高中物理 加强练习第十四章　133.光的折射和全反射的综合应用(A)

133.光的折射和全反射的综合应用(A)(分值：30分)1~5题每题6分1.(2025·四川宜宾市三模)a光、b光分别是氢原子从n=3能级向n=2能级跃迁、从n=4能级向n=2能级跃迁时辐射的可见光。如图所示，a光、b光均垂直射向三棱镜的AB边，已知a光在AC边折射时偏离入射方向的夹角为15°，则()A.三棱镜对a光的折射率为3B.b光在BC边上会发生全反射C.在三棱镜中，a光的传播速度等于b光的传播速度D.在三棱镜中，a光的波长小于b光的波长答案B解析由题图可知a光在AC面的入射角为30°，折射角为45°，可得三棱镜对a光的折射率为na=sin45°sin30°=2，故Aa光射到界面的临界角为sinCa=1na=22，可知Ca=45°，因氢原子从n=3能级向n=2能级跃迁辐射的光a的频率小于从n=4能级向n=2能级跃迁时辐射的光b的频率，可知na<nb，Ca=45°>Cb，b光在BC边上的入射角为45°，可知b光会在BC边上会发生全反射，故B根据v=cn，na<nb，可知a光在三棱镜中的传播速度大于b光的传播速度，故C2.(2025·广东省部分学校联考)如图所示，abcde是由透明材料制成的光学元件的横截面，圆弧ae是半径为2R的14圆周，O为其圆心，Obcd是边长为3R的正方形。一单色光从f点垂直于bc边射入光学元件，b、f间距离为3R，透明材料对该单色光的折射率为n=3，则下列说法正确的是(A.光射在ae弧面上的入射角小于50°B.光射在ae弧面上不会发生全反射C.光从cd边射出时的折射角为60°D.若仅减小单色光的频率，则光线从cd边射出时的折射角增大答案C解析由sinC=1n=33<32，可得设光射在ae弧面上的入射角为θ，由几何关系有sinθ=32，则θ=60°>C，光射在ae弧面上会发生全反射，故A、B光射在cd边上时，易知入射角为r=30°，由折射定律有sinisinr=n，代入数据解得折射角为i=60°减小单色光的频率，透明材料对单色光的折射率变小，光在cd边上入射角不变，由折射定律可知折射角变小，故D错误。3.(2025·重庆市模拟)如图所示，ABCD是棱镜的横截面，是底角为45°的等腰梯形。一单色光平行于底面AB入射，入射点为E，折射后射向F点，F为AB中点，棱镜的折射率为2，不考虑光的二次反射，则()A.光可能从F点射出AB面B.光可能在BD面发生全反射C.入射点E上移，光的出射点下移D.入射点E上移，光在棱镜中传播的路程变长答案C解析根据题意画出光路图，如图所示，AC面上的入射角为45°，棱镜的折射率为2，则2=sinαsinβ=sin45°sinβ，故AC面上的折射角为β=30°。设光线在F点发生全反射的临界角为C，则有sinC=12=sin45°，可得C=45°，当光束射向F点时，分析几何关系知入射角为θ=75°>C，可知光线在F点发生全反射，故光不可能从根据对称性及光路可逆性可知，光束在BD面上的入射角为30°，故在BD面上不会发生全反射，故B错误；入射点E上移，光束在BD面上的入射角为30°，且不发生变化，光线右移在F点右侧，光束在BD面上的入射角不发生变化，光的出射点下移，故C正确；入射点E上移，由几何关系可知，光束在棱镜中的光程没有发生变化，故D错误。4.钻戒光彩夺目，深受大家的喜欢，钻戒的外形多种多样，有人设计了相对比较简单的钻戒外形，其中一个截面的平面图为如图所示的五边形ABCDE，水平虚线MN上侧为正六边形，下侧为正三角形，竖直虚线OC为截面中轴线。已知该钻戒材料的折射率为n=3。现平行于中轴线的平行光线从AB面射入钻戒(不含A、B)，考虑光在钻戒内部的多次反射，则下列分析正确的是()A.光线在BC面内侧发生全反射，故没有光线从BC面射出B.有平行于中轴线的光从DE面射出C.最终发现钻戒的任何一面都有光线射出，整个钻戒光彩夺目D.继续增大AB面入射光的入射角，则这些入射光会在AB面发生全反射答案B解析由题意可知，入射光以60°的入射角从AB面射入，由光的折射定律n=3=sin60°解得折射角为r=30°则折射光线平行BC，后经CD面反射到BC面，作出光路图如图所示，可知，光线在BC面的入射角为30°，由光路可逆知光线在BC面内侧没有发生全反射，故A错误；由光路可知，有平行于中轴线的光从DE面射出，故B正确；由光路图可知，AE面始终没有光射出，故C错误；进入AB面的光是从光疏介质到光密介质，不可能在AB面发生全反射，故D错误。5.(2025·吉林长春市模拟)夜晚景观池有可变化形状的灯光秀，其简化示意图如图(a)所示，水面下水平放置半圆形细灯带，通过支架(图中未画出)可以调节细灯带距离水面的深度h，随着h不同，水面上有光射出的区域形状可能不同。已知半圆形细灯带的半径为R，水的折射率为n=43，下列说法中正确的是(A.h越大，水面上有光射出的区域面积越小B.当h=72R时，水面上有光射出的区域呈现类似图(b)所示的“月牙”C.当h=74R时，水面上有光射出的区域呈现类似图(c)所示的“爱心”D.当h=73R时，水面上有光射出的区域呈现类似图(c)所示的“爱心”答案D解析取线光源上某一点作为点光源，点光源发出的光在水面上有光射出的区域形状为圆形，设此圆形的半径为r，点光源发出的光线在水面恰好发生全反射的光路图如图甲所示根据全反射的临界角可知sinC=1n=由几何知识可得r=htanC=37可知h越大，水面上发光区域的面积越大