第1讲　光的折射　全反射++练习 高考物理一轮复习

第十四章光及其应用第1讲光的折射全反射一、单项选择题1．关于一束白光通过三棱镜的光路图，下列选项中正确的是() A B C D2．光导纤维的结构如图所示，其内芯和外套材料不同，光在内芯中传播．下列关于光导纤维的说法中正确的是()A．内芯的折射率比外套的大，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射B．内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射C．波长越短的光在光纤中传播的速度越大D．频率越大的光在光纤中传播的速度越大3．如图所示，只含黄光和紫光的复色光束PO从空气中沿半径方向射入玻璃半圆柱后，一部分光沿OA方向射出，另一部分光沿OB方向射出．则()A．OA为黄光，OB为紫光B．OA为紫光，OB为黄光C．OA为黄光，OB为复色光D．OA为紫光，OB为复色光4．(2023·广雅中学)某同学测玻璃折射率，把玻璃砖一边与aa′对齐，但另一条边bb′画得间距较大，则()A．折射角比实际值大，折射率比真实值小B．折射角比实际值小，折射率比真实值大C．折射角比实际值小，折射率比真实值小D．折射角等于实际值，对折射率的测量没有影响5．(2023·广东省实验中学)“水流导光”装置如图所示，长直开口透明塑料瓶内装有清水，在其底侧开一小孔，水从小孔流出，形成弯曲不散开的水流，用细激光束透过塑料瓶水平射向该小孔，观察现象．则()A．减小激光的强度，“水流导光”现象更明显B．改用频率更低的激光，“水流导光”现象更明显C．改用折射率较大的液体，“水流导光”现象更明显D．随着瓶内清水高度的降低，“水流导光”现象更明显6．(2020·浙江卷)如图所示，圆心为O、半径为R的半圆形玻璃砖置于水平桌面上，光线从P点垂直界面入射后，恰好在玻璃砖圆形表面发生全反射；当入射角θ＝60°，光线从玻璃砖圆形表面出射后恰好与入射光平行．已知真空中的光速为c，则()A．玻璃砖的折射率为1.5B．OP之间的距离为eq\f(\r(2),2)RC．光在玻璃砖内的传播速度为eq\f(\r(3),3)cD．光从玻璃到空气的临界角为30°7．如图所示，折射率为eq\r(3)的三棱镜的横截面为直角三角形ABC，∠A＝90°，∠B＝30°，D为AB边上一点，且xBD＝2xDA.一束平行光平行于BC从AB边射入三棱镜，光在真空中传播的速度为c.下列说法中正确的是()A．光在AB边的折射角为30°B．光在三棱镜中的传播速度为eq\r(3)cC．光从BD之间入射，能从BC边射出D．光从AD之间入射，能从AC边射出二、多项选择题8．下列说法中正确的是()A．光纤通信运用了光的全反射B．雨后天空中出现彩虹，这是光的衍射现象C．单色光照射不透明的小圆板，在板后方的屏上出现亮斑，这是光的色散现象D．夜间观看到星座的位置比实际位置偏高，这是光的折射现象9．如图所示，由a、b两种单色光组成的复色光，通过足够大的长方体透明材料后分成两束，则()A．a光的频率小于b光的频率B．a光的折射率大于b光的折射率C．a、b在同一介质中的传播速度相同D．若a光照射到某界面上时发生全反射，则b光也发生全反射10．如图所示，真空中有一半径为R、质量分布均匀的玻璃球，某频率的细激光束在真空中沿直线AB传播，于玻璃球表面的B点经折射进入玻璃球，并在玻璃表面的D点又折射进入真空中，已知∠BOD＝120°，玻璃球对该激光束的折射率为eq\r(3)，光在真空中的传播速度为c.则下列说法中正确的是()A．激光束在B点的入射角为60°B．激光束在玻璃球中穿越的时间为eq\f(2R,c)C．改变入射角，光线在射出玻璃球的表面时会发生全反射D．改变入射角，光线在射出玻璃球的表面时不发生全反射三、计算题11．(2022·江门下学期开学模拟)如图所示为直角三棱镜的截面图，一条光线平行于BC边入射，入射点G与A点的距离为l，经棱镜折射后从AC边射出．已知∠A＝θ＝60°，光在真空中的传播速度为c，求该棱镜材料的折射率及光在棱镜中的传播时间．12．(2022·梅州质检)有一个半圆柱形玻璃砖，其横截面是半径为R的半圆，AB为半圆的直径，O为圆心，如图所示．玻璃的折射率为n.一束平行光垂直射向玻璃砖的下表面，若光线到达上表面后，都能从该表面射出，则入射光束在AB上的最大宽度为多少？13．(2022·韶关综合测试一)如图所示，在深h1＝4eq\r(3)m的湖底O处有一激光光源．一桅杆顶部高出湖面h2＝5m的帆船静止在湖面上，从O点发出一束激光，从水面出射后恰好照射到桅杆顶端．该出射光束与竖直方向的夹角为45°，已知桅杆顶点A到O点的水平距离为x＝9m.(1)该湖水的折射率是多少？(2)当激光束方向与竖直方向的夹角为多少度没有光从水面射出？