导学教程高考物理总复习 机械振动与机械波 光 电磁波 相对论 第二章 光 电磁波 相对论 第一节 光的折射 全反射限时检测 新人教版选修34.doc

光的折射 全反射限时检测(限时45分钟，满分100分)一、选择题(每小题7分，共63分)1如图2118所示，一条光线从空气垂直射到直角玻璃三棱镜的界面ab上，棱镜材料的折射率为1.414，这条光线从bc边射出棱镜后的光线与界面bc的夹角为图2118a90b60c30d45解析由sin c得：光从玻璃射向真空时，发生全反射时的临界角为：c45。由几何关系可求得在bc面的入射角为30，由折射定律知：n得sin rnsin isin 30，所以r45，则射出棱镜后的光线与界面bc的夹角为45，故d正确。答案d2如图2119所示，玻璃球的半径为r，折射率n，今有一束平行直径ab方向的光照射在玻璃球上，经b点最终能沿原方向相反方向射出的光线离ab的距离为图2119a.r b.rc.r d.解析由题意分析：光线照射在玻璃球上，最终能沿原方向相反方向射出，说明入射光路与出射光路平行对称，作出光路图。由光路图知：122，又由折射定律得n，解以上两式得：cos 2，即230，160，则drsin 1，所以dr，c正确。答案c3 (2014福建高考)如图所示，一束光由空气射向半圆柱体玻璃砖，o点为该玻璃砖截面的圆心，下图能正确描述其光路的是解析光只有从光密介质射向光疏介质且入射角大于全反射临界角时才会发生全反射现象，而玻璃相对于空气是光密介质，故b项错；由折射定律可知，光由空气射入玻璃，入射角大于折射角，d项错；由光路可逆原理可知，光由玻璃射入空气，入射角小于折射角，c项错，故a项对。答案a4公园里灯光喷泉的水池中有处于同一深度的若干彩灯，在晚上观察不同颜色彩灯的深度和水面上被照亮的面积，下列说法正确的是a红灯看起来较浅，红灯照亮的水面面积较小b红灯看起来较深，红灯照亮的水面面积较小c红灯看起来较浅，红灯照亮的水面面积较大d红灯看起来较深，红灯照亮的水面面积较大解析光从水里射入空气时发生折射，入射角相同时，折射率越大，折射角越大，从水面上看光源越浅，红灯发出的红光的折射率最小，看起来最深；设光源的深度为d，光的临界角为c，则光能够照亮的水面面积大小为s(dtan c)2，可见，临界角越大的光，照亮的面积越大，各种色光中，红光的折射率最小，临界角最大，所以红灯照亮的水面面积较大，选项d正确。答案d5如图2120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，以下判断正确的是图2120a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错误；由得b错误；由v和t得c正确；根据sin c得d错误。答案c6如图2121所示，mn是位于竖直平面内的光屏，放在水平面上的半圆柱形玻璃砖的平面部分ab与屏平行。由光源s发出的一束白光从半圆沿半径射入玻璃砖，通过圆心o再射到屏上，在水平面内以o点为圆心沿逆时针方向缓缓转动玻璃砖，在光屏上出现了彩色光带，当玻璃砖转动角度大于某一值时，屏上彩色光带中的某种颜色的色光首先消失，有关彩色的排列顺序和最先消失的色光是图2121a左紫右红，紫光 b左红右紫，紫光c左紫右红，红光 d左红右紫，红光解析如图所示，由于紫光的折射率大，故在光屏mn上是左红右紫，并且是紫光最先发生全反射，故选项b正确。答案b7如图2122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折射的光线恰好平行于ob，以下对介质的折射率值及折射光线中恰好射到m点的光线能不能发生全反射的说法正确的是图2122a.，不能发生全反射 b.，能发生全反射c.，不能发生全反射 d.，能发生全反射解析画出光路图，并根据几何关系标出角度，如图所示，由图可知，介质的折射率n；因为sin 30sin c，所以折射光线中恰好射到m点的光线不能发生全反射，选项a正确。