高考物理总复习 配餐作业39 光的折射 全反射.docVIP

(三十九)光的折射全反射a组基础巩固题1.如图所示，口径较大、充满水的薄壁圆柱形浅玻璃缸底有一发光小球，则()a小球必须位于缸底中心才能从侧面看到小球b小球所发的光能从水面任何区域射出c小球所发的光从水中进入空气后频率变大d小球所发的光从水中进入空气后传播速度变大解析小球在缸底的其他位置也能从侧面看到，选项a错误；光线由水射向空气时，有可能发生全反射，选项b错误；光在不同介质中的频率是不变的，选项c错误；由v可知，光在水中的速度小于在空气中的速度，选项d正确。答案d2(多选)如图为一直角棱镜的横截面，bac90，abc60，一平行细光束从o点沿垂直于bc面的方向射入棱镜。已知棱镜材料的折射率n，若不考虑原入射光在bc面上的反射光，则有光线()a从ab面射出b从ac面射出c从bc面射出，且与bc面斜交d从bc面射出，且与bc面垂直解析由棱镜材料的折射率n可知，全反射临界角为45，平行细光束在ab面上入射角为60，大于临界角，发生全反射，反射光在ac面上入射角为30，小于临界角，既有反射又有折射，光线在bc面上垂直出射，选项b、d正确。答案bd3.如图所示，abc为等腰棱镜，a、b两束不同频率的单色光垂直ab边射入棱镜，两束光在ab面上的入射点到oc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()a在真空中，a光光速大于b光光速b在真空中，a光波长大于b光波长ca光通过棱镜的时间大于b光通过棱镜的时间da、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解析因为两束光折射后相交于图中的p点，根据折射定律可知a光的折射率nanb，a光的频率ab，光在真空中的传播速度相等，a项错误；由得b项错误；由v和t得c项正确；根据sinc得d项错误。答案c4.现在高速公路上的标志牌都用“回归反光膜”制成。夜间行车时，它能把车灯射出的光逆向返回，标志牌上的字特别醒目。这种“回归反光膜”是用球体反射元件制成的，反光膜内均匀分布着一层直径为10 m的细玻璃珠，所用玻璃的折射率为，为使入射的车灯光线经玻璃珠折射反射再折射后恰好和入射光线平行，如图所示，那么第一次入射的入射角应是()a15b30c45 d60解析通过“回归反光膜”的光路图可知入射角i是折射角r的2倍，即i2r，由折射定律，有n2cosr，得r30，i2r60，故选项d正确。答案d5华裔科学家高锟获得2009年诺贝尔物理奖，他被誉为“光纤通信之父”。光纤通信中信号传播的主要载体是光导纤维，它的结构如图所示，其内芯和外套材料不同，光在内芯中传播。下列关于光导纤维的说法正确的是()a内芯的折射率比外套的大，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射b内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射c波长越短的光在光纤中传播的速度越大d频率越大的光在光纤中传播的速度越大解析光纤内芯比外套折射率大，在内芯与外套的界面上发生全反射，a对，b错；频率大的光波长短，折射率大，在光纤中传播速度小，c、d错。答案a6(2017四川模拟)如图所示为一束复色光ao从某一介质射向空气时发生折射的情况，图中入射光束ao与分界面成60角，折射光束ob与入射光束ao延长线的夹角为15，折射光束ob与折射光束oc间的夹角也为15，则以下说法正确的是()aob光的频率大于oc光的频率b全反射时ob光的临界角小于oc光的临界角c介质对ob光和oc光的折射率之比为2dob光和oc光在介质中的速度之比为2解析过o点作法线，根据折射定律，对于ob光有nbsin 30sin 45，对于oc光有ncsin 30sin 60，解得nb和nc，因为在同一种介质中，介质对频率大的光的折射率也大，故选项a错；根据sinc临1/n可知，ob光的折射率较小，其全反射临界角较大，故选项b错；介质对ob光和oc光的折射率之比为3，故选项c错；由公式vc/n可知，选项d对。答案d7安庆市市民广场灯光音乐喷泉的水池中，有处于同一深度的若干彩灯，晚上在彩灯上方附近观察不同颜色彩灯的深度会有所不同，假设所有彩灯均视为点光源，现就红光灯和绿光灯比较，下列说法正确的是()a红灯看起来较浅，因为红光折射率较大b绿灯看起来较浅，因为绿光折射率较小c绿灯看起来较深，因为绿光折射率较大d红灯看起来较深，因为红光折射率较小解析红绿两种色光中，折射率n红n绿，设灯的实际深度为h，则它们在水中视深h，红光看起来较深，则正确答案为d。答案d8(多选)固定的半圆形玻璃砖的横截面如图，o点为圆心，oo为直径mn的垂线。足够大的光屏pq紧靠玻璃砖右侧且垂直于mn。