高考物理复习练习光的折射 全反射.docx

高考物理复习练习光的折射 全反射.docx

《高考物理复习练习光的折射 全反射.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理复习练习光的折射 全反射.docx（8页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

高考物理复习练习光的折射全反射

限时规范训练（单独成册）

[基础巩固题组]（20分钟，50分）

1．一束单色光由空气进入水中，则该光在空气和水中传播时（　　）

A．速度相同，波长相同　B．速度不同，波长相同

C．速度相同，频率相同D．速度不同，频率相同

解析：

选D.不同的单色光频率不相同，同一单色光在不同的介质内传播过程中，光的频率不会发生改变；由公式v＝可以判断，水的折射率大于空气的，所以该单色光进入水中后传播速度减小．故选项D正确．

2．（2017·高考北京卷）如图所示，一束可见光穿过平行玻璃砖后，变为a、b两束单色光．如果光束b是蓝光，则光束a可能是（　　）

A．红光　　　　　　　B．黄光

C．绿光D．紫光

解析：

选D.由题图可知，光束a的折射角小，根据n＝知，光束a的折射率大于光束b的折射率，频率越大，折射率越大，且已知光束b是蓝光，选项中频率大于蓝光频率的只有紫光，故光束a可能是紫光，D项正确．

3．（多选）已知介质对某单色光的临界角为θ，则（　　）

A．该介质对此单色光的折射率为

B．此单色光在该介质中传播速度为csinθ（c为真空中光速）

C．此单色光在该介质中的波长是真空中波长的sinθ倍

D．此单色光在该介质中的频率是真空中的

解析：

选ABC.介质对该单色光的临界角为θ，它的折射率n＝，A正确；此单色光在介质中的传播速度v＝＝csinθ，B正确；波长λ＝＝＝λ0sinθ，C正确；光的频率是由光源决定的，与介质无关，D错误．

4．光纤通信中信号传播的主要载体是光导纤维，它的结构如图所示，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

解析：

选A.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对，B错；频率大的光，波长短，折射率大，在光纤中传播速度小，C、D错．

5．（多选）如图所示，有一束平行于等边三棱镜截面ABC的单色光从空气射入E点，并偏折到F点，已知入射方向与边AB的夹角为θ＝30°，E、F分别为边AB、BC的中点，则下列说法正确的是（　　）

A．该棱镜的折射率为

B．光在F点发生全反射

C．光从空气进入棱镜，波长变短

D．光从空气进入棱镜，波速变小

E．从F点出射的光束与入射到E点的光束平行

解析：

选ACD.在E点作出法线可知入射角为60°，折射角为30°，由n＝可得折射率为，故A正确；由几何关系可知，在BC边上的入射角小于临界角，不会发生全反射，B错；由公式v＝可知，光从空气进入棱镜，波速变小，又v＝λf，光从空气进入棱镜，波长变短，故C、D正确；三棱镜两次折射使得光线都向底边偏折，不会与入射到E点的光束平行，故E错误．

6．如图所示，将半径为R的透明半球体放在水平桌面上方，O为球心，直径恰好水平，轴线OO′垂直于水平桌面．位于O点正上方某一高度处的点光源S发出一束与OO′夹角θ＝60°的单色光射向半球体上的A点，光线通过半球体后刚好垂直射到桌面上的B点，已知O′B＝R，光在真空中传播速度为c，不考虑半球体内光的反射，求：

（1）透明半球体对该单色光的折射率n；

（2）该光在半球体内传播的时间．

解析：

（1）光从光源S射出经半球体到达水平桌面的光路如图．

光由空气射向半球体，由折射定律，有n＝，因CD＝O′B＝R，则在△OCD中，sin∠COD＝

得∠COD＝60°

由几何知识知γ＝∠COD＝60°

光由半球体射向空气，由折射定律，有n＝

故α＝β，由几何知识得α＋β＝60°

故α＝β＝30°，解得n＝

（2）光在半球体中传播的速度为v＝＝c

由几何关系知AC＝AO，且ACsinα＋AO＝O′B

解得AC＝R

光在半球体中传播的时间t＝＝.

