高考物理一轮复习练习：光的折射、全反射　实验：测量玻璃的折射率.docx

光的折射、全反射实验：测量玻璃的折射率练习一、选择题1.如图所示，在A点有一个小球，紧靠小球的左方有一个点光源S.现将小球从A点正对着竖直墙平抛出去，打到竖直墙之前，小球在点光源照射下的影子在墙上的运动是()A匀速直线运动 B自由落体运动C变加速直线运动 D匀减速直线运动2.单色光在真空中的传播速度是c，波长为0，在水中的传播速度是v，波长为，水对这种单色光的折射率为n，当这束单色光从空气斜射入水中时，入射角为1，折射角为2，下列说法中正确的是()Av0 B0nvcCvcn0 D0vc3如图所示，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a、b，该玻璃对单色光a、b的折射率分别为na、nb，则()Aa<b，na>nb Ba>b，na<nbCa<b，na<nb Da>b，na>nb4如图所示，由某种透明介质制成的长直细圆柱体置于真空中某种单色光在介质中传输，经过多次全反射后从右端射出若以全反射临界角传输的光线刚好从右端以张角2出射，则此介质的折射率为()A. B.C. D.5如图所示，一束黄光和一束蓝光，从O点以相同角度沿PO方向射入横截面为半圆形的玻璃柱体，其折射光线分别从M、N两点射出，已知45°，60°，光速c3×108 m/s，则下列说法正确的是()A两束光穿过玻璃柱体所需时间相同BPM是蓝光，PN是黄光C玻璃对PM光束的折射率为DPM光束在该玻璃中传播的速度为×108 m/s6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Cb光在玻璃中的传播速度较小Db光在玻璃中的传播时间较短7如图所示，一个三棱镜的截面为等腰直角ABC，A为直角此截面所在平面内的光线沿平行于BC边的方向射到AB边，进入棱镜后直接射到AC边上，并刚好能发生全反射该棱镜材料的折射率为()A. B. C. D.8(多选)光从介质a射向介质b，如果要在a、b介质的分界面上发生全反射，那么必须满足的条件是()Aa是光密介质，b是光疏介质B光在介质a中的速度必须大于在介质b中的速度C光的入射角必须大于或等于临界角D必须是单色光9(多选)在光纤制造过程中，由于拉伸速度不均匀，会使得拉出的光纤偏离均匀的圆柱体，而呈现圆台形状(如图所示)已知此光纤长度为L，圆台对应底角为，折射率为n，真空中光速为c.现光从下方垂直射入下台面，则()A光从真空射入光纤，光子的频率不变B光通过此光纤到达小截面的最短时间为C从上方截面射出的光束一定是平行光D若满足sin >，则光在第一次到达光纤侧面时不会从光纤侧面射出10(多选)一束光穿过介质1、2、3时，光路如图所示，则()A介质2的折射率最大B光线在介质2中的波长最长C光在介质3中的速度最大D入射光线到达介质2和介质3的界面时，不可能发生全反射二、非选择题11如图，单色光从折射率n1.5、厚度d10.0 cm的玻璃板上表面射入已知真空中的光速为3×108 m/s，则该单色光在玻璃板内传播的速度为_m/s；对于所有可能的入射角，该单色光通过玻璃板所用时间t的取值范围是_st<_ s(不考虑反射)12一不透明的圆柱形容器内装满折射率n的透明液体，容器底部正中央O点处有一点光源S，容器高为2 dm，底面半径为(1) dm，若有一平面镜MN与底面成45°角放置，OM1 dm，在容器中央正上方1 dm处水平放置一足够长的刻度尺，如图所示，求光源S发出的光线经平面镜反射后，刻度尺上被照亮的长度(不考虑容器侧壁和液面的反射)13.如图所示为用某种透明材料制成的一块柱形棱镜的截面图，圆弧CD为半径为R的四分之一的圆周，圆心为O.光线从AB面上的某点入射，入射角145°，它进入棱镜后恰好以临界角射在BC面上的O点(1)画出光线由AB面进入棱镜且从CD弧面射出的光路图；(2)求该棱镜的折射率n；(3)求光线在该棱镜中传播的速度大小v(已知光在空气中的传播速度c3.0×108 m/s)14如图所示，一条长度为L5.0 m的光导纤维用折射率为n的材料制成一细束激光由其左端的中心点以45°的入射角射入光导纤维内，经过一系列全反射后从右端射出求：(1)该激光在光导纤维中的速度v是多大？(2)该激光在光导纤维中传输所经历的时间是多少？