考點(diǎn)規(guī)范練64光的折射全反射一、單項(xiàng)選擇題1.如圖所示,口徑較大、充滿水的薄壁圓柱形淺玻璃缸底有一發(fā)光小球,則()A.小球必須位于缸底中心才能從側(cè)面看到小球B.小球所發(fā)的光能從水面任何區(qū)域射出C.小球所發(fā)的光從水中進(jìn)入空氣后頻率變大D.小球所發(fā)的光從水中進(jìn)入空氣后傳播速度變大2.(2018·北京海淀測(cè)試)如圖所示,一束白光沿半徑方向從A點(diǎn)射入半圓形玻璃磚,在O點(diǎn)發(fā)生反射和折射,折射光照在光屏上,a、b為折射光的上下邊界,c為反射光。若入射點(diǎn)由A向B緩慢移動(dòng),并保持白光沿半徑方向入射到O點(diǎn),可以觀察到各色光在光屏上陸續(xù)消失。在光帶未完全消失之前,下列說法正確的有()A.c光逐漸變暗B.a、b光帶逐漸變亮C.a光與b光相比,a光先消失D.單色光a通過玻璃磚所需的時(shí)間小于單色光b通過玻璃磚所需的時(shí)間二、多項(xiàng)選擇題3.一束光從空氣射向折射率n=2的某種玻璃的表面,如圖所示。i代表入射角,則()A.當(dāng)入射角i=0°時(shí)不會(huì)發(fā)生折射現(xiàn)象B.無(wú)論入射角i是多大,折射角r都不會(huì)超過45°C.欲使折射角r=30°,應(yīng)以i=60°的角度入射D.當(dāng)入射角i=arctan 2時(shí),反射光線跟折射光線恰好互相垂直4.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=3,若光從上表面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(shí)間為23l3cC.光在玻璃中傳播的時(shí)間為2lcD.改變?nèi)肷浣莍,光在下表面CD可能發(fā)生全反射E.光一定能從CD面射出三、非選擇題5.(2018·云南昆明模擬)一公園的湖面上修建了一個(gè)伸向水面的觀景平臺(tái),右圖為其豎直截面圖,水平湖底上的P點(diǎn)位于觀景平臺(tái)右側(cè)邊緣正下方,觀景平臺(tái)下表面距湖底的高度為H=4 m,在距觀景平臺(tái)右側(cè)邊緣正前方d=4 m處有垂直湖面足夠大的宣傳布幕。在P點(diǎn)左側(cè)l=3 m處湖底上的Q點(diǎn)安裝有一單色光光源(可視為點(diǎn)光源)。已知水對(duì)該單色光的折射率n=43,當(dāng)水面與觀景平臺(tái)的下表面齊平時(shí),只考慮在圖中截面內(nèi)傳播的光,求:(1)該光源發(fā)出的光照射到布幕上的最高點(diǎn)距水面的高度h;(2)該光源發(fā)出的光能射出水面的最遠(yuǎn)位置距觀景平臺(tái)右側(cè)的最遠(yuǎn)距離s。6.(2018·江西重點(diǎn)中學(xué)盟校聯(lián)考)如圖所示,ABC為一直角三棱鏡的截面,其頂角BAC=30°,AB邊的長(zhǎng)度為l,P為垂直于直線BCD的光屏,P屏到C的距離為l。一寬度也為l的平行單色光束垂直射向AB面,在屏上形成一條寬度等于23AB的光帶,已知光速為c,求:(1)棱鏡的折射率;(2)沿BC邊入射的光線從照射到玻璃磚到射到屏P上所用的時(shí)間。7.(2018·全國(guó)卷)如圖,ABC是一直角三棱鏡的橫截面,A=90°,B=60°。一細(xì)光束從BC邊的D點(diǎn)折射后,射到AC邊的E點(diǎn),發(fā)生全反射后經(jīng)AB邊的F點(diǎn)射出,EG垂直于AC交BC于G,D恰好是CG的中點(diǎn),不計(jì)多次反射。(1)求出射光相對(duì)于D點(diǎn)的入射光的偏角;(2)為實(shí)現(xiàn)上述光路,棱鏡折射率的取值應(yīng)在什么范圍?考點(diǎn)規(guī)范練64光的折射全反射1.D解析只要不發(fā)生全反射,小球放在缸底什么位置都可以看到,A錯(cuò)誤;只有反射角小于臨界角的光才能從水面射出,B錯(cuò)誤;光的頻率是由光源決定的,光從水中射入空氣后頻率不變,C錯(cuò)誤;由公式n=cv知,光在空氣中的傳播速度將增大,D正確。