2022三维设计一轮大本高考物理课时跟踪检测(四十五)　光折射　全反射

1、2022三维设计一轮大本高考物理课时跟踪检测(四十五)光折射全反射 课时跟踪检测( ( 四十五) ) 光的折射 全反射 1 ( 多选) 关于光的传播现象及应用，下列说法正确的是( ) a 一束白光通过三棱镜后形成了彩色光带是光的色散现象 b 光导纤维丝内芯材料的折射率比外套材料的折射率大 c 海面上的海市蜃楼将呈现倒立的像，位置在实物的上方，又称上现蜃景 d 一束色光从空气进入水中，波长将变短，色光的颜色也将发生变化 e 一束白光从空气斜射进入水中，也将发生色散 解析：选 选 abe 一束白光通过三棱镜后形成了彩色光带是光的色散现象，a 正确；由故 全反射的条件可知，内芯材料的折射率比外套材料

2、的折射率要大，故 b 正确；海市蜃楼将呈现正立的像，位置在实物的上方，又称上现蜃景，c 错误；色光进入水中，光的频率不变，颜色不变，d 错误；白光斜射入水中，由于水对不同色光的折射率不同，各种色光将故 分开，故 e 正确。 2.( 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 的 a 点沿 ao 1 方向(o 1 中 点在分界面上，图中 o 1 点和入射光线都未画出)的 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 o 1 在 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 ao 1 过 方向射

3、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 ao 1 过 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：选 选 bcd 根据折射定律，知光由空气斜射入水中时入射角知 大于折射角，则画出光路图如图所示，知 o 1 在 点应在 o 点的左侧，故 a错误。光从光疏介质( 空气) 进入光密介质( 水) 中时，速度变小，故 b 对。过 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 点下的 方的 c 点，故 c 正确。若是红光，折射率小于蓝光，折射

4、角大于蓝光的，则可能通过 b的 点上方的 d 点，故 d 正确。若蓝光沿 ao 方向射入，根据折射定律，知折射光线不能通过b 点正上方的 d 点，故 e 错误。 3.( 多选)a 、b 两束单色光从空气垂直玻璃砖上表面射入，在下表面则 上反射和折射情况如图所示，则 a 、b 两束光( ) a 在同种均匀介质中传播时，b 光的传播速度大 b 以相同的入射角从空气斜射入水中，b 光的折射角较大 c 在真空中，a 光的波长大于 b 光波长 d 在玻璃中，n a n b e 让 b 光以入射点为轴，逆时针转动，则 b 光会在玻 璃砖的下表面发生全反射 解析：选 选 abe 由图可知，a 光发生了全反射

5、，b 光没有发生全反射，即 a 光发生全反角 射的临界角 c 小于 b 光发生全反射的临界角 c ，由 sin c 1n 知，知 b 光的折射率小，即 n a n b ，故 故 d 错误；根据 n cv 知，知 v a v b ， ，a 正确；根据 n sin 1sin 2 ，当 1 相等时，b 光的折射角较大，b 正确；由于 n a n b 则 ，则 a b 由 ，由 c 知 知 a b ， ，c 错误；当 b 光逆时针转动时，b于 光在玻璃砖下表面的入射角会增大，当该角大于 b 光的临 界角时，b 光就会发生全反射，e正确。 4 ( 多选) 如图所示，一玻璃球体半径为 r ，o 为球心，a

6、b 为水平直径，m 点是玻璃球的最高点，来自 b 点的光线 bd 从 从 d 点射出，于 出射光线平行于 ab 。已知 abd 30 ，光在真空中的传播速度为 c， ，则 则( ) a为 此玻璃的折射率为 3 b 光线从 b 到 到 d 需用的时间为 3rc c 光线从 b 到 到 d 所用的时间为 rc d 若增大 abd ，光线不可能在 dm 段发生全反射现象 e 若减小 abd ，从 ad 段射出的光线均不能平行于 ab 解析：选 选 abe 由题图可知，光线在 d 点的入射角为 i 30 ，折射角为 r 60 ，由折得 射率的定义得 n sin rsin i 故，故 n 3 ，a 正确

