2025版新教材高考物理全程一轮总复习课时分层作业54光的折射全反射

课时分层作业(五十四)光的折射全反射基础强化练1.如图，长方体玻璃砖的横截面为矩形MNPQ，MN＝2NP，其折射率为eq\r(2).一束单色光在纸面内以α＝45°的入射角从空气射向MQ边的中点O，则该束单色光()A．在MQ边的折射角为60°B．在MN边的入射角为45°C．不能从MN边射出D．不能从NP边射出2．[2024·山东青岛一模]如图，一小孩在河水澄澈的河面上以1m/s的速度游泳，t＝0时刻他看到自己正下方的河底有一小石块，t＝3s时他恰好看不到小石块了，河水的折射率n＝eq\f(4,3)，下列说法正确的是()A．3s后，小孩会再次看到河底的石块B．前3s内，小孩看到的石块越来越光明C．这条河的深度为eq\r(7)mD．t＝0时小孩看到的石块深度为eq\f(4\r(7),3)m3.如图所示，两细束平行的单色光a、b以θ＝45°的入射角射向同一块上、下表面平行的玻璃砖的上表面，最终都从玻璃砖下表面的同一点S射出，则下列说法正确的是()A．a光的波长较小B．a光在玻璃砖中的传播速度较小C．b光在玻璃砖中的传播时间较短D．分别用a、b光照耀同一单缝，a光衍射条纹的中心亮条纹宽度较大4．[2024·辽宁卷]完全失重时，液滴呈球形，气泡在液体中将不会上浮.2024年12月，在中国空间站“天富课堂”的水球光学试验中，航天员向水球中注入空气形成了一个内含气泡的水球．如图所示，若气泡与水球同心，在过球心O的平面内，用单色平行光照耀这一水球．下列说法正确的是()A．此单色光从空气进入水球，频率肯定变大B．此单色光从空气进入水球，频率肯定变小C．若光线1在M处发生全反射，光线2在N处肯定发生全反射D．若光线2在N处发生全反射，光线1在M处肯定发生全反射5.如图所示，一块玻璃是由半径为2m、弧度为210°的优弧AB构成，其折射率为2.该玻璃有一特别功能：在弧AB上不能射出玻璃的光线将自动被玻璃汲取，能射出的光线一部分从玻璃射出，另一部分发生反射；在线段AO上，若光线接触AO端，将马上被全部汲取．现在玻璃的正右端60°角射入一匀称水平的光线，则能够从弧AB上射出以及被AO段汲取的玻璃总边长为()A．(eq\f(π,3)＋1)mB．(eq\f(π,3)＋eq\f(\r(3),2))mC．(eq\f(2π,3)＋2)mD．(eq\f(π,6)＋eq\r(6))m6．如图所示，水槽底有一与水平方向夹角为θ＝30°的平面镜，一束光从空水槽左壁水平向右射出，在平面镜上O点反射后打在右壁上的P点，现向水槽中注入某种透亮液体，光经液体折射后打在右壁上的M点，此时液面与右壁相交于N点，测得MN＝0.5m、PN＝1.5m，已知O点到右壁的水平距离为1.5m．则该透亮液体的折射率为()A．eq\r(3)B．eq\r(2)C．1.2D．1.57．如图甲所示，人看水中的鱼比实际位置要浅，缘由是水对可见光的折射，其原理与如图乙所示的光路图类似，一盛满水高度AB＝1.6m、宽度BC＝1.2m的矩形容器放置在水平地面上，在C点安装一个可放射单色光的点光源，某人竖直站在与B点的距离为d＝0.4m的地面上，光源发出的光经过A点到达人眼，人看到光源的像在P点，已知人眼与地面的高度差为h＝1.9m．若人贴着AB竖直站立在厚度为Δh的正方体木板上，木板静止在水平地面上，把光源移到CD的中点F，发出的光经过AD的中点E到达人眼，光在空气中的速度为c＝3.0×108m/s，sin53°＝eq\f(4,5)，cos53°＝eq\f(3,5)，eq\r(7)＝2.646，求：(1)木板的厚度Δh和水对这种单色光的折射率．(2)光从C到A的传播时间．(3)若光源发出的光恰好在A处发生全反射，光源的位置距C点的距离h0(不考虑光在水中的多次反射，光源只沿CD方向移动，结果保留2位有效数字).实力提升练8.[2024·山东押题卷](多选)如图，有一透亮材料制成的空心球体，内径R＝1m，外径为2R，在过球心的某截面内有一束单色光从球面上A点射入，光线与AO间夹角i＝60°，经折射后恰好与内球面相切，已知光速c＝3×108m/s，下列说法正确的是()A．