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人教版（2019）高中物理选择性必修一第十一次周考测试卷（老师+学生）
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这是一份人教版（2019）高中物理选择性必修一第十一次周考测试卷（老师+学生），文件包含人教版2019高中物理选择性必修一第十一次周考测试卷教师docx、人教版2019高中物理选择性必修一第十一次周考测试卷学生docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共16页， 欢迎下载使用。
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题（本题共4小题，每小题5分，共20分。）
1．（2023·湖南·模拟预测）如图所示，有一个长的线光源AB，其表面可以朝各个方向发光。现将AB封装在一个半径的半球形透明介质的底部，AB中点与球心O重合，AB发出的所有光恰好都能射出球面，半球形介质的折射率为（ ）
A．B．C．D．
【答案】C
【详解】由几何关系可知，光源AB两端的光是最难射出球面的，从B点射向球面的一束光如图所示，由正弦定理可知
可得
当时
AB发出的所有光恰好都能射出球面，根据全反射定律，则有
解得
故选C。
2．（22-23高三上·辽宁营口·期末）竖立的橱窗玻璃比一般的玻璃厚，小红想测量它的厚度，于是用一支激光笔发出的激光束照射玻璃，入射角为，如图所示，反射后在足够长的竖直木板上出现了几个亮度逐渐减弱但间隔均匀的亮斑，已知该玻璃折射率为1.5，则下面说法正确的是（ ）
A．逐渐增大到某一角度（），亮斑会突然消失
B．增加木板与玻璃的距离，亮斑间距不变
C．减小角，相邻亮斑间距会增大
D．仅换用频率较小的激光，木板上相邻亮斑间的距离减小
【答案】B
【详解】光路图如图所示
A．光线OC是经过界面直接反射的光线，入射角小于，随入射角增大，光线OC射到纸板上的光斑不会消失。光线BD是经过折射、反射、再折射射到纸板上的光线，入射角小于，根据全反射条件和几何知识可知，在B点不会发生全反射，亮斑不会消失，故A错误；
B．由光路图和几何知识可知，OC和BD平行，增加木板与玻璃的距离，亮斑间距不变，故B正确；
C．根据折射定律有
由几何关系有
解得
减小角，相邻亮斑间距会减小，故C错误；
D．换用频率较小的激光，折射率减小，根据C中结论可知木板上相邻亮斑间的距离增大，故D错误。
故选B。
3．（22-23高三上·广东·阶段练习）如图所示为彩虹形成的原理示意图，一束白光水平射入球形的水滴，经过两次折射和一次反射后进入人的眼睛，由于不同色光在水滴的折射率不同，人在地面上逆着光线看过去就看到了按红橙黄绿青蓝紫顺序排列的彩带，其中α为光线入射角，出射光线与水平面的夹角β称为彩虹角，下列说法正确的是（ ）
A．红光在水中的折射率大于紫光在水中的折射率
B．红光在水中的波长小于紫光在水中的波长
C．紫光在B点可能发生全反射现象
D．红光的彩虹角大于紫光的彩虹角
【答案】D
【详解】A．在同一介质中，从红光到橙、黄、绿、青、蓝、紫光的顺序，频率逐渐增大，折射率逐渐增大，可知红光在水中的折射率小于紫光在水中的折射率，故A错误；
B．不同颜色的光在水中的波长不相等，红光最长，紫光最短，故B错误；
C．光线第一次折射时，折射角必定小于临界角，故在B点光的入射角必定小于临界角，所以紫光在B点不会发生全反射，故C错误；
D．根据出射光线与水平面的夹角β称为彩虹角，可知由于红光的折射率小于紫光的折射率，则红光的彩虹角大于紫光的彩虹角，故D正确。
故选D。
