第十四章第1講　光的折射　全反射-2025版高考總復(fù)習(xí)物理

[基礎(chǔ)落實練]1．(2022·浙江6月卷)如圖所示，王亞平在天宮課堂上演示了水球光學(xué)實驗，在失重環(huán)境下，往大水球中央注入空氣，形成了一個空氣泡，氣泡看起來很明亮，其主要原因是()A．氣泡表面有折射沒有全反射B．光射入氣泡衍射形成“亮斑”C．氣泡表面有折射和全反射D．光射入氣泡干涉形成“亮斑”解析：光線從水進(jìn)入氣泡時，是從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)，滿足發(fā)生全反射的條件，即氣泡看起來很明亮的原因是氣泡表面有折射和全反射，A錯誤，C正確；該現(xiàn)象與干涉和衍射無關(guān)，B、D錯誤。答案：C2．莊子與惠子游于濠梁之上。莊子曰：“鯈魚出游從容，是魚之樂也?！比嗽跇蛏嫌^魚()A．人能看到魚，魚不能看到人B．人看到的魚是經(jīng)反射所成的像C．魚看到的人的位置比人的實際位置低D．人看到的魚的位置比魚的實際位置高解析：魚在水中，魚作為等效光源，是從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)，能夠發(fā)生全反射，因此，人可能看不到魚，而人在空氣中，人作為等效光源，是從光疏介質(zhì)進(jìn)入光密介質(zhì)，不能夠發(fā)生全反射，因此，魚能看到人，A錯誤；人看到的魚是經(jīng)光的折射所成的像，B錯誤；人在空氣中，人作為等效光源，入射角大于折射角，魚沿折射光線的反向延長線看人，魚看到的人的位置比人的實際位置高，C錯誤；同理，人看到的魚的位置比魚的實際位置高，D正確。答案：D3.(多選)如圖所示，一束光經(jīng)玻璃三棱鏡折射后分為兩束單色光a、b，波長分別為λa、λb，該玻璃三棱鏡對單色光a、b的折射率分別為na、nb，則()A．na>nb B．na<nbC．λa<λb D．λa>λb解析：由題圖可知，兩束單色光a、b入射角相同時，單色光a的折射角大，由折射定律n＝eq\f(sini,sinr)可知，單色光a的折射率小于單色光b的折射率，故A錯誤，B正確；由于單色光a的折射率小于單色光b的折射率，則單色光a的頻率小于單色光b的頻率，由λ＝eq\f(c,f)可知，單色光a的波長大于單色光b的波長，故C錯誤，D正確。答案：BD4.高速公路上的標(biāo)志牌都使用“回歸反光膜”，這種膜是用球體反射元件制成的。如圖所示，反光膜內(nèi)均勻分布著球形的細(xì)玻璃珠，所用玻璃珠的折射率為1.6，入射的車燈光線經(jīng)玻璃珠依次折射、反射、折射后，出射光線恰好和入射光線平行，則光進(jìn)入玻璃珠后的折射角的正弦值為()A．0.30 B．0.60C．0.80 D．0.90解析：如圖所示，根據(jù)對稱性以及幾何關(guān)系可知i＝2r，根據(jù)折射定律有eq\f(sini,sinr)＝1.6，聯(lián)立以上兩式可得sinr＝0.6，故選項B正確。答案：B5．光導(dǎo)纖維可簡化為長玻璃絲，只有幾微米到一百微米，由于很細(xì)，一定程度上可以彎折。如圖所示將一半徑為r的圓柱形光導(dǎo)纖維，做成外半徑為R的半圓形，一細(xì)光束由空氣中從光導(dǎo)纖維的左端面圓心O1點射入，入射角α＝53°，已知光導(dǎo)纖維對該光的折射率為eq\f(4,3)，sin53°＝0.8，sin37°＝0.6。要使從左端面射入的光能夠不損失的傳送到半圓形光導(dǎo)纖維的另一端，外半徑R需滿足的條件為()A．R≥4r B．R≥16rC．R≤16r D．R≤4r解析：由n＝eq\f(sinα,sinβ)代入數(shù)據(jù)得β＝37°，設(shè)在光導(dǎo)纖維中發(fā)生全反射的臨界角為C，若光不損失應(yīng)滿足γ≥C，即sinγ≥sinC＝eq\f(1,n)；如圖所示，由正弦定理可得eq\f(sinγ,R－r)＝eq\f(sin(90°＋β),R)，聯(lián)立解得R≥16r，故選項B正確。