答案与解析第十四章光及其应用第1讲光的折射全反射1.D解析：白光是由单色光组成的，不同色光通过同一介质折射率不同，所以相同的入射角，折射角不同，所以光线从棱镜射入时，发生第一次折射，单色光分散，A、B错误；光线从棱镜射出时，发生第二次折射，折射角大于入射角，折射率大的偏折大，C选项上面的光折射率小但是第二次折射偏折反而大，C错误，D正确．2.A解析：光纤内芯比外套折射率大，在内芯与外套的界面上发生全反射，A正确，B错误；频率大的光波长短，折射率大，在光纤中传播速度小，C、D错误．3.C解析：OB为反射光，故OB应为复色光，折射后只有一束光线，故有一束光发生了全反射，黄光与紫光相比较，由sinC＝eq\f(1,n)知紫光的临界角小，故紫光发生了全反射，故OA应为黄光，故C正确，A、B、D错误．4.A解析：用两根大头针位置确定出射光线，如图，若另一条边bb′画得间距较大，则折射光线为图中②，实际的折射光线为图中①，故折射角比实际值大，由n＝eq\f(sinθ入,sinθ折)，知折射率比真实值小，故A正确，B、C、D错误．5.C解析：减小激光的强度，激光全反射的临界角不变，现象不改变，故A错误；改用频率更低的激光，激光全反射的临界角变大，“水流导光”现象减弱，故B错误；改用折射率较大的液体，激光全反射的临界角变小，“水流导光”现象更明显，故C正确；随着瓶内清水高度的降低，则从孔中射出的水流速度变小，水流轨迹变得弯曲，激光在水和空气界面处的入射角变小，“水流导光”现象减弱，故D错误．6.C解析：如图所示，设OP＝x，在A处发生全反射，故有sinC＝eq\f(1,n)＝eq\f(x,R)，由于出射光平行，可知在B处射出，故n＝eq\f(sin60°,sin∠OBP).由于sin∠OBP＝eq\f(x,\r(x2＋R2))，得n＝eq\r(3)，x＝eq\f(\r(3),3)R，A、B错误；由v＝eq\f(c,n)得v＝eq\f(\r(3),3)c，C正确；由于sinC＝eq\f(1,n)＝eq\f(\r(3),3)，所以临界角不为30°，D错误．7.A解析：由题意可得折射率n＝eq\f(sini,sinr)，由图可知入射角为i＝60°，故折射角为r＝30°，故A正确；光在三棱镜中的传播速度v＝eq\f(c,n)＝eq\f(\r(3),3)c，故B错误；光从BD之间入射，折射角为r＝30°，在射入BC边界时，入射角为60°，又因为sinC＝eq\f(1,n)＝eq\f(\r(3),3)，sin60°＞eq\f(\r(3),3)，发生了全反射，故C错误；光从AD之间入射，折射角为r＝30°，射入AC边界时，入射角也为60°，大于临界角，发生全反射，故D错误．8.AD解析：光纤通信运用了光的全反射，故A正确；雨后天空中出现彩虹，这是光的色散现象，故B错误；单色光照射不透明的小圆板，在板后方的屏上出现亮斑，这是光的衍射现象，故C错误；夜间观看到星座的位置比实际位置高，这是光的折射现象，故D正确．9.AD解析：由图可知，a光的偏折角小于b光的偏折角，说明a光的折射率小于b光的折射率，a光的频率小于b光的频率，A正确，B错误；由v＝eq\f(c,n)可知a光在同一介质中的传播速度大于b光的传播速度，C错误；由sinC＝eq\f(1,n)可知，折射率越大，发生全反射的临界角越小，由于a光的折射率小于b光的折射率，因此a光发生全反射的临界角大于b光发生全反射的临界角，因此a光照射到某界面上时发生全反射，则b光也发生全反射，D正确．10.AD解析：由几何关系得激光束在B点折射角为r＝30°，由折射定律得n＝eq\f(sinα,sinr)，代入数据解得sinα＝eq\f(\r(3),2)，即α＝60°，故A正确；由几何关系得激光束在玻璃球中穿越的距离为L＝BD＝2Rsin60°＝eq\r(3)R，激光束在玻璃球中传播的速度为v＝eq\f(c,n)＝eq\f(\r(3),3)c，则此激光束在玻璃中穿越的时间为t＝eq\f(L,v)＝eq\f(3R,c)，故B错误；激光束从B点进入玻璃球时，无论怎样改变入射角，在D点的入射角等于B点的折射角，根据光路可逆性知光束在D点不发生全反射，能从D点折射射出玻璃球，故C错误，D正确．11.根据折射定律画出光路图，如图所示根据几何关系可知，光在G点的入射角也为θ，则根据折射定律可知，光在G点折射角与光在AC面的入射角相等，设光在G点的折射角为i，根据几何关系有180°－2i＋∠A＝180°2i＝∠A＝60°，则i＝30°根据折射定律有n＝eq\f(sinθ,sini)＝eq\f(sin60°,sin30°)＝eq\r(3)根据几何关系可知，光在棱镜中传播的距离为l，设光在棱镜中的传播速度为v，则n＝eq\f(c,v)解得v＝eq\f(\r(3),3)c则光在棱镜中的传播时间为t＝eq\f(l,v)＝eq\f(\r(3)l,c)12.在O点左侧，设从E点射入的光线进入玻璃砖后在上表面的入射角恰好等于全反射的临界角θ，则OE区域的入射光线经上表面折射后都能从玻璃砖射出，如图所示，有sinθ＝eq\f(1,n)由几何关系有OE＝Rsinθ由对称性可知若光线都能从上表面射出，光束的宽度最大为l＝2OE联立解得l＝eq