光线射入球体后频率变小B．光线射入球体后波长变大C．透亮材料对该单色光的折射率为eq\r(3)D．从A点射入球体的光线经反射再次回到A点所用时间为6×10－8m/s9.[2024·辽宁押题卷](多选)如图所示，等边三角形ABC是某三棱镜的横截面，位于横截面所在平面内的一束红光由O点垂直于AC边射入，从BC边射出．已知该三棱镜对红光的折射率为eq\r(3)，AB＝16cm，OA＝4cm，真空中光速c＝3×108m/s.则()A．红光在该三棱镜中的传播速度为3eq\r(3)×108m/sB．红光由O点射入至从BC边射出所用的时间为8×10－10sC．紫光在该三棱镜中的传播速度大于红光在该三棱镜中的传播速度D．紫光在该三棱镜中的波长小于红光在该三棱镜中的波长10.[2024·西安五校联考]如图所示为某玻璃砖的横截面，其中OAB是半径为R的扇形，∠AOB＝45°，OBD为等腰直角三角形．一束光线从距O点eq\f(1,2)R的P点垂直于OD边射入，光线恰好在BD边上发生全反射，最终从圆弧AB上射出．已知光在真空中的传播速度为c，求：(1)玻璃砖对该光线的折射率；(2)光在玻璃砖中传播的时间．课时分层作业（五十四）1．解析：光线从O点入射，设折射角为β，由折射定律有sinα＝nsinβ，解得β＝30°，即在MQ边的折射角为30°，故A错误；设边长NP＝l，则MN＝2l，作出折射后的光路图如图所示．由几何关系可知光在MN边的入射角为60°，故B错误；光从光密到光疏发生全反射的临界角设为θ，有sinθ＝eq\f(1,n)＝eq\f(\r(2),2)，即θ＝45°，而MN边的入射角为60°>45°，且满意光密到光疏，故光在MN边发生全反射，即不能从MN边射出，故C正确；依据几何关系可知光在A点发生全反射后到达NP边的B点，依据光的折射的可逆性可知，光从NP边的B点折射后的折射角为45°，故D错误．答案：C2．解析：t＝3s时他恰好看不到小石块了，说明在此位置从小石块射到水面的光发生了全反射，则3s后的位置从小石块射到水面的光仍发生全反射，则小孩仍不会看到河底的石块，选项A错误；前3s内，从小石块上射向水面的光折射光线渐渐减弱，反射光渐渐增加，可知小孩看到的石块越来越暗，选项B错误；由于sinC＝eq\f(1,n)＝eq\f(3,4)，则tanC＝eq\f(3,\r(7))，可知水深h＝eq\f(vt,tanC)＝eq\r(7)m，选项C正确；t＝0时小孩看到的石块深度为h′＝eq\f(h,n)＝eq\f(3\r(7),4)m，选项D错误．答案：C3．解析：作出光路图如图所示，可知光从空气射入玻璃砖中时a光的偏折程度较小，则a光的折射率较小、波长较大，故A错误；依据v＝eq\f(c,n)可知，a光在玻璃砖中的传播速度较大，故B错误；传播时间t＝eq\f(l,v)，依据几何关系可知传播距离l＝eq\f(d,cosα)（其中d为玻璃砖厚度，α为折射角），又因v＝eq\f(c,n)＝eq\f(csinα,sinθ)（θ为入射角），联立可得t＝eq\f(dsinθ,ccosαsinα)＝eq\f(2dsinθ,csin2α)，可知b光在玻璃砖中的传播时间较长，故C错误；波长越长，单缝衍射条纹的中心亮条纹宽度越大，故D正确．答案：D4．解析：由于光的频率是由光源确定的，与介质无关，所以此单色光从空气进入水球，频率不变，A、B错误；由光路图可看出光线1入射到水球的入射角小于光线2入射到水球的入射角，则光线1在水球外表面折射后的折射角小于光线2在水球外表面折射后的折射角，设水球半径为R、气泡半径为r、光线经过水球后的折射角为α、光线进入气泡的入射角为θ，依据几何关系，由正弦定理可得eq\f(sin（π－θ）,R)＝eq\f(sinα,r)，由此可知光线2的θ大于光线1的θ，故若光线1在M处发生全反射，光线2在N处肯定发生全反射，C正确、D错误．答案：C5．