答案：B6．(2024·四川達(dá)州診斷)如圖所示，AOB是半徑為R的扇形玻璃磚，一單色細(xì)光束從AB弧面某一點射入玻璃磚，在玻璃磚中的折射光線平行于BO邊，最后從C點射出，且出射光線與CA夾角為30°，C點到BO面的距離為eq\f(R,2)，AD⊥BO，∠DAO＝30°，光在空氣中的傳播速度為c，求：(1)玻璃磚的折射率；(2)光在玻璃磚中的傳播時間。解析：(1)光束從AB弧面E點射入玻璃磚，光路如圖所示，由幾何知識可知，在AO面上光線的入射角為30°，所以玻璃磚的折射率n＝eq\f(sin60°,sin30°)＝eq\r(3)。(2)由于折射光線CE平行于BO，光線在圓弧面上的入射點E到BO的距離也為eq\f(R,2)，即EF＝eq\f(R,2)所以α滿足sinα＝eq\f(\f(R,2),R)＝eq\f(1,2)解得α＝30°由幾何關(guān)系得CE＝eq\f(R,cosα)＝eq\f(2\r(3)R,3)又光在玻璃磚中的速度v＝eq\f(c,n)＝eq\f(\r(3),3)c故光在玻璃磚中的傳播時間t＝eq\f(CE,v)＝eq\f(2R,c)。答案：(1)eq\r(3)(2)eq\f(2R,c)[能力提升練]7．(2023·浙江1月卷)如圖所示為一斜邊鍍銀的等腰直角棱鏡的截面圖。一細(xì)黃光束從直角邊AB以角度θ入射，依次經(jīng)AC和BC兩次反射，從直角邊AC出射。出射光線相對于入射光線偏轉(zhuǎn)了α角，則α()A．等于90°B．大于90°C．小于90°D．與棱鏡的折射率有關(guān)解析：平面鏡成像法：以BC面為平面鏡，成像如圖所示，由對稱性可知β＝γ，由幾何知識及光路可逆可知，光線在AC處的折射角為θ，由于光線在AB、AC邊的法線改變90°，所以出射光線相對于入射光線偏轉(zhuǎn)了90°，故選A。答案：A8．在光學(xué)儀器中，“道威棱鏡”被廣泛用來進(jìn)行圖像的翻轉(zhuǎn)，其橫截面如圖所示，ABCD是底角為45°的等腰梯形。現(xiàn)有與BC平行的三條相同的單色光線1、2、3射入AB，經(jīng)BC面反射后，直接射到CD面上，已知棱鏡材料的折射率n＝eq\r(2)。下列有關(guān)說法正確的是()A．光線在棱鏡中傳播時頻率減小B．BC面上有光線射出棱鏡C．從CD面上射出的光線一定與入射光線平行D．從CD面上射出的三條光線中最靠近C點的是光線3解析：光線在棱鏡中傳播時頻率不變，故A錯誤；光路圖如圖所示，根據(jù)折射定律有n＝eq\f(sini,sinr)＝eq\f(sin45°,sinr)，解得r＝30°，所以θ＝90°－(180°－45°－90°－r)＝75°，根據(jù)折射率與臨界角的關(guān)系sinC＝eq\f(1,n)，所以C＝45°<θ，所以BC面上沒有光線射出棱鏡，故B錯誤；根據(jù)幾何關(guān)系有α＝r＝30°，所以β＝i＝45°，由此可知，從CD面上射出的光線一定與入射光線平行，故C正確；由光路圖可知，從CD面上射出的三條光線中最靠近C點的是光線1，故D錯誤。答案：C9．(2023·全國乙卷)如圖，一折射率為eq\r(2)的棱鏡的橫截面為等腰直角三角形ABC，AB＝AC＝l，BC邊所在底面上鍍有一層反射膜。一細(xì)光束沿垂直于BC方向經(jīng)AB邊上的M點射入棱鏡，若這束光被BC邊反射后恰好射向頂點A，求M點到A點的距離。解析：光束由M點射入后發(fā)生折射，經(jīng)BC邊反射后經(jīng)過A點，作出M點關(guān)于BC的對稱點M′，連接M′A交BC于D，光路圖如圖所示。由幾何關(guān)系可知入射角i＝45°設(shè)折射角為r，由折射定律可知n＝eq\f(sini,sinr)解得r＝30°設(shè)AM間的距離為d，由幾何關(guān)系可知∠AB