由a、b两种单色光组成的一束光沿半径方向射向o点，入射光线与oo夹角较小时，光屏nq区域出现两个光斑，逐渐增大角，当时，光屏nq区域a光的光斑消失，继续增大角，当 时，光屏nq区域b光的光斑消失，则()a玻璃砖对a光的折射率比对b光的大ba光在玻璃砖中的传播速度比b光的大c时，光屏上只有1个光斑d，故nanb，选项a正确；根据n，得vavb，选项b错误；当时，a光发生全反射，b光发生折射和反射，在光屏pq上有两个光斑，选项c错误；当时，a、b两光都发生全反射，光屏pq上有一个光斑，选项d正确。答案adb组能力提升题9一个等腰直角三棱镜的截面如图所示，一细束蓝光从ac面的p点沿平行底面ab方向射入棱镜后，经ab面反射，再从bc面的q点射出，且有pqab(图中未画光在棱镜内的光路)。如果将一细束绿光仍从p点沿平行底面ab方向射入三棱镜，则从bc面射出的光线()a仍从q点射出，出射光线平行于abb仍从q点射出，出射光线不平行于abc可能从q点射出，出射光线平行于abd可能从q点射出，出射光线平行于ab解析将蓝光换成绿光，其折射率变小，在ac面的折射角变大，光线如图所示，可能从q点射出且平行于ab，故d正确。答案d10(2017安徽联考)如图所示，aob为透明扇形玻璃砖，圆心角aob60，om为aob的角平分线，平行于om的单色光在空气中由oa边射入玻璃砖，经oa面折射后的光线恰平行于ob。则下列说法正确的是()a该玻璃的折射率为2b经oa面折射后的光线射到amb面都将发生全反射c该入射光在空气中的波长与玻璃砖中的波长相等d该入射光在空气中的频率与玻璃砖中的频率相等解析依题意作出光路图(图略)，由几何知识得：入射角i60，折射角r30，由折射定律n得n，a错误；由sinc可知，光在此介质中发生全反射的临界角c大于30，经oa面折射后照射到面这一范围的光线可能发生全反射，经oa面折射后照射到范围的光线不能发生全反射，b错误；光在不同介质中传播的过程中频率不变，d正确；若光在真空中的传播速度为c，则光在玻璃砖中的传播速度为vc，由vf可知，该入射光在空气和玻璃砖中的波长不同，c错误。答案d11如图所示，上下表面平行的玻璃砖折射率为n，下表面镶有银反射面，一束单色光与界面的夹角45射到玻璃表面上，结果在玻璃砖右边竖直光屏上出现相距h2.0 cm的光点a和b(图中未画出a、b)。 (1)请在图中画出光路示意图。(2)求玻璃砖的厚度d。解析(1)光路图如图所示。(2)设第一次折射时折射角为r，则有：n，解得：r30，设第二次折射时折射角为，则有：，解得：45，由几何关系得：h2dtanr，d cm。答案(1)见解析(2) cm12(2017柳州模拟)如图所示，abc为等腰直角三棱镜的截面图，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垂直bc边射向ab中点o，在光屏mn上产生两个亮斑，已知该介质对红光和紫光的折射率分别为n1，n2。 (1)请画出光路图，并分析说出am侧亮斑的颜色；(2)已知ab10 cm，求两个亮斑间的距离。解析(1)设红光和紫光的临界角分别为c1、c2，sinc1，得c160同理c245，由于i45c2c1，所以紫光在ab面发生了全反射，而红光在ab面一部分折射，一部分反射，所以在am处产生的亮斑p1为红色。(2)画出如图光路图：设折射角为r，两个光斑分别为p1、p2，根据折射定律得：n1 解得：sinrn1sini2，cosr由几何知识可得：p1a5 cm 由几何知识可得oap2为等腰直角三角形，解得ap25 cm所以p1p2p1aap2 cm。答案(1)红色(2) cm13(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。(结果保留一位有效数字)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nsinisin由几何关系有sini式中，l3 m，h是池内水的深度。联立式并代入题给数据得h m(2)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nsinisin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sinixlah式中h2 m。联立式得xm0.7 m答案(1) m(2)0.7 m14(2016全国卷)如图，玻璃球冠的折射率为，其底面镀银，底面的半径是球半径的；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。解析设球半径为r，球冠底面中心为o，连接oo，则ooab。令oao，有cos即30由题意maab所以oam60设图中n点为光线在球冠内底面上的反射点，则光线的光路图如图所示。设光线在m点的入射角为i，折射角为r，