（新课标）高考物理一轮复习 第十三章 振动与波 光学 相对论 第3讲 光的折射 全反射.doc

第3讲光的折射全反射a组基础题组1.(2015河南新乡、许昌、平顶山三市第一次调研)(多选)如图所示,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() a.o1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2.(2015浙江调研)为了表演“隐形的大头针”节目,某同学在半径为r的圆形软木片中心垂直插入一枚大头针,并将其放入盛有水的碗中,如图所示。已知水的折射率为,为了保证表演成功(在水面上看不到大头针),大头针末端离水面的最大距离h为()a.r b.r c.r d.r3.(2015湖北八校第一次联考)(多选)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是红色,单色光2是蓝色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4.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5.(2015河南三市联考)(多选)如图所示,o1o2是半圆柱形玻璃体的对称面和纸面的交线,a、b是关于o1o2等距且平行的两束不同单色细光束,从玻璃体右方射出后的光路图如图所示。mn是垂直于o1o2放置的光屏,沿o1o2方向不断左右移动光屏,可在光屏上得到一个光斑p,根据该光路图,下列说法正确的是()a.该玻璃体对a光的折射率比对b光的折射率小b.在真空中,a光的波长比b光的波长长c.在该玻璃体中,a光比b光的速度大d.a光的频率比b光的频率高e.a光从空气进入该玻璃体后,其频率变高6.(2016内蒙古赤峰宁城统考)有一玻璃球冠,右侧面镀银,光源s就在其对称轴上,如图所示。从光源s发出的一束光射到球面上,其中一部分光经球面反射后恰能竖直向上传播,另一部分光折射入玻璃球冠内,经右侧镀银面第一次反射恰能沿原路返回。若球面半径为r,玻璃折射率为,求光源s与球冠顶点m之间的距离sm为多大?7.如图所示,在坐标系的第一象限内有一横截面为四分之一圆周的柱状玻璃体opq,op=oq=r,一束单色光垂直op面射入玻璃体,在op面上的入射点为a,oa=,此单色光通过玻璃体后沿bd方向射出,且与x轴交于d点,od=r,求该玻璃的折射率。b组提升题组8.(2015江西南昌调研)折射率n=的直角玻璃三棱镜截面如图所示,一束单色光从ab面入射,入射角为i(图中未标出),ab为其折射光线,ab与ab面的夹角=60,则() a.i=45,光在ac面上不发生全反射b.i=45,光在ac面上发生全反射c.i=30,光在ac面上不发生全反射d.i=30,光在ac面上发生全反射9.(2016湖北孝感调研)如图所示,有一截面是直角三角形的棱镜abc,a=30,它对红光的折射率为n1,对紫光的折射率为n2。在距ac边d处有一与ac平行的光屏,现有由以上两种色光组成的很细的光束垂直ab边射入棱镜。红光和紫光在棱镜中的传播速度之比为多少?若两种光都能从ac面射出,求在光屏mn上两光点间的距离。10.如图,为某种透明材料做成的三棱镜横截面,其形状是边长为a的等边三角形,现用一束宽度为a的单色平行光束,以垂直于bc面的方向正好入射到该三棱镜的ab及ac面上,结果所有从ab、ac面入射的光线进入后恰好全部直接到达bc面。试求:()该材料对此平行光束的折射率;()这些到达bc面的光线从bc面折射而出后,如果照射到一块平行于bc面的屏上形成光斑,则当屏到bc面的距离d满足什么条件时,此光斑分为两块?11.(2016四川阆中二模)如图,三棱镜的横截面为直角三角形abc,a=30,b=60。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,()求三棱镜的折射率;()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)12.(2015辽宁抚顺六校联合体期中)如图所示,aob是由某种透明物质制成的圆柱体的横截面(o为圆心),折射率为。