【物理】2020届一轮复习人教版 光的折射 全反射 课时作业
2020届一轮复习人教版 光的折射 全反射 课时作业
一、选择题
1.如图，一束光经玻璃三棱镜折射后分为两束单色光a、b，波长分别为λa、λb，该玻璃对单色光a、b的折射率分别为na、nb，则( )
A．λa<λb，na>nb B．λa>λb，na
λb，na>nb
解析：B 由题图知，三棱镜对b光的折射率较大，所以naλb，所以B正确，A、C、D错误．
2.(多选)(2018·江南十校联考)如图所示，有一束平行于等边三棱镜截面ABM的单色光从空气射向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、BM的中点，则( )
A．该三棱镜对该单色光的折射率为
B．光在F点发生全反射
C．光从空气进入棱镜，波长变短
D．从F点出射的光束与入射到E点的光束可能平行
E．从F点出射的光束与入射到E点的光束偏向角为60°
解析：ACE 在E点作出法线可知入射角为i＝60°，折射角为r＝30°，由折射定律可知折射率n＝＝，A正确；由sin C＝可知全反射的临界角大于30°，由光路可知，在边BM上的入射角等于30°，小于全反射的临界角，故不会发生全反射，B错误；根据公式n＝＝＝，得λ介＝，可知光从空气进入棱镜，波长变短，C正确；三棱镜两次折射使得光线都向AM边偏折，不会与入射到E点的光束平行，D错误；从F点出射的光束与入射到E点的光束偏向角为2(i－r)＝60°，E正确．
3.(多选)(2018·昆明模拟)如图所示，一束光斜射向厚度为d的矩形玻璃砖，经它折射后射出a、b两束光线，则下列说法正确的是( )
A．玻璃砖对a光的折射率小于对b光的折射率
B．在真空中，a光的波长小于b光的波长
C．在玻璃中，a光的传播速度大于b光的传播速度
D．从玻璃砖底边射出的a、b光传播方向不平行
E．如果只将玻璃砖的厚度d减半，那么从玻璃砖底边射出的a、b光线间的距离将减小
解析：ACE a光的偏折程度小，折射率小，故A正确；在真空中，折射率小的光波长长，故B错误；在玻璃中v＝，知a光的传播速度较大，C正确；根据平行玻璃砖对光的控制作用，知出射光与入射光平行，D错误；当玻璃砖的厚度减半时，a、b两出射光的间距也会减小，E正确．
4．某同学通过实验测定半圆形玻璃砖的折射率n.如图甲所示，O是圆心，MN是法线，AO、BO分别表示某次测量时光线在空气和玻璃砖中的传播路径．该同学测得多组入射角i和折射角r，作出sin i－sin r图像如图乙所示，则( )
A．光由A经O到B，n＝1.5
B．光由B经O到A，n＝1.5
C．光由A经O到B，n＝0.67
D．光由B经O到A，n＝0.67
解析：B 介质折射率的计算为空气中的角度和介质中角度的正弦值之比，空气中角度较大，对应正弦值较大，对应图乙中折射角r，故OA为折射光线，光线从B经O到A，由折射率计算公式得n＝＝＝1.5，故选项B确，A、C、D错误．
5.(多选)(2018·衡水模拟)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＝，若光从上表面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L
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
解析：AC 本题考查折射定律、折射率、全反射等知识，意在考查考生对光的传播规律的理解和分析判断能力．由n＝，得sin r＝＝＝0.5，即r＝30°，故A正确；光在玻璃中传播的速度v＝，由几何知识，可知光在玻璃中传播的路程s＝L/cos r，则光在玻璃中传播的时间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．
6．(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)的关系图像．则下列说法正确的是( )
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：BDE 由折射定律n＝可知，sin r－sin i图像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．
二、非选择题
7．(2018·武汉模拟)在“测定玻璃的折射率”实验中，某同学经正确操作插好了4枚大头针，如图甲所示．
(1)在图乙中画出完整的光路图；
(2)对你画出的光路图进行测量和计算，求得该玻璃砖的折射率n＝________(保留3位有效数字)；
(3)为了观测光在玻璃砖不同表面的折射现象，某同学做了两次实验，经正确操作插好了8枚大头针，如图丙所示．图中P1和P2是同一入射光线的2枚大头针，其对应出射光线上的2枚大头针是P3和________(填“A”或“B”)．
解析：(1)如图所示．
(2)折射率n＝，sin θ1与sin θ2可利用图中的方格进行粗略的计算，或是利用直尺测量计算，sin θ1＝，sin θ2＝，n＝＝＝1.50
(3)根据光路易知对应出射光线上的2枚大头针是P3和A.
