高考物理新课标一轮复习习题：第13章_第3讲_光的折射_全反射_word版有答案

第3讲光的折射全反射A组基础题组1.(2019河南新乡、许昌、平顶山三市第一次调研)(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A点沿AO1方向(O1点在分界面上,图中O1点和入射光线都未画出)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.O1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AO1方向射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AO1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2.(2015浙江调研)为了表演“隐形的大头针”节目,某同学在半径为r的圆形软木片中心垂直插入一枚大头针,并将其放入盛有水的碗中,如图所示。

已知水的折射率为,为了保证表演成功(在水面上看不到大头针),大头针末端离水面的最大距离h为( )A.rB.rC.rD.r3.(2015湖北八校第一次联考)(多选)频率不同的两束单色光1和2以相同的入射角从同一点射入一厚玻璃板后,其光路如图所示,下列说法正确的是( )A.单色光1的频率大于单色光2的频率B.在玻璃中单色光1的传播速度大于单色光2的传播速度C.可能单色光1是红色,单色光2是蓝色D.无论怎样增大入射角,单色光1和2都不可能在此玻璃板下表面发生全反射E.若让两束光从同种玻璃射向空气,单色光1从玻璃到空气的全反射临界角小于单色光2从玻璃到空气的全反射临界角4.公园里灯光喷泉的水池中有处于同一深度的若干彩灯,在晚上观察不同颜色彩灯的深度和水面上被照亮的面积,下列说法正确的是( )A.红灯看起来较浅,红灯照亮的水面面积较小B.红灯看起来较深,红灯照亮的水面面积较小C.红灯看起来较浅,红灯照亮的水面面积较大D.红灯看起来较深,红灯照亮的水面面积较大5.(2015河南三市联考)(多选)如图所示,O1O2是半圆柱形玻璃体的对称面和纸面的交线,A、B是关于O1O2等距且平行的两束不同单色细光束,从玻璃体右方射出后的光路图如图所示。

MN是垂直于O1O2放置的光屏,沿O1O2方向不断左右移动光屏,可在光屏上得到一个光斑P,根据该光路图,下列说法正确的是( )A.该玻璃体对A光的折射率比对B光的折射率小B.在真空中,A光的波长比B光的波长长C.在该玻璃体中,A光比B光的速度大D.A光的频率比B光的频率高E.A光从空气进入该玻璃体后,其频率变高6.(2016内蒙古赤峰宁城统考)有一玻璃球冠,右侧面镀银,光源S就在其对称轴上,如图所示。

从光源S发出的一束光射到球面上,其中一部分光经球面反射后恰能竖直向上传播,另一部分光折射入玻璃球冠内,经右侧镀银面第一次反射恰能沿原路返回。

若球面半径为R,玻璃折射率为,求光源S与球冠顶点M之间的距离SM为多大?7.如图所示,在坐标系的第一象限内有一横截面为四分之一圆周的柱状玻璃体OPQ,OP=OQ=R,一束单色光垂直OP面射入玻璃体,在OP面上的入射点为A,OA=,此单色光通过玻璃体后沿BD方向射出,且与x轴交于D 点,OD=R,求该玻璃的折射率。

B组提升题组8.(2015江西南昌调研)折射率n=的直角玻璃三棱镜截面如图所示,一束单色光从AB面入射,入射角为i(图中未标出),ab为其折射光线,ab与AB面的夹角θ=60°,则( )A.i=45°,光在AC面上不发生全反射B.i=45°,光在AC面上发生全反射C.i=30°,光在AC面上不发生全反射D.i=30°,光在AC面上发生全反射9.(2016湖北孝感调研)如图所示,有一截面是直角三角形的棱镜ABC,∠A=30°,它对红光的折射率为n1,对紫光的折射率为n2。

在距AC边d处有一与AC平行的光屏,现有由以上两种色光组成的很细的光束垂直AB 边射入棱镜。

①红光和紫光在棱镜中的传播速度之比为多少?②若两种光都能从AC面射出,求在光屏MN上两光点间的距离。

10.如图,为某种透明材料做成的三棱镜横截面,其形状是边长为a的等边三角形,现用一束宽度为a的单色平行光束,以垂直于BC面的方向正好入射到该三棱镜的AB及AC面上,结果所有从AB、AC面入射的光线进入后恰好全部．．．．直接到达BC面。

试求:(ⅰ)该材料对此平行光束的折射率;(ⅱ)这些到达BC面的光线从BC面折射而出后,如果照射到一块平行于BC面的屏上形成光斑,则当屏到BC面的距离d满足什么条件时,此光斑分为两块?11.(2016四川阆中二模)如图,三棱镜的横截面为直角三角形ABC,∠A=30°,∠B=60°。

一束平行于AC边的光线自AB边的P点射入三棱镜,在AC边发生反射后从BC边的M点射出。

若光线在P点的入射角和在M点的折射角相等,(ⅰ)求三棱镜的折射率;(ⅱ)在三棱镜的AC边是否有光线透出?写出分析过程。

(不考虑多次反射)12.(2015辽宁抚顺六校联合体期中)如图所示,AOB是由某种透明物质制成的圆柱体的横截面(O为圆心),折射率为。

今有一束平行光以45°的入射角射向柱体的OA平面,这些光线中有一部分不能从柱体的AB面上射出,设射到OB面的光线全部被吸收,也不考虑OA面的反射,求圆柱体AB面上能射出光线的部分占AB表面的几分之几?13.(2015陕西五校三模)如图所示为一巨大的玻璃容器,容器底部有一定的厚度,容器中装一定量的水,在容器底部有一单色点光源,已知水对该光的折射率为,玻璃对该光的折射率为1.5,容器底部玻璃的厚度为d,水的深度也为d。

