2019年高考物理一輪復習 選考部分 第二章 光 電磁波 相對論 課時分層作業(yè) 四十一 2.1 光的折射 全反射一、選擇題(本題共6小題,每小題8分,共48分)1.(xx福建高考)如圖,一束光經(jīng)玻璃三棱鏡折射后分為兩束單色光a、b,波長分別為a、b,該玻璃對單色光a、b的折射率分別為na、nb,則()A.a<b,na>nbB.a>b,na<nbC.a<b,na<nbD.a>b,na>nb【解析】選B。由題圖可知,b光偏折大,折射率大,頻率大,波長小,故選B。2.(多選)(xx西安模擬)如圖所示,從點光源S發(fā)出的一細束白光以一定的角度入射到三棱鏡的表面,經(jīng)過三棱鏡的折射后發(fā)生色散現(xiàn)象,在光屏的ab間形成一條彩色光帶。下面的說法中正確的是()A.a側(cè)是紅色光,b側(cè)是紫色光B.在真空中a側(cè)光的波長小于b側(cè)光的波長C.三棱鏡對a側(cè)光的折射率大于對b側(cè)光的折射率D.在三棱鏡中a側(cè)光的傳播速率大于b側(cè)光的傳播速率E.若a光、b光在同一介質(zhì)中,以相同的入射角由介質(zhì)射向空氣,若b光能夠發(fā)生全反射,則a光也一定能發(fā)生全反射【解析】選B、C、E。紅光的折射率小,所以偏折角小,故b側(cè)為紅色光,a側(cè)為紫色光,紅色光的波長比紫色光的波長長。在玻璃中的傳播速率也大,B、C正確,A、D錯誤。光線從介質(zhì)射向空氣,發(fā)生全反射的臨界角sinC=,即a光的臨界角小,當b光發(fā)生全反射時,入射角已超過了a光的臨界角,a光一定能發(fā)生全反射,E正確。3.(多選)(xx江西十校聯(lián)考)如圖所示,有一束平行于等邊三棱鏡截面ABM的單色光從空氣射向E點,并偏折到F點。已知入射方向與邊AB的夾角為=30,E、F分別為邊AB、BM的中點,則 ()A.該三棱鏡對該單色光的折射率為B.光在F點發(fā)生全反射C.光從空氣進入棱鏡,波長變短D.從F點射出的光束與入射到E點的光束可能平行E.從F點射出的光束與入射到E點的光束偏向角為60【解析】選A、C、E。在E點作出法線可知入射角為i=60,折射角為r=30,由折射定律可知折射率n=,A正確;由sinC=可知全反射的臨界角大于30,由光路可知,在邊BM上的入射角等于30,小于全反射的臨界角,故不會發(fā)生全反射,B錯誤;根據(jù)公式n=,得介=,可知光從空氣進入棱鏡,波長變短,C正確;三棱鏡兩次折射使得光線都向AM邊偏折,不會與入射到E點的光束平行,D錯誤,從F點射出的光束與入射到E點的光束偏向角為2(i-r)=60,E正確。4.(多選)(xx襄陽模擬)頻率不同的兩束單色光1和2以相同的入射角從同一點射入一厚玻璃板后,其光路如圖所示,下列說法正確的是()A.單色光1的頻率大于單色光2的頻率B.在玻璃中單色光1的傳播速度大于單色光2的傳播速度C.可能單色光1是紅光,單色光2是藍光D.無論怎樣增大入射角,單色光1和2都不可能在此玻璃板下表面發(fā)生全反射E.若讓兩束光從同種玻璃射向空氣,單色光1從玻璃到空氣的全反射臨界角小于單色光2從玻璃到空氣的全反射臨界角【解析】選A、D、E。由n=可知,單色光1的折射率大一些,單色光1的頻率大于單色光2的頻率,A正確;由v=知,在玻璃中單色光1的傳播速度小于單色光2的傳播速度,B錯誤;因為紅光的折射率小于藍光,所以C錯誤;從空氣射向玻璃板的單色光一定能從玻璃中射出,D正確;臨界角sin C=,所以讓兩束光從同種玻璃射向空氣,單色光1的臨界角小,E正確。5.(多選)(xx衡水模擬)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=,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=30B.光在玻璃中傳播的時間為C.光在玻璃中傳播的時間為D.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【解析】選A、C、E。由n=得sin r=0.5,得r=30,故A正確;光在玻璃中傳播的速度為v=,由幾何知識可知光在玻璃中傳播的路程為s=,則光在玻璃中傳播的時間為t=,故B錯誤,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,故D錯誤,E正確。6.(多選)圖甲為某同學利用半圓形玻璃磚測定玻璃折射率n的裝置示意圖,AO、DO分別表示某次測量時,光線在空氣和玻璃中的傳播路徑。在正確操作后,他利用測出的數(shù)據(jù)作出了圖乙所示的折射角正弦值(sin r)與入射角正弦值(sin i)的關(guān)系圖象。則下列說法正確的是()A.光由D經(jīng)O到AB.該玻璃磚的折射率n=1.5C.