高考物理一轮复习 课时跟踪检测（四十五）光的折射 全反射（含解析）-人教版高三物理试题

光的折射全反射对点训练：折射定律与折射率的应用1．(2016·上海高考)一束单色光由空气进入水中，则该光在空气和水中传播时()A．速度相同，波长相同 B．速度不同，波长相同C．速度相同，频率相同 D．速度不同，频率相同解析：选D不同的单色光频率不相同，同一单色光在不同的介质内传播过程中，光的频率不会发生改变；由公式v＝eq\f(c,n)可以判断，水的折射率大于空气的，所以该单色光进入水中后传播速度减小。故选项D正确。2．(2018·盐城三模)如图所示，半径为R的玻璃半圆柱体的圆心为O。单色红光射向圆柱面，方向与底面垂直，光线的入射点为C，且∠AOC＝30°。已知该玻璃对红光的折射率n＝eq\r(3)。求光线从底面射出时出射点与O点间的距离。解析：光路如图所示：由图可知i＝60°由n＝eq\f(sini,sinγ)解得：γ＝30°由几何关系知△OCD为等腰三角形，故eq\x\to(OD)＝eq\f(R,2cos30°)＝eq\f(\r(3)R,3)。答案：eq\f(\r(3)R,3)3．(2018·南京三模)如图所示是一个透明圆柱体的横截面，其半径为R，AB是一条直径。某学习小组通过实验去测定该圆柱体的折射率，他们让一束平行光沿AB方向射向圆柱体，发现与AB相距eq\f(\r(3),2)R的入射光线经折射后恰经过B点。已知光在真空中的传播速度为c，求：(1)这个圆柱体的折射率；(2)光在透明圆柱体中传播的速度。解析：(1)设光线经折射后经过B点，光路如图所示：根据折射定律n＝eq\f(sinα,sinβ)由几何关系知sinα＝eq\f(\r(3)R/2,R)＝eq\f(\r(3),2)，解得α＝60°又α＝2β，得β＝30°联立求解可得n＝eq\r(3)。(2)由n＝eq\f(c,v)，得光在圆柱体中传播的速度为v＝eq\f(\r(3),3)c。答案：(1)eq\r(3)(2)eq\f(\r(3),3)c4．(2019·南通一模)反光膜是一种广泛用于道路交通标志的材料。基本结构如图所示，光照射到反光膜的玻璃珠上时，经折射后射到反射层反射，最终平行于原入射方向反向射出玻璃珠，玻璃珠是半径为R的均匀球体，AB是入射光线，其出射光线与光线AB的间距为eq\r(3)R。(1)请作出光线AB从射入到射出玻璃珠的完整光路图；(2)求玻璃珠的折射率n。解析：(1)光路图如图所示：(2)设射入B点光线的入射角为θ1，折射角为θ2则sinθ1＝eq\f(\r(3),2)，θ1＝2θ2由折射定律n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)解得n＝eq\r(3)。答案：(1)光路图见解析(2)eq\r(3)5．(2019·南京调研)如图所示装置可用来测定水的折射率，当圆柱形容器内未装水时，从A点沿AB方向能看到对边上的点E；当容器内装满水时，仍沿AB方向看去，恰好看到底面直径CD上的点D。测得容器直径CD＝12cm，高BC＝16cm，DE＝7cm。已知光在真空中的传播速度为c＝3.0×108m/s，求：(1)水的折射率n；(2)光在水中的传播速度v。解析：(1)做出光路图，设入射角为r、折射角为i，则：tani＝eq\f(CD,BC－DE)＝eq\f(4,3)，则sini＝0.8；tanr＝eq\f(CD,BC)＝eq\f(3,4)，则sinr＝0.6折射率：n＝eq\f(sini,sinr)＝eq\f(4,3)。(2)由n＝eq\f(c,v)可得光在水中的速度：v＝eq\f(c,n)＝2.25×108m/s。答案：(1)eq\f(4,3)(2)2.25×108m/s对点训练：光的全反射6．(2018·连云港二模)2009年诺贝尔物理学奖授予英国华裔物理学家高锟，以表彰他在光纤通信研究中的突出贡献。光纤通信是利用了光的全反射的原理，光导纤维由内芯和外套两层组成。下列有关光导纤维的说法中正确的是()A．内芯的折射率比外套大，光传播时在内芯与外套的界面发生全反射B．内芯的折射率比外套小，光传播时在内芯与外套的界面发生全反射C．内芯的折射率比外套小，光传播时在内芯与外套的界面发生折射D．内芯的折射率与外套相同，外套的材料有韧性，可以对内芯起保护作用解析：选A全反射的条件是光从光密介质进入光疏介质，入射角大于等于临界角。