高考物理一轮复习 课时跟踪检测（四十四）第十三章 波与相对论 第3节 光的折射 全反射（选修34）.doc

课时跟踪检测（四十四） 光的折射 全反射对点训练：折射定律与折射率的应用1(2016上海高考)一束单色光由空气进入水中，则该光在空气和水中传播时()a速度相同，波长相同b速度不同，波长相同c速度相同，频率相同d速度不同，频率相同解析：选d不同的单色光频率不相同，同一单色光在不同的介质内传播过程中，光的频率不会发生改变；由公式v可以判断，水的折射率大于空气的，所以该单色光进入水中后传播速度减小。故选项d正确。2(多选)(2017唐山月考)如图所示，mn是空气与某种液体的分界面，一束红光由空气射到分界面，一部分光被反射，一部分光进入液体中。当入射角是45时，折射角为30。以下说法正确的是()a反射光线与折射光线的夹角为105b该液体对红光的折射率为c该液体对红光的全反射临界角为45d当紫光以同样的入射角从空气射到分界面，折射角也是30解析：选ac根据光的反射定律可知，反射光线与折射光线的夹角为4560105，选项a正确；根据光的折射定律可知，该液体对红光的折射率为n，选项b错误；该液体对红光的全反射临界角为carcsin45，选项c正确；因紫光的折射率大于红光，故当紫光以同样的入射角从空气射到分界面时，折射角小于30，选项d错误。3(2017淮安三模)如图所示，一截面为梯形的鱼塘贮满水，鱼塘右侧坡面的倾角为，水的折射率为n。不同时刻太阳光线与水平面的夹角在变化，求当满足什么条件时，阳光能够照射到整个鱼塘的底部。解析：当右侧光线经水折射后，刚好沿鱼塘右侧坡面传播时，阳光刚好能够照射到整个鱼塘的底部。设此时太阳光线与水平面的夹角0，根据折射定律，得n，解得cos 0ncos 所以满足的条件为cos ncos 或arccos(ncos )。答案：cos ncos 或arccos(ncos )4(2017开封质检)如图所示，等腰三角形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束光线自o以角度i入射，第一次到达ab边恰好发生全反射。已知15，bc边长为2l，该介质的折射率为。求：(1)入射角i；(2)从入射到发生第一次全反射所用的时间(设光在真空中的速度为c，可能用到：sin 75或tan 152)。解析：(1)根据全反射定律可知，光线在ab面上p点的入射角等于临界角c，由折射定律得：sin c，代入数据得：c45设光线在bc面上的折射角为r，由几何关系得：r30由折射定律得：n，取立代入数据得：i45。(2)在opb中，根据正弦定理得：，设光线从入射到第一次发生全反射所用时间为t，光线在介质中的速度为v，得vt，光在玻璃中的传播速度v，联立代入数据得：t。答案：(1)45(2)对点训练：光的全反射5.(多选)(2017达州联考)如图所示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()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点时不可能发生全反射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：选bc如图所示，cos 1，即130，230，r30，i60，折射率n，故a错误；该单色光从c到b的时间t，故b正确；由前述讨论易知，出射角为60，光线折射到b点不可能发生全反射，故c正确；改变光线到直径ab的距离，折射光线不能射到b点，故d错误。6.如图所示，光液面传感器有一个像试管模样的玻璃管，中央插一块两面反光的玻璃板，入射光线在玻璃管内壁与反光板之间来回发生反射，进入到玻璃管底部，然后在另一侧反射而出(与光纤原理相同)。当透明液体的折射率大于玻璃管壁的折射率时，就可以通过光液面传感器监测出射光的强弱来判定玻璃管是否被液体包住了，从而了解液面的高度。