【精编】2020版高考物理一轮复习第15章机械振动与机械波光电磁波与相对论第3讲光的折射全反射课后限时训练新.pdf

文档来源为:从网络收集整理.word 版本可编辑.欢迎下载支持.1文档收集于互联网，已整理，word 版本可编辑.光的折射全反射一、选择题(本题共 8 小题，15 题为单选，68 题为多选)1如图所示为一段长直光导纤维，其结构可看成由折射率不同的内芯和外层组成，内芯的折射率n2。利用全反射现象使光信号在内芯中传播，光在真空中的速度c3108m/s。一束光从左端面中心点射入，下述说法正确的是导学号(C)A内芯的折射率小于外层B光在光导纤维内芯中的速度为3108m/s C若无外层，光在内芯与外面(认为是真空)间发生全反射的临界角是45D光从左端面进入光导纤维后，其频率变大 解析 光在光导纤维中发生全反射，内芯的折射率大于外层，A 错误；光在光导纤维内芯中的速度vcnc2，B 错误；若无外层，光在内芯与外层间发生全反射的临界角sinC1n22，C45，C正确；光从一种介质进入另一种介质，频率不变。D错误。2.一束由a、b两种单色光组成的复色光从水中射入空气中，并分成a、b两束，下列关于a、b两束单色光的说法正确的是导学号(B)A若水中入射光SA的入射角不断增大，则a光先发生全反射Ba频率比b光频率小Ca光在水中的频率比a光在空气中的频率大D在水中a光的传播速度比b光的小 解析 由图可知naCb，若水中入射光线SA的入射角不断增大，则b光先发生全反射，A错误；因为nanb，所以fafb，B正确；同一颜色的光在不同介质中频率相同，C错误；因为在水中nan红，由折射定律知紫光的折射角较大，由光路可知，紫光将到达M点和Q点，而红光到达N点和P点，故选A。4(2015四川理综)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。a、b光相比导学号(C)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 解析 A项，根据a光和b光的光路可知，b光从空 气进入玻璃球的折射角小于a光，则b光的折射率大于a光的折射率，故A项错误。B 项，根据折射定律得，全反射的临界角满足n1sin C，根据 A 项分析可知，a光的折射率小于b光的折射率，所以玻璃对a光的临界角较大，故B项错误。C项，根据 A项分析可知，a光的折射率小于b光的折射率；根据折射率ncv得，b光在玻璃中的传播速度较小；根据图可知，b光在玻璃中的传播距离大于a光在玻璃中的传播距离，所以b光在玻璃中的传播时间较长，故C项正确，D 项错误。综上所述，本题正确答案为 C。5如图所示的是一个透明圆柱体的横截面，一束单色光平行于直径AB射向圆柱体，光线经过折射后恰能射到B点。已知入射光线到直径AB的距离为32R，R是圆柱体的半径。已知光在真空中的传播速度为c，则 导学号(B)A该透明圆柱体介质的折射率为2 B该单色光从C点传播到B点的时间为3RcC折射光线过B点时可能发生全反射D改变入射光线到直径AB的距离，折射光线仍然能够射到B点 解析 连接OC，则OC是C点的法线，设入射角为i，折射角 为r，则 sini32，i60，由几何知识得r30。折射率nsinisinr3，A错误；sBC2Rcos303R，光在玻璃中的传播速度vcnc3，tsBCv3Rc，B 正确；只要光线能从C点进入玻璃，就能从B点射出玻璃，不可能发生全反射，C错误；改变入射光线到直径AB的距离，由折射定律可文档来源为:从网络收集整理.word 版本可编辑.欢迎下载支持.3文档收集于互联网，已整理，word 版本可编辑.知折射光线不可能射到B点，D错误。6(2016江苏南京、盐城二模)两束不同频率的平行单色光a、b分别由水中射入空气中发生如图所示的折射现象(vbDa、b入射角为0时，没有光线射入空气中 解析 由图象知折射角vb。当a、b入射角为 0时，光线都垂直入射，不发生全反射，都能够进入空气中。7.如图所示，真空中有一个半径为R、质量分布均匀的玻璃球，频率为的细激光束在真空中沿直线BC传播，于C点经折射进入玻璃球，并在玻璃球表面的D点又经折射进入真空中，已知COD120，玻璃球对该激光束的折射率为3，则下列说法中正确的是(设c为真空中的光速)导学号(ADE)A激光束的入射角60B改变入射角的大小，激光束可能在玻璃球的内表面发生全反射C激光束在射入玻璃球后，频率变小D此激光束在玻璃中的波长为3c3E从C点射入玻璃球的激光束，在玻璃球中不经反射传播的最长时间为23Rc 解析 由几何知识可得激光束在C点的折射角r30，由nsinsinr得 sinnsinr32，得60，故A 正确。