2022屆高考物理一輪復習-課后限時集訓35-光的折射-全反射-光的色散新人教版

2022屆高考物理一輪復習課后限時集訓35光的折射全反射光的色散新人教版2022屆高考物理一輪復習課后限時集訓35光的折射全反射光的色散新人教版PAGE7-2022屆高考物理一輪復習課后限時集訓35光的折射全反射光的色散新人教版2022屆高考物理一輪復習課后限時集訓35光的折射全反射光的色散新人教版年級：姓名：課后限時集訓(三十五)(時間：40分鐘)1.(多選)一束單色光從真空斜射向某種介質(zhì)的表面，光路如圖所示。下列說法中正確的是()A．此介質(zhì)的折射率等于1.5B．此介質(zhì)的折射率等于eq\r(2)C．當光線從介質(zhì)射向真空中時，入射角大于45°時可發(fā)生全反射現(xiàn)象D．當光線從介質(zhì)射向真空中時，入射角小于30°時可能發(fā)生全反射現(xiàn)象E．光進入介質(zhì)后波長變短BCE[由題圖及折射率定義得，n＝eq\f(sin45°,sin30°)＝eq\r(2)，選項A錯，B對；當光線從介質(zhì)射向真空中時，發(fā)生全反射的臨界角C滿足sinC＝eq\f(1,n)，解得C＝45°，即入射角大于等于45°時可發(fā)生全反射現(xiàn)象，選項C對，D錯；光進入介質(zhì)后光速變小，而頻率不變，由λ＝eq\f(v,f)知，選項E對。]2.(多選)水下一點光源，發(fā)出a、b兩單色光。人在水面上方向下看，水面中心Ⅰ區(qū)域有a光、b光射出，Ⅱ區(qū)域只有a光射出，如圖所示。下列判斷正確的是()A．a(chǎn)、b光從Ⅰ區(qū)域某點傾斜射出時，a光的折射角小B．在真空中，a光的波長大于b光的波長C．水對a光的折射率大于對b光的折射率D．水下b光不能射到圖中Ⅱ區(qū)域E．水下a、b光能射到圖中Ⅱ區(qū)域以外區(qū)域ABE[根據(jù)題述可知，b光發(fā)生全反射的臨界角較小，由sinC＝eq\f(1,n)可知，水對b光的折射率較大，對a光的折射率較小，a、b光從Ⅰ區(qū)域某點傾斜射出時，a光的折射角小，A正確，C錯誤；由折射率隨光的頻率的增大而增大可知，a光的頻率較小，波長較長，B正確；水下b光能射到題圖中Ⅱ區(qū)域，由于水下b光在題圖中Ⅱ區(qū)域發(fā)生了全反射，Ⅱ區(qū)域只有a光射出，D錯誤；水下a、b光能射到題圖中Ⅱ區(qū)域以外區(qū)域，由于發(fā)生了全反射，不能射出水面，E正確。]3.(多選)如圖所示，一束光沿半徑方向射向一塊半圓柱形玻璃磚，在玻璃磚底面上的入射角為θ，經(jīng)折射后射出a、b兩束光線。則()A．在玻璃中，a光的傳播速度小于b光的傳播速度B．在真空中，a光的波長小于b光的波長C．在真空中，a光的波長大于b光的波長D．玻璃磚對a光的折射率小于對b光的折射率E．若改變光束的入射方向使θ角逐漸變大，則折射光線a首先消失ABE[通過題圖可看出，折射后a光的偏折程度大于b光的偏折程度，玻璃磚對a光的折射率大于b光的折射率，選項D錯誤；a光的頻率大于b光的頻率，波長小于b光的波長，選項B正確，C錯誤；由n＝eq\f(c,v)知，在玻璃中，a光的傳播速度小于b光的傳播速度，選項A正確；入射角增大時，折射率大的光線首先發(fā)生全反射，a光首先消失，選項E正確。]4.(多選)如圖所示，空氣中有兩塊材質(zhì)不同、上下表面平行的透明玻璃板平行放置；一束由紅、藍兩種色光混合而成的細光束，從空氣中以某一角度θ(0<θ<90°)入射到第一塊玻璃板的上表面。下列說法正確的是()A．在第一塊玻璃板下表面一定有出射光B．在第二塊玻璃板下表面一定沒有出射光C．第二塊玻璃板下表面的出射光方向一定與入射光方向平行D．第二塊玻璃板下表面的出射光一定在入射光延長線的左側E．