2019版高考物理复习选考部分第二章光电磁波相对论课时分层作业四十一2.1光的折射全反射.docx

课时分层作业 四十一光的折射全反射(45分钟100分)一、选择题(本题共6小题,每小题8分,共48分)1.(2015福建高考)如图,一束光经玻璃三棱镜折射后分为两束单色光a、b,波长分别为a、b,该玻璃对单色光a、b的折射率分别为na、nb,则()A.anbB.ab,nanbC.ab,nab,nanb【解析】选B。由题图可知,b光偏折大,折射率大,频率大,波长小,故选B。2.(多选)(2018西安模拟)如图所示,从点光源S发出的一细束白光以一定的角度入射到三棱镜的表面,经过三棱镜的折射后发生色散现象,在光屏的ab间形成一条彩色光带。下面的说法中正确的是()A.a侧是红色光,b侧是紫色光B.在真空中a侧光的波长小于b侧光的波长C.三棱镜对a侧光的折射率大于对b侧光的折射率D.在三棱镜中a侧光的传播速率大于b侧光的传播速率E.若a光、b光在同一介质中,以相同的入射角由介质射向空气,若b光能够发生全反射,则a光也一定能发生全反射【解析】选B、C、E。红光的折射率小,所以偏折角小,故b侧为红色光,a侧为紫色光,红色光的波长比紫色光的波长长。在玻璃中的传播速率也大,B、C正确,A、D错误。光线从介质射向空气,发生全反射的临界角sinC=,即a光的临界角小,当b光发生全反射时,入射角已超过了a光的临界角,a光一定能发生全反射,E正确。3.(多选)(2018江西十校联考)如图所示,有一束平行于等边三棱镜截面ABM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、BM的中点,则 ()A.该三棱镜对该单色光的折射率为B.光在F点发生全反射C.光从空气进入棱镜,波长变短D.从F点射出的光束与入射到E点的光束可能平行E.从F点射出的光束与入射到E点的光束偏向角为60【解析】选A、C、E。在E点作出法线可知入射角为i=60,折射角为r=30,由折射定律可知折射率n=,A正确;由sinC=可知全反射的临界角大于30,由光路可知,在边BM上的入射角等于30,小于全反射的临界角,故不会发生全反射,B错误;根据公式n=,得介=,可知光从空气进入棱镜,波长变短,C正确;三棱镜两次折射使得光线都向AM边偏折,不会与入射到E点的光束平行,D错误,从F点射出的光束与入射到E点的光束偏向角为2(i-r)=60,E正确。4.(多选)(2018襄阳模拟)频率不同的两束单色光1和2以相同的入射角从同一点射入一厚玻璃板后,其光路如图所示,下列说法正确的是()A.单色光1的频率大于单色光2的频率B.在玻璃中单色光1的传播速度大于单色光2的传播速度C.可能单色光1是红光,单色光2是蓝光D.无论怎样增大入射角,单色光1和2都不可能在此玻璃板下表面发生全反射E.若让两束光从同种玻璃射向空气,单色光1从玻璃到空气的全反射临界角小于单色光2从玻璃到空气的全反射临界角【解析】选A、D、E。由n=可知,单色光1的折射率大一些,单色光1的频率大于单色光2的频率,A正确;由v=知,在玻璃中单色光1的传播速度小于单色光2的传播速度,B错误;因为红光的折射率小于蓝光,所以C错误;从空气射向玻璃板的单色光一定能从玻璃中射出,D正确;临界角sin C=,所以让两束光从同种玻璃射向空气,单色光1的临界角小,E正确。5.(多选)(2018衡水模拟)如图所示,一块上、下表面平行的玻璃砖的厚度为L,玻璃砖的折射率n=,若光从上表面AB射入的入射角i=60,光在真空中的光速为c,则 ()A.折射角r=30B.光在玻璃中传播的时间为C.光在玻璃中传播的时间为D.改变入射角i,光在下表面CD可能发生全反射E.光一定能从CD面射出【解析】选A、C、E。由n=得sin r=0.5,得r=30,故A正确;光在玻璃中传播的速度为v=,由几何知识可知光在玻璃中传播的路程为s=,则光在玻璃中传播的时间为t=,故B错误,C正确;由于光在CD面上的入射角等于光在AB面上的折射角,根据光路可逆性原理可知光一定能从CD面射出,故D错误,E正确。6.(多选)图甲为某同学利用半圆形玻璃砖测定玻璃折射率n的装置示意图,AO、DO分别表示某次测量时,光线在空气和玻璃中的传播路径。