2014高考物理复习大一轮题库--12.3光的折射全反射.

1、12.3 光的折射全反射 1 华裔科学家高锟获得 2009 年诺贝尔物理奖，他被誉为“光纤 通讯之父” 光纤通讯中信号传播的主要载体是光导纤维，它 的结构如图 12- 3- 1 所示，其内芯和外套材料不同，光在内 芯中传播下列关于光导纤维的说法中正确的是 ( ) A .内芯的折射率比外套的大，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射 B .内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射 C .波长越短的光在光纤中传播的速度越大 D .频率越大的光在光纤中传播的速度越大 解析 光纤内芯比外套折射率大，在内芯与外套的界面上发生全反射, 率大的光波长短，折射率大，在光纤中传播速度小，

2、C、D错.选A.本题容易. 答案 A 2.频率不同的两束单色光 1 和 2 以相同的入射角从同一点射入一厚玻璃板后， 其光路如图 12-3- 2 所示，下列说法正确的是 ( ). A .单色光 1 的波长小于单色光 2 的波长 B .在玻璃中单色光 1 的传播速度大于单色光 2 的传播速度 C.单色光 1 通过玻璃板所需的时间小于单色光 2 通过玻璃板所需的时间 D .单色光 1 从玻璃到空气的全反射临界角小于单色光 2 从玻璃到空气的全反射临界角 解析 由题图可知，光线 1 的折射率大，频率高，波长小，在介质中传播速度小，因而 sin也 产生全反射的临界角小.选项 A、D 正确，B 错误.设

3、玻璃板的宽度为 d,由 n = Si, d c _l 在玻璃板中传播的距离 1= cos 62,传播的速度 v = n,所以光在玻璃板中传播的时间 t= v dsin d 2dsin 6 =csin 02COS 02= csin 2 6，光线 1 的折射角小，所经历的时间应该长，选项 C 错误. 答案 AD A 对、B 错；频 3.如图 12-3-3 所示，空气中有一横截面为半圆环的均匀透明柱体， 其内圆半径为 r，外圆半径为 R, R= ,2r.现有一束单色光垂直于 水平端面 A射入透明柱体，只经过两次全反射就垂直于水平端面 射出.设透明柱体的折射率为 n,光在透明柱体内传播的时间为 解析

4、可见光中红光波长最长，折射率最小，折射程度最小，所以 射率最大，所以 d 为紫光. 答案 D 5.如图 12-3-5 所示，两块同样的玻璃直角三棱镜 ABC 和 AiBiCi, / A =Z Ai = 30 AC 面和 AiCi面平行，且 A、Bi、Ci在一条直线上，放 置在空气中，一单色细光束 0 垂直于 AB 面入射，光线从右面的三棱 镜射出时，出射光线方向与入射光线 0 的方向 _ （填“平行”或 “不平行”）.若玻璃的折射率 n= 3, ACi两点间的距离为 d,光线 若真空中的光速为 C,则 A . n可能为.3 2血 C . t可能为C 4& D . t 可能为 解析 只经

5、过两次全反射可知第一次入射角为 45反射 光路图如图所示根据全反射可知临界角 C 45再根 1 据 n = sin C 可知 n.2；光在透明柱体中运动路程为 L = L 4nr 4/2r 4r，运动时间为 t= v = c，贝 V tc , C、D错误，A、B 正确. 答案 AB 4.实验表明，可见光通过三棱镜时各色光的折射率 n随波长 入的变化符合科西经验公式：n A .屏上 c 处是紫光 B .屏上 d 处是红光 C .屏上 b 处是紫光 D .屏上 a 处是红光 a 为红光，而紫光折 A、B、C 是正的常量.太阳光进入三棱镜后发生色散的情形如图 图 12- 3-4 -3 4 所示，则

6、从右面的三棱镜 AiBi面上的 b 点（图上未画）射出，则 a、b 两点间的距 离 s= _ 解析 AC 与 AiCi间的空气相当于平行板玻璃砖，光线穿过平 行板玻璃砖，出射方向与原入射方向平行sin a=伽 30 /dee 卫_ =a 30= 30 /dec= 30 ab= deos 30 = 2 d. 答案平行 2 d 6.如图 12 3 6 所示，一段横截面为正方形的玻璃棒， 中间部分弯成四分 之一圆弧形状，一细束单色光由 MN 端面的中点垂直射入，恰好能在弧 面 EF 上发生全反射，然后垂直 PQ 端面射出. 求该玻璃棒的折射率. 若将入射光向 N 端平移，当第一次射到弧面 EF 上时

7、 A G & B C禹 _ （填“能”“不能”或“无法确定能否” ）发生全反 射. 解析如图所示单色光照射到 EF 弧面上时刚好发生全反 射，由全反射的条件得 C= 45 sin 90 由折射定律得 n= sin C 联立式得 n= .2 h 答案2能 7在某科技馆内放置了一个高大的半圆柱形透明物体，其俯 视图如图 12 3 7 所示，0 为半圆的圆心.甲、乙两同学为了估测该透明 体的折射率，进行了如下实验.他们分别站在 A、O 处时，相互看着对方， 然后两人贴着柱体慢慢向一侧运动， 到达 B、C 处时，甲刚好看不到乙.已 图 12 3 7 知半圆柱体的半径为 R, OC = 0.6R

