2024高考物理一輪復習規(guī)范演練55光的折射全反射含解析新人教版

PAGE8-規(guī)范演練55光的折射全反射[抓基礎]1.（多選）（2024·衡水中學調(diào)研）如圖所示，一塊上、下表面平行的玻璃磚的厚度為L，玻璃磚的折射率n＝eq\r(3)，若光從表面AB射入的入射角i＝60°，光在真空中的光速為c，則（）A.折射角r＝30°B.光在玻璃中傳播的時間為eq\f(2\r(3)L,3c)C.光在玻璃中傳播的時間為eq\f(2L,c)D.變更入射角i，光在下表面CD可能發(fā)生全反射E.光肯定能從CD面射出解析：由n＝eq\f(sini,sinr)得sinr＝eq\f(sini,n)＝eq\f(sin60°,\r(3))＝0.5，得r＝30°，故A正確；光在玻璃中傳播的速度為v＝eq\f(c,n)，由幾何學問可知光在玻璃中傳播的路程為s＝eq\f(L,cosr)，則光在玻璃中傳播的時間為t＝eq\f(s,v)＝eq\f(nL,ccosr)＝eq\f(\r(3)L,ccos30°)＝eq\f(2L,c)，故B錯誤，C正確；由于光在CD面上的入射角等于光在AB面上的折射角，依據(jù)光路可逆性原理可知光肯定能從CD面射出，故D錯誤，E正確.答案：ACE2.（多選）如圖所示，a、b兩細束不同單色光相互平行，從一塊平行玻璃磚MN表面入射，從PQ面出射時變?yōu)橐皇鈉，則下列說法正確的是（）A.a光頻率大于b光頻率B.略變更玻璃磚厚度，PQ面會有兩束光出射C.a光在真空中傳播速度小于b光在真空中傳播速度D.在同一個雙縫干涉裝置中的干涉圖樣，b光條紋間距較大E.因為b光在PQ面發(fā)生了全放射，所以c光束只含a光解析：依據(jù)折射光線可知a偏折的程度較大，故對a光的折射率大，即a光的頻率大，波長短，依據(jù)Δx＝eq\f(l,d)λ可知，b光的條紋間距大，A、D正確；玻璃磚的上表面只有一束光線射出，出射光線恰好重疊，若增大玻璃磚的厚度，a光會從b光的左側(cè)射出，B正確；全部光在真空中的傳播速度都相同，C錯誤；產(chǎn)生全反射的必要條件是光線必需從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)，且入射角大于等于臨界角.光線從空氣射到玻璃磚上表面的入射角等于下表面上的折射角，不行能大于臨界角，所以在上表面不行能發(fā)生全反射，E錯誤.答案：ABD3.（多選）圖甲為某同學利用半圓形玻璃磚測定玻璃折射率n的裝置示意圖，AO、DO分別表示某次測量時，光線在空氣和玻璃中的傳播路徑.在正確操作后，他利用測出的數(shù)據(jù)作出了圖乙所示的折射角正弦值（sinr）與入射角正弦值（sini）的關(guān)系圖象.則下列說法正確的是（）圖甲圖乙A.光由D經(jīng)O到AB.該玻璃磚的折射率n＝1.5C.若由空氣進入該玻璃磚中，光的頻率變?yōu)樵瓉淼膃q\f(2,3)D.若由空氣進入該玻璃磚中，光的波長變?yōu)樵瓉淼膃q\f(2,3)E.若以60°角由空氣進入該玻璃磚中，光的折射角的正弦值為eq\f(\r(3),3)解析：由折射定律n＝eq\f(sini,sinr)可知sinr－sini圖象的斜率的倒數(shù)表示折射率，所以n＝1.5>1，說明試驗時間由A經(jīng)過O到D，選項A錯誤，B正確；在由空氣進入該玻璃磚時，光的頻率不變，光的波長變?yōu)樵瓉淼膃q\f(2,3)，選項C錯誤，D正確；以入射角i＝60°由空氣進入該玻璃磚時，由折射定律n＝eq\f(sini,sinr)，其折射角的正弦值為sinr＝eq\f(1,n)sini＝eq\f(2,3)×eq\f(\r(3),2)＝eq\f(\r(3),3)，選項E正確. 答案：BDE4.（多選）如圖所示是一玻璃球體，其半徑為R，O為球心，AB為水平直徑.M點是玻璃球的最高點，來自B點的光線BD從D點射出，出射光線平行于AB，已知∠ABD＝30°，光在真空中的傳播速度為c，則（）A.此玻璃的折射率為eq\r(3)B.光線從B到D需用時eq\f(3R,c)C.若增大∠ABD，光線不行能在DM段發(fā)生全反射現(xiàn)象D.若減小∠ABD，從AD段射出的光線均平行于ABE.