所以内芯的折射率大于外套的折射率，光传播时在内芯和外套的界面上发生全反射，A正确。7．[多选]光从介质a射向介质b，如果要在a、b介质的分界面上发生全反射，那么必须满足的条件是()A．a是光密介质，b是光疏介质B．光在介质a中的速度必须大于在介质b中的速度C．光的入射角必须大于或等于临界角D．必须是单色光解析：选AC光从介质a射向介质b，要在a、b介质的分界面上发生全反射，则a是光密介质，b是光疏介质，故A正确。由以上分析得知，a的折射率大于b的折射率，由v＝eq\f(c,n)得知，光在介质a中的速度小于在介质b中的速度，故B错误。要发生全反射，则光的入射角必须大于或等于临界角，故C正确。此光可以是单色光，也可以是复色光，故D错误。8．如图所示，在空气中，一束单色光由两面平行的玻璃板的a表面射入，从b表面射出。以下说法正确的是()A．出射光线不一定与入射光线平行B．随着θ角的增大，光可能在a表面发生全反射C．随着θ角的增大，光可能在b表面发生全反射(θ<90°)D．无论如何改变θ角，光线从a表面射入，都不可能在b表面发生全反射解析：选D由于a、b两表面平行，光线在a表面的折射角等于在b表面的入射角，根据光路的可逆性可知，光线在b表面的折射角等于在a表面的入射角，由几何关系可知出射光线一定与入射光线平行，故A错误。根据几何知识可知：光经过表面b上的入射角与在表面a上的折射角相等，根据光路可逆性可知：不管入射角多大，都不可能在b表面和a表面发生全反射，故B、C错误，D正确。9.如图所示，一个半圆形玻璃砖放在真空中，入射光线AO正对玻璃砖圆心方向入射，当AO与水平方向成60°角时，光线OC沿与竖直方向成45°角射出。(已知光速c＝3×108m/s)求：(1)光在玻璃中传播的速度；(2)当AO、OB光线的夹角为多大时，OC光线刚好能够完全消失。解析：(1)玻璃的折射率为：n＝eq\f(sinr,sini)＝eq\f(sin45°,sin90°－60°)＝eq\r(2)光在玻璃中的传播速度为v＝eq\f(c,n)＝eq\f(\r(2),2)c＝2.1×108m/s。(2)当光线发生全反射时，入射角满足sinC＝eq\f(1,n)＝eq\f(\r(2),2)，求得C＝45°根据反射角等于入射角，可得OA、OB光线的夹角为90°。答案：(1)2.1×108m/s(2)90°10．(2019·苏北四市一模)如图所示，水深为H的池底有一半径为r的圆形光源，在水面上形成圆形光斑，已知水的折射率为n，真空中的光速为c，求：(1)光到达水面的最短时间t；(2)光斑的半径R。解析：(1)光在水中传播的速度v＝eq\f(c,n)当光竖直向上传播时间最短，最短时间t＝eq\f(H,v)＝eq\f(nH,c)。(2)发生全反射的临界角为C，有：sinC＝eq\f(1,n)则水面光斑的半径为：R＝r＋HtanC＝r＋eq\f(H,\r(n2－1))。答案：(1)eq\f(nH,c)(2)r＋eq\f(H,\r(n2－1))对点训练：色散现象11．[多选]以下说法中正确的有()A．阳光下肥皂膜上的彩色条纹属于光的衍射现象B．太阳光通过三棱镜产生的彩色条纹是由于折射造成的C．一束光由介质斜射向空气，界面上可能只发生反射现象而没有折射现象D．水面油膜呈现彩色条纹是光的干涉现象，这说明了光是一种波解析：选BCD阳光下肥皂膜上的彩色条纹，属于薄膜干涉现象，故A错误；太阳光通过三棱镜产生彩色条纹，是由于光发生了色散现象即属于光的折射现象，故B正确；一束光由介质斜射向空气，界面上若发生全反射，则只有反射现象而没有折射现象，故C正确；水面油膜呈现彩色条纹是由于光的薄膜干涉产生的，是光的干涉现象，这说明了光是一种波，故D正确。12．人在水面上分别观察正下方水中同一深度的红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色的小彩灯，可以观测到的现象是()A．紫灯位置最深，且比实际的位置深些B．绿色灯位置最深，且比实际的位置深些C．紫色灯位置最深，且比实际的位置浅些D．红色灯位置最深，且比实际的位置浅些解析：选D红光的频率最低，折射率最小，则从水中射入空气时偏折程度小，我们逆着折射光线看去，红色灯位置最深，我们看到的水中灯比实际位置浅。13．[多选]如图所示，从点光源S发出的一细束白光以一定的角度入射到三棱镜的表面，经过三棱镜的折射后发生色散现象，在光屏的ab间形成一条彩色光带。下面的说法中正确的是()A．a侧是