2022年高考物理母题题源系列专题光的折射全反射 .pdf

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1、学习好资料欢迎下载专题 14 光的折射、全反射【母题来源一】2016 年全国新课标卷【母题原题】 如图，在注满水的游泳池的池底有一点光源A，它到池边的水平距离为3.0 m 。从点光源A射向池边的光线AB与竖直方向的夹角恰好等于全反射的临界角，水的折射率为。（i ）求池内的水深；（ii ）一救生员坐在离池边不远处的高凳上，他的眼睛到地面的高度为2.0 m 。当他看到正前下方的点光源A时，他的眼睛所接受的光线与竖直方向的夹角恰好为45。求救生员的眼睛到池边的水平距离（结果保留1 位有效数字）。【答案】（ i ）7m 2.6 m（ ii ）0.7 m nsin i=sin 由几何关系有sin i=2

2、2llh式中，l=3 m，h是池内水的深度。联立式并代入题给数据得h=7m 2.6 m精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 12 页学习好资料欢迎下载（ii ）设此时救生员的眼睛到池边的距离为x。依题意，救生员的视线与竖直方向的夹角为=45。由折射定律有nsini=sin 式中，i是光线在水面的入射角。设池底点光源A到水面入射点的水平距离为a。由几何关系有sini=22aahx+l=a+h 式中h=2 m。联立式得x=(37231)m0.7 m【考点定位】光的折射定律【名师点睛】 本题主要考查了光的折射定律的应用；解题关键是根

3、据题意画出完整的光路图，然后根据光的折射定律结合几何关系列出方程求解；此题意在考查考生应用数学处理物理问题的能力。【母题来源二】2016 年全国新课标卷【母题原题】 如图， 玻璃球冠的折射率为3，其底面镀银， 底面的半径是球半径的32倍；在过球心O且垂直于底面的平面（纸面）内，有一与底面垂直的光线射到玻璃球冠上的M点，该光线的延长线恰好过底面边缘上的A点。求该光线从球面射出的方向相对于其初始入射方向的偏角。【答案】180150ENO设图中N点为光线在球冠内底面上的反射点，所考虑的光线的光路图如图所示，设光线在M精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - -

4、- -第 2 页，共 12 页学习好资料欢迎下载点的入射角为i，折射角为r，在N点的入射角为i，反射角为i，玻璃折射率为n，由于OAM为等边三角形，有i=60【考点定位】光的折射定律【方法技巧】解决光学问题的关键要掌握全反射的条件、折射定律sinsininr、临界角公式1sinCn、光速公式cvn，运用几何知识结合解决这类问题。【命题意图】 考查光的折射和全反射现象，需要考生正确做出光路图，然后根据光的传播规律和几何关系解题， 意在考查考生对光的折射和全反射现象的理解能力和运用几何知识解题的能力。【考试方向】 光的折射和全反射，一直是高考考查的重点，主要是以计算题的形式考查，需要考生具备一定的

5、作图能力和掌握基本的几何知识。【得分要点】 对光学计算题，一般要正确作出光路图，利用几何知识和光学相关公式解题。对于光的折射和全反射，考生还需要理解以下方面：1. 各种色光性质比较：在可见光中， 红光的折射率n最小，频率 最小，在同种介质中 （除真空外）传播速度v最大，波长 最大，从同种介质射向真空时发生全反射的临界角C最大，以相同入射角在介质间发生折射时的偏折角最小（注意区分偏折角和折射角）。2. 发生全反射的条件：(1) 光从光密介质入射到光疏介质对于两种介质来说，光在其中传播速度较小的介质，亦即绝对折射率较大的介质，叫光密介质； 而光在其中传播速度较大的介精选学习资料 - - - - -

6、 - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 12 页学习好资料欢迎下载质，亦即绝对折射率较小的介质叫光疏介质。光密介质和光疏介质是相对的(2) 入射角等于或者大于临界角临界角C是指恰好发生全反射时入射角的大小，此时折射角等于 90。全反射和临界角是光学部分考查的重点内容，处理问题的关键是：依据发生全反射的条件，画出恰好发生全反射的边界光线，利用几何关系和临界角公式求解。【母题 1】( 多选 ) 下列说法正确的是： （）A、在水中的鱼斜向上看岸边的物体时，看到的物体将比物体所处的实际位置高B、光纤通信是一种现代通信手段，光纤内芯的折射率比外壳的大C、水中的气泡，看起

