2021高考物理（选择性考试）人教版一轮规范演练：55 光的折射　全反射

2021高考物理（选择性考试）人教版一轮规范演练：55 光的折射　全反射

www.ks5u.com 规范演练55　光的折射　全反射 ‎[抓基础]‎ ‎1.（多选）（2019·衡水中学调研）如图所示，一块上、下表面平行的玻璃砖的厚度为L，玻璃砖的折射率n＝，若光从表面AB射入的入射角i＝60°，光在真空中的光速为c，则（　　）‎ A.折射角r＝30°‎ B.光在玻璃中传播的时间为 C.光在玻璃中传播的时间为 D.改变入射角i，光在下表面CD可能发生全反射 E.光一定能从CD面射出 解析：由n＝得sin r＝＝＝0.5，得r＝30°，故A正确；光在玻璃中传播的速度为v＝，由几何知识可知光在玻璃中传播的路程为s＝，则光在玻璃中传播的时间为t＝＝＝＝，故B错误，C正确；由于光在CD面上的入射角等于光在AB面上的折射角，根据光路可逆性原理可知光一定能从CD面射出，故D错误，E正确.‎ 答案：ACE ‎2.（多选）如图所示，a、b两细束不同单色光相互平行，从一块平行玻璃砖MN表面入射，从PQ面出射时变为一束光c，则下列说法正确的是（　　）‎ A.a光频率大于b光频率 B.略改变玻璃砖厚度，PQ面会有两束光出射 C.a光在真空中传播速度小于b光在真空中传播速度 D.在同一个双缝干涉装置中的干涉图样，b光条纹间距较大 E.因为b光在PQ面发生了全发射，所以c光束只含a光 解析：根据折射光线可知a偏折的程度较大，故对a光的折射率大，即a光的频率大，波长短，根据Δx＝λ可知，b光的条纹间距大，A、D正确；玻璃砖的上表面只有一束光线射出，出射光线恰好重叠，若增大玻璃砖的厚度，a光会从b光的左侧射出，B正确；所有光在真空中的传播速度都相同，C错误；产生全反射的必要条件是光线必须从光密介质射入光疏介质，且入射角大于等于临界角.光线从空气射到玻璃砖上表面的入射角等于下表面上的折射角，不可能大于临界角，所以在上表面不可能发生全反射，E错误.‎ 答案：ABD ‎3.（多选）图甲为某同学利用半圆形玻璃砖测定玻璃折射率n的装置示意图，AO、DO分别表示某次测量时，光线在空气和玻璃中的传播路径.在正确操作后，他利用测出的数据作出了图乙所示的折射角正弦值（sin r）与入射角正弦值（sin i）的关系图象.则下列说法正确的是（　　）‎ 图甲　　　　　　图乙 A.光由D经O到A B.该玻璃砖的折射率n＝1.5‎ C.若由空气进入该玻璃砖中，光的频率变为原来的 D.若由空气进入该玻璃砖中，光的波长变为原来的 E.若以60°角由空气进入该玻璃砖中，光的折射角的正弦值为 解析：由折射定律n＝可知sin r－sin i图象的斜率的倒数表示折射率，所以n＝1.5>1，说明实验时光由A经过O到D，选项A错误，B正确；在由空气进入该玻璃砖时，光的频率不变，光的波长变为原来的，选项C错误，D正确；以入射角i＝60°由空气进入该玻璃砖时，由折射定律n＝，其折射角的正弦值为sin r＝sin i＝×＝，选项E正确. ‎ 答案：BDE ‎4.（多选）如图所示是一玻璃球体，其半径为R，O为球心，AB为水平直径.M点是玻璃球的最高点，来自B点的光线BD从D点射出，出射光线平行于AB，已知∠ABD＝30°，光在真空中的传播速度为c，则（　　）‎ A.此玻璃的折射率为 B.光线从B到D需用时 C.若增大∠ABD，光线不可能在DM段发生全反射现象 D.若减小∠ABD，从AD段射出的光线均平行于AB E.