2024高考物理一轮复习规范演练55光的折射全反射含解析新人教版

PAGE8-规范演练55光的折射全反射[抓基础]1.（多选）（2024·衡水中学调研）如图所示，一块上、下表面平行的玻璃砖的厚度为L，玻璃砖的折射率n＝eq\r(3)，若光从表面AB射入的入射角i＝60°，光在真空中的光速为c，则（）A.折射角r＝30°B.光在玻璃中传播的时间为eq\f(2\r(3)L,3c)C.光在玻璃中传播的时间为eq\f(2L,c)D.变更入射角i，光在下表面CD可能发生全反射E.光肯定能从CD面射出解析：由n＝eq\f(sini,sinr)得sinr＝eq\f(sini,n)＝eq\f(sin60°,\r(3))＝0.5，得r＝30°，故A正确；光在玻璃中传播的速度为v＝eq\f(c,n)，由几何学问可知光在玻璃中传播的路程为s＝eq\f(L,cosr)，则光在玻璃中传播的时间为t＝eq\f(s,v)＝eq\f(nL,ccosr)＝eq\f(\r(3)L,ccos30°)＝eq\f(2L,c)，故B错误，C正确；由于光在CD面上的入射角等于光在AB面上的折射角，依据光路可逆性原理可知光肯定能从CD面射出，故D错误，E正确.答案：ACE2.（多选）如图所示，a、b两细束不同单色光相互平行，从一块平行玻璃砖MN表面入射，从PQ面出射时变为一束光c，则下列说法正确的是（）A.a光频率大于b光频率B.略变更玻璃砖厚度，PQ面会有两束光出射C.a光在真空中传播速度小于b光在真空中传播速度D.在同一个双缝干涉装置中的干涉图样，b光条纹间距较大E.因为b光在PQ面发生了全放射，所以c光束只含a光解析：依据折射光线可知a偏折的程度较大，故对a光的折射率大，即a光的频率大，波长短，依据Δx＝eq\f(l,d)λ可知，b光的条纹间距大，A、D正确；玻璃砖的上表面只有一束光线射出，出射光线恰好重叠，若增大玻璃砖的厚度，a光会从b光的左侧射出，B正确；全部光在真空中的传播速度都相同，C错误；产生全反射的必要条件是光线必需从光密介质射入光疏介质，且入射角大于等于临界角.光线从空气射到玻璃砖上表面的入射角等于下表面上的折射角，不行能大于临界角，所以在上表面不行能发生全反射，E错误.答案：ABD3.（多选）图甲为某同学利用半圆形玻璃砖测定玻璃折射率n的装置示意图，AO、DO分别表示某次测量时，光线在空气和玻璃中的传播路径.在正确操作后，他利用测出的数据作出了图乙所示的折射角正弦值（sinr）与入射角正弦值（sini）的关系图象.则下列说法正确的是（）图甲图乙A.光由D经O到AB.该玻璃砖的折射率n＝1.5C.若由空气进入该玻璃砖中，光的频率变为原来的eq\f(2,3)D.若由空气进入该玻璃砖中，光的波长变为原来的eq\f(2,3)E.若以60°角由空气进入该玻璃砖中，光的折射角的正弦值为eq\f(\r(3),3)解析：由折射定律n＝eq\f(sini,sinr)可知sinr－sini图象的斜率的倒数表示折射率，所以n＝1.5>1，说明试验时间由A经过O到D，选项A错误，B正确；在由空气进入该玻璃砖时，光的频率不变，光的波长变为原来的eq\f(2,3)，选项C错误，D正确；以入射角i＝60°由空气进入该玻璃砖时，由折射定律n＝eq\f(sini,sinr)，其折射角的正弦值为sinr＝eq\f(1,n)sini＝eq\f(2,3)×eq\f(\r(3),2)＝eq\f(\r(3),3)，选项E正确. 答案：BDE4.（多选）如图所示是一玻璃球体，其半径为R，O为球心，AB为水平直径.M点是玻璃球的最高点，来自B点的光线BD从D点射出，出射光线平行于AB，已知∠ABD＝30°，光在真空中的传播速度为c，则（）A.此玻璃的折射率为eq\r(3)B.光线从B到D需用时eq\f(3R,c)C.若增大∠ABD，光线不行能在DM段发生全反射现象D.若减小∠ABD，从AD段射出的光线均平行于ABE.