4．（22-23高三上·山东滨州·期末）唐代张志和（约730-约810）在《玄真子》一书中指出：“背日喷乎水成虹霓之状”。宋代蔡卞（1058-1117）在《毛诗名物释》中同样提到：“以水喷日，自侧视之，则晕为红宽”。上面引述的意思是：背着太阳向空中喷水，从侧面观察，可以看到霓虹现象。虹是射向水珠的太阳光经过两次折射和一次反射发生色散形成的，水珠的形状可看作球形，下列关于虹的光路正确的是（ ）
A．B．
C．D．
【答案】D
【详解】红光的折射率最小，折射程度最小，临界角最大，第一次折射时，红光在最上，反射时，红光在最下，第二次折射时，最下为红，依次为红、黄、蓝、紫。
故选D。
二、多选题（本题共2小题，每小题6分，部分选对得3分，有选错的得0分，共12分。）
5．（23-24高二上·贵州黔东南·期末）高速公路路标表面有一均匀透明介质球组成的“反光膜”，能把车灯射出的光逆向返回，使得夜晚路标在灯光的照射下特别亮。如图所示，介质球的半径为R，某单色光平行于直径DB从空气射入介质球，在球内经一次反射后，再次折射回空气时，出射光线恰好与入射光线平行，已知该单色光的入射点A到直径DB的距离为，下列说法正确的是（ ）
A．该单色光从空气射入介质球时，射入角为
B．介质球对单色光的折射率为
C．若仅改变该单色光的入射点，则出射光线一定与入射光线平行
D．仅增大该单色光的频率，可能没有光线射出介质球
【答案】AB
【详解】A．设该单色光的入射角为i，折射角为，有
由题意结合几何关系有
解得
故A项正确；
B．补充完整光路图如图所示
由几何关系可知
由折射定律有
解得
故B项正确；
C．在同一过球心的截面内，只有沿直径和直径两侧对称的两条，共三条光线在球内表面经一次反射后，再次折射回空气时与入射光平行，故C项错误
D．根据
所以全反射临界角大于，增大单色光的频率，根据折射率与入射光的频率的关系可知入射光射入球体后，其折射角变小，由光路可逆可知，则在介质右侧发生的反射不是全反射，即会有光线射出介质球，故D项错误。
故选AB。
6．（2024·河南郑州·三模）如图所示，一矩形玻璃砖，边长为，边长为，为边的中点，一光屏紧贴玻璃砖右侧竖直放置。现有一红色光源从玻璃砖底部点沿方向射出一细光束，光束与边夹角为60°，恰好在光屏上的点接收到该光束，点到点的距离为。下列有关说法正确的是（ ）
A．该玻璃砖对红光的折射率
B．红光从玻璃砖射出前后，频率不变、速率变大
C．将光源移动到点，沿方向射出光束，上方光屏没有光斑
D．在点用绿色光源沿方向射出光束，光屏上的光斑将在点上方
【答案】BC
【详解】A．根据折射率的公式
可知，玻璃砖对红光的折射率
A错误；
B．同一光束在不同的介质中频率不变，速度变化。由于红光是从光密介质传播到光疏介质，故传播速度变大，B正确；
C．对于玻璃砖，红光发生全反射的临界角
可得，其临界角
当光源移到D点，入射角为，刚好发生全反射，C正确；
D．玻璃砖对绿光的折射率大于对红光的折射率，故对应的折射角偏大，光屏上的光斑应在N点的下方，D错误。
故选BC。
三、填空题（本题共2空，每空2分，共4分。）
7．（22-23高二下·福建泉州·期末）美丽的彩虹是由于太阳光照射在众多微小的“水球”而发生的反射和折射现象。如图所示是某一均匀介质球的截面图，AB、CD是该介质球的两条直径，，一束激光以平行于AB的方向从C点射入介质球，经过一次折射打到B点。设光在空气中的传播速度为c，则该介质球的折射率为 ，光线在B点离开介质球的方向与直线AB夹角为 。
【答案】
【详解】[1][2]根据几何关系可知，进入介质球的折射角，该介质球的折射率为
由光路可逆得，光线在点离开介质球的方向与直线夹角为。
四、解答题（本题共2小题，共24分。）
