2024秋新教材高中物理课时跟踪检测二十一光的折射全反射粤教版选择性必修第一册

课时跟踪检测（二十一）光的折射、全反射eq\a\vs4\al(A)组—重基础·体现综合1．如图所示，在长方体玻璃砖的底面中心和实心玻璃半球的球心处，分别放有点光源，人从上面视察，看到的像点位置()A．均在点光源位置B．均在点光源上方C．玻璃砖的在光源上方，玻璃半球的在光源处D．玻璃砖的在光源处，玻璃半球的在光源上方解析：选C玻璃砖底面中心点光源发出的光，经玻璃表面折射后，折射角大于入射角，人逆着折射光看去，看到的虚像在光源上方，玻璃半球球心处的点光源发出的光射出时不发生偏折，看到的像点仍在光源处，选项C正确，A、B、D错误。2．(多选)有一束单色光从介质A穿过介质B再折向介质C，如图所示，下面说法中正确的是()A．介质B的折射率最大B．介质C的折射率最大C．光在介质B中的速度最大D．光在介质C中的速度最大解析：选BC由光路的可逆性，假设光分别由介质B进入介质A和介质C，依据折射率的物理意义知介质C的折射率比介质A的大，即nC>nA>nB，故选项B正确；利用n＝eq\f(c,v)可以推断出，光在介质B中传播速度最大，在介质C中传播速度最小，故选项C正确。3．一个等腰直角三棱镜的截面如图所示，一细束蓝光从AC面的P点沿平行底面AB方向射入棱镜后，经AB面反射，再从BC面的Q点射出，且有PQ∥AB(图中未画光在棱镜内的光路)。假如将一细束绿光仍从P点沿平行底面AB方向射入三棱镜，则从BC面射出的光线()A．仍从Q点射出，出射光线平行于ABB．仍从Q点射出，出射光线不平行于ABC．可能从Q′点射出，出射光线平行于ABD．可能从Q″点射出，出射光线平行于AB解析：选D将蓝光换成绿光，其折射率变小，在AC面的折射角变大，光路如图所示，可能从Q″点射出且平行于AB，故D正确。4．(多选)某同学用插针法测量玻璃砖的折射率，他的试验方法和操作步骤正确无误，但他处理试验记录时发觉玻璃砖的两个光学面aa′与bb′不平行，如图所示。则()A．AO与O′B两条直线平行B．AO与O′B两条直线不平行C．他测出的折射率偏大D．他测出的折射率不受影响解析：选BD如图所示，在光线由aa′面进入玻璃砖的折射现象中，由折射定律知：n＝eq\f(sinα,sinβ)。在光线由bb′面射出玻璃砖的偏折现象中，同理得n＝eq\f(sinr,sini)。若aa′与bb′平行，则i＝β，因此α＝r，此时入射光线AO与出射光线O′B平行；若aa′与bb′不平行，则i≠β，α≠r，此时入射光线AO与出射光线O′B不平行，选项B正确。在详细测定折射率时，要求试验方法、光路均精确无误，折射率的测量值不受aa′与bb′是否平行的影响，选项D正确。5．(多选)如图所示，一束复色光从空气中沿半圆形玻璃砖半径方向射入，从玻璃砖射出后分成a、b两束单色光。则()A．玻璃砖对a光的折射率为eq\r(2)B．玻璃砖对a光的折射率为1.5C．b光在玻璃砖中的传播速度比a光的小D．b光在玻璃砖中的传播速度比a光的大解析：选AC由题图可知a光的偏折程度比b光的小，则玻璃砖对a光的折射率较小，a光在玻璃砖中的传播速度较大，故C正确，D错误；依据折射定律可知玻璃砖对a光的折射率n＝eq\f(sin45°,sin30°)＝eq\r(2)，故A正确，B错误。6.如图所示是一个eq\f(1,4)圆柱体棱镜的截面图，图中E、F、G、H将半径OM分成5等份，虚线EE1、FF1、GG1、HH1平行于半径ON，ON边可汲取到达其上的全部光线。已知该棱镜的折射率n＝eq\f(5,3)，若平行光束垂直入射并覆盖OM，则光线()A．不能从圆弧NF1射出 B．只能从圆弧NG1射出C．能从圆弧G1H1射出 D．能从圆弧H1M射出解析：选B由该棱镜的折射率为n＝eq\f(5,3)，可知其临界角C满意sinC＝eq\f(1,n)＝eq\f(3,5)，由题图中的几何关系可求出GG1右边的入射光线全部发生全反射，GG1左边的入射光线没有发生全反射，所以光线只能从圆弧NG1射出，选项B正确。7.如图所示，直角三角形ABC为一透亮介质制成的三棱镜截面，且∠BAC＝30°，有一束平行光线垂直射向AC面，已知这种介质的折射率n＞2，则()A．可能有光线垂直AB边射出B．光线只能从BC边垂直射出C．光线只能从AC边垂直射出D．肯定既有光线垂直BC边射出，又有光线垂直AC边射出解析：选D因为n＞2，而sinC＝eq\f(1,n)，所以sinC＜eq\f(1,2)，C＜30°，射到AB边的入射角i＝30°，发生了全反射，此光线反射到AC边的入射角i＝60°，再次发生全反射而垂直射到BC边上，从BC边射出，同理，射到BC边上的光线，经两次全反射后垂直AC边射出，故选项D正确。