若由空氣進入該玻璃磚中,光的頻率變?yōu)樵瓉淼腄.若由空氣進入該玻璃磚中,光的波長變?yōu)樵瓉淼腅.若以60角由空氣進入該玻璃磚中,光的折射角的正弦值為【解析】選B、D、E。由折射定律n=可知sin r-sin i圖象的斜率的倒數(shù)表示折射率,所以n=1.5>1,說明實驗時光由A經(jīng)過O到D,選項A錯誤,B正確;在由空氣進入該玻璃磚時,光的頻率不變,光的波長變?yōu)樵瓉淼?選項C錯誤,D正確;以入射角i=60由空氣進入該玻璃磚時,由折射定律n=,其折射角的正弦值為sin r=sin i=,選項E正確。二、非選擇題(本題共4小題,共52分。需寫出規(guī)范的解題步驟)7.(10分)(xx武漢模擬)在“測定玻璃的折射率”實驗中,某同學經(jīng)正確操作插好了4枚大頭針,如圖甲所示。(1)請在圖乙中畫出完整的光路圖。(2)對你畫出的光路圖進行測量和計算,求得該玻璃磚的折射率n=(保留三位有效數(shù)字)。(3)為了觀測光在玻璃磚不同表面的折射現(xiàn)象,某同學做了兩次實驗,經(jīng)正確操作插好了8枚大頭針,如圖丙所示。圖丙中P1和P2是同一入射光線上的2枚大頭針,其對應(yīng)出射光線上的2枚大頭針是P3和(選填“A”或“B”)?！窘馕觥?1)作光路圖時應(yīng)注意作圖規(guī)范,所作光路圖如圖所示。(2)根據(jù)(1)中所作光路圖,在對應(yīng)三角形中算出入射角的正弦值sin i和折射角的正弦值sin r,則n=1.51。(3)根據(jù)光路易知對應(yīng)出射光線上的2枚大頭針是P3和A。答案:(1)見解析圖(2)1.51(1.481.54均可)(3)A8.(12分)如圖為三棱鏡ABC的截面圖,A=70,入射光線垂直于AC射入棱鏡,已知該光在玻璃與空氣的界面處發(fā)生全反射的臨界角為45,光在真空中傳播速度為c。求:(1)光線在三棱鏡中傳播的速度。(2)光線第一次從三棱鏡射入空氣時的折射角?！窘馕觥?1)根據(jù)sin 45=,可得玻璃對該光的折射率n=由n=,解得光線在三棱鏡中傳播的速度v=。(2)畫出光在三棱鏡傳播的光路圖,如圖所示。光線先射到AB面上,入射角i1=70,大于全反射的臨界角45,故光線在AB面上發(fā)生全反射;光射到BC面上,入射角i2=50,大于全反射的臨界角45,故光線在BC面上發(fā)生全反射;光線第二次射到AB面上時,入射角i=180-20-40-90=30,小于全反射的臨界角45,故光線從三棱鏡射入空氣,由折射定律,=n,解得r=45答案:(1)(2)459.(14分)(xx鄭州模擬)如圖所示,AOB為扇形玻璃磚,一細光束照射到AO面上的C點,入射角為60,折射光線平行于BO邊,圓弧的半徑為R,C點到BO面的距離為,ADBO,DAO=30,光在空氣中傳播速度為c,求:(1)玻璃磚的折射率及光線在圓弧面上出射時的折射角。(2)光在玻璃磚中傳播的時間。【解題指導】解答本題應(yīng)注意以下兩點:(1)折射率表達式n=。(2)根據(jù)幾何關(guān)系計算光在玻璃磚中的傳播距離?！窘馕觥?1)光路圖如圖所示,由于折射光線CE平行于BO,那么光線在圓弧面上的入射點E到BO的距離也為,光線在E點的入射角滿足sin =,=30,由幾何關(guān)系可知,COE=90,因此光線在C點的折射角為30,玻璃磚的折射率n=,由于光線在E點的入射角為30,光線在E點的折射角為60。(2)由幾何關(guān)系可知,CE=R,光在玻璃磚中的傳播速度為v=,因此光在玻璃磚中傳播的時間為t=。答案:(1)60(2)10.(16分)(xx全國卷)如圖,在注滿水的游泳池的池底有一點光源A,它到池邊的水平距離為3.0 m。從點光源A射向池邊的光線AB與豎直方向的夾角恰好等于全反射的臨界角,水的折射率為。(1)求池內(nèi)的水深。(2)一救生員坐在離池邊不遠處的高凳上,他的眼睛到池面的高度為2.0 m。當他看到正前下方的點光源A時,他的眼睛所接收的光線與豎直方向的夾角恰好為45。求救生員的眼睛到池邊的水平距離(結(jié)果保留1位有效數(shù)字)。【解析】(1)如圖,設(shè)到達池邊的光線的入射角為i。依題意,水的折射率n=,光線的折射角=90。由折射定律有nsini=sin由幾何關(guān)系有sini=式中,l=3 m,h是池內(nèi)水的深度。聯(lián)立式并代入題給數(shù)據(jù)得h= m2.6 m(2)設(shè)此時救生員的眼睛到池邊的距離為x。依題意,救生員的視線與豎直方向的夾角為=45。由折射定律有nsini=sin式中,i是光線在水面的入射角。設(shè)池底點光源A到水面入射點的水平距離為a。由幾何關(guān)系有sini=x+l=a+h式中h=2 m。聯(lián)立各式得x=(3-1) m0.7 m答案:(1)2.6 m(2)0.7 m