若∠ABD＝0°，則光線從A點射出，傳播方向不變，速度增大解析：由題圖可知光線在D點的入射角為i＝30°，折射角為r＝60°，由折射率的定義得n＝eq\f(sinr,sini)知n＝eq\r(3)，A正確；光線在玻璃中的傳播速度為v＝eq\f(c,n)＝eq\f(\r(3),3)c，由題圖知BD＝eq\r(3)R，所以光線從B到D需用時t＝eq\f(BD,v)＝eq\f(3R,c)，B正確；若增大∠ABD，則光線射向DM段時入射角增大，射向M點時為45°，而臨界角滿意sinC＝eq\f(1,n)＝eq\f(\r(3),3)<eq\f(\r(2),2)，即光線可以在DM段發(fā)生全反射現(xiàn)象，C錯誤；要使出射光線平行于AB，則入射角必為30°，D錯誤；入射角為0°時，折射角為0°，光沿直線傳播，從A點射出時傳播速度增大，E正確.答案：ABE5.虹和霓是太陽光在水珠內(nèi)分別經(jīng)過一次和兩次反射后出射形成的，可用白光照耀玻璃球來說明.兩束平行白光照耀到透亮玻璃球后，在水平的白色桌面上會形成MN和PQ兩條彩色光帶，光路如圖所示.M、N、P、Q點的顏色分別為（）A.紫、紅、紅、紫 B.紅、紫、紅、紫C.紅、紫、紫、紅 D.紫、紅、紫、紅解析：玻璃對紅光的折射率最小，對紫光的折射率最大，由折射定律和反射定律可知M點為紫色，N點為紅色，P點為紅色，Q點為紫色，故A項正確.答案：A6.（多選）如圖所示，從點光源S發(fā)出的一細束白光以肯定的角度入射到三棱鏡的表面，經(jīng)過三棱鏡的折射后發(fā)生色散現(xiàn)象，在光屏的ab間形成一條彩色光帶.下列說法中正確的是（）A.a側(cè)是紅光，b側(cè)是紫光B.在真空中a側(cè)光的波長小于b側(cè)光的波長C.三棱鏡對a側(cè)光的折射率大于對b側(cè)光的折射率D.在三棱鏡中a側(cè)光的速率比b側(cè)光小E.在三棱鏡中a、b兩側(cè)光的速率相同解析：由題圖可以看出，a側(cè)光偏折得較厲害，三棱鏡對a側(cè)光的折射率較大，所以a側(cè)光是紫光，波長較短，b側(cè)光是紅光，波長較長，A錯誤，B、C正確；又v＝eq\f(c,n)，所以三棱鏡中a側(cè)光的傳播速率小于b側(cè)光的傳播速率，D正確，E錯誤.答案：BCD7.（多選）（2024·遼寧一模）以下說法中正確的是（）A.光導纖維是應用了光的全反射B.天空中出現(xiàn)的彩虹是因為光的折射形成色散現(xiàn)象C.白光經(jīng)玻璃三棱鏡折射發(fā)生色散時，紅光的偏折角最大D.白光經(jīng)過色散后的七色光從紅光到紫光波長漸漸變大E.在沙漠中，向遠方望去，有時能看到遠方景物的倒影解析：光導纖維是應用了光的全反射現(xiàn)象，故A正確；彩虹是雨后放晴時，太陽光照耀到小水滴上，一個個的小水滴就像棱鏡似的把白光分解為七種單色光，對陽光起分光色散作用，故B正確；白光經(jīng)玻璃三棱鏡折射發(fā)生色散時，紅光的偏折角最小，紫光的偏折角最大，故C錯誤；從紅光到紫光的頻率漸漸變大，而波長漸漸變小，故D錯誤；在沙漠中，空中空氣密度大于沙漠上方的空氣密度，由于全反射，向遠方望去，有時能看到遠方景物的倒影，故E正確.答案：ABE8.（多選）如圖所示，一光束包含兩種不同頻率的單色光，從空氣射向兩面平行玻璃磚的上表面，玻璃磚下表面有反射層，光束經(jīng)兩次折射和一次反射后，從玻璃磚上表面分為a、b兩束單色光射出.下列說法正確的是（）A.a光的頻率小于b光的頻率B.光束a在空氣中的波長較小C.出射光束a、b肯定相互平行D.b光在玻璃中的傳播路程較大E.a、b兩色光從同種玻璃射向空氣時，a光發(fā)生全反射的臨界角大解析：作出光路圖如圖所示，可知光從空氣射入玻璃時a光的偏折程度較大，則a光的折射率較大，頻率較大，故A錯誤；a光的頻率較大，則波長較小，故B正確；因為a、b兩光射出玻璃磚時的折射角與從空氣中射入時的入射角相等，依據(jù)幾何學問可知出射光束肯定相互平行，b光在玻璃中的傳播路程較大，故C、D正確；因為a光的折射率較大，由臨界角公式sinC＝eq\f(1,n)，知a光的臨界角較小，故E錯誤.答案：BCD[提素養(yǎng)]9.