7、来特别明亮，是因为光线从气泡中射向水中时，一部分光在界面上发生了全反射的缘故D、全息照相主要是利用了光的衍射现象E、沙漠蜃景和海市蜃楼都是光的全反射现象【答案】 ABE 考点：全反射、光的衍射【名师点睛】本题考查了光的折射定律以及全反射的条件，掌握光的全反射与折射的区别，理解光的干涉原理及条件。【母题 2】( 多选 )如图所示为半圆形的玻璃砖，C为 AB的中点，OO为过 C点的 AB面的垂线， a、b 两束不同频率的单色可见细光束垂直AB变从空气射入玻璃砖，且两束光在AB面上入射点到C点的距离相等，两束光折射后相交于图中的P点，以下判断正确的是：（）精选学习资料 - - - - - - - -

8、 - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 12 页学习好资料欢迎下载A、在半圆形的玻璃砖中，a 光的传播速度大于b 光的传播速度B、a 光的频率大于b 光的频率C、两种色光分别通过同一双缝干涉装置形成的干涉条纹，相邻明条纹的间距a 光的较大D、若 a、b 两束光从同一介质射入真空过程中，a 光发生全反射的临界角大于b 光发生全反射的临界角E、b 光比 a 光更容易发生衍射现象【答案】 ACD 考点：考查了光的折射，全反射，双缝干涉，光的衍射【名师点睛】解决光学问题的关键要掌握全反射的条件、折射定律sinsininr、临界角公式1sinCn、光速公式cvn，运用几何知识结合解

9、决这类问题【母题 3】半径为R的半圆柱形介质截面如图所示，O为圆心，AB为直径，Q是半圆O上的一点，QO垂直于AB。相互平行的同种单色光a和b从不同位置进入介质，光线a沿直线射向O点，在O点恰好发生全反射，光线b从Q点射入介质，入射角为45，b光经介质折射后交于直径AB上的P点，则P点距O点的距离为：（）A33R B22RC32R D12R【答案】 A 【解析】光线a 在 AB面上发生全反射，根据1sinCn得， C=45，解得折射率2n精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 12 页学习好资料欢迎下载根据折射定律知，452si

10、nsin，解得 b 光在半圆柱面上的折射角=30，设 P点距 O为x，根据几何关系知，30 xtanR，解得33xR故 A正确， BCD错误故选A。考点：光的折射定律【名师点睛】 本题是简单的几何光学问题，其基础是作出光路图，根据几何知识确定入射角与折射角，根据折射定律求解。【母题 4】( 多选 ) 如图所示，上、下表面平行的玻璃砖置于空气中，一束复色光斜射到上表面，穿过玻璃后从下表面射出，分成ab、两束单色光，下列说法中正确的是：（）A、ab、两束单色光相互平行B、 a 光在玻璃中的传播速度大于b光C、在玻璃中a 光全反射的临界角小于b光D、用同一双缝干涉装置进行实验a 光的条纹间距小于b光

11、【答案】 ACD 考点：光的折射定律精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 12 页学习好资料欢迎下载【名师点睛】 此题关键要理解玻璃砖的光学特性，知道光线通过平板玻璃后，其侧移与折射率有关，同样条件下折射率越大，侧移越大。【母题 5】如图所示，光屏PQ的上方有一半圆形玻璃砖，其直径AB与水平面成30角。若让一束单色光沿半径方向竖直向下射向圆心O ，由 AB面折射后射出，当光点落在光屏上时，绕O点逆时针旋转调整入射光与竖直方向的夹角，该角多大时，光在光屏PQ上的落点距O点最远 ?（已知玻璃砖对该光的折射率为n2）若让一束白光沿半

12、径方向竖直向下射向圆心O ，经玻璃砖后射到光屏上形成完整彩色光带，则光带的最右侧是什么颜色的光?若使光线绕圆心O逆时针转动，什么颜色的光最先消失? 【答案】 15 ；紫光最先消失考点：光的折射【名师点睛】随入射角的增大，折射光线偏离OO 越远，此时光在光屏PQ上的落点距O 点最远， 光线在 O点刚好发生全反射；由于介质中紫光的折射率最大，所以位于光带的最右侧由于紫光的临界角最小，所以紫光最先消失。【母题 6】如图所示，一个半径为R的14透明球体放置在水平面上，一束蓝光从A点沿水平方向射入球体后经B点射出，最后射到水平面上的C点，已知2ROA，该球体对蓝光的折射率为3，求：这束蓝光从球面射出时的

