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 新人教版选修

我们在这里，召开私营企业家联谊会，借此机会，我代表成都市渝中工商局、渝中区私营企业协会，祝各位领导新年快乐、工作愉快、身体健康，祝各位企业家事业兴旺光的折射 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n。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(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/sC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v，B错误；若无外层，光在内芯与外层间发生全反射的临界角sinC，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(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(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n，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n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R，R是圆柱体的半径。已知光在真空中的传播速度为c，则(B)A该透明圆柱体介质的折射率为B该单色光从C点传播到B点的时间为C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sini，i60，由几何知识得r30。折射率n，A错误；sBC2Rcos30R，光在玻璃中的传播速度v，t，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，则下列说法中正确的是(设c为真空中的光速)(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E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解析由几何知识可得激光束在C点的折射角r30，由n得sinnsinr，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v，由v得，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t，可得t，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、BC的中点，则下列说法正确的是(ADE)A该棱镜的折射率为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n，A选项正确；i30arcsinarcsin，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v，光速变小，波长变短，故C选项错误，D选项正确；由n，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，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：(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)R(2)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n由几何关系知在OBC中，可得30，60所以CDRsinR(2)在DBC中，BCR因为sin()，故光线从B点射出光线P在圆柱体中运动的时间为t10(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h10.6m，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n)。求：(1)深度h2；(2)赛艇的长度l。(可用根式表示)答案(1)4m(2)(3.8)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sinsin水的折射率为n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sinC又由几何知识得tanC联立式解得l(3.8)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OBR，光在真空中传播速度为c，不考虑半球体内光的反射，求：(1)透明半球体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(1)光从光源S射出经半球体到达水平桌面的光路