山东专用2025版高考物理一轮复习第3节光的折射全反射练习含解析新人教版选修3-4

PAGEPAGE6第3节光的折射全反射1.(多选)关于光的传播现象及应用,下列说法正确的是(AB)A.一束白光通过三棱镜后形成了彩色光带是光的色散现象B.光导纤维丝内芯材料的折射率比外套材料的折射率大C.海面上的空中楼阁将呈现倒立的像,位置在实物的上方,又称上现蜃景D.一束色光从空气进入水中,波长将变短,色光的颜色也将发生变更解析:一束白光通过三棱镜后形成了彩色光带是光的色散现象,A正确;由全反射的条件可知,内芯材料的折射率比外套材料的折射率要大,故B正确;空中楼阁将呈现正立的像,位置在实物的上方,又称上现蜃景,C错误;色光进入水中,光的频率不变,颜色不变,D错误.2.(多选)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,其光路如图所示,下列说法正确的是(AD)A.单色光1的频率大于单色光2的频率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.可能单色光1是红光,单色光2是蓝光D.无论怎样增大入射角,单色光1和2都不行能在此玻璃板下表面发生全反射解析:由n=sinθsinr3.如图所示,一束光从空气垂直射到直角三棱镜的界面AB上,棱镜材料的折射率为1.414,这束光线从BC边射出棱镜后与界面BC的夹角为(D)A.90° B.60° C.30° D.45°解析:由sinC=1n=12得C=45°,如图所示,则光在AC界面射向空气时发生全反射.由几何关系可求得在BC面的入射角i=30°,由折射定律n=sinrsini得sinr=nsini=2·sin30°=24.(多选)如图是不平行玻璃砖的截面,a,b两束单色光从空气垂直玻璃砖上表面射入,在下表面上反射和折射状况如图所示,则a,b两束光(AB)A.在同种匀称介质中传播时,b光的传播速度大B.以相同的入射角从空气斜射入水中,b光的折射角较大C.在真空中,a光的波长大于b光波长D.在玻璃中,na<nb解析:由图可知,a光发生了全反射,b光没有发生全反射,即a光发生全反射的临界角C小于b光发生全反射的临界角C,由sinC=1n,知b光的折射率小,即na>nb,故D错误;依据n=cv,知va<vb,A正确;依据n=sinθ1sinθ2,当θ1相等时,b光的折射角较大,B正确;由于na>nb,则fa>fb5.空气中悬浮着一颗球形小水珠,一缕阳光水平射入其中,如图所示.n甲,n乙和n丙分别表示水对甲光、乙光和丙光的折射率.则以下表述正确的是(D)A.n甲>n乙>n丙B.波长λ的关系λ甲<λ乙<λ丙C.频率f的关系f甲>f乙>f丙D.光由水珠出射到空气的折射角关系θ甲=θ乙=θ丙解析:由题图可知,丙光的偏折最大,折射率最大,甲光的偏折最小,折射率最小,A错误;依据频率与波长的关系,丙光的波长最小,甲光的波长最大,B错误;依据折射率与频率的关系,频率越大,折射率越大,知丙光的频率最大,甲光的频率最小,C错误;如图所示,由几何学问可知,光从水珠到空气的入射角i′与光从空气到水珠的折射角r相等,又n=sinisinr=sinθsini',故θ=i,三种光从空气到水珠的入射角i相同,所以由水珠出射到空气的折射角关系θ甲6.许多公园的水池底都装有彩灯,当一细束由红、蓝两色组成的灯光从水中斜射向空气时,关于光在水面可能发生的反射和折射现象,下列光路图中正确的是(C)解析:红光、蓝光都要发生反射,红光的折射率较小,依据sinC=1n7.(2024·江苏南京质检)(多选)如图所示,有一束平行于等边三棱镜截面ABC的单色光从空气射向E点,并偏折到F点,已知入射方向与边AB的夹角为θ=30°,E,F分别为边AB,BC的中点,则(AC)A.