7、；光线在玻璃中的传播速度为 v cn 33c ，由题知 图知 bd 3r ，所以光线从 b 到 到 d 需用时 t bdv 3rc， ，b 正确，c 错误；若增大 abd ，则光线射向dm 段时入射角增大，射出m 点时入射角为45 ，而临界角满足sin c 1n 3322 sin 45 ，即光线可以在 dm 段发生全反射现象，d 错误；要使出反射光线平行于 ab ，则为 入射角必为 30 ，故 e 正确。 5. 打磨某剖面如图所示的宝石时，必须将 op 、oq 边与轴线的夹角 在 切磨在 1 2 从 的范围内，才能使从 mn 边垂直入射的光线，在 op 边 边和 和oq 边都发生全反射( 仅考

8、虑如图所示的光线第一次射到op 边并反射到oq 边后射向 mn 边的情况) ，则下列判断正确的是( ) a 若 2 在 ，光线一定在 op 边发生全反射 b 若 2 从 ，光线会从 oq 边射出 c 若 1 从 ，光线会从 op 边射出 d 若 1 在 ，光线会在 op 边发生全反射 解析：选 选 d 光线发生全反射的条件是光从光密介质进入光疏介角 质时，入射角 i 大于临角 界角 c 。光线从图示位置入射，到达 op 边时入射角 i 1 2 ， 越小，i 1 越大，发生全反在 射的可能性越大，根据题意，要在 op 边上发生全反射，应满足 2 ， ，a 、b 错误。若光在 线在 op 上发生全

9、反射后到达 oq 边，入射角 i 2 3 2 ， 越大，i 2 越大，发生全反射的可在 能性越大，根据题意，要在 oq 边上发生全反射，应 满足 1 ， ，c 错误，d 正确。 6.( 多选) 直线 p 1 p 2 心 过均匀玻璃球球心 o ，细光束 a 、b 平行且关于p 1 p 2 对称，由空气射入玻璃球的光路如图所示，a 、b 光相比( ) a 玻璃对 a 光的折射率较小 b 玻璃对 a 光的临界角较小 c b 光在玻璃中的传播速度较小 d b 光在玻璃中的传播时间较短 e b 光在玻璃中的传播时间较长 解析：选 选 ace 由图可知 a 、b 两入射光线的入射角 i 1 i 2 ，折射

10、角 角 r 1 r 2 率 ，由折射率 n sin isin r 对知玻璃对 b 光的折射率较大，选项 a 正确；对 玻璃对 a 光的折射率较小由 ，由 sin c 1n 知知 a 光的临界角较大，故选项 b 错误；光在介质中度 的传播速度 v cn 中，则在玻璃中 a 光的传播速度较大，b 光的传播速度较小，故选项 c 正确；b 光的传播速度小，且通过的路程长，则 b 项 光在玻璃中传播的时间长，故选项 d 错误，e正确。 7.( 多选)(2021 山西临汾市模拟) 如图所示，两束平行的黄光射向截面 面 abc 为正三角形的玻璃三棱镜，已知该三棱镜对该黄光的折射率为2 ，入射光与 ab 为

11、界面夹角为 45 ，光经三棱镜后到达与 bc 界面平行屏 的光屏 pq 上，下列说法中正确的是( ) a 两束黄光从 bc 边射出后仍是平行的 b 黄光经三棱镜折射后偏向角为 30 c 改用红光以相同的角度入射，出射光束仍然平行，但其偏向角大些 d 改用绿光以相同的角度入射，出射光束仍然平行，但其偏向角大些 e 若让入射角增大，则出射光束不平行 解析：选 选 abd 如图所示，由折射率公式 n sin isin r 知可知 r 30 ，由 边 几何关系可知折射光线在三棱镜内平行于底边 ac ，由对称性可知其在 bc 边射出时的出射为 角也为 i 45 ，因此光束的偏向角为 30 ，且两束光平行

12、则 ，则 a 、b 正确；由于同种材料对不同颜色的光折射率不同，相对于黄光而言红光的折射率较小，绿光的折射率较大，因此则 折射后绿光的偏向角大些，红光的偏向角小些，则 c 错误，d 正确；若让入射角增大，则则 折射角按一定的比例增大，出射光束仍然平行，则 e 错误。 8 如图，一半径为 r 的玻璃半球，o 点是半球的球心，虚线 oo 表示光轴( 过球心 o与半球底面垂直的直线) 。已知玻璃的折射率为 1.5 。现有一束平行光垂直入射到半球的底面上，有些光线能从球面射出( 不考虑被半球的内表面反射后的 光线) 。求 (1) 从球面射出的光线对应的入射光线与光轴距离的最大值； (2) 距光轴 r3