解析：由公式sinC＝eq\f(1,n)＝eq\f(1,2)解得：临界角C＝30°，设入射光线从某位置P点入射的光线，照耀到AB弧面上Q点时，入射角恰好等于临界角，则能射出的光线的区域对应的圆心角为θ＝30°，则能射出光线的部分AB面的弧长为L＝eq\f(30°,360°)×2πR＝eq\f(π,3)（m），设从Q点反射的光线与OA交于S点，则△OQS为直角三角形，且∠OQS＝30°，则被AO段汲取的玻璃的长度为OS＝Rsin30°＝1m，因此能够从弧AB上射出以及被AO段汲取的玻璃总边长为S总＝L＋OS＝（eq\f(π,3)＋1）m，故选A.答案：A6.解析：液体注入前后光的传播路径如图所示，注入前光沿A→O→O1→P传播，注入液体后光沿A→O→O1→M传播，光在O点发生反射，由几何关系可知∠POD＝60°，则有tan60°＝eq\f(PD,OD)，有液体时，光在O1处发生折射，在△PO1N中，∠PO1N＝60°，即∠O1PN＝30°，有tan30°＝eq\f(O1N,PN)，tanα＝eq\f(O1N,MN)，解得tanα＝eq\r(3)，即α＝60°，依据折射定律可知n＝eq\f(sin60°,sin30°)＝eq\r(3)，A正确．答案：A7．解析：（1）设A点的折射光线与水平方向的夹角为α，由几何关系可得tanα＝eq\f(h－AB,d)由几何关系可知，把光源移到CD的中点F，经过AD中点E的折射光线与水平方向的夹角也为α，tanα＝eq\f(h＋Δh－AB,0.5BC)，由题意知tan∠BAC＝eq\f(BC,AB)由折射率的定义可知n＝eq\f(sin（90°－α）,sin∠BAC)结合题中所给的已知条件，综合解得Δh＝0.15m，n＝eq\f(4,3).（2）由n＝eq\f(c,v)，CA＝eq\r(（AB）2＋（BC）2)，光从C到A的传播时间t＝eq\f(CA,v)解得t＝8.9×10－9s.（3）若光源发出的光恰好在A处发生全反射，则由n＝eq\f(1,sinC0)可得sinC0＝eq\f(3,4)，则cosC0＝eq\f(\r(7),4)又tanC0＝eq\f(1.2m,1.6m－h0)，解得h0＝0.54m.答案：（1）0.15meq\f(4,3)（2）8.9×10－9s（3）0.54m8．解析：光线射入球体后频率不变，故A错误；光线射入球体后速度变小，依据λ＝vf，可知波长变小，故B错误；依据几何关系得在透亮材料中的折射角的正弦值sinr＝eq\f(R,2R)＝eq\f(1,2)，依据折射定律得n＝eq\f(sini,sinr)＝eq\r(3)，故C正确；做出光路图，由几何关系可得光在透亮材料中的路程为s＝6×2Rcos30°＝6eq\r(3)m，光在透亮材料中的传播速度为v＝eq\f(c,n)＝eq\r(3)×108m/s，则时间为t＝eq\f(s,v)＝6×10－8s，故D正确．答案：CD9．解析：红光在该三棱镜中的传播速度v＝eq\f(c,n)＝eq\r(3)×108m/s，故A错误；依据sinC＝eq\f(1,n)<eq\f(\r(3),2)，可知红光的临界角C<60°，红光在AB边发生了全反射，光垂直于BC边射出棱镜，红光由O点射入至从BC边射出所用的时间为t＝eq\f(2×\r(3)OA,v)＝8×10－10s，故B正确；紫光的频率大于红光的频率，该三棱镜对紫光的折射率大于对红光的折射率，可知紫光在该三棱镜中的传播速度小于红光在该三棱镜中的传播速度，故C错误；由λ＝eq\f(v,f)＝eq\f(\f(c,n),f)＝eq\f(c,nf)，可知，紫光在该三棱镜中的波长小于红光在该三棱镜中的波长，故D正确．答案：BD10.解析：（1）作出光路图如图所示，由几何关系知sin∠OEP＝eq\f(OP,OE)＝eq\f(\r(2),2)又光线在BD边恰好发生全反射，所以∠OEP等于全反射的临界角C，故sinC＝eq\f(1,n)＝eq\f(\r(2),2)解得n＝eq\r(2).（2）由几何关系知，BD边与OA边