第一塊玻璃板下表面的兩條出射光線中藍光一定在紅光的右側ACD[光線從第一塊玻璃板的上表面射入，在第一塊玻璃板上表面的折射角和下表面的入射角相等，根據(jù)光路可逆性知，光在第一塊玻璃板下表面一定有出射光，同理，在第二個玻璃板下表面也一定有出射光，A正確，B錯誤；因為光在玻璃板上表面的折射角和下表面的入射角相等，根據(jù)光路可逆性知，下表面的出射光的折射角和上表面的入射光的入射角相等，即兩光線平行，所以第二塊玻璃板下表面的出射光方向一定與入射光方向平行，C正確；光線在玻璃板中發(fā)生偏折，由于折射角小于入射角，可知第二塊玻璃板下表面的出射光一定在入射光延長線的左側，D正確；藍光的頻率大于紅光的頻率，所以玻璃板對藍光的折射率大于對紅光的折射率，故藍光的偏折程度大，出射光線中藍光在紅光的左側，E錯誤。]5.如圖所示，某同學用插針法測定一半圓形玻璃磚的折射率。在平鋪的白紙上垂直紙面插大頭針P1、P2確定入射光線，并讓入射光線過圓心O，在玻璃磚(圖中實線部分)另一側垂直紙面插大頭針P3，使P3擋住P1、P2的像，連接OP3，圖中MN為分界線，虛線半圓與玻璃磚對稱，B、C分別是入射光線、折射光線與圓的交點，AB、CD均垂直于法線并分別交法線于A、D點。(1)設AB的長度為l1，AO的長度為l2，CD的長度為l3，DO為的長度為l4，為較方便地表示出玻璃磚的折射率，需用刻度尺測量________，則玻璃磚的折射率可表示為________。(2)該同學在插大頭針P3前不小心將玻璃磚以O為圓心順時針轉過一小角度，由此測得玻璃磚的折射率將________(選填“偏大”“偏小”或“不變”)。[解析](1)sinθ1＝eq\f(l1,BO)，sinθ2＝eq\f(l3,CO)，因此玻璃磚的折射率n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)＝eq\f(\f(l1,BO),\f(l3,CO))＝eq\f(l1,l3)，因此只需測量l1和l3即可。(2)玻璃磚順時針轉過一個小角度，在處理數(shù)據(jù)時，認為l1是不變的，即入射角不變，而l3減小，所以測量值n＝eq\f(l1,l3)將偏大。[答案](1)l1和l3eq\f(l1,l3)(2)偏大6.(2020·寧夏銀川一中第一次月考)如圖所示，一束水平光線透過容器射到液體內(nèi)部的平面鏡上的O點，已知這種液體的折射率為2。(1)求這種液體的全反射臨界角。(2)當平面鏡以過O點垂直紙面的軸轉動時，為使光線能夠從液體表面射出，平面鏡與入射光的夾角α的取值范圍應為多少？[解析](1)根據(jù)折射率與全反射臨界角關系可知sinC＝eq\f(1,n)＝eq\f(1,2)所以全反射臨界角C＝30°。甲(2)當光線從右上方射向液面剛好發(fā)生全反射時，光路如圖甲所示由圖甲可知2θ＝90°＋C＝120°，α1＝90°－θ解得α1＝30°光線從液面射出，必須滿足α1>30°當光線從左上方射向液面剛好發(fā)生全反射時，光路如圖乙所示乙由圖乙可知2θ＝90°－C＝60°，α2＝90°－θ解得α2＝60°光線從液面射出，必須滿足α2<60°綜上可知為使光線能從液體表面射出，α的取值范圍應為30°<α<60°。[答案](1)30°(2)30°<α<60°7．(2020·北京高考模擬)已知天然材料的折射率都為正值(n>0)。近年來，人們針對電磁波某些頻段設計的人工材料，可以使折射率為負值(n<0)，稱為負折射率介質(zhì)。電磁波從正折射率介質(zhì)入射到負折射率介質(zhì)時，符合折射定律，但折射角為負，即折射線與入射線位于法線同側，如圖1所示。點波源S發(fā)出的電磁波經(jīng)一負折射率平板介質(zhì)后，在另一側成實像。如圖2所示，其中光線SO垂直于介質(zhì)平板，則圖中畫出的4條折射線(標號為1、2、3、4)之中，正確的是()圖1圖2A．1 B．