2020屆高三物理一輪總復習 （選修3-4）2.1 光的折射 全反射課時作業(yè) 新人教版

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1、光的折射　全反射 一、選擇題 1．酷熱的夏天，在平坦的柏油公路上，你會看到在一定距離之外，地面顯得格外明亮，仿佛是一片水面，似乎還能看到遠處車、人的倒影．但當你靠近“水面”時，它卻隨你靠近而后退．對此現(xiàn)象正確的解釋是(　　) A．出現(xiàn)的是“海市蜃樓”，是由于光的折射造成的 B．“水面”不存在，是由于酷熱難耐，人產(chǎn)生的幻覺 C．太陽輻射到地面，使地表溫度升高，折射率大，發(fā)生全反射 D．太陽輻射到地面，使地表溫度升高，折射率小，發(fā)生全反射 【解析】　酷熱的夏天地面溫度高，地面附近空氣的密度小，空氣的折射率下小上大，遠處車、人反射的太陽光由光密介質射入光疏介質發(fā)生全反射． 【答案】

2、　D 2．一條光線以40°的入射角從真空射到平板透明材料上，光的一部分被反射，一部分被折射，折射光線與反射光線的夾角可能是(　　) A．小于40° B．在50°～100°之間 C．在100°～140°之間 D．大于140° 【解析】　由＝n＞1，折射角θ2＜θ1＝40°，由反射定律得θ3＝θ1＝40°，如圖所示，故折射光線與反射光線的夾角φ＝180°－θ3－θ2＝140°－θ2，則100°＜φ＜140°. 【答案】　C 3．如圖所示，紅色細光束a射到折射率為的透明球表面，入射角為45°，在球的內(nèi)壁經(jīng)過一次反射后，從球面射出的光線為b，則入射光線a與出射光線b之間的夾角α為(

3、　　) A．30° B．45° C．60° D．75° 【解析】　由折射定律有＝，得折射角θ＝30°.畫出光路圖，由幾何關系知，夾角α＝30°，A正確． 【答案】　A 4．(2020·鄭州質檢) 如圖所示，直角三棱鏡ABC的一個側面BC緊貼在平面鏡上，∠BAC＝β.從點光源S發(fā)出的一個細光束SO射到棱鏡的另一側面AC上，適當調整入射光SO的方向．當SO與AC成α角時，其折射光在鏡面發(fā)生一次反射，從AC面射出后恰好與SO重合，則此棱鏡的折射率為(　　) A. B. C. D. 【解析】　根據(jù)題意可知，光在AC上發(fā)生折射，入射角為－α，折射角為－β，根據(jù)折射定律可

4、得折射率n＝＝. 【答案】　A 5．(2020·鄭州測試)紅、黃、綠三種單色光以相同的入射角到達某介質和空氣的界面時，若黃光恰好發(fā)生全反射，則(　　) A．綠光一定能發(fā)生全反射 B．紅光一定能發(fā)生全反射 C．三種單色光相比，紅光在介質中的傳播速率最小 D．紅光在介質中的波長比它在空氣中的波長長 【解析】　同一介質對紅、黃、綠三種光的折射率依次增大，對應的全反射臨界角依次減小，當黃光恰好發(fā)生全反射時，綠光一定能發(fā)生全反射，紅光不發(fā)生全反射，選項A正確，B錯誤；由v＝＝λf易知，選項C、D錯誤． 【答案】　A 6. (2020·嘉興測試)如圖是一段拉伸速度不均勻而形成的不合

5、格光纖產(chǎn)品，呈圓臺形．一單色光射到上邊界O點并射出光纖，進入真空中時，入射角為30°，折射角為53°(sin53°＝0.8)，則(　　) A．此光纖的折射率為0.625 B．該單色光在光纖中的傳播速度為1.875×108 m/s C．減小單色光在O點的入射角可以提高光能傳輸效率 D．同一單色光在此光纖內(nèi)的全反射臨界角比在圓柱形光纖中大 【解析】　單色光的折射率為n＝＝1.6；光在介質中的速度大小為v＝＝1.875×108 m/s；如果要提高光的傳輸效率，就要減小光的折射，應增大單色光在O點的入射角；全反射臨界角由折射率和介質決定，入射光和光纖材料不變，只是形狀發(fā)生改變時，全反射臨界角

