专题16 光的折射、全反射-2022年高考物理母题题源系列（原卷版）.doc

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1、专题16 光的折射、全反射【母题来源一】2020年普通高等学校招生全国统一考试物理（全国卷）【母题原题】(2020·全国卷)直角棱镜的折射率n=1.5,其横截面如图所示,图中C=90°,A=30°。截面内一细束与BC边平行的光线,从棱镜AB边上的D点射入,经折射后射到BC边上。(1)光线在BC边上是否会发生全反射?说明理由;(2)不考虑多次反射,求从AC边射出的光线与最初的入射光线夹角的正弦值。【母题来源二】2020年普通高等学校招生全国统一考试物理（全国卷）【母题原题】(2020·全国卷)如图,一折射率为3的材料制作的三棱镜,其横截面为直角三角形ABC

2、,A=90°,B=30°。一束平行光平行于BC边从AB边射入棱镜,不计光线在棱镜内的多次反射,求AC边与BC边上有光出射区域的长度的比值。【母题来源三】2020年普通高等学校招生全国统一考试物理（山东卷）【母题原题】(2020·山东等级考)双缝干涉实验装置的截面图如图所示。光源S到S1、S2的距离相等,O点为S1、S2连线中垂线与光屏的交点。光源S发出的波长为的光,经S1出射后垂直穿过玻璃片传播到O点,经S2出射后直接传播到O点,由S1到O点与由S2到O点,光传播的时间差为t。玻璃片厚度为10,玻璃对该波长光的折射率为1.5,空气中光速为c,不计光在玻璃片内的反射

3、。以下判断正确的是()A. B. C. D. 【母题来源四】2020年普通高等学校招生全国统一考试物理（山东卷）【母题原题】(多选)(2020·山东等级考)截面为等腰直角三角形的三棱镜如图甲所示。DE为嵌在三棱镜内部紧贴BB'C'C面的线状单色可见光光源,DE与三棱镜的ABC面垂直,D位于线段BC的中点。图乙为图甲中ABC面的正视图。三棱镜对该单色光的折射率为2,只考虑由DE直接射向侧面AA'C'C的光线。下列说法正确的是()A.光从AA'C'C面出射的区域占该侧面总面积的B.光从AA'C'C面出射的区域占该侧面总面积的

4、C.若DE发出的单色光频率变小,AA'C'C面有光出射的区域面积将增大D.若DE发出的单色光频率变小,AA'C'C面有光出射的区域面积将减小【母题来源五】2020年普通高等学校招生全国统一考试物理（浙江卷）【母题原题】(2020·浙江7月选考)如图所示,圆心为O、半径为R的半圆形玻璃砖置于水平桌面上,光线从P点垂直界面入射后,恰好在玻璃砖圆形表面发生全反射;当入射角=60°时,光线从玻璃砖圆形表面出射后恰好与入射光平行。已知真空中的光速为c,则()A.玻璃砖的折射率为1.5B.OP之间的距离为C.光在玻璃砖内的传播速度为D.光从玻璃到空气的临

5、界角为30°【母题来源六】2020年普通高等学校招生全国统一考试物理（江苏卷）【母题原题】(2020·江苏高考)国际宇航联合会将2020年度“世界航天奖”授予我国“嫦娥四号”任务团队。“嫦娥四号”任务团队创造了多项世界第一。在探月任务中,“玉兔二号”月球车朝正下方发射一束频率为f的电磁波,该电磁波分别在月壤层的上、下表面被反射回来,反射波回到“玉兔二号”的时间差为t。已知电磁波在月壤层中传播的波长为,求该月壤层的厚度d。【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

6、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

7、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。1.（2020·东北师大附中等六校联考改编）下列说法正确的是()A.根据光的折射定律,某种介质的折射率总等于入射角的正弦与折射角的正弦之比B.当光射到两种不同介质的分界面时,光总会分为反射光和折射光C.光发生折射是因为光

8、在不同介质中的传播速度不同D.在光的双缝干涉实验中,若仅将入射光由红光改为绿光,则相邻亮条纹间距变窄2.（2020·陕西省汉中市模拟）下列说法正确的是A在摆角小于5°时单摆的周期与振幅无关B用三棱镜观察太阳光谱是利用光的干涉现象C在光导纤维束内传送图象是利用光的全反射现象D用标准平面检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象E两列波相叠加产生干涉现象，振动加强区域与振动减弱区域应交替出现3.(2020·浙江嘉兴质检)一束白光从水中射入真空的折射光线如图所示,若保持入射点O不变而逐渐增大入射角,下述说法中正确的是()A.若红光射到P点,则紫光在P点上方B.若红光射到P