2C．3 D．4D[由題中的材料可知，點波源發(fā)出的電磁波經(jīng)一負折射率介質(zhì)時，折射光線和入射光線應位于法線的同側，則A、B錯誤；又要求在介質(zhì)平板另一側成實像，而光線3所成的像是從介質(zhì)中折射出的光線的反向延長線與SO的交點，該像應是虛像，則C錯誤；由題意可知折射光線4符合題意，則D正確。]8．(多選)(2020·山東高考)截面為等腰直角三角形的三棱鏡如圖甲所示。DE為嵌在三棱鏡內(nèi)部緊貼BB′C′C面的線狀單色可見光光源，DE與三棱鏡的ABC面垂直，D位于線段BC的中點。圖乙為圖甲中ABC面的正視圖。三棱鏡對該單色光的折射率為eq\r(2)，只考慮由DE直接射向側面AA′C′C的光線。下列說法正確的是()圖甲圖乙A．光從AA′C′C面出射的區(qū)域占該側面總面積的eq\f(1,2)B．光從AA′C′C面出射的區(qū)域占該側面總面積的eq\f(2,3)C．若DE發(fā)出的單色光頻率變小，AA′C′C面有光出射的區(qū)域面積將增大D．若DE發(fā)出的單色光頻率變小，AA′C′C面有光出射的區(qū)域面積將減小AC[由全反射臨界角與折射率的關系sinC＝eq\f(1,n)＝eq\f(1,\r(2))可知，臨界角為45°，即光線垂直BC方向射出在AC面恰好發(fā)生全反射，由幾何知識可知光從AA′C′C面出射的區(qū)域占該側面總面積的eq\f(1,2)，所以A項正確，B項錯誤；若DE發(fā)出的單光色頻率減小，則折射率n隨之減小，由sinC＝eq\f(1,n)可知，其臨界角增大，所以AA′C′C面有光出射的區(qū)域面積將增大，C項正確，D項錯誤。]9.(2020·河北張家口摸底聯(lián)考)如圖所示為一玻璃磚的橫截面，其中OAB是半徑為R的扇形，∠AOB＝45°，△OBD為等腰直角三角形。一束光線從距O點eq\f(R,2)的P點垂直于OD邊射入，光線恰好在BD邊上發(fā)生全反射，最后從弧AB上某點第一次射出玻璃磚。已知光在真空中的傳播速度為c，求：(1)玻璃磚對該光線的折射率；(2)光從P點射入到第一次射出玻璃磚的過程中，光在玻璃磚中傳播的時間。[解析](1)作出光路圖，如圖所示，由幾何關系得sin∠OEP＝eq\f(OP,OE)＝eq\f(\r(2),2)光線恰好發(fā)生全反射，所以∠OEP＝C，sinC＝eq\f(1,n)解得n＝eq\r(2)。(2)由幾何關系知，BD邊與OA邊平行，光線在OA邊上也恰好發(fā)生全反射，有PE＝EG＝GF＝QH＝eq\f(1,2)R因此sin∠QOH＝eq\f(QH,OQ)＝eq\f(1,2)，則∠QOH＝30°OH＝Rcos30°＝eq\f(\r(3),2)R因此光在玻璃中傳播的路程s＝PE＋EF＋FQ＝EF＋OH＝eq\f(\r(3)＋2,2)R光在玻璃中傳播的時間t＝eq\f(s,v)＝eq\f(ns,c)＝eq\f(\r(6)＋2\r(2),2c)R。[答案](1)eq\r(2)(2)eq\f(\r(6)＋2\r(2),2c)R10.如圖所示，ABCD是某種透明材料的截面，AB面為平面，CD面是半徑為R的圓弧面，O1O2為對稱軸，一束單色光從O1點斜射到AB面上折射后照射到圓弧面上E點，剛好發(fā)生全反射。已知單色光在AB面上入射角α的正弦值為eq\f(\r(3),3)，DO2⊥CO2，透明材料對單色光的折射率為eq\f(2\r(3),3)，光在真空中傳播速度為c，求：(1)O1O2與O2E的夾角θ的大??；(2)光在透明材料中傳播的時間(不考慮光在BC面的反射)。(結果可以用根號表示)[解析]本題通過直線和曲線界面的組合考查光的折射和反射問題。(1)由折射定律有n＝eq\f(sinα,sinr)，可得r＝30°，光在圓弧面上E點剛好發(fā)生全反射，因此有sinC＝eq\f(1,n)＝eq