第十四章第1講　光的折射　全反射-2025版高考總復習物理

[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：光線從水進入氣泡時，是從光密介質(zhì)進入光疏介質(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．光導纖維可簡化為長玻璃絲，只有幾微米到一百微米，由于很細，一定程度上可以彎折。如圖所示將一半徑為r的圓柱形光導纖維，做成外半徑為R的半圓形，一細光束由空氣中從光導纖維的左端面圓心O1點射入，入射角α＝53°，已知光導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．(2024·四川達州診斷)如圖所示，AOB是半徑為R的扇形玻璃磚，一單色細光束從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．在光學儀器中，“道威棱鏡”被廣泛用來進行圖像的翻轉(zhuǎn)，其橫截面如圖所示，ABCD是底角為45°的等腰梯形?，F(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