今有一束平行光以45的入射角射向柱体的oa平面,这些光线中有一部分不能从柱体的ab面上射出,设射到ob面的光线全部被吸收,也不考虑oa面的反射,求圆柱体ab面上能射出光线的部分占ab表面的几分之几?13.(2015陕西五校三模)如图所示为一巨大的玻璃容器,容器底部有一定的厚度,容器中装一定量的水,在容器底部有一单色点光源,已知水对该光的折射率为,玻璃对该光的折射率为1.5,容器底部玻璃的厚度为d,水的深度也为d。求:(1)该光在玻璃和水中传播的速度(光在真空中的传播速度为c);(2)水面形成的光斑的面积(仅考虑直接由光源发出的光线)。答案全解全析a组基础题组1. bcd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折射角,则紫光的折射光线可能通过b点正下方的c点,故c对。若是红光,折射率小于蓝光,折射角大于蓝光的折射角,则可能通过b点正上方的d点,故d对。若蓝光沿ao方向射入,据折射定律,知折射光线不能通过b点正上方的d点,故e错。2.a设光由水射向空气的临界角为i,如图所示,则sin i=,解得h=r。3.ade由图可知,单色光1的折射角小,根据n=知单色光1的折射率大,则单色光1的频率大,a项正确;由v=知在玻璃中单色光1的传播速度小,b项错误;蓝光比红光的折射率大,故有可能单色光1是蓝光,单色光2是红光,c项错误;只要光能射进玻璃板,则折射角小于临界角,根据几何知识知光在下表面的入射角必小于临界角,因此不可能发生全反射,d项正确;由sin c=得单色光1的临界角小,e项正确。4.d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=(d tan 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。5.abc由图可知b光的偏折程度比a光大,则玻璃体对b光的折射率大于对a光的折射率,说明b光的频率较大,由c=知,a光的波长较长,故a、b正确,d错误;根据v=得,a光的折射率较小,则a光在玻璃中的速度较大,故c正确;光由一种介质进入另一种介质时频率不变,故e错误。6.答案0.73r 解析如图所示,n=1=33+2=90可得:1=602=30=2=30=1-=30so=rsm=so-r=(-1)r0.73r7.答案解析设入射角为1,折射角为2,如图所示。则有sin 1=,解得1=30由几何关系可得2=60则折射率n=b组提升题组8.b由题图中几何关系可知折射角r=30,由折射定律n=可得,入射角i=45。由全反射关系可知,sin c=,得c=45,由几何关系可得,光在ac面上的入射角为60,因此光在ac面上会发生全反射。所以选b。9.答案=d解析根据n=,得v红=,v紫=所以有=根据几何关系可知,光从ac面上发生折射时的入射角为30,根据折射定律有:n1=,n2=可知tan r1=,tan r2=所以光屏mn上两光点间的距离为x=d(tan r2-tan r1)=d。10.答案()()d解析()由于对称性,我们考虑从ab面入射的光线,这些光线在棱镜中是平行于ac面的,由对称性不难得出,光线进入ab面时的入射角、折射角分别为=60,=30由折射定律,得材料的折射率n=()如图o为bc中点,在b点附近折射的光线从bc面射出后与直线ao交于d,可看出只要光屏放得比d点远,则光斑会分为两块。由几何关系可得od=a所以当光屏到bc的距离da时,光斑会分为两块。11.答案()()见解析解析()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i=60由折射定律有sin i=n sin rn sin r=sin i由式得r=roo为过m点的法线,c为直角,ooac。由几何关系有mnc=r由反射定律可知pna=mnc联立式得pna=r由几何关系得r=30联立式得n=()设在n点的入射角为i,由几何关系得i=60此三棱镜的全反射临界角满足n sin c=1由式得ic此光线在n点发生全反射,三棱镜的ac边没有光线透出。12.答案 解析在oa面上,入射角i=45,设折射角为r,则sin r=,r=30。光路图如图所示,从o点射入的光沿半径从e点射出,be段无光射出。 临界角c满足sin c=,解得c=45,设fdo=c=45,则由几何关系可得aod=15,照到ad弧上的光均发生全反射,不能射出。综上所述,光线不能从弧a