高考物理二轮复习第十四章波与相对论夯基保分练三光的折射全反射选修3_4

我带领班子成员及全体职工，积极参加县委、政府和农牧局组织的政治理论学习，同时认真学习业务知识，全面提高了自身素质，增强职工工作积极性，杜绝了纪律松散夯基保分练(三)光的折射全反射A级保分练1(2015天津高考)中国古人对许多自然现象有深刻认识，唐人张志和在玄真子涛之灵中写道：“雨色映日而为虹”。从物理学角度看，虹是太阳光经过雨滴的两次折射和一次反射形成的。如图是彩虹成因的简化示意图，其中a、b是两种不同频率的单色光，则两光()A在同种玻璃中传播，a光的传播速度一定大于b光B以相同角度斜射到同一玻璃板透过平行表面后，b光侧移量大C分别照射同一光电管，若b光能引起光电效应，a光也一定能D以相同的入射角从水中射入空气，在空气中只能看到一种光时，一定是a光解析：选C由题图可知，a光在同一介质中的折射率大，其频率大。根据n，知a光在玻璃中的传播速度小，选项A错误；当a、b光以相同的角度斜射到同一玻璃板上后，其光路图如图所示，由图可知，a光的侧移量大，选项B错误；由于a光的频率大，且频率越大，越容易引起光电效应，选项C正确；由sin C，可知a光的临界角小，即a光比b光容易发生全反射，因此在空气中只能看到一种光时，一定是b光，选项D错误。2与通常观察到的月全食不同，小虎同学曾在某日晚观看月全食时，看到整个月亮是暗红的。小虎画了月全食的示意图，并提出了如下猜想，其中最为合理的是()A地球上有人用红色激光照射月球B太阳照射到地球的红光反射到月球C太阳光中的红光经地球大气层折射到月球D太阳光中的红光在月球表面形成干涉条纹解析：选C小虎同学观看月全食时看到的整个月亮是暗红色的，这是由于太阳光中的红光经地球的大气层折射到月球而形成的，则C项正确，A、B、D项错误。3.(2015北京高考)“测定玻璃的折射率”的实验中，在白纸上放好玻璃砖，aa和bb分别是玻璃砖与空气的两个界面，如图所示。在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2，用“”表示大头针的位置，然后在另一侧透过玻璃砖观察，并依次插上大头针P3和P4。在插P3和P4时，应使_(选填选项前的字母)。AP3只挡住P1的像BP4只挡住P2的像CP3同时挡住P1、P2的像解析：选C实验中，在插P3时，应同时挡住P1、P2的像；在插P4时，应同时挡住P3和P1、P2的像。选项C正确。4(2017滕州模拟)用圆弧状玻璃砖做测定玻璃折射率的实验时，先在白纸上放好圆弧状玻璃砖，在玻璃砖的一侧竖直插上两枚大头针P1、P2，然后在玻璃砖的另一侧观察，调整视线使P1的像被P2 挡住，接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针P3和P4，使P3挡住P1和P2的像，P4挡住P3以及P1和P2的像，在纸上标出大头针位置和圆弧状玻璃砖轮廓，如图甲所示，其中O为两圆弧圆心，图中已画出经过P1、P2点的入射光线。(1)在图上补画出所需的光路。(2)为了测出玻璃的折射率，需要测量入射角和折射角，请在图中的AB分界面上画出这两个角。(3)用所测物理量计算折射率的公式为n_。(4)为了保证在C得到出射光线，实验过程中，光线在A的入射角应适当_(填“小一些”“无所谓”或“大一些”)。(5)多次改变入射角，测得几组入射角和折射角，根据测得的入射角和折射角的正弦值，画出了如图乙所示的图像，由图像可知该玻璃的折射率n_。解析：(1)连接P3、P4与C交于一点，此交点即为光线从玻璃砖中射出的位置，由于P1、P2的连线与A的交点即为光线进入玻璃砖的位置，连接两交点即可作出玻璃砖中的光路，如图所示。(2)连接O点与光线在A上的入射点即为法线，作出入射角和折射角如图中i、r所示。(3)由折射定律可得n。(4)为了保证能在C上有出射光线，实验过程中，光线在A上的入射角应适当小一些，才不会使光线在C上发生全反射。(5)图像的斜率kn，由题图乙可知斜率为1.5，即该玻璃的折射率为1.5。答案：(1)见解析图(2)见解析图(3)(4)小一些(5)1.55.