该棱镜的折射率为3B.光在F点发生全反射C.光从空气进入棱镜,波长变小D.从F点出射的光束与入射到E点的光束平行解析:在E点作出法线可知入射角为60°,折射角为30°,折射率n=sin60°sin30°=3,选项A正确;在F点作出法线知入射角为30°,由光路的可逆性可知,在BC边上的入射角小于临界角,不会发生全反射,选项B错误;由关系式n=cv,v=λf,得λ=8.(多选)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=3,若光从上表面AB射入的入射角i=60°,光在真空中的光速为c,则(AC)A.折射角r=30°B.光在玻璃砖中传播的时间为2C.光在玻璃砖中传播的时间为2D.变更入射角i,光在下表面CD可能发生全反射解析:由n=sinisinr得sinr=sinin=sin60°3=0.5,得r=30°,故A正确;光在玻璃砖中传播的速度为v=cn,由几何学问可知光在玻璃砖中传播的路程为s=Lcos9.(多选)半圆形玻璃砖横截面如图,AB为直径,O点为圆心.在该截面内有a,b两束单色可见光从空气垂直于AB射入玻璃砖,两入射点到O的距离相等.两束光在半圆边界上反射和折射的状况如图所示,则a,b两束光(AD)A.在同种匀称介质中传播,a光的传播速度较大B.以相同的入射角从空气斜射入水中,b光的折射角大C.在真空中,a光的波长小于b光波长D.让a光向A端渐渐平移,将发生全反射解析:由题图可知,b光发生了全反射,a光没有发生全反射,即a光发生全反射的临界角Ca大于b光发生全反射的临界角Cb,依据sinC=1n,知a光的折射率小,即na<nb,依据n=cv,知va>vb,选项A正确;依据n=sinisinr10.(多选)如图所示为一正三角形玻璃砖,边长为l,AO为三角形的中线.现有a,b两束不同频率的可见细光束垂直于BC边从真空射入该三角形玻璃砖,入射时两束光到O点的距离相等,两束光经玻璃砖折射后相交于中线AO的右侧P处,则以下推断正确的是(BC)A.在真空中,a光的传播速度小于b光的传播速度B.在真空中,a光波长小于b光波长C.a,b两束光在玻璃砖中传播时的频率与在真空中传播时的频率相同D.a光通过玻璃砖的时间小于b光通过玻璃砖的时间解析:光在真空中的传播速度均为c,选项A错误;由题意可知,玻璃砖对a光的折射率na大于对b光的折射率nb,所以a光的频率νa大于b光的频率νb,a光在真空中传播时的波长λa=cνa小于b光在真空中传播的波长λb=cνb,选项B正确;当光从一种介质进入另一种介质时,光的频率保持不变,选项C正确;a光在玻璃砖中的传播速度大小va=cna小于b光在玻璃砖中的传播速度大小vb=11.玻璃半圆柱体的半径为R,横截面积如图所示,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:光线2在B点折射时,入射角i=60°由折射定律有n=sini得sinr=sinin=sin60°3=入射究竟面的入射角i′=60°-r=30°,则sinr′=nsini′,r′=60°.折射光线交AO延长线于D点,依据几何学问知LOC=12Rcos30同理,光线1从O点射出,折射光线与CD交于E点,折射角∠EOD=60°,则△EOD为等边三角形,d=OE=OD=LOCtan30°=R3答案:R12.(2024·山东济宁模拟)如图所示为某种材料做成的透亮光学器件的横截面,AB为半径为R的四分之一圆弧,O为圆心.一束单色平行光垂直OA面入射,器件对该单色光的折射率为n=3.点C,D位于OA表面上.OC=R2,从C点入射的光线从AB弧面上的E点射出,出射角为β(1)求β的大小;(2)通过计算说明从D点入射的光能否在AB弧面发生全反射.解析:(1)从