求:(1)该光在玻璃和水中传播的速度(光在真空中的传播速度为c);(2)水面形成的光斑的面积(仅考虑直接由光源发出的光线)。

答案全解全析A组基础题组1.BCD 据折射定律,知光由空气斜射入水中时入射角大于折射角,则画出光路图如图所示,知O1点应在O点的左侧,故A错。

光从光疏介质(空气)进入光密介质(水)中时,速度变小,故B对。

紫光的折射率大于蓝光,所以折射角要小于蓝光的折射角,则紫光的折射光线可能通过B点正下方的C点,故C对。

若是红光,折射率小于蓝光,折射角大于蓝光的折射角,则可能通过B点正上方的D点,故D对。

若蓝光沿AO方向射入,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。

2.A 设光由水射向空气的临界角为i,如图所示,则sin i===,解得h=r。

3.ADE 由图可知,单色光1的折射角小,根据n=知单色光1的折射率大,则单色光1的频率大,A项正确;由v=知在玻璃中单色光1的传播速度小,B项错误;蓝光比红光的折射率大,故有可能单色光1是蓝光,单色光2是红光,C项错误;只要光能射进玻璃板,则折射角小于临界角,根据几何知识知光在下表面的入射角必小于临界角,因此不可能发生全反射,D项正确;由sin C=得单色光1的临界角小,E项正确。

4.D 光从水里射入空气时发生折射,入射角相同时,折射率越大,折射角越大,从水面上看光源越浅,红灯发出的红光的折射率最小,看起来最深;设光源的深度为d,光的临界角为C,则光能够照亮的水面面积大小为S=π(d tan C)2,可见,临界角越大的光,照亮的面积越大,各种色光中,红光的折射率最小,临界角最大,所以红灯照亮的水面面积较大,选项D正确。

5.ABC 由图可知B光的偏折程度比A光大,则玻璃体对B光的折射率大于对A光的折射率,说明B光的频率较大,由c=λν知,A光的波长较长,故A、B正确,D错误;根据v=得,A光的折射率较小,则A光在玻璃中的速度较大,故C正确;光由一种介质进入另一种介质时频率不变,故E错误。

6.答案0.73R解析如图所示,n=θ1=θ3θ3+θ2=90°可得:θ1=60°θ2=30°β=θ2=30°α=θ1-β=30°SO=RSM=SO-R=(-1)R≈0.73R7.答案解析设入射角为θ1,折射角为θ2,如图所示。

则有sin θ1==,解得θ1=30°由几何关系可得θ2=60°则折射率n==B组提升题组8.B 由题图中几何关系可知折射角r=30°,由折射定律n=可得,入射角i=45°。

由全反射关系可知,sin C=,得C=45°,由几何关系可得,光在AC面上的入射角为60°,因此光在AC面上会发生全反射。

所以选B。

9.答案①=②d解析①根据n=,得v 红=,v紫=所以有=②根据几何关系可知,光从AC面上发生折射时的入射角为30°,根据折射定律有:n1=,n2=可知tan r1=,tan r2=所以光屏MN上两光点间的距离为x=d(tan r2-tan r1)=d。

10.答案(ⅰ)(ⅱ)d>解析(ⅰ)由于对称性,我们考虑从AB面入射的光线,这些光线在棱镜中是平行于AC面的,由对称性不难得出,光线进入AB面时的入射角α、折射角β分别为α=60°,β=30°由折射定律,得材料的折射率n==(ⅱ)如图O为BC中点,在B点附近折射的光线从BC面射出后与直线AO交于D,可看出只要光屏放得比D点远,则光斑会分为两块。

由几何关系可得OD=a所以当光屏到BC的距离d>a时,光斑会分为两块。

11.答案(ⅰ)(ⅱ)见解析解析(ⅰ)光路图如图所示,图中N点为光线在AC边发生反射的入射点。

设光线在P点的入射角为i、折射角为r,在M点的入射角为r'、折射角依题意也为i,有i=60°①由折射定律有sin i=n sin r②n sin r'=si n i③由②③式得r=r'④OO'为过M点的法线,∠C为直角,OO'∥AC。

由几何关系有∠MNC=r'⑤由反射定律可知∠PNA=∠MNC⑥联立④⑤⑥式得∠PNA=r⑦由几何关系得r=30°⑧联立①②⑧式得n=⑨(ⅱ)设在N点的入射角为i″,由几何关系得i″=60°⑩此三棱镜的全反射临界角满足n sin C=1由⑨⑩式得i″>C此光线在N点发生全反射,三棱镜的AC边没有光线透出。

12.答案解析在OA面上,入射角i=45°,设折射角为r,则sin r==,r=30°。

光路图如图所示,从O点射入的光沿半径从E点射出,BE段无光射出。

临界角C满足sin C=,解得C=45°,设∠FDO=C=45°,则由几何关系可得∠AOD=15°,照到AD弧上的光均发生全反射,不能射出。

综上所述,光线不能从弧AD和BE射出,对应的圆心角为45°,故能射出光线的部分占AB表面的。