8.在桌面上有一倒立的玻璃圆锥，其顶点恰好与桌面接触，圆锥的轴(图中虚线)与桌面垂直，过轴线的截面为等边三角形，如图所示。有一半径为r的圆柱形平行光束垂直射入到圆锥的底面上，光束的中心轴与圆锥的轴重合。已知玻璃的折射率为1.5，则光束在桌面上形成的光斑半径为()A．r B．1.5rC．2r D．2.5r解析：选C若折射率大于eq\f(2,3)eq\r(3)，则临界角小于60°，光路如图所示，由几何关系可知ON＝r，OA＝2r，∠AOM＝∠OMA＝30°，即AM＝OA＝2r，故光斑半径为2r，故C正确。9．一厚度为h的大平板玻璃水平放置，其下表面贴有一半径为r的圆形发光面。在玻璃板上表面放置一半径为R的圆纸片，圆纸片与圆形发光面的中心在同一竖直线上。已知圆纸片恰好能完全遮拦住从圆形发光面发出的光线(不考虑反射)，求平板玻璃的折射率。解析：如图，考虑从圆形发光面边缘的A点发出的一条光线，假设它斜射到玻璃上表面的A′点发生折射，依据折射定律有nsinθ＝sinα①式中，n是玻璃的折射率，θ是入射角，α是折射角。现假设A′恰好在纸片边缘。由题意，在A′点刚好发生全反射，故α＝eq\f(π,2)②设AA′线段在玻璃上表面的投影长为L，由几何关系有sinθ＝eq\f(L,\r(L2＋h2))③由题意，纸片的半径应为R＝L＋r④联立以上各式得n＝eq\r(1＋\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(h,R－r)))2)。答案：eq\r(1＋\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(h,R－r)))2)eq\a\vs4\al(B)组—重应用·体现创新10．(多选)截面为等腰直角三角形的三棱镜如图甲所示。DE为嵌在三棱镜内部紧贴BB′C′C面的线状单色可见光光源，DE与三棱镜的ABC面垂直，D位于线段BC的中点。图乙为图甲中ABC面的正视图。三棱镜对该单色光的折射率为eq\r(2)，只考虑由DE干脆射向侧面AA′C′C的光线。下列说法正确的是()A．光从AA′C′C面出射的区域占该侧面总面积的eq\f(1,2)B．光从AA′C′C面出射的区域占该侧面总面积的eq\f(2,3)C．若DE发出的单色光频率变小，AA′C′C面有光出射的区域面积将增大D．若DE发出的单色光频率变小，AA′C′C面有光出射的区域面积将减小解析：选AC由全反射临界角与折射率的关系sinC＝eq\f(1,n)＝eq\f(1,\r(2))可知，临界角为45°，即光线垂直BC方向射出在AA′C′C面恰好发生全反射，由几何学问可知光从AA′C′C面出射的区域占该侧面总面积的eq\f(1,2)，所以A项正确，B项错误；若DE发出的单光色频率变小，则折射率n随之减小，由sinC＝eq\f(1,n)可知，其临界角增大，所以AA′C′C面有光出射的区域面积将增大，C项正确，D项错误。11.如图所示，圆心为O、半径为R的半圆形玻璃砖置于水平桌面上，光线从P点垂直界面入射后，恰好在玻璃砖圆形表面发生全反射；当入射角θ＝60°时，光线从玻璃砖圆形表面出射后恰好与入射光平行。已知真空中的光速为c，则()A．玻璃砖的折射率为1.5B．OP之间的距离为eq\f(\r(2),2)RC．光在玻璃砖内的传播速度为eq\f(\r(3),3)cD．光从玻璃到空气的临界角为30°解析：选C光路图如图所示，设OP距离为x，当θ＝60°时，折射角为r，光从玻璃砖圆形表面射出时与玻璃砖的界面交点为Q，由出射光线与入射光线平行知过P点的法线与过Q点的法线平行，则玻璃砖的折射率n＝eq\f(sinθ,sinr)＝eq\f(\r(R2＋x2)sinθ,x)，又沿P点垂直入射的光恰好发生全反射，则sinC＝eq\f(1,n)＝eq\f(x,R)，联立解得x＝eq\f(\r(3),3)R，n＝eq\r(3)，故A、B项错误。临界角C＝arcsineq\f(\r(3),3)，光在玻璃砖中的速度v＝eq\f(c,n)＝eq\f(\r(3),3)c，故C项正确，D项错误。12．如图，安静湖面岸边的垂钓者，眼睛恰好位于岸边P点正上方h1＝0.9m的高度处，浮标Q离P点s1＝1.2m远，PQ水平，鱼饵灯M在浮标正前方s2＝1.8m处的水下，垂钓者发觉鱼饵灯刚好被浮标拦住，已知鱼饵灯离水面的深度h2＝2.4m，求：(1)水的折射率n；(2)若让鱼饵灯接着缓慢竖直下沉至恰好有光线从P处射出，则下沉距离Δh多大？(eq\r(7)＝2.6)解析：(1)设空气中和水中光线与法线的夹角分别为i、r则有：sini＝eq\f(s1,\r(s12＋h12))，sinr＝eq\f(s2,\