(2017遵义航天中学模拟)如图所示，一个足够大的水池盛满清水，水深h4 m，水池底部中心有一点光源A，其中一条光线斜射到水面上距A为l5 m的B点时，它的反射光线与折射光线恰好垂直。(1)求水的折射率n；(2)用折射率n和水深h表示水面上被光源照亮部分的面积(圆周率用表示)。解析：(1)设射向B点的光线入射角与折射角分别i和r，由题意得sin i，ir90故水的折射率为ncot i1.33。 (2)设射向水面的光发生全反射的临界角为C(如图所示)，则有sin C水面上被光源照亮的部分为圆形光斑，圆形光斑的半径为Rhtan C圆形光斑的面积为SR2联立可解得S。答案：(1)1.33(2)6.(2017湖北八校联考)如图所示，半径为R的扇形AOB为透明柱状介质的横截面，圆心角AOB60。一束平行于角平分线OM的单色光由OA射入介质，折射光线平行于OB且恰好射向M(不考虑反射光线，已知光在真空中的传播速度为c)。(1)求从AMB面的出射光线与进入介质的入射光线的偏向角；(2)光在介质中的传播时间。解析：(1)光路如图：由几何关系可知i60，r30，30，介质的折射率为n光从M点射出时sin nsin sin 30，解得60，从AMB面出射光线与进入介质的入射光线的偏向角60。(2)由几何关系易知，光线在介质中传播的距离为：dR故，传播时间为：t。答案：(1)60(2)B级拔高练7.(2017长沙长郡中学模拟)如图所示，横截面为直角三角形的玻璃砖ABC，AC边长为L，B30，光线P、Q同时由AC中点射入玻璃砖，其中光线P方向垂直AC边，光线Q方向与AC边夹角为45，发现光线Q第一次到达BC边后垂直BC边射出，光速为c，求：(1)玻璃砖的折射率；(2)光线P由AC边进入玻璃砖到第一次由BC边出射经历的时间。解析： (1)作出光路图如图：光线Q在AC边的入射角：i45由几何关系可知在AC边的折射角：r30，由折射定律n。(2)光线P在玻璃砖中传播时sEDL由几何关系可知，sDFLP在玻璃砖内传播的速度：v则所要求的时间为：t由以上各式可得：t。答案：(1)(2)8.(2017广州执信中学模拟)如图所示为用某种透明材料制成的一块柱形棱镜的横截面图，圆弧CD是半径为R的四分之一圆周，圆心为O，光线从AB面上的M点入射，入射角i60，光进入棱镜后恰好在BC面上的O点发生全反射，然后由CD面射出。已知OB段的长度l6 cm，真空中的光速c3.0108 m/s。求：(1)透明材料的折射率n；(2)光从M点传播到O点所用的时间t。解析：(1)光路如图所示，光线在AB面上发生折射，由折射定律得n在BC面上恰好发生全反射，入射角等于临界角C，sin C由角度关系得r90C联立解得n。(2)光在棱镜中的传播速度v光从M到O所用的时间t3.51010 s。答案：(1)(2)3.51010 s9.(2015山东高考)半径为R、介质折射率为n的透明圆柱体，过其轴线OO的截面如图所示。位于截面所在的平面内的一细束光线，以角i0由O点入射，折射光线由上边界的A点射出。当光线在O点的入射角减小至某一值时，折射光线在上边界的B点恰好发生全反射。求A、B两点间的距离。解析：当光线在O点的入射角为i0时，光路如图所示，设折射角为r0，由折射定律得n设A点与左端面的距离为dA，由几何关系得sin r0若折射光线恰好发生全反射，则在B点的入射角恰好为临界角C，设B点与左端面的距离为dB，由折射定律得sin C由几何关系得sin C设A、B两点间的距离为d，可得ddBdA联立以上各式解得dR。答案：R10.(2017银川一中模拟)如图所示，ABCD是一直角梯形棱镜的横截面，位于截面所在平面内的一束光线由O点垂直AD边射入。已知棱镜的折射率n，ABBC8 cm，OA 2 cm，OAB60。(1)求光线第一次射出棱镜时，出射光线的方向；(2)第一次的出射点距C点的距离。解析：(1)设光线发生全反射的临界角为C，由折射定律得sin C代入数据得C45光路图如图所示，由几何关系可知光线在AB边和BC边的入射角均为60，均发生全反射。设光线在CD边的入射角为，折射角为，由几何关系得30，小