高考物理 母题题源系列 专题16 光的折射、全反射（含解析）-人教版高三全册物理试题.doc

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1、专题16 光的折射、全反射【母题来源一】 2017年天津卷【母题原题】明代学者方以智在阳燧倒影中记载：“凡宝石面凸，则光成一条，有数棱则必有一面五色”，表明白光通过多棱晶体折射会发生色散现象。如图所示，一束复色光通过三棱镜后分解成两束单色光a、b，下列说法正确的是A若增大入射角i，则b光先消失B在该三棱镜中a光波长小于b光Ca光能发生偏振现象，b光不能发生D若a、b光分别照射同一光电管都能发生光电效应，则a光的遏止电压低【答案】D【名师点睛】本题考查的知识点较多，涉及光的折射、全反射、光电效应方程、折射率与波长的关系、横波和纵波的概念等，解决本题的关键是能通过光路图判断出两种光的折射率的关系，

2、并能熟练利用几何关系。【母题来源二】 2017年新课标卷【母题原题】一直桶状容器的高为2l，底面是边长为l的正方形；容器内装满某种透明液体，过容器中心轴DD、垂直于左右两侧面的剖面图如图所示。容器右侧内壁涂有反光材料，其他内壁涂有吸光材料。在剖面的左下角处有一点光源，已知由液体上表面的D点射出的两束光线相互垂直，求该液体的折射率。【答案】1.55设液体的折射率为n，由折射定律：依题意：联立解得：由几何关系：联立解得：n=1.55【名师点睛】此题主要考查光的折射定律的应用；解题的关键是能画出光路图，通过几何关系找到入射角及折射角；根据折射定律列方程求解。此题同时考查学生的数学计算能力。【命题意图

3、】 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

4、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】如图所示，是半圆柱形玻璃体的对称面和纸面的交线，A、B是关于轴等距且平行的两束

5、不同单色细光束，从玻璃体右方射出后的光路如图所示，MN是垂直于放置的光屏，沿方向不断左右移动光屏，可在屏上得到一个光斑P，根据该光路图，下列说法正确的是_（选对1个给2分，选对2个给4分，选对3个给5分，没选错一个扣3分，最低得分为0）A该玻璃体对A光的折射率比对B光的折射率小BA光的频率比B光的频率高C在该玻璃体中，A光比B光的波长长D在真空中，A光的波长比B光的波长长EA光从空气进入该玻璃体后，其频率变高【答案】ACD【名师点睛】解决本题的突破口在于通过光的偏折程度比较光的折射率，知道折射率、频率、波长以及光在介质中的速度等大小关系【母题2】如图所示，两束单色光a、b从水下面射向A点，光线

6、经折射后合成一束光c，则下列说法正确的是_（填正确答案标号。选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分；每选错1个扣3分，最低得分为0分） A用同一双缝干涉实验装置分别以a、b光做实验，a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距Ba比b更容易发生衍射现象C在水中a光的速度比b光的速度小D在水中a光的临界角大于b光的临界角E若a光与b光以相同入射角从水射向空气，在不断增大入射角时水面上首先消失的是a光【答案】ABD【母题3】如图所示，折射率半径为R的透明球体固定在水平地面上，O为球心，其底部P点有一点光源，过透明球体的顶点Q有一足够大的水平光屏.真空中光速为.求：(1)光从点到Q点的传播时间;

7、(2)若不考虑光在透明球体中的反射影响,光屏上光照面积的大小.【答案】(1) (2)【解析】（1）光在透明球体内传播速度光从的时间联立得（2）设透明球体介质的临界角为,则得光屏上光照面为以为圆心，为半径的圆，如图所示，由几何知识得，其半径光屏上光照面积【点睛】解决光学问题的关键要掌握全反射的条件、折射定律、临界角公式、光速公式，运用几何知识结合解决这类问题【母题4】如图所示，真空有一个下表面镀反射膜的平行玻璃砖，其折射率，一束单色光与界面成角斜射到玻璃砖表面上，最后在玻璃砖的右侧竖直平面光屏上出现两个光点A和B，A和B相距h=4.0cm。已知光在真空中的传播速度。画出光路图；求玻璃砖的厚度。【

