高考物理一轮复习知能演练 13.1 光的折射和全反射 沪科版.doc

2013届高考物理一轮复习知能演练 13.1 光的折射和全反射 沪科版1.如图1318所示, 一束光从空气中射向折射率n的某种玻璃的表面, i表示入射角, 则下列说法中正确的是()图1318a. 当i45时会发生全反射现象b. 无论入射角是多大, 折射角r都不会超过45c. 欲使折射角r30, 光应以i45的角度入射d. 当入射角iarctan时, 反射光线跟折射光线恰好垂直解析: 选bcd.当入射光由光疏介质射入光密介质时, 无论入射角多大, 都不会发生全反射, 故a错. 由n, 当i90时, r45, 故b对. 由, 当r30时, i45, c对. 由iarctan, 得到tani, 设折射角为r, 从而求出sinicosr, cosisinr, 可知ir90, 反射光线跟折射光线恰好垂直, d对. 2. (2011高考重庆理综卷)在一次讨论中, 老师问道: “假如水中相同深度处有a、b、c三种不同颜色的单色点光源, 有人在水面上方同等条件下观测发现, b 在水下的像最深, c照亮水面的面积比a的大. 关于这三种光在水中的性质, 同学们能做出什么判断？”有同学回答如下: c光的频率最大a光的传播速度最小b光的折射率最大 a光的波长比b光的短根据老师的假定, 以上回答正确的是()a. b. c. d. 解析: 选c.由视深与实深的关系式h视可知b光的折射率最小, 故错误, 即b、d两项均错; c光从水下照亮水面的面积比a的大说明c光不容易发生全反射, 即c光的折射率比a光的小, 其频率也小于a的频率, 故错误, a项错误, 综上可知nbncna, vbvcva, 再由v及cf可得均正确. 3. (2011高考浙江理综卷)“b超”可用于探测人体内脏的病变状况, 如图1319是超声波从肝脏表面入射, 经折射与反射, 最后从肝脏表面射出的示意图. 超声波在进入肝脏发生折射时遵循的规律与光的折射规律类似, 可表述为 (式中1是入射角, 2是折射角, v1、v2分别是超声波在肝外和肝内的传播速度), 超声波在肿瘤表面发生反射时遵循的规律与光的反射规律相同. 已知v20.9v1, 入射点与出射点之间的距离是d, 入射角为i, 肿瘤的反射面恰好与肝脏表面平行, 则肿瘤离肝脏表面的深度h为()图1319a. b.c. d.解析: 选 d.如图所示, 由题意可得, 将v20.9v1代入, 得sinrsini, 由几何关系可得肿瘤离肝脏表面的深度为: hcotr, 选项d正确. 4. (2010高考课标全国卷)如图13110, 一个图13110三棱镜的截面为等腰直角abc, a为直角. 此截面所在平面内的光线沿平行于bc边的方向射到ab边, 进入棱镜后直接射到ac边上, 并刚好能发生全反射. 该棱镜材料的折射率为()a. b.c. d.解析: 选a.光路图如图所示, 设光在ab边上的折射角为r, 在ac边发生全反射的临界角为c, 则c90r, 由折射定律得, n, sinc, 联立以上式子得, n, 选项a正确. 5.如图13111所示用某种透明材料制成的一块柱体形棱镜的水平截面图, fd为圆周, 圆心为o, 光线从ab面入射, 入射角i60, 它射入棱镜后射在bf面上的o点并恰好不从bf面射出. 图13111(1)画出光路图; (2)求该棱镜的折射率n和光线在棱镜中传播的速度大小v(光在真空中的传播速度c3.0108 m/s). 解析: (1)光路图如图所示. (2)设光线在ab面的折射角为r, 折射光线与od的夹角为c, 则n.由题意知, 光线在bf面恰好发生全反射, 则sinc, 由图可知, rc90, 联立以上各式解出n1.3又n, 故解出v2.3108 m/s.答案: (1)见解析图(2)1.32.3108 m/s一、选择题1. (2012河北唐山模拟)酷热的夏天, 在平坦的柏油公路上你会看到在一定距离之外, 地面显得格外明亮, 仿佛是一片水面, 似乎还能看到远处车、人的倒影. 