若∠ABD＝0°，则光线从A点射出，传播方向不变，速度增大解析：由题图可知光线在D点的入射角为i＝30°，折射角为r＝60°，由折射率的定义得n＝eq\f(sinr,sini)知n＝eq\r(3)，A正确；光线在玻璃中的传播速度为v＝eq\f(c,n)＝eq\f(\r(3),3)c，由题图知BD＝eq\r(3)R，所以光线从B到D需用时t＝eq\f(BD,v)＝eq\f(3R,c)，B正确；若增大∠ABD，则光线射向DM段时入射角增大，射向M点时为45°，而临界角满意sinC＝eq\f(1,n)＝eq\f(\r(3),3)<eq\f(\r(2),2)，即光线可以在DM段发生全反射现象，C错误；要使出射光线平行于AB，则入射角必为30°，D错误；入射角为0°时，折射角为0°，光沿直线传播，从A点射出时传播速度增大，E正确.答案：ABE5.虹和霓是太阳光在水珠内分别经过一次和两次反射后出射形成的，可用白光照耀玻璃球来说明.两束平行白光照耀到透亮玻璃球后，在水平的白色桌面上会形成MN和PQ两条彩色光带，光路如图所示.M、N、P、Q点的颜色分别为（）A.紫、红、红、紫 B.红、紫、红、紫C.红、紫、紫、红 D.紫、红、紫、红解析：玻璃对红光的折射率最小，对紫光的折射率最大，由折射定律和反射定律可知M点为紫色，N点为红色，P点为红色，Q点为紫色，故A项正确.答案：A6.（多选）如图所示，从点光源S发出的一细束白光以肯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.下列说法中正确的是（）A.a侧是红光，b侧是紫光B.在真空中a侧光的波长小于b侧光的波长C.三棱镜对a侧光的折射率大于对b侧光的折射率D.在三棱镜中a侧光的速率比b侧光小E.在三棱镜中a、b两侧光的速率相同解析：由题图可以看出，a侧光偏折得较厉害，三棱镜对a侧光的折射率较大，所以a侧光是紫光，波长较短，b侧光是红光，波长较长，A错误，B、C正确；又v＝eq\f(c,n)，所以三棱镜中a侧光的传播速率小于b侧光的传播速率，D正确，E错误.答案：BCD7.（多选）（2024·辽宁一模）以下说法中正确的是（）A.光导纤维是应用了光的全反射B.天空中出现的彩虹是因为光的折射形成色散现象C.白光经玻璃三棱镜折射发生色散时，红光的偏折角最大D.白光经过色散后的七色光从红光到紫光波长渐渐变大E.在沙漠中，向远方望去，有时能看到远方景物的倒影解析：光导纤维是应用了光的全反射现象，故A正确；彩虹是雨后放晴时，太阳光照耀到小水滴上，一个个的小水滴就像棱镜似的把白光分解为七种单色光，对阳光起分光色散作用，故B正确；白光经玻璃三棱镜折射发生色散时，红光的偏折角最小，紫光的偏折角最大，故C错误；从红光到紫光的频率渐渐变大，而波长渐渐变小，故D错误；在沙漠中，空中空气密度大于沙漠上方的空气密度，由于全反射，向远方望去，有时能看到远方景物的倒影，故E正确.答案：ABE8.（多选）如图所示，一光束包含两种不同频率的单色光，从空气射向两面平行玻璃砖的上表面，玻璃砖下表面有反射层，光束经两次折射和一次反射后，从玻璃砖上表面分为a、b两束单色光射出.下列说法正确的是（）A.a光的频率小于b光的频率B.光束a在空气中的波长较小C.出射光束a、b肯定相互平行D.b光在玻璃中的传播路程较大E.a、b两色光从同种玻璃射向空气时，a光发生全反射的临界角大解析：作出光路图如图所示，可知光从空气射入玻璃时a光的偏折程度较大，则a光的折射率较大，频率较大，故A错误；a光的频率较大，则波长较小，故B正确；因为a、b两光射出玻璃砖时的折射角与从空气中射入时的入射角相等，依据几何学问可知出射光束肯定相互平行，b光在玻璃中的传播路程较大，故C、D正确；因为a光的折射率较大，由临界角公式sinC＝eq\f(1,n)，知a光的临界角较小，故E错误.答案：BCD[提素养]9.（2024·湖南株洲质栓）“道威棱镜”广泛地应用在光学仪器当中.