6、保持不變．故只有選項B正確． 【答案】　B 7. 現(xiàn)在高速公路上的標志牌都用“回歸反光膜”制成．夜間行車時，它能把車燈射出的光逆向返回，標志牌上的字特別醒目．這種“回歸反光膜”是用球體反射元件制成的，反光膜內(nèi)均勻分布著一層直徑為10 μm的細玻璃珠，所用玻璃的折射率為，為使入射的車燈光線經(jīng)玻璃珠折射→反射→再折射后恰好和入射光線平行，如圖所示，那么第一次入射的入射角應是(　　) A．15° B．30° C．45° D．60° 【解析】　通過“回歸反光膜”的光路圖可知入射角i是折射角r的2倍，即i＝2r，由折射定律，有n＝＝＝2cosr＝，得r＝30°，i＝2r＝60°，故選

7、項D正確． 【答案】　D 8. 在折射率為n、厚度為d的玻璃平板上方的空氣中有一點光源S，從S發(fā)出的光線SA以入射角θ入射到玻璃板上表面，經(jīng)過玻璃板后從下表面射出，如圖所示．若沿此光線傳播的光從光源至玻璃板上表面的傳播時間與光穿過玻璃板的傳播時間相等，則點光源S到玻璃板上表面的垂直距離l為(　　) A．dn2cosθ/ B．dn2sinθ/ C．dn2cosθ/ D．dn2sinθ/ 【解析】　設光線SA在玻璃板中的折射角為r，傳播速度為v，則由n＝知，光在玻璃板中傳播的速度v＝；由幾何關系有，光線從光源到玻璃板上表面?zhèn)鞑サ木嚯x為x1＝，傳播時間t1＝＝，其中c是真空中的光

8、速；光穿過玻璃板傳播的距離x2＝，傳播時間t2＝＝，由折射定律有：n＝①，由題意有：＝②，由三角函數(shù)關系有：cosr＝③，聯(lián)立①②③得：l＝. 【答案】　C 9. 如圖所示，折射率n＝的半圓形玻璃磚置于光屏MN的上方，其平面AB與MN的距離h＝10 cm.一束單色光沿圖示方向射向圓心O，經(jīng)玻璃磚后射到光屏上的O′點．現(xiàn)使玻璃磚繞圓心O點逆時針轉動，下列關于光屏上光點的移動方向及距O′點的最遠距離的說法正確的是(　　) A．向右移動，最遠距離為10 cm B．向左移動，最遠距離為10 cm C．向右移動，最遠距離為10 cm D．向左移動，最遠距離為10 cm 【解析】　由s

9、inC＝＝知，臨界角C＝45°.當玻璃磚繞圓心O點逆時針轉動45°時，單色光在AB界面發(fā)生全反射，將要發(fā)生全反射的瞬間，光屏上的光點距O′點的距離最遠；由折射定律知光屏上光點向左移動，由幾何關系知最遠距離d＝h＝10 cm，故只有選項B正確． 【答案】　B 10．(2020·天津卷)中國古人對許多自然現(xiàn)象有深刻認識，唐人張志和在《玄真子·濤之靈》中寫道：“雨色映日而為虹”．從物理學角度看，虹是太陽光經(jīng)過雨滴的兩次折射和一次反射形成的．如圖是彩虹成因的簡化示意圖，其中a、b是兩種不同頻率的單色光，則兩光(　　) A．在同種玻璃中傳播，a光的傳播速度一定大于b光 B．以相同角度斜射到同