但当你靠近“水面”时, 它也随你靠近而后退. 对此现象正确的解释是()a. 出现的是“海市蜃楼”, 是由于光的折射造成的b. “水面”不存在, 是由于酷热难耐, 人产生的幻觉c. 太阳辐射到地面, 使地表温度升高, 折射率大, 发生全反射d. 太阳辐射到地面, 使地表温度升高, 折射率小, 发生全反射解析: 选 d.酷热的夏天地面温度高, 地表附近空气的密度小, 空气的折射率下小上大, 远处车、人反射的太阳光由光密介质射入光疏介质发生全反射. 2. 如图13112所示, 用透明材料做成一长方体形的光学器材, 要求从上表面射入的光线能从右侧面射出, 那么所选的材料的折射率应满足()图13112a. 折射率必须大于b. 折射率必须小于c. 折射率可取大于1的任意值d. 无论折射率是多大都不可能解析: 选 b.从图中可以看出, 为使上表面射入的光线经两次折射后从右侧面射出, 2必须小于临界角c, 又1小于临界角c, 即1c, 245, nsin30, 即c30, 所以在f点, 不会发生全反射, b选项错误; 光从空气进入棱镜, 频率f不变, 波速v减小, 所以减小, c选项正确; 由上述计算结果, 作出光路图, 可知d选项错误. 9.在桌面上有一倒立的玻璃圆锥, 其顶点恰好与桌面接触, 圆锥的轴(图中虚线)与桌面垂直, 过轴线的截面为等边三角形, 如图13119所示. 有一半径为r的圆柱形平行光束垂直入射到圆锥的底面上, 光束的中心轴与圆锥的轴重合. 已知玻璃的折射率为1.5, 则光束在桌面上形成的光斑半径为()图13119a. r b. 1.5rc. 2r d. 2.5r解析: 选c.因为玻璃的折射率为1.5, 所以光线垂直射入圆锥后, 第一次在侧面的入射角为60, 玻璃的临界角c满足sinc, 所以carcsinarcsin, c60, 即光线在侧面上发生全反射, 光路图如图所示. 根据以上分析可判断光线即为边界光线. 光束在桌面上形成的光斑半径即为ce.由数学关系得abdcr, adcdcot30r, deadcot303r, 所以所求半径cededc2r.选项c正确. 二、非选择题10. (2011高考山东理综卷)如图13120所示, 扇形aob为透明柱状介质的横截面, 圆心角aob60.一束平行于角平分线om的单色光由oa射入介质, 经oa折射的光线恰平行于ob.图13120(1)求介质的折射率. (2)折射光线中恰好射到m点的光线_(填“能”或“不能”)发生全反射. 解析: (1)由几何知识可知, 入射角i60, 折射角r30根据折射定律得n代入数据解得n.(2)光由介质射向空气发生全反射的临界角sin130, 有几何关系可得射向m点的光线的入射角r60r30, 因此不能发生全反射. 答案: (1)(2)不能11.(2011高考新课标全国理综卷)一半圆柱形透明物体横截面如图13121所示, 底面aob镀银(图中粗线), o表示半圆截面的圆心. 一束光线在横截面内从m点入射, 经过ab面反射后从n点射出. 已知光线在m点的入射角为30, moa60, nob30.求:图13121 (1)光线在m点的折射角; (2)透明物体的折射率. 解析: (1)如图, 透明物体内部的光路为折线mpn, q、m点相对于底面ef对称, q、p和n三点共线. 设在m点处, 光的入射角为i, 折射角为r, omq, pnf.根据题意有30由几何关系得, pnopqor, 于是r60且r由式得r15.(2)根据折射率公式有sininsinr由式得n.答案: (1)15(2)12.(2012常州模拟)如图13122所示, 一透明球体置于空气中, 球半径r10 cm, 折射率n, mn是一条通过球心的直线, 单色细光束ab平行于mn射向球体, b为入射点, ab与mn间距为5 cm, cd为出射光线. 图13122(1)补全光路图并求出光从b点传到c点的时间; (2)求cd与mn所成的角.解析: (1