【物理】2020届一轮复习人教版光的折射全反射课时作业

【物理】2020届一轮复习人教版光的折射全反射课时作业

光的折射　全反射 ‎1.(多选)如图1所示，有一束平行于等边三棱镜截面ABC的单色光从空气射入E点，并偏折到F点，已知入射方向与边AB的夹角为θ＝30°，E、F分别为边AB、BC的中点，则下列说法正确的是(　　)‎ 图1‎ A.该棱镜的折射率为 B.光在F点发生全反射 C.光从空气进入棱镜，波长变短 D.光从空气进入棱镜，波速变小 E.从F点出射的光束与入射到E点的光束平行 答案　ACD 解析　在E点作出法线可知入射角为60°，折射角为30°，由n＝可得折射率为，故A正确；由几何关系可知，在BC边上的入射角小于临界角，不会发生全反射，B错；由公式v＝可知，光从空气进入棱镜，波速变小，又v＝λf，光从空气进入棱镜，波长变短，故C、D正确；三棱镜两次折射使得光线都向底边偏折，不会与入射到E点的光束平行，故E错误.‎ ‎2.如图2所示，光导纤维由内芯和包层两个同心圆柱体组成，其中心部分是内芯，内芯以外的部分为包层，光从一端进入，从另一端射出，下列说法正确的是(　　)‎ 图2‎ A.内芯的折射率大于包层的折射率 B.内芯的折射率小于包层的折射率 C.不同频率的可见光从同一根光导纤维的一端传输到另一端所用的时间相同 D.若紫光以如图所示角度入射时，恰能在内芯和包层分界面上发生全反射，则改用红光以同样角度入射时，也能在内芯和包层分界面上发生全反射 答案　A ‎3.一束复色光由空气斜射向一块平行平面玻璃砖，经折射分成两束单色光a、b.已知a光的频率小于b光的频率，下列光路图正确的是(　　)‎ 答案　D 解析　两种单色光射入玻璃砖时的折射角小于入射角，据此可排除选项A、B；已知a光的频率小于b光的频率，那么a光在玻璃砖中的折射率较小，入射角相同时，折射角较大，选项D正确.‎ ‎4.(2015·重庆理综·11(1))虹和霓是太阳光在水珠内分别经过一次和两次反射后出射形成的，可用白光照射玻璃球来说明.两束平行白光照射到透明玻璃球后，在水平的白色桌面上会形成MN和PQ两条彩色光带，光路如图3所示.M、N、P、Q点的颜色分别为(　　)‎ 图3‎ A.紫、红、红、紫 B.红、紫、红、紫 C.红、紫、紫、红 D.紫、红、紫、红 答案　A 解析　玻璃对红光的折射率最小，对紫光的折射率最大，由折射定律和反射定律可知M点为紫色，N点为红色，P点为红色，Q点为紫色，故A项正确.‎ ‎5.(2017·河北唐山一模)如图4所示，内径为R、外径为R′＝R的环状玻璃砖的圆心为O，折射率为n＝.一束平行于对称轴O′O的光线由A点进入玻璃砖，到达B点(未标出)刚好发生全反射.求：‎ 图4‎ ‎(1)玻璃砖的临界角；‎ ‎(2)A点处光线的入射角和折射角.‎ 答案　(1)45°　(2)45°　30°‎ 解析　(1)sin C＝＝ 得C＝45°‎ ‎(2)由题给条件画出光路图，如图所示，‎ 在△OAB中，OA＝R，OB＝R，因在B点刚好发生全反射，则由正弦定理得 ＝ 得sin r＝，r＝30°‎ 由＝n 得i＝45°‎ ‎6.(2017·湖南长沙四县三月模拟)如图5所示，将半径为R的透明半球体放在水平桌面上方，O为球心，直径恰好水平，轴线OO′垂直于水平桌面.位于O点正上方某一高度处的点光源S发出一束与OO′夹角θ＝60°的单色光射向半球体上的A点，光线通过半球体后刚好垂直射到桌面上的B点，已知O′B＝R，光在真空中传播速度为c，不考虑半球体内光的反射，求：‎ 图5‎ ‎(1)透明半球体对该单色光的折射率n；‎ ‎(2)该光在半球体内传播的时间.‎ 答案　(1)　(2) 解析　(1)光从光源S射出经半球体到达水平桌面的光路如图.‎ 光由空气射向半球体，由折射定律，有n＝，因CD＝O′B＝R，则在△OCD中，sin∠COD＝ 得∠COD＝60°‎ 由几何知识知γ＝∠COD＝60°‎ 光由半球体射向空气，由折射定律，有n＝ 故α＝β，由几何知识得α＋β＝60°‎ 故α＝β＝30°，解得n＝ ‎(2)光在半球体中传播的速度为v＝＝c 由几何关系知AC＝AO，且ACsin α＋AO＝O′B 解得AC＝R 光在半球体中传播的时间t＝＝.‎ ‎7.(2017·河北冀州2月模拟)在真空中有一正方体玻璃砖，其截面如图6所示，已知它的边长为d.在AB面上方有一单色点光源S，从S发出的光线SP以60°入射角从AB面中点射入，当它从侧面AD射出时，出射光线偏离入射光线SP的偏向角为30°，若光从光源S到AB面上P 点的传播时间和它在玻璃砖中传播的时间相等，求点光源S到P点的距离.‎ 图6‎ 答案　d 解析　光路图如图所示，由折射定律知，光线在AB面上折射时有n＝ 在AD面上出射时n＝ 由几何关系有α＋β＝90°‎ δ＝(60°－α)＋(γ－β)＝30°‎ 联立以上各式并代入数据得α＝β＝45°，γ＝60°‎ 所以n＝＝ 光在玻璃砖中通过的距离s＝d＝t 设点光源到P点的距离为L，有L＝ct 解得L＝d.‎ ‎8.(2016·全国卷Ⅲ·34(2))如图7所示，玻璃球冠的折射率为，其底面镀银，底面的半径是球半径的倍；在过球心O且垂直于底面的平面(纸面)内，有一与底面垂直的光线射到玻璃球冠上的M点，该光线的延长线恰好过底面边缘上的A点，求该光线从球面射出的方向相对于其初始入射方向的偏角.‎ 图7‎ 答案　150°‎ 解析　设图中N点为光线在球冠内底面上的反射点，光线的光路图如图所示.设光线在M点的入射角为i、折射角为r，在N点的入射角为i′，反射角为i″，玻璃折射率为n.由几何关系知△OAM为等边三角形，则 i＝60° ①‎ 由折射定律有sin i＝nsin r ②‎ 代入题给条件n＝得 r＝30° ③‎ 作底面在N点的法线NE，由于NE∥AM，有 i′＝30° ④‎ 根据反射定律，有i″＝30° ⑤‎ 连接ON，由几何关系知△MAN≌△MON，故有 ‎∠MNO＝60° ⑥‎ 由④⑥式得∠ENO＝30°‎ 于是∠ENO为反射角，NO为反射光线.这一反射光线经球面再次折射后不改变方向.所以，经一次反射后射出玻璃球冠的光线相对于入射光线的偏角β为 β＝180°－∠ENO＝150°.‎