如图所示，将一等腰直角棱镜截去棱角，使其平行于底面，可制成“道威棱镜”，这样就减小了棱镜的重量和杂散的内部反射.从M点发出的一束平行于底边ED的单色光从AE边射入，已知棱镜玻璃的折射率n＝eq\r(2).求光线进入“道威棱镜”时的折射角，并通过计算推断光线能否从ED边射出.解析：由折射定律得n＝eq\r(2)＝eq\f(sin45°,sinγ)，光线进入“道威棱镜”时的折射角γ＝30°，全反射临界角sinC＝eq\f(1,n)＝eq\f(\r(2),2)即C＝45°，如图所示，光线到达ED边时入射角θ＝75°>C，光线不能从ED边射出.10.（2024·河北唐山一模）如图所示，内径为R、外径为R′＝eq\r(2)R的环状玻璃砖的圆心为O，折射率为n＝eq\r(2).一束平行于对称轴O′O的光线由A点进入玻璃砖，到达B点（未标出）刚好发生全反射.求：（1）玻璃砖的临界角；（2）A点处光线的入射角和折射角.解析：（1）由sinC＝eq\f(1,n)＝eq\f(1,\r(2))，得C＝45°.（2）由题给条件画出光路图，如图所示，在△OAB中，OA＝eq\r(2)R，OB＝R，因在B点刚好发生全反射，则由正弦定理得eq\f(sin（180°－C）,\r(2)R)＝eq\f(sinr,R)，得sinr＝eq\f(1,2)，r＝30°.在A点，由eq\f(sini,sinr)＝n得：i＝45°.答案：（1）45°（2）45°30°11.某单色光射向一半径为R的匀称透亮圆柱形玻璃砖，若玻璃砖对该单色光的折射率为n＝eq\r(3)，光线以θ1＝60°的入射角射入时，求：（1）从玻璃砖中射出的最强光线与入射光线的夹角α.（2）该单色光射入点和第一、二出射点的距离.解析：（1）光路如图所示：由折射定律得n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)，解得θ2＝30°，从玻璃砖内射出的最强光线与入射光线的夹角α＝2（θ1－θ2）＝60°.（2）该单色光的射入点与第一个射出点的距离为d1＝2Rcosθ2＝eq\r(3)R，由几何关系得，射入点与其次个射出点的距离为d2＝d1＝eq\r(3)R.答案：（1）60°（2）eq\r(3)Req\r(3)R12.（2024·眉山模拟）一半径为R＝10cm的半圆形玻璃砖放置在竖直平面上，其截面如下图所示.图中O为圆心，MN为竖直方向的直径.有一束细光线自O点沿水平方向射入玻璃砖，可以观测到有光线自玻璃砖右侧射出，现将入射光线缓慢平行下移，当入射光线与O点的距离为h＝6cm时，从玻璃砖右侧射出的光线刚好消逝.已知光在真空中的传播速度为c＝3×108m/s，则：（1）此玻璃的折射率为多少？（2）若h＝5eq\r(2)cm，求光在玻璃砖中传播的时间.解析：（1）依据题意可知，当入射光线与O点的距离为h时，从玻璃砖射出的光线刚好消逝，光线恰好在MN圆弧面上发生了全反射，作出光路图，如图所示.依据几何学问得：sinC＝eq\f(h,R)，又sinC＝eq\f(1,n)，联立得：n＝eq\f(R,h)＝eq\f(5,3).（2）因sinθ＝eq\f(\r(2),2)，解得：θ＝45°>C，故光发生全反射，光在玻璃砖中传播距离为x＝4h＝20eq\r(2)cm，光在玻璃砖中的传播速度为v＝eq\f(c,n)，则运动的时间为t＝eq\f(x,v)，解得t＝eq\f(\r(2),9)×10－8s.答案：（1）eq\f(5,3)（2）eq\f(\r(2),9)×10－8s13.玻璃半圆柱体的半径为R，横截面如图所示，圆心为O，A为圆柱面的顶点.两条单色红光分别按如图方向沿截面入射到圆柱体上，光束1指向圆心，方向与AO夹角为30°，光束2的入射点为B，方向与底面垂直，∠AOB＝60°，已知玻璃对该红光的折射率n＝3，求两条光线经底面折射后的交点与O点的距离d.解析：光路图如图所示，光线2在B点折射时，入射角i＝60°，由折射定律n＝eq\f(sini,si