（2024·湖南株洲質(zhì)栓）“道威棱鏡”廣泛地應用在光學儀器當中.如圖所示，將一等腰直角棱鏡截去棱角，使其平行于底面，可制成“道威棱鏡”，這樣就減小了棱鏡的重量和雜散的內(nèi)部反射.從M點發(fā)出的一束平行于底邊ED的單色光從AE邊射入，已知棱鏡玻璃的折射率n＝eq\r(2).求光線進入“道威棱鏡”時的折射角，并通過計算推斷光線能否從ED邊射出.解析：由折射定律得n＝eq\r(2)＝eq\f(sin45°,sinγ)，光線進入“道威棱鏡”時的折射角γ＝30°，全反射臨界角sinC＝eq\f(1,n)＝eq\f(\r(2),2)即C＝45°，如圖所示，光線到達ED邊時入射角θ＝75°>C，光線不能從ED邊射出.10.（2024·河北唐山一模）如圖所示，內(nèi)徑為R、外徑為R′＝eq\r(2)R的環(huán)狀玻璃磚的圓心為O，折射率為n＝eq\r(2).一束平行于對稱軸O′O的光線由A點進入玻璃磚，到達B點（未標出）剛好發(fā)生全反射.求：（1）玻璃磚的臨界角；（2）A點處光線的入射角和折射角.解析：（1）由sinC＝eq\f(1,n)＝eq\f(1,\r(2))，得C＝45°.（2）由題給條件畫出光路圖，如圖所示，在△OAB中，OA＝eq\r(2)R，OB＝R，因在B點剛好發(fā)生全反射，則由正弦定理得eq\f(sin（180°－C）,\r(2)R)＝eq\f(sinr,R)，得sinr＝eq\f(1,2)，r＝30°.在A點，由eq\f(sini,sinr)＝n得：i＝45°.答案：（1）45°（2）45°30°11.某單色光射向一半徑為R的勻稱透亮圓柱形玻璃磚，若玻璃磚對該單色光的折射率為n＝eq\r(3)，光線以θ1＝60°的入射角射入時，求：（1）從玻璃磚中射出的最強光線與入射光線的夾角α.（2）該單色光射入點和第一、二出射點的距離.解析：（1）光路如圖所示：由折射定律得n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)，解得θ2＝30°，從玻璃磚內(nèi)射出的最強光線與入射光線的夾角α＝2（θ1－θ2）＝60°.（2）該單色光的射入點與第一個射出點的距離為d1＝2Rcosθ2＝eq\r(3)R，由幾何關(guān)系得，射入點與其次個射出點的距離為d2＝d1＝eq\r(3)R.答案：（1）60°（2）eq\r(3)Req\r(3)R12.（2024·眉山模擬）一半徑為R＝10cm的半圓形玻璃磚放置在豎直平面上，其截面如下圖所示.圖中O為圓心，MN為豎直方向的直徑.有一束細光線自O點沿水平方向射入玻璃磚，可以觀測到有光線自玻璃磚右側(cè)射出，現(xiàn)將入射光線緩慢平行下移，當入射光線與O點的距離為h＝6cm時，從玻璃磚右側(cè)射出的光線剛好消逝.已知光在真空中的傳播速度為c＝3×108m/s，則：（1）此玻璃的折射率為多少？（2）若h＝5eq\r(2)cm，求光在玻璃磚中傳播的時間.解析：（1）依據(jù)題意可知，當入射光線與O點的距離為h時，從玻璃磚射出的光線剛好消逝，光線恰好在MN圓弧面上發(fā)生了全反射，作出光路圖，如圖所示.依據(jù)幾何學問得：sinC＝eq\f(h,R)，又sinC＝eq\f(1,n)，聯(lián)立得：n＝eq\f(R,h)＝eq\f(5,3).（2）因sinθ＝eq\f(\r(2),2)，解得：θ＝45°>C，故光發(fā)生全反射，光在玻璃磚中傳播距離為x＝4h＝20eq\r(2)cm，光在玻璃磚中的傳播速度為v＝eq\f(c,n)，則運動的時間為t＝eq\f(x,v)，解得t＝eq\f(\r(2),9)×10－8s.答案：（1）eq\f(5,3)（2）eq\f(\r(2),9)×10－8s13.玻璃半圓柱體的半徑為R，橫截面如圖所示，圓心為O，A為圓柱面的頂點.兩條單色紅光分別按如圖方向沿截面入射到圓柱體上，光束1指向圓心，方向與AO夾角為30°，光束2的入射點為B，方向與底面垂直，∠AOB＝60°，已知玻璃對該紅光的折射率n＝3，求兩條光線經(jīng)底面折射后的交點與O點的距離d.解析：光路圖如圖所示，光線2在B點折射時，入射角i＝60°，由折射定律n＝eq\f(sini,si