2.D解析入射角增大過程中反射光逐漸變強(qiáng),折射光逐漸變暗,選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤;從光帶a、b分析知,a光折射率小,b光折射率大,即b光的臨界角小,所以入射角增大過程中,b光先消失,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;由n=cv知,a光在玻璃磚中的傳播速度大,用的時(shí)間短,選項(xiàng)D正確。3.BD解析當(dāng)入射角i=0°時(shí)光能從空氣進(jìn)入玻璃,故發(fā)生了折射,A錯(cuò)誤;當(dāng)入射角是90°時(shí),根據(jù)折射定律n=sinisinr,解得r=45°,所以無(wú)論入射角i是多大,折射角r都不會(huì)超過45°,B正確;欲使折射角r=30°,根據(jù)折射定律n=sinisinr,解得i=45°,C錯(cuò)誤;當(dāng)i=arctan2時(shí),有tani=2,根據(jù)折射定律n=sinisinr=tani,解得sinr=cosi,所以反射光線跟折射光線恰好互相垂直,D正確。4.ACE解析由n=sinisinr得sinr=sinin=sin60°3=0.5,得r=30°,A正確;光在玻璃中傳播的速度為v=cn,由幾何知識(shí)可知光在玻璃中傳播的路程為s=lcosr,則光在玻璃中傳播的時(shí)間為t=sv=nlccosr=3lccos30°=2lc,B錯(cuò)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,根據(jù)光路可逆性原理可知光一定能從CD面射出,D錯(cuò)誤,E正確。5.解析(1)如圖所示,射向觀景平臺(tái)右側(cè)邊緣的光線折射后射到布幕上的位置最高。由折射定律得n=sinisinr而sinr=ll2+H2解得sini=0.8而sini=dd2+h2解得h=3m。(2)點(diǎn)光源S接近水面時(shí),光在觀景平臺(tái)右側(cè)面與水面交接處掠射到水里時(shí),被照亮的距離為最遠(yuǎn)距離,此時(shí),入射角為90°,折射角為臨界角C。根據(jù)sinC=1n以及sinC=s+l(s+l)2+H2解得s=1277-3m。答案(1)3 m(2)1277-3 m6.解析(1)平行光束經(jīng)棱鏡折射后的出射光束仍是平行光束,如圖所示。圖中1、2為AC面上的入射角和折射角,根據(jù)折射定律,有nsin1=sin2,設(shè)出射光線與水平方向成角,則2=1+而AC1=BC=ABtanBAC;可得,tan=13ABAC1=13ABABtan30°=33。解得=30°,因1=30°,則有2=60°,因此n=sin60°sin30°=3。(2)由圖可知,光線在玻璃中傳播時(shí)間t1=ltan30°cn;而在空氣中傳播時(shí)間t2=lcos30°c;因此所用的時(shí)間t=t1+t2=3×3+233cl=3+233cl。答案(1)3(2)3+233cl7.解析(1)光線在BC面上折射,由折射定律有sini1=nsinr1式中,n為棱鏡的折射率,i1和r1分別是該光線在BC面上的入射角和折射角。光線在AC面上發(fā)生全反射,由反射定律有i2=r2式中i2和r2分別是該光線在AC面上的入射角和反射角。光線在AB面上發(fā)生折射,由折射定律有nsini3=sinr3式中i3和r3分別是該光線在AB面上的入射角和折射角。由幾何關(guān)系得i2=r2=60°,r1=i3=30°F點(diǎn)的出射光相對(duì)于D點(diǎn)的入射光的偏角為=(r1-i1)+(180°-i2-r2)+(r3-i3)由式得=60°。(2)光線在AC面上發(fā)生全反射,光線在AB面上不發(fā)生全反射,有nsini2nsinC>nsini3式中C是全反射臨界角,滿足nsinC=1由式知,棱鏡的折射率n的取值范圍應(yīng)為233n<2。答案(1)60°(2)233n<25