備考2025屆高考物理一輪復(fù)習(xí)分層練習(xí)第十四章光學(xué)第1講光的折射全反射

第1講光的折射、全反射1.[2024河北保定質(zhì)檢/多選]如圖所示，光在真空和某介質(zhì)的界面MN上發(fā)生折射，則由圖可知（BD）A.光是從真空射入介質(zhì)的B.光是從介質(zhì)射入真空的C.介質(zhì)的折射率為3D.介質(zhì)的折射率為3解析依據(jù)題圖可知，入射角為30°，折射角為60°，則光是從介質(zhì)射入真空的，A錯(cuò)誤，B正確；由折射定律可知，介質(zhì)的折射率為n＝sin60°sin30°2.經(jīng)探討發(fā)覺：空氣的折射率大于1，并且離地球表面越近，大氣層的密度越大，折射率越大.假設(shè)地球表面不存在大氣層，那么人們視察到的日出時(shí)刻與實(shí)際存在大氣層的狀況相比（B）A.將提前B.將延后C.一些區(qū)域提前，在另一些區(qū)域延后D.不變解析若地球表面不存在大氣層，太陽光將在真空中沿直線傳播，由于地球是球體，所以只有太陽升到某一位置時(shí)才能被視察到.而正因?yàn)榈厍虮砻娲嬖诖髿鈱?，太陽光射入大氣層時(shí)會(huì)發(fā)生折射現(xiàn)象，能夠被人們提前視察到.所以，假如地球表面不存在大氣層，那么人們視察到的日出時(shí)刻與實(shí)際存在大氣層的狀況相比將延后，故選B.3.[2024安徽安慶一模]如圖所示，半圓形玻璃磚的折射率為n＝2，有一束光線以45°的入射角從O點(diǎn)入射到玻璃磚的水平表面上，O點(diǎn)為半圓形玻璃磚的圓心，則經(jīng)過半圓玻璃磚射出后的光線偏離原來光線的角度是（A）A.15° B.30° C.45° D.60°解析依據(jù)折射定律有n＝sinαsinβ，又n＝2，α＝45°，可得折射后光線與法線的夾角β＝30°，所以經(jīng)過半圓玻璃磚射出后的光線偏離原來光線的角度是θ＝α4.如圖所示，一束光線從空氣射入玻璃磚.若入射角i＝60°，測(cè)出折射角r＝30°，AB∥CD，玻璃磚的厚度為L(zhǎng)，光在真空中的傳播速度為c，則（C）A.玻璃磚的折射率n＝3B.光在玻璃磚中傳播的時(shí)間為23C.光在玻璃磚中傳播的時(shí)間為2D.從CD邊射出的光線與從AB邊射入的光線不平行解析由折射定律可得n＝sinisinr＝3，A錯(cuò)誤；玻璃磚的厚度為L(zhǎng)，則光在玻璃磚中傳播的路程為s＝Lcosr＝233L，光在玻璃磚中的傳播速度為v＝cn，故光在玻璃磚中傳播的時(shí)間為t＝sv＝2Lc，B錯(cuò)誤，C正確；光線從CD邊射出時(shí)，入射角為5.[果蔬汁的折射率/2024湖北武漢部分學(xué)校調(diào)研/多選]果蔬汁的折射率與其含糖量成正比.如圖是測(cè)量果蔬含糖量的糖度計(jì)工作原理：一束單色光垂直半圓形容器壁射入果蔬汁中，經(jīng)果蔬汁、三棱鏡后再照耀至光屏上.已知果蔬汁的折射率小于三棱鏡的折射率.下列說法正確的是（BC）A.糖度計(jì)利用光的全反射原理B.光在不同濃度的果蔬汁中傳播速度不相等C.若果蔬汁的含糖量增大，光屏上的光點(diǎn)將上移D.