江苏专用2021版高考物理一轮复习课后限时集训40光的折射全反811779.pdf

1 课后限时集训 40 光的折射 全反射 建议用时：45 分钟 1.(多选)一束单色光从真空斜射向某种介质的表面，光路如图所示。下列说法中正确的是()A此介质的折射率等于 1.5 B此介质的折射率等于 2 C当光线从介质射向真空中时，入射角大于 45时可发生全反射现象 D当光线从介质射向真空中时，入射角小于 30时可能发生全反射现象 E光进入介质后波长变短 BCE 由题图及折射率定义得，nsin 45sin 30 2，选项 A 错，B 对；当光线从介质射向真空中时，发生全反射的临界角C满足 sin C1n，解得C45，即入射角大于等于 45时可发生全反射现象，选项 C 对，D 错；光进入介质后光速变小，而频率不变，由vf知，选项 E 对。2.(多选)水下一点光源，发出a、b两单色光。人在水面上方向下看，水面中心区域有a光、b光射出，区域只有a光射出，如图所示。下列判断正确的是()Aa、b光从区域某点倾斜射出时，a光的折射角小 B在真空中，a光的波长大于b光的波长 C水对a光的折射率大于对b光的折射率 D水下b光不能射到图中区域 E水下a、b光能射到图中区域以外区域 2 ABE 根据题述可知b光发生全反射的临界角较小，由 sin C1n可知，水对b光的折射率较大，对a光的折射率较小，a、b光从区域某点倾斜射出时，a光的折射角小，A 正确，C 错误；由折射率随光的频率的增大而增大可知，a光的频率较小，波长较长，B 正确；水下b光能射到题图中区域，由于水下b光在题图中区域发生了全反射，区域只有a光射出，D 错误；水下a、b光能射到题图中区域以外区域，由于发生了全反射，不能射出水面，E 正确。3.(多选)如图所示，一束光沿半径方向射向一块半圆柱形玻璃砖，在玻璃砖底面上的入射角为，经折射后射出a、b两束光线。则()A在玻璃中，a光的传播速度小于b光的传播速度 B在真空中，a光的波长小于b光的波长 C在真空中，a光的波长大于b光的波长 D玻璃砖对a光的折射率小于对b光的折射率 E若改变光束的入射方向使角逐渐变大，则折射光线a首先消失 ABE 通过题图可看出，折射后a光的偏折程度大于b光的偏折程度，玻璃砖对a光的折射率大于b光的折射率，选项 D 错误；a光的频率大于b光的频率，波长小于b光的波长，选项 B 正确，C 错误；由ncv知，在玻璃中，a光的传播速度小于b光的传播速度，选项 A正确；入射角增大时，折射率大的光线首先发生全反射，a光首先消失，选项 E 正确。4.(多选)如图所示，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；一束由红、蓝两种色光混合而成的细光束，从空气中以某一角度(090)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两条出射光线中蓝光一定在红光的右侧 ACD 光线从第一块玻璃板的上表面射入，在第一块玻璃板上表面的折射角和下表面的入射角相等，根据光路可逆性知，光在第一块玻璃板下表面一定有出射光，同理，在第二个 3 玻璃板下表面也一定有出射光，A 正确，B 错误；因为光在玻璃板上表面的折射角和下表面的入射角相等，根据光路可逆性知，下表面的出射光的折射角和上表面的入射光的入射角相等，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，C 正确；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，D 正确；蓝光的频率大于红光的频率，所以玻璃板对蓝光的折射率大于对红光的折射率，故蓝光的偏折程度大，出射光线中蓝光在红光的左侧，E 错误。5.(多选)(2019武汉模拟)如图所示，有一束平行于等边三棱镜截面ABM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30，E、F分别为边AB、BM的中点，则()A该三棱镜对该单色光的折射率为 3 B光在F点发生全反射 C光从空气进入棱镜，波长变短 D从F点出射的光束与入射到E点的光束可能平行 E从F点出射的光束与入射到E点的光束偏向角为 60 ACE 在E点作出法线可知入射角为i60，折射角为r30，由折射定律可知折射率nsin isin r 3，A 正确；由 sin C1n可知全反射的临界角大于 30，由光路可知，在边BM上的入射角等于 30，小于全反射的临界角，故不会发生全反射，B 错误；根据公式ncv空f介f空介，得介空n，可知光从空气进入棱镜，波长变短，C 正确；三棱镜两次折射使得光线都向AM边偏折，不会与入射到E点的光束平行，D 错误；从F点出射的光束与入射到E点的光束偏向角为 2(ir)60，E 正确。