答案a8(多选)(2016贵阳联考)已知介质对某单色光的临界角为，则a该介质对此单色光的折射率等于b此单色光在该介质中的传播速度等于csin (c为真空中的光速)c此单色光在该介质中的波长是在真空中波长的sin 倍d此单色光在该介质中的频率是真空中的解析介质对该单色光的临界角为，它的折射率n，a项正确；此单色光在介质中的传播速度为vcsin ，b正确；0sin ，所以0sin 1，故c项正确；而光的频率是由光源决定的，与介质无关，故d项错误。答案abc9(多选)如图2123所示，实线为空气和水的分界面，一束蓝光从空气中的a点沿ao1方向(o1点在分界面上，图中o1点和入射光线都未画出)射向水中，折射后通过水中的b点。图中o点为a、b连线与分界面的交点。下列说法正确的是图2123ao1点在o点的右侧b蓝光从空气中射入水中时，速度变小c若沿ao1方向射向水中的是一束紫光，则折射光线有可能通过b点正下方的c点d若沿ao1方向射向水中的是一束红光，则折射光线有可能通过b点正上方的d点e若蓝光沿ao方向射向水中，则折射光线有可能通过b点正上方的d点解析据折射定律，知光由空气斜射入水中时入射角大于折射角，则画出光路图如图所示，知o1点应在o点的左侧，故a错。光从光疏介质(空气)进入光密介质(水)中时，速度变小，故b对。紫光的折射率大于蓝光，所以折射角要小于蓝光的，则可能通过b点下方的c点，故c对。若是红光，折射率小于蓝光，折射角大于蓝光的，则可能通过b点上方的d点，故d对。若蓝光沿ao方向射入，据折射定律，知折射光线不能能过b点正上方的d点，故e错。答案bcd二、计算题(共37分)10 (10分)(2016泉州模拟)(1)如图2124所示，横截面为等腰三角形的两个玻璃三棱镜，它们的顶角分别为、，且f2cf1f2 d无法确定(2)某同学用大头针、三角板、量角器等器材测半圆形玻璃砖的折射率。开始玻璃砖的位置如图2125中实线所示，使大头针p1、p2与圆心o在同一直线上，该直线垂直于玻璃砖的直径边，然后使玻璃砖绕圆心o缓慢转动，同时在玻璃砖的直径边一侧观察p1、p2的像，且p2的像挡住p1的像。如此观察，当玻璃砖转到图中虚线位置上，上述现象恰好消失。此时只须测量出_，即可计算出玻璃砖的折射率。请用你的测量量表示出折 图2125射率n_。 (3)如图2126所示，用透明材料做成一长方体形状的光学器材，要求从上表面射入的光线可能从右侧面射出，那么所选的材料的折射率应满足什么条件？图2126答案(1)b(2)玻璃砖直径边绕o点转过的角度(3)n11 (12分)(2015海南单科)一半径为r的半圆柱形玻璃砖，横截面如图2127所示。已知玻璃的全反射临界角为()。与玻璃砖的底平面成()角度、且与玻璃砖横截面平行的平行光射到玻璃砖的半圆柱面上。经柱面折射后，有部分光(包括与柱面相切的入射光)能直接从玻璃砖底面射出。若忽略经半圆柱内表面反射后射出的光，求底面透光部分的宽度。图2127解析如图所示，设光线从a沿半径方向进入半圆柱形玻璃砖，恰好与法线重合，折射光线恰好射入圆心o处，由图中几何关系，可知该光线在o点的入射角恰好等于临界角而发生全反射。由几何光路可知：从ba部分射入的光线在bo界面发生全反射，无光线射出，从ac部分射入的光线在od界面有光线射出。由全反射条件知ocd由几何关系，可知cod，cdo2即得od。答案12 (15分)(2013新课标全国)如图2128所示，三棱镜的横截面为直角三角形abc，a30，b60。一束平行于ac边的光线自ab边的p点射入三棱镜，在ac边发生反射后从bc边的m点射出。若光线在p点的入射角和在m点的折射角相等。 图2128(1)求三棱镜的折射率；(2)在三棱镜的ac边是否有光线透出？写出分析过程。(不考虑多次反射)解析首先根据光路图的几何关系分析入射角和折射角，利用n求解折射率，然后确定光在该介质中的临界角，判断光线能否从ac边透出。(1)光路图如图所示，图中n点为光线在ac边发生反射的入射点。设光线在p点的入射角为i、折射角为r，在m点的入射角为r、折射角依题意也为i，有i60由折射定律有si