若∠ABD＝0°，则光线从A点射出，传播方向不变，速度增大 解析：由题图可知光线在D点的入射角为i＝30°，折射角为r＝60°，由折射率的定义得n＝知n＝，A正确；光线在玻璃中的传播速度为v＝＝c，由题图知BD＝R，所以光线从B到D需用时t＝＝，B正确；若增大∠ABD，则光线射向DM段时入射角增大，射向M点时为45°，而临界角满足sin C＝＝<，即光线可以在DM段发生全反射现象，C错误；要使出射光线平行于AB，则入射角必为30°，D错误；入射角为0°时，折射角为0°，光沿直线传播，从A点射出时传播速度增大，E正确.‎ 答案：ABE ‎5.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，光路如图所示.M、N、P、Q点的颜色分别为 （　　）‎ A.紫、红、红、紫　 B.红、紫、红、紫 C.红、紫、紫、红 D.紫、红、紫、红 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.‎ 答案：A ‎6.（多选）如图所示，从点光源S发出的一细束白光以一定的角度入射到三棱镜的表面，经过三棱镜的折射后发生色散现象，在光屏的ab间形成一条彩色光带.下列说法中正确的是（　　）‎ A.a侧是红光，b侧是紫光 B.在真空中a侧光的波长小于b侧光的波长 C.三棱镜对a侧光的折射率大于对b侧光的折射率 D.在三棱镜中a侧光的速率比b侧光小 E.在三棱镜中a、b两侧光的速率相同 解析：由题图可以看出，a侧光偏折得较厉害，三棱镜对a侧光的折射率较大，所以a侧光是紫光，波长较短，b侧光是红光，波长较长，A错误，B、C正确；又v＝，所以三棱镜中a侧光的传播速率小于b侧光的传播速率，D正确，E错误.‎ 答案：BCD ‎7.（多选）（2019·辽宁一模）以下说法中正确的是（　　）‎ A.光导纤维是应用了光的全反射 B.天空中出现的彩虹是因为光的折射形成色散现象 C.白光经玻璃三棱镜折射发生色散时，红光的偏折角最大 D.白光经过色散后的七色光从红光到紫光波长逐渐变大 E.在沙漠中，向远方望去，有时能看到远方景物的倒影 解析：光导纤维是应用了光的全反射现象，故A正确；彩虹是雨后放晴时，太阳光照射到小水滴上，一个个的小水滴就像棱镜似的把白光分解为七种单色光，对阳光起分光色散作用，故B正确；白光经玻璃三棱镜折射发生色散时，红光的偏折角最小，紫光的偏折角最大，故C错误；从红光到紫光的频率逐渐变大，而波长逐渐变小，故D错误；在沙漠中，空中空气密度大于沙漠上方的空气密度，由于全反射，向远方望去，有时能看到远方景物的倒影，故E正确.‎ 答案：ABE ‎8.（多选）如图所示，一光束包含两种不同频率的单色光，从空气射向两面平行玻璃砖的上表面，玻璃砖下表面有反射层，光束经两次折射和一次反射后，从玻璃砖上表面分为a、b两束单色光射出.下列说法正确的是（　　）‎ A.a光的频率小于b光的频率 B.光束a在空气中的波长较小 C.出射光束a、b一定相互平行 D.b光在玻璃中的传播路程较大 E.a、b两色光从同种玻璃射向空气时，a 光发生全反射的临界角大 解析：作出光路图如图所示，可知光从空气射入玻璃时a光的偏折程度较大，则a光的折射率较大，频率较大，故A错误；a光的频率较大，则波长较小，故B正确；因为a、b两光射出玻璃砖时的折射角与从空气中射入时的入射角相等，根据几何知识可知出射光束一定相互平行，b光在玻璃中的传播路程较大，故C、D正确；因为a光的折射率较大，由临界角公式sin C＝，知a光的临界角较小，故E错误.‎ 答案：BCD ‎[提素养]‎ ‎9.（2019·湖南株洲质栓）“道威棱镜”广泛地应用在光学仪器当中.