第1講　光的折射　全反射++練習(xí) 高考物理一輪復(fù)習(xí)

第十四章光及其應(yīng)用第1講光的折射全反射一、單項(xiàng)選擇題1．關(guān)于一束白光通過(guò)三棱鏡的光路圖，下列選項(xiàng)中正確的是() A B C D2．光導(dǎo)纖維的結(jié)構(gòu)如圖所示，其內(nèi)芯和外套材料不同，光在內(nèi)芯中傳播．下列關(guān)于光導(dǎo)纖維的說(shuō)法中正確的是()A．內(nèi)芯的折射率比外套的大，光傳播時(shí)在內(nèi)芯與外套的界面上發(fā)生全反射B．內(nèi)芯的折射率比外套的小，光傳播時(shí)在內(nèi)芯與外套的界面上發(fā)生全反射C．波長(zhǎng)越短的光在光纖中傳播的速度越大D．頻率越大的光在光纖中傳播的速度越大3．如圖所示，只含黃光和紫光的復(fù)色光束PO從空氣中沿半徑方向射入玻璃半圓柱后，一部分光沿OA方向射出，另一部分光沿OB方向射出．則()A．OA為黃光，OB為紫光B．OA為紫光，OB為黃光C．OA為黃光，OB為復(fù)色光D．OA為紫光，OB為復(fù)色光4．(2023·廣雅中學(xué))某同學(xué)測(cè)玻璃折射率，把玻璃磚一邊與aa′對(duì)齊，但另一條邊bb′畫(huà)得間距較大，則()A．折射角比實(shí)際值大，折射率比真實(shí)值小B．折射角比實(shí)際值小，折射率比真實(shí)值大C．折射角比實(shí)際值小，折射率比真實(shí)值小D．折射角等于實(shí)際值，對(duì)折射率的測(cè)量沒(méi)有影響5．(2023·廣東省實(shí)驗(yàn)中學(xué))“水流導(dǎo)光”裝置如圖所示，長(zhǎng)直開(kāi)口透明塑料瓶?jī)?nèi)裝有清水，在其底側(cè)開(kāi)一小孔，水從小孔流出，形成彎曲不散開(kāi)的水流，用細(xì)激光束透過(guò)塑料瓶水平射向該小孔，觀(guān)察現(xiàn)象．則()A．減小激光的強(qiáng)度，“水流導(dǎo)光”現(xiàn)象更明顯B．改用頻率更低的激光，“水流導(dǎo)光”現(xiàn)象更明顯C．改用折射率較大的液體，“水流導(dǎo)光”現(xiàn)象更明顯D．隨著瓶?jī)?nèi)清水高度的降低，“水流導(dǎo)光”現(xiàn)象更明顯6．(2020·浙江卷)如圖所示，圓心為O、半徑為R的半圓形玻璃磚置于水平桌面上，光線(xiàn)從P點(diǎn)垂直界面入射后，恰好在玻璃磚圓形表面發(fā)生全反射；當(dāng)入射角θ＝60°，光線(xiàn)從玻璃磚圓形表面出射后恰好與入射光平行．已知真空中的光速為c，則()A．玻璃磚的折射率為1.5B．OP之間的距離為eq\f(\r(2),2)RC．光在玻璃磚內(nèi)的傳播速度為eq\f(\r(3),3)cD．光從玻璃到空氣的臨界角為30°7．如圖所示，折射率為eq\r(3)的三棱鏡的橫截面為直角三角形ABC，∠A＝90°，∠B＝30°，D為AB邊上一點(diǎn)，且xBD＝2xDA.一束平行光平行于BC從AB邊射入三棱鏡，光在真空中傳播的速度為c.下列說(shuō)法中正確的是()A．光在A(yíng)B邊的折射角為30°B．光在三棱鏡中的傳播速度為eq\r(3)cC．光從BD之間入射，能從BC邊射出D．光從AD之間入射，能從AC邊射出二、多項(xiàng)選擇題8．下列說(shuō)法中正確的是()A．光纖通信運(yùn)用了光的全反射B．雨后天空中出現(xiàn)彩虹，這是光的衍射現(xiàn)象C．單色光照射不透明的小圓板，在板后方的屏上出現(xiàn)亮斑，這是光的色散現(xiàn)象D．夜間觀(guān)看到星座的位置比實(shí)際位置偏高，這是光的折射現(xiàn)象9．如圖所示，由a、b兩種單色光組成的復(fù)色光，通過(guò)足夠大的長(zhǎng)方體透明材料后分成兩束，則()A．a(chǎn)光的頻率小于b光的頻率B．a(chǎn)光的折射率大于b光的折射率C．a(chǎn)、b在同一介質(zhì)中的傳播速度相同D．若a光照射到某界面上時(shí)發(fā)生全反射，則b光也發(fā)生全反射10．