8．（12分）（22-23高三上·山东临沂·期末）如图所示，三角形ABC是横截面为直角三角形的三棱镜，其中，AB长度为L。一细束单色光从AB边上的D点射入棱镜，入射角的正弦值为，进入棱镜后折射到BC边的中点，已知A、D两点间距离为。求：
（1）三棱镜材料对这束单色光的折射率；
（2）该光束从棱镜中射出时折射角的正弦值；
（3）该光束在棱镜中传播的时间。
【答案】（1）；（2）；（3）
【详解】（1）光路如图所示
由几何关系可得DE//AC，所以光束在D点的折射角等于30°，则有
解得
（2）由几何关系知光束在E点的入射角为60°，临界角C满足
解得
所以光束在E点发生全反射，由几何关系知△CDE是等腰三角形，所以光束在D点的入射角等于30°，设折射角为θ，由折射定律可知
解得
（3）由几何关系可知
△CDE是等腰三角形，由
可得光在棱镜中的传播速度为
该光束在棱镜中传播的时间
9．（12分）（2024·四川凉山·三模）如图甲所示，“隐身装置”可以将儿童的身体部分隐去，却对后面的成人没有形成遮挡；简化模型的俯视图如图乙所示，A、B为两个厚度均为a的直角透明介质，虚线为透明介质的对称轴，儿童站在介质之间的虚线框位置处，成人位置的光线与对称轴平行。已知介质折射率，光在真空中的传播速度为c。求：
（1）完成光线1、2进入观察者范围的光路图，解释成人没被遮挡的原因；
（2）光线1进入介质A中的折射角大小和通过介质A的时间。
【答案】（1）见解析；（2），
【详解】（1）完成光线1、2进入观察者范围的光路图如图所示
根据折射定律可得
则光线在介质中的折射角为
可得1、2光线最后射出介质A的折射角为，可得光线1、2平行射出介质A、B，显然成人不可能被“隐身装置”遮挡。
（2）结合（1）问，可得光线1进入介质A中的折射角大小
通过介质A的路程为
光在该介质中的传播速度为
则光线1通过介质A的时间
五、作图题（本题5分）
10．（2023高三·全国·专题练习）某同学在“测定玻璃的折射率”实验中，将入射光线由AC面射入，然后在BD外侧看到了的像，于是按原方法定了两枚大头针，根据你所学知识补全光路图。
【答案】
【详解】由题意可知光线在AB面发生了全反射，连结P1、P2交AC于E，作出E关于AC面的对称点E′，连结P3P4交BD于F，最后连结E′F，如图所示。
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题（本题共4小题，每小题5分，共20分。）
1．（2023·湖南·模拟预测）如图所示，有一个长的线光源AB，其表面可以朝各个方向发光。现将AB封装在一个半径的半球形透明介质的底部，AB中点与球心O重合，AB发出的所有光恰好都能射出球面，半球形介质的折射率为（ ）
A．B．C．D．
【答案】C
【详解】由几何关系可知，光源AB两端的光是最难射出球面的，从B点射向球面的一束光如图所示，由正弦定理可知
可得
当时
AB发出的所有光恰好都能射出球面，根据全反射定律，则有
解得
故选C。
2．（22-23高三上·辽宁营口·期末）竖立的橱窗玻璃比一般的玻璃厚，小红想测量它的厚度，于是用一支激光笔发出的激光束照射玻璃，入射角为，如图所示，反射后在足够长的竖直木板上出现了几个亮度逐渐减弱但间隔均匀的亮斑，已知该玻璃折射率为1.5，则下面说法正确的是（ ）
A．逐渐增大到某一角度（），亮斑会突然消失
B．增加木板与玻璃的距离，亮斑间距不变
C．减小角，相邻亮斑间距会增大
D．仅换用频率较小的激光，木板上相邻亮斑间的距离减小
【答案】B
【详解】光路图如图所示
A．光线OC是经过界面直接反射的光线，入射角小于，随入射角增大，光线OC射到纸板上的光斑不会消失。光线BD是经过折射、反射、再折射射到纸板上的光线，入射角小于，根据全反射条件和几何知识可知，在B点不会发生全反射，亮斑不会消失，故A错误；