如图所示，将一等腰直角棱镜截去棱角，使其平行于底面，可制成“道威棱镜”，这样就减小了棱镜的重量和杂散的内部反射.从M点发出的一束平行于底边ED的单色光从AE边射入，已知棱镜玻璃的折射率n＝.求光线进入“道威棱镜”时的折射角，并通过计算判断光线能否从ED边射出.‎ 解析：由折射定律得n＝＝，‎ 光线进入“道威棱镜”时的折射角γ＝30°，‎ 全反射临界角sin C＝＝即C＝45°，‎ 如图所示，光线到达ED边时入射角θ＝75°>C，‎ 光线不能从ED边射出.‎ ‎10.（2019·河北唐山一模）如图所示，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：‎ ‎（1）玻璃砖的临界角；‎ ‎（2）A点处光线的入射角和折射角.‎ 解析：（1）由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°.‎ 在A点，由＝n得：i＝45°.‎ 答案：（1）45°　（2）45°　30°‎ ‎11.某单色光射向一半径为R的均匀透明圆柱形玻璃砖，若玻璃砖对该单色光的折射率为n＝，光线以θ1＝60°的入射角射入时，求：‎ ‎（1）从玻璃砖中射出的最强光线与入射光线的夹角α.‎ ‎（2）该单色光射入点和第一、二出射点的距离.‎ 解析：（1）光路如图所示：‎ 由折射定律得n＝，‎ 解得θ2＝30°，‎ 从玻璃砖内射出的最强光线与入射光线的夹角α＝2（θ1－θ2）＝60°.‎ ‎（2）该单色光的射入点与第一个射出点的距离为d1＝2Rcos θ2＝R，‎ 由几何关系得，射入点与第二个射出点的距离为d2＝d1＝R.‎ 答案：（1）60°　（2）R　R ‎12.（2019·眉山模拟）一半径为R＝10 cm的半圆形玻璃砖放置在竖直平面上，其截面如下图所示.图中O为圆心，MN为竖直方向的直径.有一束细光线自O 点沿水平方向射入玻璃砖，可以观测到有光线自玻璃砖右侧射出，现将入射光线缓慢平行下移，当入射光线与O点的距离为h＝6 cm时，从玻璃砖右侧射出的光线刚好消失.已知光在真空中的传播速度为c＝3×108 m/s，则：‎ ‎（1）此玻璃的折射率为多少？‎ ‎（2）若h＝5 cm，求光在玻璃砖中传播的时间.‎ 解析：（1）根据题意可知，当入射光线与O点的距离为h时，从玻璃砖射出的光线刚好消失，光线恰好在MN圆弧面上发生了全反射，作出光路图，如图所示.‎ 根据几何知识得：sin C＝，‎ 又sin C＝，联立得：n＝＝.‎ ‎（2）因sin θ＝，解得：θ＝45°>C，故光发生全反射，‎ 光在玻璃砖中传播距离为x＝4h＝20cm，光在玻璃砖中的传播速度为v＝，‎ 则运动的时间为t＝，解得t＝×10－8 s.‎ 答案：（1）　（2）×10－8 s ‎13.玻璃半圆柱体的半径为R，横截面如图所示，圆心为O，A 为圆柱面的顶点.两条单色红光分别按如图方向沿截面入射到圆柱体上，光束1指向圆心，方向与AO夹角为30°，光束2的入射点为B，方向与底面垂直，∠AOB＝60°，已知玻璃对该红光的折射率n＝3，求两条光线经底面折射后的交点与O点的距离d.‎ 解析：光路图如图所示，光线2在B点折射时，入射角i＝60°，‎ 由折射定律n＝，得 sin r＝＝＝，r＝30°，‎ 入射到底面的入射角，i′＝60°－r＝30°，‎ 则sin r′＝nsin i′，r′＝60°，‎ 折射光线交AO延长线于D点，‎ 根据几何知识知LOC＝＝R，同理，光线1从O点射出，折射光线与CD交于E点，折射角∠EOD＝60°.‎ 则△EOD为等边三角形，‎ d＝OE＝OD＝LOCtan 30°＝.‎ 答案：