如圖所示，真空中有一半徑為R、質(zhì)量分布均勻的玻璃球，某頻率的細(xì)激光束在真空中沿直線(xiàn)AB傳播，于玻璃球表面的B點(diǎn)經(jīng)折射進(jìn)入玻璃球，并在玻璃表面的D點(diǎn)又折射進(jìn)入真空中，已知∠BOD＝120°，玻璃球?qū)υ摷す馐恼凵渎蕿閑q\r(3)，光在真空中的傳播速度為c.則下列說(shuō)法中正確的是()A．激光束在B點(diǎn)的入射角為60°B．激光束在玻璃球中穿越的時(shí)間為eq\f(2R,c)C．改變?nèi)肷浣?，光線(xiàn)在射出玻璃球的表面時(shí)會(huì)發(fā)生全反射D．改變?nèi)肷浣?，光線(xiàn)在射出玻璃球的表面時(shí)不發(fā)生全反射三、計(jì)算題11．(2022·江門(mén)下學(xué)期開(kāi)學(xué)模擬)如圖所示為直角三棱鏡的截面圖，一條光線(xiàn)平行于BC邊入射，入射點(diǎn)G與A點(diǎn)的距離為l，經(jīng)棱鏡折射后從AC邊射出．已知∠A＝θ＝60°，光在真空中的傳播速度為c，求該棱鏡材料的折射率及光在棱鏡中的傳播時(shí)間．12．(2022·梅州質(zhì)檢)有一個(gè)半圓柱形玻璃磚，其橫截面是半徑為R的半圓，AB為半圓的直徑，O為圓心，如圖所示．玻璃的折射率為n.一束平行光垂直射向玻璃磚的下表面，若光線(xiàn)到達(dá)上表面后，都能從該表面射出，則入射光束在A(yíng)B上的最大寬度為多少？13．(2022·韶關(guān)綜合測(cè)試一)如圖所示，在深h1＝4eq\r(3)m的湖底O處有一激光光源．一桅桿頂部高出湖面h2＝5m的帆船靜止在湖面上，從O點(diǎn)發(fā)出一束激光，從水面出射后恰好照射到桅桿頂端．該出射光束與豎直方向的夾角為45°，已知桅桿頂點(diǎn)A到O點(diǎn)的水平距離為x＝9m.(1)該湖水的折射率是多少？(2)當(dāng)激光束方向與豎直方向的夾角為多少度沒(méi)有光從水面射出？答案與解析第十四章光及其應(yīng)用第1講光的折射全反射1.D解析：白光是由單色光組成的，不同色光通過(guò)同一介質(zhì)折射率不同，所以相同的入射角，折射角不同，所以光線(xiàn)從棱鏡射入時(shí)，發(fā)生第一次折射，單色光分散，A、B錯(cuò)誤；光線(xiàn)從棱鏡射出時(shí)，發(fā)生第二次折射，折射角大于入射角，折射率大的偏折大，C選項(xiàng)上面的光折射率小但是第二次折射偏折反而大，C錯(cuò)誤，D正確．2.A解析：光纖內(nèi)芯比外套折射率大，在內(nèi)芯與外套的界面上發(fā)生全反射，A正確，B錯(cuò)誤；頻率大的光波長(zhǎng)短，折射率大，在光纖中傳播速度小，C、D錯(cuò)誤．3.C解析：OB為反射光，故OB應(yīng)為復(fù)色光，折射后只有一束光線(xiàn)，故有一束光發(fā)生了全反射，黃光與紫光相比較，由sinC＝eq\f(1,n)知紫光的臨界角小，故紫光發(fā)生了全反射，故OA應(yīng)為黃光，故C正確，A、B、D錯(cuò)誤．4.A解析：用兩根大頭針位置確定出射光線(xiàn)，如圖，若另一條邊bb′畫(huà)得間距較大，則折射光線(xiàn)為圖中②，實(shí)際的折射光線(xiàn)為圖中①，故折射角比實(shí)際值大，由n＝eq\f(sinθ入,sinθ折)，知折射率比真實(shí)值小，故A正確，B、C、D錯(cuò)誤．5.C解析：減小激光的強(qiáng)度，激光全反射的臨界角不變，現(xiàn)象不改變，故A錯(cuò)誤；改用頻率更低的激光，激光全反射的臨界角變大，“水流導(dǎo)光”現(xiàn)象減弱，故B錯(cuò)誤；改用折射率較大的液體，激光全反射的臨界角變小，“水流導(dǎo)光”現(xiàn)象更明顯，故C正確；隨著瓶?jī)?nèi)清水高度的降低，則從孔中射出的水流速度變小，水流軌跡變得彎曲，激光在水和空氣界面處的入射角變小，“水流導(dǎo)光”現(xiàn)象減弱，故D錯(cuò)誤．6.C解析：如圖所示，設(shè)OP＝x，在A(yíng)處發(fā)生全反射，故有sinC＝eq\f(1,n)＝eq\f(x,R)，由于出射光平行，可知在B處射出，故n＝eq\f(sin60°,sin∠OBP).