激光束从C点进入玻璃球时，无论怎样改变入射角，在D点的入射角等于C点的折射角，根据光路可逆性原理得知，激光束不可能在D点发生全反射，一定能从D点折射出玻璃球，故B错误。光的频率由光源决定，则激光束穿过玻璃球时频率不变，选项C 错误。激光束在玻璃球中传播的速度为vcnc3，由v得3c3，选项 D正确。当激光束沿玻璃球直径方向射入时，路程最长，传播时间最长为t2Rv，可得t23Rc，选项 E正确。8(2016江西南昌二模)如图所示，有一束平行于等边三棱镜横截面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30，E、F分别为边AB、文档来源为:从网络收集整理.word 版本可编辑.欢迎下载支持.4文档收集于互联网，已整理，word 版本可编辑.BC的中点，则下列说法正确的是导学号(ADE)A该棱镜的折射率为3 B光在F点发生全反射C光从空气进入棱镜，波长变长D光从空气进入棱镜，光速变小E从F点出射的光束与入射到E点的光束相比较偏折了60 解析 如图所示作出光路的两个法线和两次入射角i、i和两次折射角r、r，由题意和几何知识可知i60，r30，i30，则该棱镜的折射率为nsinisinr3，A选项正确；i30arcsin1narcsin33，故光在F点不会发生全反射，B 选项错误；光从空气进入棱镜，频率不变，传播速度vcn，光速变小，波长变短，故C选项错误，D选项正确；由nsinrsini，代入数据得r60，故E选项正确。二、非选择题9(2017陕西省西安地区八校高三年级联考)如图所示是一个透明圆柱的横截面，其半径为R，折射率是3，AB是一条直径。今有一束平行光沿AB方向射向圆柱体，若一条入射光线经折射后恰经过B点，则：导学号(1)这条入射光线到AB的距离是多少？(2)这条入射光线在圆柱体中的运动时间是多少？答案(1)32R(2)3Rc 解析(1)设光线P折射后经过B点，光路图如图所示根据折射定律nsinsin3 由几何关系知在OBC中，sinRsin2Rcos可得30，60所以CDRsin32R(2)在DBC中，BCCDsin3R因为 sin()1n，故光线从B点射出文档来源为:从网络收集整理.word 版本可编辑.欢迎下载支持.5文档收集于互联网，已整理，word 版本可编辑.光线P在圆柱体中运动的时间为tBCv3Rc33Rc10(2016河南洛阳一模)一赛艇停在平静的水面上，赛艇前端有一标记P离水面的高度为h1 0.6m，尾部下端Q略高于水面，赛艇正前方离赛艇前端s10.8m 处有一浮标，示意如图。一潜水员在浮标前方s23.0m 处下潜到深度为h2处时，看到标记P刚好被浮标挡住，此处看不到船尾端Q，继续下潜h2.0m，恰好能看见Q(已知水的折射率n43)。求：导学号(1)深度h2；(2)赛艇的长度l。(可用根式表示)答案(1)4m(2)(18773.8)m 解析(1)设过P点光线恰好被浮标挡住时，入射角、折射角分别为、，则sins1s21h21sins2s22h22水的折射率为nsinsin由式联立，并代入数据解得h24m。(2)潜水员和Q点连线与竖直方向的法线夹角刚好为临界角C，则sinC1n34又由几何知识得tanCs1s2lh2h联立式解得l(18773.8)m。11(2016湖北黄冈三月质检)如图，将半径为R的 透明半球体放在水平桌面上方，O为球心，直径恰好水平，轴线OO垂直于水平桌面。位于O点正上方某一高度处的点光源S发出一束与OO夹角60的单色光射向半球体上的A点，光线通过半球体后刚好垂直射到桌面上的B点，已知OB32R，光在真空中传播速度为c，不考虑半球体内光的反射，求：导学号(1)透明半球体对该单色光的折射率n；(2)该光在半 球体内传播的时间。文档来源为:从网络收集整理.word 版本可编辑.欢迎下载支持.6文档收集于互联网，已整理，word 版本可编辑.答案(1)3(2)Rc 解析(1)光从光源S射出经半球体到达水平桌面的光路如图。光由空气射向半球体，由折射定律，有nsinsin，在OCD中，sin COD32，得rCOD60。光由半球体射向空气，由折射定律，有nsinrsin，由几何知识得60，故30，nsinrsin3。(2)光在半球体中传播的速度vcn33c，光在半球体中传播的时间tACvRc。