可知，入射角 θi 越大，折射角越大，由几何关系可知，光射到出射界面的入射角越小，由折射定律可知，出射角 θ0 越小，故B正确；由于蓝光比红光折射率大，故偏折角大，所以内侧为蓝光，故D正确。
26. A， B
【解析】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A、B说法错误，C说法正确；
由于真空中光速是一个定值，由 n=cv 可知 v 与 n 成反比，故D说法正确。
27. B， D
【解析】根据光路图可知三棱镜对 b 光的偏折程度更大，所以 b 光折射率大，频率高，波长短。根据光电效应方程：hν=W0+Ek，因为 νb>νb，所以 Ekb>Eka，故A错误；
根据双缝干涉条纹间距公式：Δx=ldλ，因为 λa>λb，所以 Δxa>Δxb，故B正确；
介质中传播速度：ν=cn，因为 nb>na，所以 νa>νb，故C错误；
根据光子动量的公式：p=hλ，因为 λa>λb，所以 pb>pa，故D正确。
故选BD。
28. C， D
【解析】利用光的反射定律进行几何作图，如图所示。
光线垂直进入棱镜后，再从棱镜射向空气时，发生全反射的临界角为 45∘，因此在 ab 面上入射角 60∘ 大于临界角而发生全反射，而在 ac 面上入射角 30∘ 小于临界角有光线向空气折射，又有部分光线被反射后垂直射向 bc 面而射出如图所示，答案为C，D。
29. B， D
30. A， C
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