9、点,则紫光在P点下方C.紫光先发生全反射,红光后发生全反射D.当红光和紫光都发生全反射时,它们的反射光线射到水底时是在同一点4（2020·天津高考模拟）如图所示是一束复色光进入水珠后传播的示意图，出射后形成两束单色光a和b，则下列说法正确的是（ ）A该复色光斜入射平行玻璃砖时，在另外一侧出射时将分成两束平 行光线，其中a光束侧移量较大B两束单色光分别入射到同一双缝干涉装置时，在光屏上b光束入射时得到的相邻明纹中心间距较大C该复色光从水下入射到水面时，随着入射角的增大，a光束的折射光先消失D两束单色光从空气入射到水中时，a光束在水中传播的速度比b光束大5.（2020·天津市和

10、平区高三高考三模）蓝光相比红光具有频率高、能最大的特点，则以下叙述正确的是（ ）A发生全反射时红光的临界角小于蓝光的临界角B用同一干涉装置可看到红光的干涉条纹间距比蓝光宽C在同一均匀介质中蓝光的传播速度小于红光的传播速度D如果蓝光能使某种金属发生光电效应，红光也一定能使该金属发生光电效应6.(2020·天津和平二模)与早期的电缆传输信息相比,光纤通信具有各方面压倒性的优势。根据传输效率的考量,目前光纤信号传输主要采用以下三种波长的激光:850 nm、1 310 nm、1 550 nm,均大于红光波长(630760 nm)。下列关于光纤的相关说法中正确的有()A.光纤通信利用的是光的全

11、反射原理B.光纤中的激光能使荧光物质发光C.若用红光照射某光电管能产生光电效应现象,光纤中的激光一定可以D.若换用可见光传输信号,其在光纤中的传播速度比现有的三种激光更快7.（2020·名校学术联盟高考模拟）在北方寒冷的冬天，有时会出现“多个太阳”的“幻日”奇观，这时由于空气中的水蒸气在集冷的大气里凝结成了小冰晶，太阳通过冰晶折射的缘故。如图所示为太阳光照射到六角冰晶上折射的光路图，a、b是太阳光中的两种单色光，由此可以判断，冰晶对单色光a的折射率_(填“大于”或“小于”)冰晶对单色光b的折射率，单色光a在冰晶中的传播速度比单色光b在冰晶中的传播速度_(填“大”或“小”)。如果让太阳

12、光从水中射向空气，逐渐增大入射角，则a、b两种单色光中，单色光_(填“a”或“b”)更容易发生全反射。8.（2020·山东省泰安市泰安中学月考）学校开展研究性学习，某研究小组的同学根据所学的光学知识，设计了一个测量液体折射率的仪器，如图所示在一圆盘上，过其圆心O作两条互相垂直的直径BC、EF，在半径OA上，垂直盘面插下两枚大头针P1、P2并保持P1、P2位置不变，每次测量时让圆盘的下半部分竖直进入液体中，而且总使得液面与直径BC相平，EF作为界面的法线，而后在图中右上方区域观察P1、P2的像，并在圆周上插上大头针P3，使P3正好挡住P1、P2，同学们通过计算，预先在圆周EC部分刻好了

13、折射率的值，这样只要根据P3所插的位置，就可直接读出液体折射率的值，则：（1）若AOF=30°，OP3与OC的夹角为30°，则P3处所对应的折射率的值为_（2）图中P3、P4两位置_处所对应的折射率值大（3）作AO的延长线交圆周于K，K处所对应的折射率值应为_9.（2020·辽宁沈阳第一次教学质量检测）（多选）a、b、c三条平行光线垂直于半圆柱体玻璃砖的截面直径从空气射向玻璃砖,如图所示,光线b正好过圆心O,光线a、c从光线b的两侧对称入射,光线a、c从玻璃砖下表面进入空气后分别与光线b交于P、Q两点,则下列说法正确的是()A.玻璃对三种光的折射率关系为na>

14、;nb>ncB.玻璃对a光的折射率大于对c光的折射率C.在相同条件下进行双缝干涉实验,a光的相邻亮条纹间距比c光的窄D.a光比c光穿过该半圆柱体玻璃砖所需的时间长10.（2020·重庆市巴蜀中学适应性月考）如图为某种透明介质的截面图，AOC为等腰直角三角形，BC为半径R10cm的四分之一的圆弧，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 。（1）判断在AM和AN两处产生亮斑的颜色；（2）求两个亮斑间的距离。11（2020·四川成都模拟）如图，等腰直角三角形ABC为某透明介质的横截面，O为BC中点，位于截面所在平面内的一细光束自O点以角度i入射，第一次到达AB边恰好发生全反射。已知ABC=45°，AC=AB =L，透明介质的折射率n=2，真空中的光速为c。求：（可能用到，（i）入射角的正弦值sini；（ii）光束从O点入射到发生第一次全反射所用的时间。