若果蔬汁的含糖量增大，光屏上的光點(diǎn)將下移解析由題意可知糖度計(jì)利用的是光的折射原理，A錯(cuò)誤；由于果蔬汁的折射率與其含糖量成正比，所以不同濃度的果蔬汁的折射率不同，由v＝cn可知光在不同濃度的果蔬汁中傳播速度不相等，B正確；若果蔬汁的含糖量增大，則果蔬汁的折射率增大，又n果三＝n三n果，則三棱鏡相對(duì)于果蔬汁的折射率減小，光在三棱鏡中的折射角增大，光屏上的光點(diǎn)上移，C6.[光的折射的動(dòng)態(tài)分析/2024山西大同統(tǒng)考模擬]為視察光的傳播現(xiàn)象，一同學(xué)用半圓柱形玻璃磚進(jìn)行試驗(yàn)，其橫截面如圖所示，此時(shí)底面BD與右側(cè)豎直光屏平行.一束白光從玻璃磚左側(cè)垂直于BD射到圓心O上，在光屏上C點(diǎn)出現(xiàn)白色亮斑，使玻璃磚底面繞O點(diǎn)逆時(shí)針緩慢旋轉(zhuǎn)θ（0°＜θ＜90°），視察到屏上的白色亮斑在偏離C點(diǎn)的同時(shí)變成下紫、上紅的彩色光斑.隨著θ角緩慢變大，下列說法正確的是（B）A.折射光斑在豎直屏上向上移動(dòng)B.紅光在玻璃磚中傳播速度最大C.彩色光斑沿光屏向上移動(dòng)，紫光最先消逝D.彩色光斑沿光屏向下移動(dòng)，紅光最先消逝解析依據(jù)光的折射定律n＝sinisinr及幾何學(xué)問可知，在玻璃磚轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，光在O點(diǎn)處的折射角確定大于入射角，玻璃磚繞O點(diǎn)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的過程中，法線也逆時(shí)針同步旋轉(zhuǎn)，θ漸漸增大，入射角增大，則折射角也隨之增大；由于法線逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，所以折射光斑在豎直屏上向下移動(dòng)，由臨界角公式sinC＝1n可知，紫光頻率最大，折射率最大，臨界角最小，所以玻璃磚旋轉(zhuǎn)過程中豎直屏上最先消逝的確定是紫光，A、C、D錯(cuò)誤.又依據(jù)光在玻璃磚中的傳播速度7.[滲透試驗(yàn)思想]在天宮課堂其次課“光學(xué)水球”試驗(yàn)中，王亞平老師在水球中注入少量氣體，在水球內(nèi)會(huì)形成一個(gè)氣泡.在另一側(cè)，我們可以視察到王老師一正一反兩個(gè)像，如圖甲所示.這是因?yàn)橛幸徊糠止饩€會(huì)進(jìn)入水球中的氣泡，形成了正立的人像，而另一部分無法進(jìn)入氣泡的光線，形成了倒立的人像.為了便利探討，我們簡(jiǎn)化為如圖乙所示.已知水球半徑為R1，氣泡半徑為R2，兩球?yàn)橥那?有兩束平行光射入水球，其中a光沿半徑方向射入，b光恰好在氣泡表面發(fā)生全反射，水的折射率為n.求a、b兩束平行光之間的距離x.圖甲圖乙答案R2解析畫出b光部分光路，如圖所示.在M點(diǎn)，依據(jù)折射定律有n＝sinisinr，因b光在N點(diǎn)發(fā)生全反射，有sinC＝1n，在三角形OMN中，依據(jù)正弦定理有sinrR2＝sin(π-C)R1，a、b平行光之間的距離x8.