B．由光路图和几何知识可知，OC和BD平行，增加木板与玻璃的距离，亮斑间距不变，故B正确；
C．根据折射定律有
由几何关系有
解得
减小角，相邻亮斑间距会减小，故C错误；
D．换用频率较小的激光，折射率减小，根据C中结论可知木板上相邻亮斑间的距离增大，故D错误。
故选B。
3．（22-23高三上·广东·阶段练习）如图所示为彩虹形成的原理示意图，一束白光水平射入球形的水滴，经过两次折射和一次反射后进入人的眼睛，由于不同色光在水滴的折射率不同，人在地面上逆着光线看过去就看到了按红橙黄绿青蓝紫顺序排列的彩带，其中α为光线入射角，出射光线与水平面的夹角β称为彩虹角，下列说法正确的是（ ）
A．红光在水中的折射率大于紫光在水中的折射率
B．红光在水中的波长小于紫光在水中的波长
C．紫光在B点可能发生全反射现象
D．红光的彩虹角大于紫光的彩虹角
【答案】D
【详解】A．在同一介质中，从红光到橙、黄、绿、青、蓝、紫光的顺序，频率逐渐增大，折射率逐渐增大，可知红光在水中的折射率小于紫光在水中的折射率，故A错误；
B．不同颜色的光在水中的波长不相等，红光最长，紫光最短，故B错误；
C．光线第一次折射时，折射角必定小于临界角，故在B点光的入射角必定小于临界角，所以紫光在B点不会发生全反射，故C错误；
D．根据出射光线与水平面的夹角β称为彩虹角，可知由于红光的折射率小于紫光的折射率，则红光的彩虹角大于紫光的彩虹角，故D正确。
故选D。
4．（22-23高三上·山东滨州·期末）唐代张志和（约730-约810）在《玄真子》一书中指出：“背日喷乎水成虹霓之状”。宋代蔡卞（1058-1117）在《毛诗名物释》中同样提到：“以水喷日，自侧视之，则晕为红宽”。上面引述的意思是：背着太阳向空中喷水，从侧面观察，可以看到霓虹现象。虹是射向水珠的太阳光经过两次折射和一次反射发生色散形成的，水珠的形状可看作球形，下列关于虹的光路正确的是（ ）
A．B．
C．D．
【答案】D
【详解】红光的折射率最小，折射程度最小，临界角最大，第一次折射时，红光在最上，反射时，红光在最下，第二次折射时，最下为红，依次为红、黄、蓝、紫。
故选D。
二、多选题（本题共2小题，每小题6分，部分选对得3分，有选错的得0分，共12分。）
5．（23-24高二上·贵州黔东南·期末）高速公路路标表面有一均匀透明介质球组成的“反光膜”，能把车灯射出的光逆向返回，使得夜晚路标在灯光的照射下特别亮。如图所示，介质球的半径为R，某单色光平行于直径DB从空气射入介质球，在球内经一次反射后，再次折射回空气时，出射光线恰好与入射光线平行，已知该单色光的入射点A到直径DB的距离为，下列说法正确的是（ ）
A．该单色光从空气射入介质球时，射入角为
B．介质球对单色光的折射率为
C．若仅改变该单色光的入射点，则出射光线一定与入射光线平行
D．仅增大该单色光的频率，可能没有光线射出介质球
【答案】AB
【详解】A．设该单色光的入射角为i，折射角为，有
由题意结合几何关系有
解得
故A项正确；
B．补充完整光路图如图所示
由几何关系可知
由折射定律有
解得
故B项正确；
C．在同一过球心的截面内，只有沿直径和直径两侧对称的两条，共三条光线在球内表面经一次反射后，再次折射回空气时与入射光平行，故C项错误
D．根据
所以全反射临界角大于，增大单色光的频率，根据折射率与入射光的频率的关系可知入射光射入球体后，其折射角变小，由光路可逆可知，则在介质右侧发生的反射不是全反射，即会有光线射出介质球，故D项错误。
故选AB。
6．（2024·河南郑州·三模）如图所示，一矩形玻璃砖，边长为，边长为，为边的中点，一光屏紧贴玻璃砖右侧竖直放置。现有一红色光源从玻璃砖底部点沿方向射出一细光束，光束与边夹角为60°，恰好在光屏上的点接收到该光束，点到点的距离为。下列有关说法正确的是（ ）
A．该玻璃砖对红光的折射率