答案：

（1）　

（2）

[能力提升题组]（25分钟，50分）

1．如图所示，光液面传感器有一个像试管模样的玻璃管，中央插一块两面反光的玻璃板，入射光线在玻璃管内壁与反光板之间来回发生反射，进入到玻璃管底部，然后在另一侧反射而出（与光纤原理相同）．当透明液体的折射率大于玻璃管壁的折射率时，就可以通过光液面传感器监测出射光的强弱来判定玻璃管是否被液体包住了，从而了解液面的高度．以下说法正确的是（　　）

A．玻璃管被液体包住之后，出射光强度增强

B．玻璃管被液体包住之后，出射光消失

C．玻璃管被液体包住之后，出射光强度减弱

D．玻璃管被液体包住之后，出射光强度不变

解析：

选C.玻璃管被液体包住之前，由于玻璃管之外是光疏介质空气，光线发生全反射，没有光线从玻璃管壁中射出．当玻璃管被透明液体包住之后，液体的折射率大于玻璃管壁的折射率时，光线不再发生全反射，有一部分光线进入液体，反射光的强度会减弱，故C正确．

2．（多选）如图所示为一横截面为等腰直角三角形的玻璃棱镜，两种颜色不同的可见光细光束a、b垂直于底边从空气射向玻璃，光路如图所示，则下列说法正确的是（　　）

A．玻璃对a光的折射率小于对b光的折射率

B．a光和b光由空气进入玻璃棱镜后频率都变小

C．a光和b光在玻璃中传播时a光的波长小于b光的波长

D．在相同条件下进行双缝干涉实验，a光的条纹间距比b光的大

E．a光和b光以相同的入射角由玻璃射向空气，若逐渐增大入射角，则b光先发生全反射

解析：

选ADE.两束光在直角边的入射角i相同，折射角γa<γb，由折射定律得navb，且faλb，选项C错误；由双缝干涉条纹间距公式Δx＝λ知，Δxa>Δxb，选项D正确；由sinC＝知，Ca>Cb，故b光先发生全反射，选项E正确．

3．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θ切磨在θ1<θ<θ2的范围内，才能使从MN边垂直入射的光线在OP边和OQ边都发生全反射（仅考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θ＞θ2，光线一定在OP边发生全反射

B．若θ>θ2，光线会从OQ边射出

C．若θ<θ1，光线会从OP边射出

D．若θ<θ1，光线会在OP边发生全反射

解析：

选D.光线发生全反射的条件是光从光密介质进入光疏介质时，入射角i大于临界角C.光线从图示位置入射，到达OP边时入射角i1＝－θ，θ越小，i1越大，发生全反射的可能性越大，根据题意，要在OP边上发生全反射，应满足θ＜θ2，A、B错误．若光线在OP上发生全反射后到达OQ边，入射角i2＝3θ－，θ越大，i2越大，发生全反射的可能性越大，根据题意，要在OQ边上发生全反射，应满足θ>θ1，C错误，D正确．

4．（2017·高考全国卷Ⅰ）如图，一玻璃工件的上半部是半径为R的半球体，O点为球心；下半部是半径为R、高为2R的圆柱体，圆柱体底面镀有反射膜．有一平行于中心轴OC的光线从半球面射入，该光线与OC之间的距离为0.6R.已知最后从半球面射出的光线恰好与入射光线平行（不考虑多次反射）．求该玻璃的折射率．

解析：

如图，根据光路的对称性和光路可逆性，与入射光线相对于OC轴对称的出射光线一定与入射光线平行．这样，从半球面射入的折射光线，将从圆柱体底面中心C点反射．

设光线在半球面的入射角为i，折射角为γ.由折射定律有

sini＝nsinγ①

由正弦定理有＝②

由几何关系，入射点的法线与OC的夹角为i.由题设条件和几何关系有

sini＝③

式中L是入射光线与OC的距离，L＝0.6R.

由②③式和题给数据得sinγ＝④

由①③④式和题给数据得n＝≈1.43

答案：

（或1.43）

5．如图所示，在注满水的游泳池的池底有一点光源A，它到池边的水平距离为3.0m．从点光源A射向池边的光线AB与竖直方向的夹角恰好等于全反射的临界角，水的折射率为.

（1）求池内的水深；

（2）一救生员坐在离池边不远处的高凳上，他的眼睛到池面的高度为2.0m．当他看到正前下方的点光源A时，他的眼睛所接受的光线与竖直方向的夹角恰好为45°.求救生员的眼睛到池边的水平距离（结果保留1位有效数字）．

解析：

（1）光由A射向B恰好发生全反射，光路如图甲所示．

甲

则sinθ＝，得sinθ＝

又|AO|＝3m，由几何关系可得：

|AB|＝4m，|BO|＝m，所以水深m.

（2）光由A点射入救生员眼中光路图如图乙所示．

乙

由折射定律n＝

可知sinα＝

tanα＝＝

设|BE|＝x，由几何关系得

tanα＝＝

代入数据得x＝（3－）m≈1.3m，

由几何关系得，救生员到池边的水平距离为

|BC|＝2m－x≈0.7m

答案：

（1）m　

（2）0.7m