15一个半圆柱形玻璃砖，其横截面是半径为R的半圆，AB为半圆的直径，O为圆心，如图所示玻璃的折射率为n. (1)一束平行光垂直射向玻璃砖的下表面，若光线到达上表面后，都能从该表面射出，则入射光束在AB上的最大宽度为多少？(2)一细束光线在O点左侧与O相距R处垂直于AB从下方入射，求此光线从玻璃砖射出点的位置16.测定玻璃等腰直角三棱镜折射率的实验中，先在白纸上放好三棱镜，在棱镜的一侧插上两枚大头针P1和P2，然后在棱镜的另一侧观察，调整视线方向使P1的像被P2的像挡住，接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P3本身以及P1、P2的像，在纸上标出的大头针的位置和三棱镜轮廓如图所示(1)通过作图，画出通过P1、P2的入射光线在棱镜中的折射光线；(2)如果测得该棱镜的折射率为1.5，则垂直于AB边入射的光线能否从BC边或AC边射出_(选填“能”或“不能”)17用插针法测量上、下表面平行的玻璃砖的折射率实验中用A、B两个大头针确定入射光路、C、D两个大头针确定出射光路，O和O分别是入射点和出射点，如图(a)所示测得玻璃砖厚度为h15.0 mm，A到过O点的法线OM的距离AM10.0 mm，M到玻璃砖的距离MO20.0 mm，O到OM的距离为s5.0 mm.(1)求玻璃砖的折射率；(2)用另一块材料相同，但上下两表面不平行的玻璃砖继续实验，玻璃砖的截面如图(b)所示光从上表面入射，入时角从0°逐渐增大，达到45°时，玻璃砖下表面的出射光线恰好消失求此玻璃砖上下表面的夹角18.如图所示，一锐角为30°的直角三角形玻璃砖水平放置，AC距离为L，单色光从C点以与竖直面成30°的夹角射入玻璃砖，经玻璃砖折射后从D点水平射出，求： (1)玻璃砖的折射率；(2)光在玻璃砖中的传播时间答案：1. A 2. B 3 B 4 D 5 C 6 C 7 A 8 AC9 AD 10 BD11 2×1085×10103×101012 设容器高为h，作图找出发光点S在平面镜中的像点S，光线OM的入射角为45°，根据反射定律可知反射角等于45°，则反射光线沿竖直方向，连接SM延长交直尺于H点连接SP，根据对称性得SMOM1 dm则在RtPRS中，RS dm，PRhSM3 dm由几何知识得r30°根据折射定律可得：n解得：sin i，i45°故刻度尺上被照亮的长度QH1 dm dm(1) dm13. (1)光路图如图所示(2)光线在BC面上恰好发生全反射，入射角等于临界角sin C，cos C光线在AB界面上发生折射，折射角290°C，由几何关系得sin 2cos C由折射定律得n由以上几式联立解得n(3)光速v×108 m/s14 (1)由n可得v2.1×108 m/s(2)由n可得光线从左端面射入后的折射角为30°，射到侧面时的入射角为60°，大于临界角45°，因此发生全反射，同理光线每次在侧面都将发生全反射，直到光线达到右端面由三角关系可以求出光线在光纤中通过的总路程为s，因此该激光在光导纤维中传输所经历的时间是t2.7×108 s.15 (1)在O点左侧，设从E点射入的光线进入玻璃砖后在上表面的入射角恰好等于全反射的临界角，则OE区域的入射光线经上表面折射后都能从玻璃砖射出，如图所示由全反射条件有sin 由几何关系有OERsin 由对称性可知，若光线都能从上表面射出，光束的宽度最大为l2OE联立式，代入已知数据得lR(2)设光线在距O点R的C点射入后，在上表面的入射角为，由几何关系及式和已知条件得60°>光线在玻璃砖内会发生三次全反射，最后由G点射出，如图所示，由反射定律和几何关系得OGOCR射到G点的光有一部分被反射，沿原路返回到达C点射出16. (1) (2)不能17 (1)从O点射入时，设入射角为，折射角为.根据题中所给数据可得：sin sin 再由折射定律可得玻璃砖的折射率：n(2)当入射角为45°时，设折射角为由折射定律：n可求得：30°再设此玻璃砖上下表面的夹角为，光路图如下：而此时出射光线恰好消失，则说明发生全反射有：sin C解得：C45°由几何关系可知：30°C即玻璃砖上下表面的夹角：15°18.(1)如图所示为光的折射光路图由几何关系可知160°，4160°根据对称性和几何关系可知，3230°，由折射定律有n(2)光在玻璃砖中的传播速度v由几何关系可知CDL，光在玻璃砖中的传播时间t学科网（北京）股份有限公司