答案：(1)见解析 (2)1.50(说明：±0.03范围内都可) (3)A
8.(2018·郑州模拟)如图所示，AOB为扇形玻璃砖，一细光束照射到AO面上的C点，入射光线与AO面的夹角为30°，折射光线平行于BO边，圆弧的半径为R，C点到BO面的距离为，AD⊥BO，∠DAO＝30°，光在空气中的传播速度为c，求：
(1)玻璃砖的折射率及光线在圆弧面上射出时的折射角；
(2)光在玻璃砖中传播的时间．
解析：(1)光路如图所示，由于折射光线CE平行于BO，因此光线在圆弧面上的入射点E到BO的距离也为，则光线在E点的入射角α满足sin α＝，得：α＝30°
由几何关系可知，∠COE＝90°，因此光线在C点的折射角为：r＝30°(1分)
由折射定律知，玻璃砖的折射率为：n＝＝＝
由于光线在E点的入射角为30°，根据折射定律可知，光线在E点的折射角为60°
(2)由几何关系可知，CE＝＝
光在玻璃砖中传播的速度为：v＝
因此光在玻璃砖中传播的时间为：t＝＝
答案：(1) 60° (2)
9.如图为三棱镜ABC的截面图，∠A＝70°，入射光线垂直于AC射入棱镜，已知该光在玻璃与空气的界面处发生全反射的临界角为45°，光在真空中传播速度为c.求：
(1)光线在三棱镜中传播的速度．
(2)光线第一次从三棱镜射入空气时的折射角．
解析：(1)根据sin 45°＝，可得玻璃对该光的折射率n＝
由n＝，解得光线在三棱镜中传播的速度v＝＝
(2)画出光在三棱镜传播的光路图，如图所示．
光线先射到AB面上，入射角i1＝70°，大于全反射的临界角45°，故光线在AB面上发生全反射；光射到BC面上，入射角i2＝50°，大于全反射的临界角45°，故光线在BC面上发生全反射；
光线第二次射到AB面上时，入射角i＝180°－20°－40°－90°＝30°，小于全反射的临界角45°，故光线从三棱镜射入空气，由折射定律，＝n，解得r＝45°
答案：(1) (2)45°
10．(2018·全国卷Ⅲ)如图，某同学在一张水平放置的白纸上画了一个小标记“·”(图中O点)，然后用横截面为等边三角形ABC的三棱镜压在这个标记上，小标记位于AC边上．D位于AB边上，过D点做AC边的垂线交AC于F.该同学在D点正上方向下顺着直线DF的方向观察，恰好可以看到小标记的像；过O点做AB边的垂线交直线DF于E；DE＝2 cm，EF＝1 cm.求三棱镜的折射率．(不考虑光线在三棱镜中的反射)
解析：本题考查折射定律．
过D点作AB边的法线NN′，连接OD，则∠ODN＝α为O点发出的光线在D点的入射角；设该光线在D点的折射角为β，如图所示．
根据折射定律有
nsin α＝sin β①
式中n为三棱镜的折射率．
由几何关系可知β＝60°②
∠EOF＝30°③
△OEF中有
OF＝OEsin∠EOF④
由③④式和题给条件得
OE＝2 cm⑤
根据题给条件可知，△OED为等腰三角形，有
α＝30°⑥
由①②⑥式得
n＝⑦
答案：