由于sin∠OBP＝eq\f(x,\r(x2＋R2))，得n＝eq\r(3)，x＝eq\f(\r(3),3)R，A、B錯(cuò)誤；由v＝eq\f(c,n)得v＝eq\f(\r(3),3)c，C正確；由于sinC＝eq\f(1,n)＝eq\f(\r(3),3)，所以臨界角不為30°，D錯(cuò)誤．7.A解析：由題意可得折射率n＝eq\f(sini,sinr)，由圖可知入射角為i＝60°，故折射角為r＝30°，故A正確；光在三棱鏡中的傳播速度v＝eq\f(c,n)＝eq\f(\r(3),3)c，故B錯(cuò)誤；光從BD之間入射，折射角為r＝30°，在射入BC邊界時(shí)，入射角為60°，又因?yàn)閟inC＝eq\f(1,n)＝eq\f(\r(3),3)，sin60°＞eq\f(\r(3),3)，發(fā)生了全反射，故C錯(cuò)誤；光從AD之間入射，折射角為r＝30°，射入AC邊界時(shí)，入射角也為60°，大于臨界角，發(fā)生全反射，故D錯(cuò)誤．8.AD解析：光纖通信運(yùn)用了光的全反射，故A正確；雨后天空中出現(xiàn)彩虹，這是光的色散現(xiàn)象，故B錯(cuò)誤；單色光照射不透明的小圓板，在板后方的屏上出現(xiàn)亮斑，這是光的衍射現(xiàn)象，故C錯(cuò)誤；夜間觀(guān)看到星座的位置比實(shí)際位置高，這是光的折射現(xiàn)象，故D正確．9.AD解析：由圖可知，a光的偏折角小于b光的偏折角，說(shuō)明a光的折射率小于b光的折射率，a光的頻率小于b光的頻率，A正確，B錯(cuò)誤；由v＝eq\f(c,n)可知a光在同一介質(zhì)中的傳播速度大于b光的傳播速度，C錯(cuò)誤；由sinC＝eq\f(1,n)可知，折射率越大，發(fā)生全反射的臨界角越小，由于a光的折射率小于b光的折射率，因此a光發(fā)生全反射的臨界角大于b光發(fā)生全反射的臨界角，因此a光照射到某界面上時(shí)發(fā)生全反射，則b光也發(fā)生全反射，D正確．10.AD解析：由幾何關(guān)系得激光束在B點(diǎn)折射角為r＝30°，由折射定律得n＝eq\f(sinα,sinr)，代入數(shù)據(jù)解得sinα＝eq\f(\r(3),2)，即α＝60°，故A正確；由幾何關(guān)系得激光束在玻璃球中穿越的距離為L(zhǎng)＝BD＝2Rsin60°＝eq\r(3)R，激光束在玻璃球中傳播的速度為v＝eq\f(c,n)＝eq\f(\r(3),3)c，則此激光束在玻璃中穿越的時(shí)間為t＝eq\f(L,v)＝eq\f(3R,c)，故B錯(cuò)誤；激光束從B點(diǎn)進(jìn)入玻璃球時(shí)，無(wú)論怎樣改變?nèi)肷浣牵贒點(diǎn)的入射角等于B點(diǎn)的折射角，根據(jù)光路可逆性知光束在D點(diǎn)不發(fā)生全反射，能從D點(diǎn)折射射出玻璃球，故C錯(cuò)誤，D正確．11.根據(jù)折射定律畫(huà)出光路圖，如圖所示根據(jù)幾何關(guān)系可知，光在G點(diǎn)的入射角也為θ，則根據(jù)折射定律可知，光在G點(diǎn)折射角與光在A(yíng)C面的入射角相等，設(shè)光在G點(diǎn)的折射角為i，根據(jù)幾何關(guān)系有180°－2i＋∠A＝180°2i＝∠A＝60°，則i＝30°根據(jù)折射定律有n＝eq\f(sinθ,sini)＝eq\f(sin60°,sin30°)＝eq\r(3)根據(jù)幾何關(guān)系可知，光在棱鏡中傳播的距離為l，設(shè)光在棱鏡中的傳播速度為v，則n＝eq\f(c,v)解得v＝eq\f(\r(3),3)c則光在棱鏡中的傳播時(shí)間為t＝eq\f(l,v)＝eq\f(\r(3)l,c)12.在O點(diǎn)左側(cè)，設(shè)從E點(diǎn)射入的光線(xiàn)進(jìn)入玻璃磚后在上表面的入射角恰好等于全反射的臨界角θ，則OE區(qū)域的入射光線(xiàn)經(jīng)上表面折射后都能從玻璃磚射出，如圖所示，有sinθ＝eq\f(1,n)由幾何關(guān)系有OE＝Rsinθ由對(duì)稱(chēng)性可知若光線(xiàn)都能從上表面射出，光束的寬度最大為l＝2OE聯(lián)立解得l＝eq