6(2018江苏常州期末)在安静的夜晚钓鱼是一种乐趣。如图所示，平静湖面岸边的垂钓者，眼睛恰好位于岸边水面正上方h10.9 m 的高度处，浮标Q离岸边P点s11.2 m远，当鱼饵灯M与浮标的水平距离s21.8 m 时，垂钓者恰好观察到Q挡住了M的像，已知水的折射率n43。求：4(1)鱼饵灯离水面的深度h2；(2)如果鱼饵被鱼拖着下沉，则被鱼饵灯照亮的水面范围将变大还是变小？解析(1)作出折射光路图如图所示：由折射定律得nsin isin s1h21s21s2h22s22 解得：h22.4 m。(2)当鱼饵灯发出的光恰好射出时，鱼饵灯与P点的连线和竖直方向夹角为临界角C，则 sin C1n 可知全反射的临界角一定，而 tan Csh 可知h变大时，s变大；故鱼饵灯照亮的水面范围将变大。答案(1)2.4 m(2)变大 7.(2019泰安二模)如图为用一个折射率为n 2的透明介质做成的四棱柱的横截面图，其中AC90，B60。现有一条光线从图示的位置垂直入射到棱镜的AB面上，请回答下列问题：(1)画出完整的光路图，确定射出的光线。(标注好角的度数)(2)为实现上述光路，该透明介质的折射率取值应该在什么范围？解析(1)光路图如图所示。5 (2)为满足和原光路图相一致，即必须满足在CD边能发生折射，AB边发生全反射 即临界角 30C60 由n1sin C可得，1sin 60n1sin 30 233n2。答案(1)见解析(2)233n2 8(2019湖北八校二模)如图所示，若实心玻璃柱长L40 cm，宽d4 cm，玻璃的折射率n23，一细光束从玻璃柱的左端的正中心射入，则光最多可以在玻璃柱中反射_次；光在玻璃柱中传播的最长时间为_(保留两位有效数字，已知光在真空中传播速度c3.0108 m/s)。解析 光束进入玻璃柱，在玻璃柱壁恰好发生全反射时，在玻璃柱中反射的次数最多，所用的时间最长。临界角C满足 sin C1n，解得C60，光路如图所示，设在玻璃柱壁上两次反射之间沿轴线前进的距离为x，则xdtan C6.93 cm，光束从进入到第一次反射沿轴线前进x23.47 cm，所以N1Lx2x403.476.935.27，6 光最多可以在玻璃柱中反射N6 次；光在玻璃柱中传播的最长距离sLsin C4010232 m0.46 m，光在玻璃柱中传播的最长时间tsv0.46233108 s1.8109 s。答案 6 1.8109 s 9.(2019信阳市模拟)如图所示，半径为R、球心为O的玻璃半球置于半径为R的上端开口的薄圆筒上，一束单色光a沿竖直方向从B点射入半球表面，OB与竖直方向夹角为60，经两次折射后，出射光线与BO连线平行，求：(1)玻璃的折射率；(2)光射在圆筒侧面C点到半球下表面的距离CD。解析(1)作出光经过玻璃半球的光路示意图如图所示。根据折射定律可知 nsin 60sin sin sin 根据几何关系可知60 则有30，所以n 3。(2)根据以上几何关系可知 2OEcos 30R，tan 60OERCD，解得CD313R。答案(1)3(2)313R 10.(2019郑州二模)如图所示，ABCD是某种透明材料的截面，AB面为平面，CD面是半径为R的圆弧面，O1O2为对称轴，一束单色光从O1点斜射到AB面上折射后照射到圆弧面上E点，刚好发生全反射。已知单色光在AB面上入射角的正弦值为33，DO2CO2，透明 7 材料对单色光的折射率为2 33，光在真空中传播速度为c，求：(1)O1O2与O2E的夹角的大小；(2)光在透明材料中传播的时间(不考虑光在BC面的反射)。(结果可以用根号表示)解析 本题通过直线和曲线界面的组合考查光的折射和反射问题。(1)由折射定律有nsin sin r，可得r30，光在圆弧面上E点刚好发生全反射，因此 有 sin C1n32，临界角C60，由几何关系可知rC，30。(2)由几何关系知O1ER，光在E点的反射光线EF平行于AB，则EFRsin 45Rsin 30，EF 21R2，光在材料中传播的速度为vcn32c，因此材料中传播时间为tO1EEFv，t 21R3c。答案(1)30(2)21R3c 8