2019年高考物理总练习13-1光的折射、全反射

2019年高考物理总练习13-1光的折射、全反射
注意事项：认真阅读理解，结合历年的真题，总结经验，查找不足！重在审题，多思考，多理解！
无论是单选、多选还是论述题，最重要的就是看清题意。

在论述题中，问题大多具有委婉性，尤其是历年真题部分，在给考生较大发挥空间的同时也大大增加了考试难度。

考生要认真阅读题目中提供的有限材料，明确考察要点，最大限度的挖掘材料中的有效信息，建议考生答题时用笔将重点勾画出来，方便反复细读。

只有经过仔细推敲，揣摩命题老师的意图，积极联想知识点，分析答题角度，才能够将考点锁定，明确题意。

1、(2017年重庆理综)在一次讨论中，老师问道：“假如水中相同深度处有a 、b 、c 三种不同颜色的单色点光源，有人在水面上方同等条件下观测发现，b 在水下的像最深，c 照亮水面的面积比a 的大、关于这三种光在水中的性质，同学们能做出什么判断？”有同学回答如下：
①c 光的频率最大②a 光的传播速度最小③b 光的折射率最大④a 光的波长比b 光的短 根据老师的假定，以上回答正确的选项是()
A 、①②
B 、①③
C 、②④
D 、③④
解析：由视深与实深的关系式h 视＝h 实n 可知b 光的折射率最小，故③错误，即B 、D 两项均错；c 光从水下照亮水面的面积比a 的大说明c 光不容易发生全反射，即c 光的折射率比a 光的小，其频率也小于a 的频率，故①错误，A 项错误，综上可知n b ＜n c ＜n a ，
νb ＜νc ＜νa ，再由v ＝c n 及c ＝λν可得②④均正确、
答案：C
2、(2017年福建理综)如图，半圆形玻璃砖置于光屏PQ 的左下方、
一束白光沿半径方向从A 点射入玻璃砖，在O 点发生反射和折射，
折射光在光屏上呈现七色光带、假设入射点由A 向B 缓慢移动，
并保持白光沿半径方向入射到O 点，观察到各色光在光屏上陆续
消失、在光带未完全消失之前，反射光的强度变化以及光屏上最
先消失的光分别是()
A 、减弱，紫光
B 、减弱，红光
C 、增强，紫光
D 、增强，红光
解析：光在传播时随入射角增大，反射光能量增强，折射光能量减少、根据能量守恒定律可知，当折射光线变弱或消失时反射光线的强度将增强，故A 、B 两项均错；在七色光中紫光频率最大且最易发生全反射，故光屏上最先消失的光是紫光，故C 项正确、D 项错误、
答案：C
3、如下图的长直光纤，柱芯为玻璃，外层以折射率比玻璃稍低的介质包覆、假设光线自光纤左端进入，与中心轴的夹角为θ，那么以下有关此光线传递方式的表达，正确的选项是()
A 、不论θ为何值，光线都不会发生全反射
B 、不论θ为何值，光线都会发生全反射
C 、θ足够小时，光线才会发生全反射
D 、θ足够大时，光线才会发生全反射
解析：发生全反射的条件之一是入射角i 要等于或大于临界角C ，即光线传播到光纤侧面时的入射角i 应满足i ＝90°－θ≥C ，θ≤90°－C ，应选项C 正确、
答案：C
4、如下图，空气中有一折射率为2的玻璃柱体，其横截面是圆心
角为90°、半径为R 的扇形OAB ，一束平行光平行于横截面，
以45°入射角照射到OA 上，OB 不透光、假设只考虑首次入射
到圆弧AB 上的光，那么AB 上有光透出部分的弧长为()
A.16πR
B.14πR
C.13πR
D.512πR
解析：由sin C ＝1n 可知光在玻璃柱中发生全反射的临界角C ＝45°.据折射定律可知所有光线从AO 进入玻璃柱后的折射角均为30°.从O 点入射后的折射光线将沿半径从C 点射出、假设从E 点入射的光线经折射后到达D 点时刚好发生全反射，那么∠ODE ＝45°.
如下图，由几何关系可知θ＝45°，故弧长DC ＝14πR ，故B 正确、
答案：B
5、如下图，有一束平行于等边三棱镜截面ABC 的单色光从空气射