在正确操作后,他利用测出的数据作出了图乙所示的折射角正弦值(sin r)与入射角正弦值(sin i)的关系图象。则下列说法正确的是()A.光由D经O到AB.该玻璃砖的折射率n=1.5C.若由空气进入该玻璃砖中,光的频率变为原来的D.若由空气进入该玻璃砖中,光的波长变为原来的E.若以60角由空气进入该玻璃砖中,光的折射角的正弦值为【解析】选B、D、E。由折射定律n=可知sin r-sin i图象的斜率的倒数表示折射率,所以n=1.51,说明实验时光由A经过O到D,选项A错误,B正确;在由空气进入该玻璃砖时,光的频率不变,光的波长变为原来的,选项C错误,D正确;以入射角i=60由空气进入该玻璃砖时,由折射定律n=,其折射角的正弦值为sin r=sin i=,选项E正确。二、非选择题(本题共4小题,共52分。需写出规范的解题步骤)7.(10分)(2018武汉模拟)在“测定玻璃的折射率”实验中,某同学经正确操作插好了4枚大头针,如图甲所示。(1)请在图乙中画出完整的光路图。(2)对你画出的光路图进行测量和计算,求得该玻璃砖的折射率n=(保留三位有效数字)。(3)为了观测光在玻璃砖不同表面的折射现象,某同学做了两次实验,经正确操作插好了8枚大头针,如图丙所示。图丙中P1和P2是同一入射光线上的2枚大头针,其对应出射光线上的2枚大头针是P3和(选填“A”或“B”)。【解析】(1)作光路图时应注意作图规范,所作光路图如图所示。(2)根据(1)中所作光路图,在对应三角形中算出入射角的正弦值sin i和折射角的正弦值sin r,则n=1.51。(3)根据光路易知对应出射光线上的2枚大头针是P3和A。答案:(1)见解析图(2)1.51(1.481.54均可)(3)A8.(12分)如图为三棱镜ABC的截面图,A=70,入射光线垂直于AC射入棱镜,已知该光在玻璃与空气的界面处发生全反射的临界角为45,光在真空中传播速度为c。求:(1)光线在三棱镜中传播的速度。(2)光线第一次从三棱镜射入空气时的折射角。【解析】(1)根据sin 45=,可得玻璃对该光的折射率n=由n=,解得光线在三棱镜中传播的速度v=。(2)画出光在三棱镜传播的光路图,如图所示。光线先射到AB面上,入射角i1=70,大于全反射的临界角45,故光线在AB面上发生全反射;光射到BC面上,入射角i2=50,大于全反射的临界角45,故光线在BC面上发生全反射;光线第二次射到AB面上时,入射角i=180-20-40-90=30,小于全反射的临界角45,故光线从三棱镜射入空气,由折射定律,=n,解得r=45答案:(1)(2)459.(14分)(2018郑州模拟)如图所示,AOB为扇形玻璃砖,一细光束照射到AO面上的C点,入射角为60,折射光线平行于BO边,圆弧的半径为R,C点到BO面的距离为,ADBO,DAO=30,光在空气中传播速度为c,求:(1)玻璃砖的折射率及光线在圆弧面上出射时的折射角。(2)光在玻璃砖中传播的时间。【解题指导】解答本题应注意以下两点:(1)折射率表达式n=。(2)根据几何关系计算光在玻璃砖中的传播距离。【解析】(1)光路图如图所示,由于折射光线CE平行于BO,那么光线在圆弧面上的入射点E到BO的距离也为,光线在E点的入射角满足sin =,=30,由几何关系可知,COE=90,因此光线在C点的折射角为30,玻璃砖的折射率n=,由于光线在E点的入射角为30,光线在E点的折射角为60。(2)由几何关系可知,CE=R,光在玻璃砖中的传播速度为v=,因此光在玻璃砖中传播的时间为t=。答案:(1)60(2)10.(16分)(2016全国卷)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。(1)求池内的水深。(2)一救生员坐在离池边不远处的高凳上,他的眼睛到池面的高度为2.0 m。当他看到正前下方的点光源A时,他的眼睛所接收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)。【解析】(1)如图,设到达池边的光线的入射角为i。依题意,水的折射率n=,光线的折射角=90。由折射定律有nsini=sin由几何关系有sini=式中,l=3 m,h是池