8、答案】 作出光路图如右图所示如图所示的光路，CDE为等边三角形，四边形ABEC为梯形CE=AB=h玻璃的厚度d就是边长h的等边三角形的高CDE为等边三角形，四边形ABEC为梯形，CE=AB=h玻璃的厚度d就是底边长为h的等边三角形的高，故：【母题5】如图所示，一截面为直角三角形的玻璃棱镜ABC，A=30AC边长为2a，一条光线以45的入射角从AC边上的中点D点射入棱镜，光线最终垂直BC边射出已知光在真空中速度为c求玻璃的折射率画出光在玻璃棱镜中的传播路线求光在玻璃棱镜中的传播时间t【答案】 如图所示：因为iC，因此，AB面无光线射出，由题意可作出光由AC面射入，从BC面射出的传播路线如图所示

9、【母题6】直角三角形ABC为某玻璃砖的横截面，其中A=30o，BC长度为L。平行光束以与AC成45角的方向照射到AC面上，已知从BC面射出的光线与BC垂直，如图。求：(1)玻璃的折射率n；(2)AB面上哪个范围有光射出?【答案】（1） （2）射出光线的范围为从B点到距离B点宽度内（2）临界角: ，凡是能从BC面射出的光在经过AB面时发生全反射,不会从AB面射出。由AC面射入后到达BC面的光，光路如图，由几何关系可知：，故这部分光在BC面发生全反射后垂直AB面射出。从接近C点处反射的光，经过AB面射出的位置与B点的距离为：，代入数据解得：所以AB面上能射出光线的范围为从B点到距离B点宽度内。【母

10、题7】如图所示，半圆玻璃砖的半径R=1Ocm，折射率n=；，直径AB与屏幕垂直并接触于A点，激光以入射角i=300从真空射向半圆玻璃砖的圆心O，在屏幕MN上出现两个光斑已知真空中该激光波长0= 650nm，真空中光速c=3.Ol08m/s.求： (i)该激光在玻璃砖中的波长； ( ii)屏MN上两光斑间的距离【答案】() () 23.1cm ()画出如图光路图点睛：本题是几何光学问题，作出光路图是关键，是光的折射定律、反射定律与几何知识的综合应用。【母题8】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O

11、O，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，光在真空中传播速度为c，不考虑半球体内光的反射，求：(1)透明半球对该单色光的折射率n； (2)该光在半球体内传播的时间。【答案】（1）；（2）【解析】试题分析：（i）光从光源S射出经半球体到达水平桌面的光路如图。【母题9】如图所示，一个横截面为直角三角形的三棱镜，A、B、C为三个顶点，其中A=60，B=90，AB长度为cm。一束与BC平行的单色光射向AC面，入射点为D，D、C两点间距离为cm，三棱镜材料对这束单色光的折射率是。求：光在三棱镜中的传播速度v；光从进入三棱镜到经AC面出射所经过的最短时间t.

12、【答案】 【解析】由，解得：60ABCD由几何关系知，光束从进入三棱镜到再次经AC面出射所经过的路程为【名师点睛】本题考查光的折射问题，对数学几何能力的要求较高，平时需加强训练，提高解题能力，同时掌握光的折射定律，注意正确的作图是解题的关键【母题10】如图所示，有一截面是直角三角形的棱镜ABC，A=30它对红光的折射率为n1对紫光的折射率为n2在距AC边为d处有一与AC平行的光屏现有由以上两种色光组成的很细的光束垂直AB边射入棱镜红光和紫光在棱镜中的传播速度比为多少？ 为了使红光能从AC面射出棱镜，n1应满足什么条件？ 若两种光都能从AC面射出，求在光屏MN上两光点间的距离【答案】（1）n2：n1； （2）n12； （3）（3）设红光与紫光从AC面射出时的折射角分别为r1，r2【名师点睛】本题考查光在介质中速度、全反射及折射定律的综合应用，中等难度对于折射定律的应用，关键是作出光路图。