向E 点，并偏折到F 点、入射方向与边AB 的夹角为θ＝30°，
E 、
F 分别为边AB 、BC 的中点，那么()
A 、该棱镜的折射率为 3
B 、光在F 点发生全反射
C 、光从空气进入棱镜，波长变小
D 、从F 点出射的光束与入射到
E 点的光束平行
解析：由几何关系可推理得入射角i ＝60°，折射角r ＝
30°，由n ＝sin i sin r ＝3，A 对，由sin C ＝1n ，临界角C ＞30°，
故在F 点不发生全反射，B 错；由n ＝c v ＝λ0λ知光进入棱镜
波长变小，C 对；F 点出射的光束与BC 边的夹角为30°，
不与入射光线平行，D 错、
答案：AC
6、一束单色光由左侧射入盛有清水的薄壁圆柱形玻璃杯，下图
为过轴线的截面图，调整入射角α，光线恰好在水和空气的
界面上发生全反射，水的折射率为43，求sin α的值、
解析：当光线在水面发生全反射时有sin C ＝1n
当光线从左侧射入时，由折射定律有sin αsin π2－C
＝n 联立这两式代入数据可得sin α＝7
3. 答案：7
3
7、为从军事工事内部观察外面的目标，在工事壁上开一长方形孔，设
工事壁厚d ＝34.64cm ，孔的宽度L ＝20cm ，孔内嵌入折射率n ＝3
的玻璃砖，如下图，试问：
(1)嵌入玻璃砖后，工事内部人员观察到外界的视野的最大张角为多少？
(2)要想使外界180°范围内景物全被观察到，那么应嵌入多大折射率的玻璃砖？ 解析：光路如右图所示：
tan β＝L d ＝1
3，所以β＝30°.
(1)由折射定律sin αsin β＝ 3
所以α＝60°，
即视野的张角最大为120°.
(2)要使视野的张角为180°，即α′＝90°，由sin 90°
sin β＝n ，
得n ＝2.
答案：(1)120°(2)2
8、(2017年山东理综)如下图，扇形AOB 为透明柱状介质的横
截面，圆心角∠AOB ＝60°.一束平行于角平分线OM 的单色
光由OA 射入介质，经OA 折射的光线恰平行于OB .
(1)求介质的折射率、
(2)折射光线中恰好射到M 点的光线________(填“能”或
“不能”)发生全反射、
解析：依题意作出光路图，
(1)由几何知识可知，
入射角i ＝60°，折射角r ＝30°
根据折射定律得
n ＝sin i
sin r
代入数据解得n ＝ 3.
(2)不能、
答案：(1)3(2)不能
9、如下图，一段横截面为正方形的玻璃棒，中间部分弯成四分之一圆
弧形状，一细束单色光由MN 端面的中点垂直射入，恰好能在弧面
EF 上发生全反射，然后垂直PQ 端面射出、
(1)求该玻璃棒的折射率、
(2)假设将入射光向N 端平移，当第一次射到弧面EF 上时
________(填“能”“不能”或“无法确定能否”)发生全反射、
解析：如下图单色光照射到EF 弧面上时刚好发生全反射，由全反
射的条件得C ＝45°①
由折射定律得n ＝sin 90°
sin C ②
联立①②式得n ＝ 2.
答案：(1)2(2)能
10、(2018年济南模拟)如下图是用于某光学仪器中的一
种折射率n ＝1.5的棱镜、现有一束光线沿MN 的方向
射到棱镜的AB 界面上，入射角的正弦值sin i ＝0.75.
求光在棱镜中传播的速率及此束光线射出棱镜后的方向(不考虑返回到AB 面上的光线)、
解析：由v ＝c n 得v ＝2×108m/s
由sin i sin r ＝n 得sin r ＝1n sin i ＝0.5，r ＝30°，即经过AB 面折射后光线平行于AC 面射向BC 面，如下图、
设光线在棱镜中的临界角为C 0，
由sin C 0＝1n ＝23＜2
2，可知C 0＜45°
而光线在BC 面的入射角θ＝45°＞C 0，故光线在BC 面上发生全反射后，垂直AC 面射出棱镜、
答案：2×108m/s 垂直于AC 面射出。