以下说法正确的是()a玻璃管被液体包住之后，出射光强度增强b玻璃管被液体包住之后，出射光消失c玻璃管被液体包住之后，出射光强度减弱d玻璃管被液体包住之后，出射光强度不变解析：选c玻璃管被液体包住之前，由于玻璃管之外是光疏介质空气，光线发生全反射，没有光线从玻璃管中射出。当玻璃管被透明液体包住之后，液体的折射率大于玻璃管壁的折射率时，光线不再发生全反射，有一部分光线进入液体，反射光的强度会减弱，故c正确。7.如图所示，空气中有一折射率为的玻璃柱体，其横截面是圆心角为90、半径为r的扇形oab，一束平行光平行于横截面，以45入射角照射到oa上，ob不透光，若只考虑首次入射到圆弧ab上的光，则圆弧ab上有光透出部分的弧长为()a.rb.rc.r d.r解析：选b作出如图所示的几何光路图，其中n点为从o点入射的折射光线，故圆弧nb段没有光线从圆弧ab射出，由折射定律n，可知，得bon30。若在圆弧ab上的m点，折射光线发生了全反射，由sin c可得c45，由几何关系则有aom90453015，所以圆弧ab上有光透出的长度为s2rr，正确选项为b。8.(2017淄博二模)如图所示是一个半球形透明物体的侧视图，现在有一细束单色光沿半径oa方向入射，保持入射方向不变，不考虑光线在透明物体内部的反射。(1)将细光束平移到距o点r处的c点，此时透明体左侧恰好不再有光线射出，求透明体对该单色光的折射率；(2)若细光束平移到距o点0.5r处，求出射光线与oa轴线的交点距o点的距离。解析：(1)如图甲所示，光束由c处水平射入，在b处发生全反射，obc为临界角由临界角公式：sin c，解得：n。(2)如图乙所示，光束由d点水平射入，在e点发生折射，入射角为oed，折射角为nef，折射率nsin 以上两式联立，解得：sin ，60由几何关系可知：foe，ofe，则出射光线与oa轴线的交点f与o点的距离为：of2rcos 30r。答案：(1)(2)r9(2017威海二模)如图所示，半径为r的透明半球体的折射率为，在离透明半球体2.8r处有一与透明半球体平面平行的光屏。某种平行光垂直透明半球体的平面射入，在光屏上形成一个圆形亮斑。(1)求光屏上亮斑的直径；(不考虑光线在半球体内的多次反射)(2)若入射光的频率变大，则亮斑的直径如何变化？解析：(1)sin c0.6，c37ab2rsin c1.2rfmtan c0.45r，ofrcos c0.8r设光斑直径为d，根据三角形相似得：解得：d6.8r。(2)入射光的频率增大，光的折射率增大，边缘光线偏折角增大，从而使光屏上光斑直径变大。答案：(1)6.8r(2)光斑直径变大对点训练：色散现象10(多选)(2017福州八县联考)如图所示，一细束白光通过玻璃三棱镜折射后分为各种单光色，取其中a、b、c三种色光，下列说法正确的是()ac光的频率最高b在真空中c光的波长最长c玻璃对c光的折射率最小d在三棱镜中的c光传播速度最小解析：选bc根据光的色散规律可知，a光的频率最高，选项a错误；c光的频率最小，周期最大，故在真空中c光的波长最长，选项b正确；由光路可知，玻璃对a光的折射率最大，对c光的折射率最小，选项c正确；在三棱镜中c光传播速度最大，选项d错误。11(多选)(2017乐山二模)如图所示，一光束包含两种不同频率的单色光，从空气射向两面平行玻璃砖的上表面，玻璃砖下表面有反射层，光束经两次折射和一次反射后，从玻璃砖上表面分为a、b两束单色光射出。下列说法正确的是()aa光的频率大于b光的频率b光束a在空气中的波长较大c出射光束a、b一定相互平行da、b两色光从同种玻璃射向空气时，a光发生全反射的临界角大解析：选ac作出光路图如图所示，可知光从空气射入玻璃时a光的偏折程度较大，则a光的折射率较大，频率较大，故a正确；a光的频率较大，则波长较小，故b错误；因为a、b两光在玻璃砖上表面的折射角与反射后在上表面的入射角分别相等，根据几何知识可知出射光束一定相互平行，故c正确；因为a光的折射率较大，由临界角公式sin c，知a光的临界角小，故d错误。12(2015重庆高考