[2024重慶一中校考模擬]水面上漂移一半徑為R＝0.2m的圓形荷葉，一條小蝌蚪從距水面h＝720m的圖示位置處沿平行于荷葉直徑AB方向以速度v＝0.05m/s勻速穿過荷葉，已知水的折射率為43，則在小蝌蚪游過荷葉下方的過程中，在水面之上隨意位置看不到小蝌蚪的時(shí)間為（AA.2s B.4s C.6s D.8s解析依據(jù)題意可知，當(dāng)蝌蚪反射的光在荷葉邊緣水面上發(fā)生全反射時(shí)，在水面上隨意位置看不到蝌蚪，如圖所示，由于sinC＝1n＝34，則有tanC＝342-32＝377，故OE＝R－h(huán)tanC＝0.05m，由對(duì)稱性可知A'B'＝2OE＝0.1m，則在水面之上隨意9.如圖，一束復(fù)色光照耀到平行玻璃磚的上表面，經(jīng)玻璃磚下表面射出后分為a、b兩束光，下列說法正確的是（B）A.a光的頻率小于b光的頻率B.a、b確定是平行光線C.a光的波長(zhǎng)大于b光的波長(zhǎng)D.若增大入射角δ，a光對(duì)應(yīng)光線先在下表面發(fā)生全反射解析由光路圖可知，在玻璃磚上表面發(fā)生折射時(shí)，兩束不同色光的入射角相同，a光在介質(zhì)中的折射角小于b光的折射角，則由折射定律可知，a光的折射率大于b光的折射率，則a光的頻率大于b光的頻率，A錯(cuò)誤；玻璃磚的上、下表面平行，則平行玻璃磚上、下表面的入射光線和出射光線確定平行，B正確；由c＝λν可知a光的波長(zhǎng)小于b光的波長(zhǎng)，C錯(cuò)誤；全反射的條件是光由光密介質(zhì)向光疏介質(zhì)中傳播，且入射角大于等于臨界角，由光路可逆性原理可知光線不行能在下表面發(fā)生全反射，D錯(cuò)誤.10.[2024福建福安一中?？糫如圖所示，半圓形透亮介質(zhì)的橫截面半徑為R.一束光從半圓形透亮介質(zhì)的下邊緣以入射角45°從直線邊界射入透亮介質(zhì)，光束在半圓形透亮介質(zhì)的弧形面發(fā)生兩次全反射后剛好從上邊緣射出.已知光在真空中傳播的速度為c.求：（1）半圓形透亮介質(zhì)的折射率；（2）半圓形透亮介質(zhì)的全反射臨界角；（3）光束在半圓形透亮介質(zhì)中傳播的時(shí)間.答案（1）2（2）45°（3）3解析光路圖如圖所示（1）由圖中幾何關(guān)系可知，光束射入介質(zhì)后的折射角r＝30°由折射定律，可得透亮介質(zhì)的折射率n＝sinisin（2）由sinC＝1n，可知臨界角C＝（3）光束在半圓形透亮介質(zhì)中傳播的速度v＝cn＝光束在半圓形透亮介質(zhì)中傳播的距離L＝3R則光束在半圓形透亮介質(zhì)中傳播的時(shí)間t＝Lv＝311.[傳統(tǒng)文化/2024山東青島調(diào)研檢測(cè)]古代學(xué)者早已相識(shí)到光沿直線傳播，戰(zhàn)國(guó)時(shí)期《墨經(jīng)》中就記載了小孔成倒像的試驗(yàn).如圖，一身高為L(zhǎng)的試驗(yàn)者站在水平地面上，距他正前方s處的豎直墻上有一個(gè)圓柱形孔洞，其直徑為d（d?L），深度為h，孔洞距水平地面的高度是試驗(yàn)者身高的一半.由于孔洞深度過大，使得光屏上成像不完整.現(xiàn)用厚度等于洞深的透亮勻整介質(zhì)填充孔洞，不考慮光在透亮介質(zhì)中的反射.（1）若試驗(yàn)者通過小孔能成完整的像，求介質(zhì)折射率的最小值n1；（2）若從試驗(yàn)者一側(cè)進(jìn)入孔洞的光均能勝利出射，求介質(zhì)折射率的最小值n2.