B．红光从玻璃砖射出前后，频率不变、速率变大
C．将光源移动到点，沿方向射出光束，上方光屏没有光斑
D．在点用绿色光源沿方向射出光束，光屏上的光斑将在点上方
【答案】BC
【详解】A．根据折射率的公式
可知，玻璃砖对红光的折射率
A错误；
B．同一光束在不同的介质中频率不变，速度变化。由于红光是从光密介质传播到光疏介质，故传播速度变大，B正确；
C．对于玻璃砖，红光发生全反射的临界角
可得，其临界角
当光源移到D点，入射角为，刚好发生全反射，C正确；
D．玻璃砖对绿光的折射率大于对红光的折射率，故对应的折射角偏大，光屏上的光斑应在N点的下方，D错误。
故选BC。
三、填空题（本题共2空，每空2分，共4分。）
7．（22-23高二下·福建泉州·期末）美丽的彩虹是由于太阳光照射在众多微小的“水球”而发生的反射和折射现象。如图所示是某一均匀介质球的截面图，AB、CD是该介质球的两条直径，，一束激光以平行于AB的方向从C点射入介质球，经过一次折射打到B点。设光在空气中的传播速度为c，则该介质球的折射率为 ，光线在B点离开介质球的方向与直线AB夹角为 。
【答案】
【详解】[1][2]根据几何关系可知，进入介质球的折射角，该介质球的折射率为
由光路可逆得，光线在点离开介质球的方向与直线夹角为。
四、解答题（本题共2小题，共24分。）
8．（12分）（22-23高三上·山东临沂·期末）如图所示，三角形ABC是横截面为直角三角形的三棱镜，其中，AB长度为L。一细束单色光从AB边上的D点射入棱镜，入射角的正弦值为，进入棱镜后折射到BC边的中点，已知A、D两点间距离为。求：
（1）三棱镜材料对这束单色光的折射率；
（2）该光束从棱镜中射出时折射角的正弦值；
（3）该光束在棱镜中传播的时间。
【答案】（1）；（2）；（3）
【详解】（1）光路如图所示
由几何关系可得DE//AC，所以光束在D点的折射角等于30°，则有
解得
（2）由几何关系知光束在E点的入射角为60°，临界角C满足
解得
所以光束在E点发生全反射，由几何关系知△CDE是等腰三角形，所以光束在D点的入射角等于30°，设折射角为θ，由折射定律可知
解得
（3）由几何关系可知
△CDE是等腰三角形，由
可得光在棱镜中的传播速度为
该光束在棱镜中传播的时间
9．（12分）（2024·四川凉山·三模）如图甲所示，“隐身装置”可以将儿童的身体部分隐去，却对后面的成人没有形成遮挡；简化模型的俯视图如图乙所示，A、B为两个厚度均为a的直角透明介质，虚线为透明介质的对称轴，儿童站在介质之间的虚线框位置处，成人位置的光线与对称轴平行。已知介质折射率，光在真空中的传播速度为c。求：
（1）完成光线1、2进入观察者范围的光路图，解释成人没被遮挡的原因；
（2）光线1进入介质A中的折射角大小和通过介质A的时间。
【答案】（1）见解析；（2），
【详解】（1）完成光线1、2进入观察者范围的光路图如图所示
根据折射定律可得
则光线在介质中的折射角为
可得1、2光线最后射出介质A的折射角为，可得光线1、2平行射出介质A、B，显然成人不可能被“隐身装置”遮挡。
（2）结合（1）问，可得光线1进入介质A中的折射角大小
通过介质A的路程为
光在该介质中的传播速度为
则光线1通过介质A的时间
五、作图题（本题5分）
10．（2023高三·全国·专题练习）某同学在“测定玻璃的折射率”实验中，将入射光线由AC面射入，然后在BD外侧看到了的像，于是按原方法定了两枚大头针，根据你所学知识补全光路图。
【答案】
【详解】由题意可知光线在AB面发生了全反射，连结P1、P2交AC于E，作出E关于AC面的对称点E′，连结P3P4交BD于F，最后连结E′F，如图所示。
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