13、 到的入射光线经球面折射后与光轴的交点到 o 点的距离。 解析：(1)上 如图，从底面上 a 处射入的光线，在球面上发生折射时为 的入射角为 i ，当 i 等于全反射临界角 i c 时，对应入射光线到光轴的距为 离最大，设最大距离为 l 。 i i c 设 设 n 是玻璃的折射率，由全反射临界角的定义有 nsin i c 1 由几何关系有 sin i lr 联 立 式并利用题给条件，得 l 23 r 。 (2) 设与光轴相距 r3 面的光线在球面 b 点发生折射时的入射角和折射角分别为 i 1 和 和 r 1 ，由折射定律有 nsin i 1 sin r 1 为 设折射光线与光轴的交点为 c

14、，在 obc 中，由正弦定理有 sin cr sin( (180 r 1 ) )oc 由几何关系有 c r 1 i 1 sin i 1 13 联立 式及题给条件得 oc 3( (2 2 3) )5r 2.74r 。 答案：(1) 23 r (2)2.74r 9 (2021 山东省泰安市模拟) 如图所示，oac 为一半径为 r 玻璃砖，直 为了测定其折射率，某同学将一光线从空气中垂直 ao 面射入，缓慢从 o离 点向左平移光线，该同学经多次平移后发现当光线平移到距离 o 点 点32r从 时，光线恰好不能从 ac 面射出( 若光在真空中的传播速度为 c) 。 (1) 求该玻璃的折射率； (2) 当

15、光线从距离 o 点 点 12 r 处射入时，求光线到达 ac 面的时间( 不考虑多次反射) 。 解析：(1) 当光线平移到距离 o 点32r 时，光线恰好不能从 ac 面射出，可知光线发生值 全反射，临界角的正弦值 sin c 32rr32则 ，则 c 60 ， 则 则 n 1sin c 23 2 33。 。 (2) 当光线从距离 o 点 12 r 处射入时，光线射到 ac 面上的距离 x r 2 è èæ æø øö ö12 r2 32r； ； 度 传播速度 v cn 3c2， ， 为 时间为 t xv rc 。

16、 答案：(1) 2 33 (2) rc 10 (2021 全国卷 ) 直角棱镜的折射率 n 1.5 ，其横截面如图所示，图中 c 90， ， a 30与 ，截面内一细束与 bc 边平行的光线，从棱镜ab 边上的 d 点射入，经折射后射到 bc 边上。 (1) 光线在 bc 边上是否会发生全反射？说明理由； (2)从 不考虑多次反射，求从 ac 边射出的光线与最初的入射光线夹角的正弦值。 解析：(1) 如图所示，设光线在 d 点的入射角为 i ，折射角为 r 。到 折射光线射到 bc 边上的 e 点。设光线在 e 点的入射角为 ，由几 何关系，有 90 (30 r)60 根据题给数据得 sin

17、sin 60 1n 即 即 在 大于全反射临界角，因此光线在 e 点发生全反射。 (2) 设光线在 ac 边上的 f 点射出棱镜，光线的入射角为 i 为 ，折射角为 r ，由几何关系、反射定律及折射定律，有 i 30 i 90 sin i nsin r nsin i sin r 联立 式并代入题给数据，得 sin r 2 2 34 由几何关系，r 即 即 ac 边射出的光线与最初的入射光线的夹角。 答案：(1) 发生全反射，理由见解析 (2) 2 2 34 11 (2021 全国卷 ) 如图，直角三角形 abc ， 为一棱镜的横截面， a 90， ， b 30。 。边 一束光线平行于底边 bc 射到 ab 边上并进入棱镜，然后垂直于 ac 边射出。 (1) 求棱镜的折射率； (2) 保持 ab 边上的入射点不变，逐渐减小入射角，直到 bc 边上恰好有光线射出。求此时 时