答案（1）Ldd2＋h解析（）若試驗(yàn)者通過小孔能成完整的像，則試驗(yàn)者的最高點(diǎn)和最低點(diǎn)的像點(diǎn)能夠在光屏上呈現(xiàn)，所以當(dāng)折射角最大時(shí)，介質(zhì)的折射率最小，作出此時(shí)間線從最高點(diǎn)進(jìn)入介質(zhì)的光路圖如圖所示，由于d?L，可認(rèn)為試驗(yàn)者最高點(diǎn)到孔洞入射點(diǎn)的豎直高度為L(zhǎng)2依據(jù)幾何關(guān)系可知sinθ＝L2(sinα＝d則由折射定律可知介質(zhì)折射率的最小值為n1＝sinθsin（）由于在光的折射中折射角會(huì)隨著入射角的增大而增大，所以當(dāng)以最大入射角射入介質(zhì)的光能從孔洞勝利出射時(shí)，從試驗(yàn)者一側(cè)進(jìn)入孔洞的光均能勝利出射，又入射角最大為，是一確定值，所以當(dāng)入射角為90°的光恰能勝利出射時(shí)，介質(zhì)的折射率最小，作出此種狀況下的光路圖如圖2所示則依據(jù)折射定律可知介質(zhì)折射率的最小值為n2＝sin90°sinα＝12.[汽車大燈光路分析]如圖甲，某汽車大燈距水平地面的高度為81cm，圖乙為該大燈結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化圖.現(xiàn)有一束光從焦點(diǎn)處射出，經(jīng)旋轉(zhuǎn)拋物面反射后，垂直半球透鏡的豎直直徑AB從C點(diǎn)射入透鏡.已知透鏡直徑遠(yuǎn)小于大燈離地面高度，AC＝14AB，半球透鏡的折射率為2，tan15°≈0.27.求這束光照耀到地面的位置與大燈間的水平距離答案300cm解析如圖所示，設(shè)光線從C點(diǎn)水平射向半球透鏡時(shí)的入射角為α，射入半球透鏡折射后的出射光線與水平面成β角，依題意有sinα＝14AB由折射定律得n＝sin設(shè)這束光照耀到地面的位置與車頭大燈間的水平距離為x由幾何關(guān)系得tanβ＝h聯(lián)立解得x＝300cm.13.[單反相機(jī)的取景五棱鏡/2024湖南長(zhǎng)郡中學(xué)校考]如圖所示為單反相機(jī)的取景五棱鏡原理圖，光線①經(jīng)反光鏡反射后垂直AB面射入五棱鏡，最終平行于AB面射出五棱鏡.已知玻璃相對(duì)空氣的折射率為1.6，CD面與AB面的夾角為30°，∠ABC＝90°.（已知sin38°＝11（1）如圖所示，假如左下角的桃心表示一正立的物體，推斷經(jīng)過五棱鏡兩次反射后在取景窗中得到的是正立的還是倒立的像（無需寫出證明過程）；（2）試分析推斷光線在F點(diǎn)是否發(fā)生全反射；（3）分別調(diào)整CD面和AE面與AB面的夾角，使得光線①射到CD面上時(shí)恰好發(fā)生全反射，且光線射出五棱鏡的方向仍與AB面平行，求調(diào)整后CD面與AB面的夾角和AE面與AB面的夾角（∠EAB）.（在傳播過程中光線與DE面無交點(diǎn)）答案（1）倒立的像（2）見解析（3）38°97°解析（1）光路如圖1所示，由圖1可知，經(jīng)過多次反射后在上方的景出現(xiàn)在取景窗的下方，在下方的景出現(xiàn)在取景窗的上方，所以在取景窗中得到的是倒立的像圖1圖2（2）如圖2所示，由幾何關(guān)系可知，光線在F點(diǎn)的入射角為r＝90°－60°＝30°由折射率n＝1.6，sin38°＝11C＝38°＞30°所以