8、, BC 丄 OC,则半圆柱形透明物体的折 射率为多少? 9. 如图 12 3 9 所示，某同学用插针法测定一半圆形玻璃砖的折射率, 在平铺的白纸上垂直纸面插大头针 P1、P2确定入射光线，并让入射光 线过圆心 O,在玻璃砖（图中实线部分）另一侧垂直纸面插大头针 P3, 使 P3挡住 Pi、P2的像，连接 0P3.图中 MN 为分界面，虚线半圆与玻 璃砖对称，B、C 分别是入射光线、折射光线与圆的交点， AB、CD 均 垂直于法线并分别交法线于 A、D 点. （1）设 AB 的长度为|1, AO 的长度为 b, CD 的长度为 l3, DO 的长度为 l4，为较方便地表示出玻璃砖的折射率，需用

9、刻度尺测量 表示为 （2）该同学在插大头针 P3前不小心将玻璃砖以 O 为圆心顺时针转过一小角度，由此测得 玻璃砖的折射率将 _ （填“偏大”、“偏小”或“不变” 11 解析 设/OBC = 0,透明物体的折射率为 n, 答案 OC 1 5 0= R = 0.6, sin 0= n, n = 3. 8 束光波以 45。的入射角，从 AB 面射入如图 1 3 24 所示的透 明三棱镜中，棱镜折射率 n= ,2.试求光进入 AB 面的折射角，并 在图上画出该光束在棱镜中的光路. sin i V2 1 解析 sin r = n = 2 2 = 2, r = 30 由 sin C =律=得 C= 45

10、 光在 AC 面发生全反射，并垂直 BC 面射出. ，则玻x P 图 12 3 10 K 答案 r = 30 图 12 3 9 D -；A /B 答案 （1）h和 l3 n = |3 偏大 10. 用三棱镜做测定玻璃折射率的实验，先在白纸上放好三棱镜, 在棱镜的一侧插入两枚大头针 Pl和卩2,然后在棱镜的另一侧观察，调整视线使 Pl的像 被 P2挡住，接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针 P3、P4，使 P3挡住 Pl、P2的像，P4挡 住 P3和 Pi、P2的像，在纸上标出的大头针位置和三棱镜轮廓如图 12 -3 - 10 所示. (1) 在本题的图上画出所需的光路. (2) 为了测出棱镜玻璃的

11、折射率， 需要测量的量是 _ , _ ,在图上标出它们. (3) 计算折射率的公式是 _ . 解析(1)如图所示，画出通过 Pi、P2的入射光线， 交 AC 面于 0,画出通过 P3、P4的出射光线交 AB 面 于 0.则光线 00 就是入射光线 P1P2在三棱镜中 的折射光线. 在所画的图上注明入射角 *和折射角 伍，并画出 虚线部分，用量角器量出 *和以或用直尺测出线段 EF、0E、GH、0G 的长度). sin * EF GH (3) n = sin *；(或因为 sin *= 0E, sin *= 0G, EF OE EF OG 则 n = GH = OE GH). OG 答案见解析

12、11. 如图 12 311 所示，一束复色光斜射到置于空气中的厚平板玻璃 (上 F 表面平行)的上表面，穿过玻璃后从下表面射出，变为 ( ). A .此玻璃对 a 光的折射率小于对 b 光的折射率 B 在此玻璃中 a 光的全反射临界角小于 b 光的全反射临界角 C .在此玻璃中 a 光的传播速度大于 b 光的传播速度 D 用同一双缝干涉装置进行实验可看到 a 光的干涉条纹间距比 b 光的宽 sin * 解析 本题考查光的折射根据 n = sin *, *为入射角，*为折射角，可知玻璃对 a 光 1 折射率大，故 A 选项错误；由临界角公式 sin C = n,可知折射率大的临界角小，故 B 选

13、 c c 行单色光.关于这两束单色光，下列说法中正确的是 图 12 3- 11 a、b 两束平 D 项正确；由 n=v得 v = n,折射率大的传播速度小，故 C 选项错误；根据光的频率越大, 丄 折射率越大，对应光的波长越短，所以 a 光波长短；再根据条纹间距 Ax= d 入故知 a 光 的干涉条纹间距比 b 光的窄，故 D 选项错误. 答案 B 12麦克斯韦在 1865 年发表的电磁场的动力学理论一文中揭示了电、磁现象与光的内 在联系及统一性，即光是电磁波. (1) 一单色光波在折射率为 1.5 的介质中传播，某时刻电场横波图像如图 12-3- 12 甲所 示，求该光波的频率. (2) 图

14、乙表示两面平行玻璃砖的截面图， 一束平行于 CD 边的单色光入射到 AC 界面上，a、 b 是其中的两条平行光线.光线 a 在玻璃砖中的光路已给出.画出光线 b 从玻璃砖中首 次出射的光路图，并标出出射光线与界面法线夹角的度数. 解析(1)设光在介质中的传播速度为 v,波长为 联立式得 f = n 从波形图上读出波长 匚 4X 10-7m, 14 代入数据解得 f = 5X 10 Hz 答案 (1)5 X 1014HZ (2)光路图如图所示 13. 一赛艇停在平静的水面上，赛艇前端有一标记 离水面的高度为 h1 = 0.6 m,尾部下端 Q 略高于水图 12-3 13 浮标 一 图 12- 3- 12 面；赛艇正前方离赛艇前端 = 0.8 m 处有一浮标，示意如图 12 3- 13 所示.一潜水员 在浮标前方 s= 3.0 m 处下潜到深度为 h2= 4.0 m 时，看到标记刚好被浮标挡住，此处看 不到船尾端 Q;继续下潜 Ah= 4.0 m,恰好能看