10、一玻璃板透過平行表面后，b光側移量大 C．分別照射同一光電管，若b光能引起光電效應，a光也一定能 D．以相同的入射角從水中射入空氣，在空氣中只能看到一種光時，一定是a光 【解析】　從圖中看出，經(jīng)同一雨滴折射后，a光偏折較明顯，說明a光的折射率較大，即na>nb.根據(jù)v＝，在同種玻璃中傳播時，a光的傳播速度小，A錯誤．光線斜射到玻璃表面，折射光偏轉程度越大，偏移量越大，即a光側移量大，B錯誤．折射率大的光，波長較短，頻率較大，即a光頻率大于b光，若b光能引起某光電管的光電效應，a光也一定能，C正確．根據(jù)sinC＝，折射率大的光線臨界角小，更容易發(fā)生全反射，不容易從水中折射進入空氣，D錯誤．

11、 【答案】　C 11. 如圖所示是一觀察太陽光譜簡易裝置，一加滿清水的碗放在有陽光的地方，將平面鏡M斜放入水中，調整其傾斜角度，使太陽光經(jīng)水面折射再經(jīng)水中平面鏡反射，最后由水面折射回空氣射到室內(nèi)白墻上，即可觀察到太陽光譜的七色光帶．逐漸增大平面鏡的傾斜角度，各色光將陸續(xù)消失，則此七色光帶從上到下的排列順序以及最先消失的光分別是(　　) A．紅光→紫光，紅光 B．紫光→紅光，紅光 C．紅光→紫光，紫光 D．紫光→紅光，紫光 【解析】　根據(jù)折射定律作出光路圖可知，此七色光帶從上到下的排列順序是紅光→紫光；因為紫光的折射率n最大，根據(jù)公式sin C＝1/n可知，其從水中射向水平

12、面時發(fā)生全反射的臨界角最小，所以最先消失．綜上分析，正確選項為C. 【答案】　C 12．如圖所示，激光器固定在轉臺上發(fā)出一細光束，轉臺在某液體中勻速轉動，使激光束在豎直平面內(nèi)掃描，掃描一周的時間為T＝32 s．激光束轉動方向如圖中箭頭所示，該液體的折射率為.一個周期T內(nèi)在液面上方能觀察到激光束的時間是(　　) A．4 s B．8 s C．16 s D．32 s 【解析】　光從水射向空氣可能發(fā)生全反射，sin C＝，知全反射的臨界角C＝45°，入射角小于45°的光線能射出水面，由對稱性知，能射出水面的入射光的最小夾角θ＝90°，故時間t＝T＝8 s，B正確． 【答案】　B

13、 二、非選擇題 13．(2020·江蘇卷)人造樹脂是常用的眼鏡鏡片材料．如圖所示，光線射在一人造樹脂立方體上，經(jīng)折射后，射在桌面上的P點．已知光線的入射角為30°，OA＝5 cm，AB＝20 cm，BP＝12 cm，求該人造樹脂材料的折射率n. 【解析】　設折射角為r，由折射定律得sin30°＝nsinr 由幾何關系知sinr＝ 且OP＝ 代入數(shù)據(jù)解得n＝(或n≈1.5) 【答案】　(或1.5) 14．(2020·山東卷)半徑為R、介質折射率為n的透明圓柱體， 過其軸線OO′的截面如圖所示．位于截面所在平面內(nèi)的一細束光線，以角i0由O點入射，折射光線由上邊界的A點射出．當光線在O點的入射角減小至某一值時，折射光線在上邊界的B點恰好發(fā)生全反射．求A、B兩點間的距離． 【解析】　當光線在O點的入射角為i0時，設折射角為r0，由折射定律得＝n① 設A點與左端面的距離為dA，由幾何關系得sinr0＝② 若折射光線恰好發(fā)生全反射，則在B點的入射角恰好為臨界角C，設B點與左端面的距離為dB，由折射定律得sinC＝③ 由幾何關系得sinC＝④ 設A、B兩點間的距離為d，可得d＝dB－dA⑤ 聯(lián)立①②③④⑤式得d＝R⑥ 【答案】　R