全国版2021高考物理一轮复习专题十六光学电磁波相对论简介考点1光的折射全反射精练含解析

全国版2021高考物理一轮复习专题十六光学电磁波相对论简介考点1光的折射全反射精练含解析

专题十六　光学、电磁波、相对论简介 考点1 光的折射、全反射 ‎　　　　　　　‎ ‎1.[2020吉林长春监测,多选]下列有关光现象的说法正确的是(　　)‎ A.在太阳光照射下,水面上的油膜出现彩色花纹是光的全反射现象 B.光导纤维丝内芯的折射率比外套的折射率大,光传播时在内芯与外套的界面发生全反射 C.白光穿过玻璃砖,各单色光在玻璃砖中速度不相等,红光速度最大,紫光速度最小 D.露珠的晶莹透亮现象,是由光的全反射引起的 E.全息照相技术应用了光的衍射 ‎2.[2020浙江台州适应性考试,多选]如图所示,Ox轴沿水平方向,Oy轴沿竖直向上方向.在x≥0,y≥0的矩形区域内存在某种分布范围足够广的介质.其折射率只随着y的变化而变化.有两束细光束a、b从O点射入介质,沿如图所示的路径传播.下列判断正确的是(　　)‎ A.此介质的折射率随着y的增大而增大 B.介质对a光的折射率比对b光的折射率大 C.产生海市蜃楼现象与上述现象的光学原理类似 D.细光束a在继续传播的过程中可能会发生全反射 ‎3.[2020四川成都毕业班摸底,8分]如图,△ABC是横截面为直角三角形的玻璃三棱镜,一平行于CB边的细激光束从AC边上的某点射入棱镜后,在AB边上的D点部分反射、部分折射,其中反射光刚好与AC边平行.已知AB=L,AD=L‎3‎,∠C=30°,空气中的光速为c.‎ ‎(1)试通过计算,判断光束第一次射到BC边时是否发生全反射;‎ ‎(2)求光束自进入棱镜到第一次从AC边射出所经历的时间.‎ ‎4.[2020山西太原名校定时训练,10分]有一玻璃棱镜,横截面为如图所示的圆心角为90°的扇形,扇形的半径为R,一束细光以垂直于OP的方向射向OP界面,当入射点M距O点0.5R时,在圆弧PQ界面上的折射角为45°.已知光在真空中的传播速度为c.‎ - 4 -‎ ‎(1)求此种玻璃的折射率;‎ ‎(2)若此入射光可以在OP方向上移动,是否存在反射光垂直OQ方向从OQ界面射出的情况;如果有,请作出最简单的光路图,并求出此种情况下光在该玻璃棱镜中的传播时间.‎ ‎5.[2020福建五校第二次联考,10分]如图所示为半圆形玻璃砖的横截面,半圆的圆心为O、半径为R.一光线以入射角i=45°从AB面上的A点射入,经AB面折射后进入玻璃砖.玻璃砖对该光线的折射率n=‎2‎,光在真空中传播的速度大小为c.求:‎ ‎(1)该光线从AB面进入玻璃砖的折射角r及其在玻璃砖中发生全反射的临界角C;‎ ‎(2)该光线在玻璃砖内传播的时间t.‎ - 4 -‎ 考点1　光的折射、全反射 ‎1.BCD　在太阳光照射下,水面上油膜出现彩色花纹是薄膜干涉现象,故A错误;光导纤维丝内芯的折射率比外套的折射率大,光传播时在内芯与外套的界面发生全反射,故B正确;白光穿过玻璃砖,各单色光在玻璃砖中速度不相等,红光速度最大,紫光速度最小,故C正确;露珠看起来晶莹透亮,因为光在露珠内表面发生了全反射,故D正确;全息照相技术应用了光的干涉,故E错误.‎ ‎2.CD　介质的折射率随着y的变化而变化,由题图可知,y一定时,入射角小于折射角,则知此介质的折射率随着y的增大而减小,A错误;由光线的偏折程度知介质对a光的折射率比对b光的折射率小,B错误;海市蜃楼发生时空气折射率随高度的增大而减小,与此介质折射率的变化相似,C正确;光从光密介质进入光疏介质,若入射角大于临界角,则发生全反射,D正确.‎ ‎3.解析:(1)设光在AC边的入射点为E,在BC边的反射点为F,在AC边的出射点为G,光路如图所示.‎ 由图结合题意可知,在D点反射角为30°,∠ADE=60°,△ADE为等边三角形 在E点折射时,入射角i=60°,折射角r=90°-∠AED=30°(1分)‎ 根据折射定律n=sinisinr(1分)‎ 解得n=‎‎3‎ 设发生全反射的临界角为C',则有sin C'=‎1‎n=‎3‎‎3‎(1分)‎ 在F点,入射角为60°,因sin 60°=‎3‎‎2‎>‎3‎‎3‎,故该处会发生全反射.(1分)‎ ‎(2)光束在G点发生折射进入空气 由几何知识得FG=ED=AD=‎L‎3‎ DF=AB-ADcos60°‎=‎4L‎3‎(1分)‎ 故光束进入棱镜到第一次从AC边射出所通过的路程 s=ED+DF+FG=2L(1分)‎ 光在棱镜中的速度v=cn(1分)‎ 又s=vt 解得光束自进入棱镜到第一次从AC边射出所经历的时间t=‎2‎3‎Lc.(1分)‎ ‎4.解析:(1)由折射定律可知n=sin45°‎sin∠ONM(1分)‎ - 4 -‎ 由几何关系可得sin ∠ONM=‎0.5RR=0.5(1分)‎ 联立可得n=‎2‎.(1分)‎ ‎(2)符合题目要求的最简单光路就是在圆弧界面只发生一次全反射,然后就从OQ界面射出的情况,光路如图所示.(1分)‎ 由反射定律及几何关系可知此时∠EFO=45°(1分)‎ 又sin ∠EFO=‎2‎‎2‎=‎1‎n=sin C,故光在F点恰好发生全反射(1分)‎ 由几何关系可知EF=FG=‎2‎R‎2‎(1分)‎ 而n=cv(1分)‎ 所以t=EF+FGv=‎2‎Rc‎2‎=‎2Rc.(2分)‎ ‎5.解析:(1)根据折射定律有n=sinisinr(1分)‎ 解得r=30°(1分)‎ 又sin C=‎1‎n(1分)‎ 解得C=45°.(1分)‎ ‎(2)由几何关系可知,光线在P1、P2点的入射角均为60°(大于C),故光线在P1、P2点均发生全反射,并恰好从B点射出玻璃砖,光路图如图所示(2分)‎ 光线在玻璃砖内传播的总路程为 L=3R(1分)‎ 又t=Lv(1分)‎ v=cn(1分)‎ 解得t=‎3‎2‎Rc.(1分)‎ - 4 -‎