13、出射角；精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 12 页学习好资料欢迎下载若换用一束红光同样从A点射向该球体， 则它从球体射出后落到水平面上形成的光点在C点左边还是右边？【答案】60 ，偏右考点：光的折射【名师点睛】 根据几何关系求出入射角，通过折射定律求出折射角换用红光， 折射率减小，偏折程度变小，从而确定出折射后落到水平面上的位置。【母题 7】有一玻璃球冠，右侧面镀银，光源S就在其对称轴上，如图所示，从光源S发出的一束光射到球面上，其中一部分光经球面反射后恰能竖直向上传播，另一部分光折射入玻璃球冠内， 经右侧镀银面第一次反射

14、恰能沿原路返回，若球面半径为R，玻璃折射率为3，求光源S与球冠顶点M之间的距离SM为多大？【答案】RRSM73.013【解析】如图所示，根据折射定律，有：21sinsinn，根据反射定律，有：31，其中：02390联立可得：0160，0230由图，有：0230，0130，精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 12 页学习好资料欢迎下载故：RS30故光源 S与 M间距：RRRSOSM73.013考点：光的折射定律. 【名师点睛】 一定要用直尺准确作出光路图，根据折射定律和几何关系，求出入射角和折射角，再由几何关系求解光源S与球心

15、O之间的距离SO。【母题 8】如图所示，AOB是截面为扇形的玻璃砖的横截面图，其顶角076，今有一细束单色光在横截面内从OA边上的点E沿垂直OA的方向射入玻璃砖，光线直接到达AB面且恰好未从AB面射出，已知35OEOA ，0cos0.653，试求：玻璃砖的折射率n；光线第一次从OB射出时折射角的正弦值。【答案】53n；56sin考点：光的折射【名师点睛】 正确地画出光路图、灵活运用几何知识求有关角度是解决本题问题的关键，要掌握全反射的条件：光从光密介质射入光疏介质，入射角大于等于临界角，刚好发生全反射时，入射角等于临界角。【母题 9】如图所示，光屏PQ的上方有一半圆形玻璃砖，其直径AB与水平面

16、成30角。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 12 页学习好资料欢迎下载若让一束单色光沿半径方向竖直向下射向圆心O ，由 AB面折射后射出，当光点落在光屏上时，绕O点逆时针旋转调整入射光与竖直方向的夹角，该角多大时，光在光屏PQ上的落点距O点最远 ?（已知玻璃砖对该光的折射率为n2）若让一束白光沿半径方向竖直向下射向圆心O ，经玻璃砖后射到光屏上形成完整彩色光带，则光带的最右侧是什么颜色的光?若使光线绕圆心O逆时针转动，什么颜色的光最先消失? 【答案】 15紫光带的最右侧紫光最先消失考点：光的折射定律；全反射【名师点睛】 此

17、题是对光的折射定律以及全反射问题的考查；确定边界光线， 掌握折射定律，掌握同一介质对不同色光有不同的折射率是解决该题的关键；解题时一定要画好光路图，几何几何关系进行解答. 【母题 10】如图所示为某种透明介质的截面图，AOC为等腰直角三角形，OBC为半径R10 cm 的四分之一圆弧，AB与水平屏幕MN垂直并接触于A点。由红光和紫光两种单色光组成的复色光射向圆心O，在AB分界面上的入射角i45，结果在水平屏幕MN上出现两个亮斑。已知该介质对红光和紫光的折射率分别为n1233，n22。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 12

18、页学习好资料欢迎下载判断在AM和AN两处产生亮斑的颜色；求两个亮斑间的距离。【答案】见解析。设折射角为r，两个光斑分别为P1，P2，根据折射定律n1sin rsin i求得 sin r63由几何知识可得：tan rRAP1，解得AP152 cm 由几何知识可得OAP2为等腰直角三角形，解得AP210 cm 所以P1P2(52 10)cm 考点：光的折射。【名师点睛】光的折射：1折射现象光从一种介质斜射进入另一种介质时传播方向发生改变的现象2折射定律(1) 内容：折射光线与入射光线、法线处在同一平面内，折射光线与入射光线分别位于法线的两侧；入射角的正弦与折射角的正弦成正比精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 12 页学习好资料欢迎下载(2) 表达式：sin 1sin 2n12，式中n12是比例常数精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 12 页