高考物理一轮复习课时跟踪检测（五十）光的折射全反射

课时跟踪检测（五十）光的折射全反射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.光导纤维是利用光的全反射来传输光信号的，光导纤维由内、外两种材料制成，内芯材料的折射率为n1，外层材料的折射率为n2，如图所示的一束光信号与界面间的夹角为α，由内芯射向外层，要想在此界面发生全反射，必须满足的条件是()A．n1>n2，α大于某一值B．n1<n2，α大于某一值C．n1>n2，α小于某一值D．n1<n2，α小于某一值解析：选C光在内芯和外层的界面上发生全反射，则内芯的折射率n1大于外层的折射率n2，由于入射角要大于或等于临界角，所以α应小于某一值，故C正确。3．[多选](2018·唐山月考)如图所示，MN是空气与某种液体的分界面，一束红光由空气射到分界面，一部分光被反射，一部分光进入液体中。当入射角是45°时，折射角为30°。以下说法正确的是()A．反射光线与折射光线的夹角为105°B．该液体对红光的折射率为eq\f(\r(2),2)C．该液体对红光的全反射临界角为45°D．当紫光以同样的入射角从空气射到分界面，折射角也是30°解析：选AC根据光的反射定律可知，反射光线与折射光线的夹角为45°＋60°＝105°，选项A正确；根据光的折射定律可知，该液体对红光的折射率为n＝eq\f(sin45°,sin30°)＝eq\r(2)，选项B错误；该液体对红光的全反射临界角为C＝arcsineq\f(1,n)＝45°，选项C正确；因紫光的折射率大于红光，故当紫光以同样的入射角从空气射到分界面时，折射角小于30°，选项D错误。4．[多选]如图所示，一细束白光通过玻璃三棱镜折射后分为各种单光色，取其中a、b、c三种色光，下列说法正确的是()A．c光的频率最高B．在真空中c光的波长最长C．玻璃对c光的折射率最小D．在三棱镜中c光传播速度最小解析：选BC根据光的色散规律可知，a光的频率最高，选项A错误；c光的频率最小，周期最大，故在真空中c光的波长最长，选项B正确；由光路可知，玻璃对a光的折射率最大，对c光的折射率最小，选项C正确；在三棱镜中c光传播速度最大，选项D错误。5.如图所示，光液面传感器有一个像试管模样的玻璃管，中央插一块两面反光的玻璃板，入射光线在玻璃管内壁与反光板之间来回发生反射，进入到玻璃管底部，然后在另一侧反射而出(与光纤原理相同)。当透明液体的折射率大于玻璃管壁的折射率时，就可以通过光液面传感器监测出射光的强弱来判定玻璃管是否被液体包住了，从而了解液面的高度。以下说法正确的是()A．玻璃管被液体包住之后，出射光强度增强B．玻璃管被液体包住之后，出射光消失C．玻璃管被液体包住之后，出射光强度减弱D．玻璃管被液体包住之后，出射光强度不变解析：选C玻璃管被液体包住之前，由于玻璃管之外是光疏介质空气，光线发生全反射，没有光线从玻璃管中射出。当玻璃管被透明液体包住之后，液体的折射率大于玻璃管壁的折射率时，光线不再发生全反射，有一部分光线进入液体，反射光的强度会减弱，故C正确。6.(2015·重庆高考)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，可用白光照射玻璃球来说明。两束平行白光照射到透明玻璃球后，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：选A光在玻璃球中折射时，折射率越大，折射角越大，故选项A正确。7．[多选](2018·江西十校联考)如图所示，有一束平行于等边三棱镜截面ABM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、BM的中点，则()A．该三棱镜对该单色光的折射率为eq\r(3)B．光在F点发生全反射C．光从空气进入棱镜，波长变短D．从F点出射的光束与入射到E点的光束可能平行E．从F点出射的光束与入射到E点的光束偏向角为60°解析：选ACE在E点作出法线可知入射角为i＝60°，折射角为r＝30°，由折射定律可知折射率n＝eq\f(sini,sinr)＝eq\r(3)，A正确；由sinC＝eq\f(1,n)可知全反射的临界角大于30°，由光路可知，在边BM上的入射角等于30°，小于全反射的临界角，故不会发生全反射，B错误；根据公式n＝eq\f(c,v)＝eq\f(λ空f,λ介f)＝eq\f(λ空,λ介)，得λ介＝eq\f(λ空,n)，可知光从空气进入棱镜，波长变短，C正确；三棱镜两次折射使得光线都向AM边偏折，不会与入射到E点的光束平行，D错误；从F点出射的光束与入射到E点的光束偏向角为2(i－r)＝60°，E正确。8.(2018·湖南师大附中模拟)如图所示，横截面为矩形ABCD的玻璃砖竖直放置在水平面上，其厚度为d，AD面镀有水银，用一束与BC面成45°角的细微光向下照射在BC面上，在水平面上出现两个光斑，距离为eq\f(2,3)eq\r(3)d，求玻璃砖的折射率。解析：作出光路图，由光的反射定律和光路图可逆性可知，反射光线OH与FG平行，且OH与水平面的夹角为45°。由几何关系得OF＝GH＝eq\f(2,3)eq\r(3)dIE＝eq\f(1,2)OF＝eq\f(\r(3),3)dtanr＝eq\f(IE,IO)＝eq\f(\r(3),3)，可得r＝30°所以折射率n＝eq\f(sini,sinr)＝eq\r(2)。答案：eq\r(2)9.如图所示是一个半球形透明物体的侧视图，现在有一细束单色光沿半径OA方向入射，保持入射方向不变，不考虑光线在透明物体内部的反射。(1)将细光束平移到距O点eq\f(\r(3),3)R处的C点，此时透明体左侧恰好不再有光线射出，求透明体对该单色光的折射率；(2)若细光束平移到距O点0.5R处，求出射光线与OA轴线的交点到O点的距离。解析：(1)如图甲所示，光束由C处水平射入，在B处发生全反射，∠OBC为临界角sin∠OBC＝eq\f(OC,OB)＝eq\f(\f(\r(3),3)R,R)＝eq\f(\r(3),3)，由临界角公式得：n＝eq\f(1,sin∠OBC)＝eq\r(3)。(2)如图乙所示，光束由D点水平射入，在E点发生折射，入射角为∠OED＝α，折射角为∠NEF＝β，折射率n＝eq\f(sinβ,sinα)＝eq\r(3)sinα＝eq\f(\f(1,2)R,R)＝eq\f(1,2)以上两式联立，解得：sinβ＝eq\f(\r(3),2)，β＝60°，α＝30°由几何关系可知：∠FOE＝α＝30°，∠OFE＝β－α＝30°，则出射光线与OA轴线的交点F与O点的距离为：OF＝2Rcos30°＝eq\r(3)R。答案：(1)eq\r(3)(2)eq\r(3)R10.(2017·全国卷Ⅰ)如图，一玻璃工件的上半部是半径为R的半球体，O点为球心；下半部是半径为R、高为2R的圆柱体，圆柱体底面镀有反射膜。有一平行于中心轴OC的光线从半球面射入，该光线与OC之间的距离为0.6R。已知最后从半球面射出的光线恰好与入射光线平行(不考虑多次反射)。求该玻璃的折射率。解析：如图，根据光路的对称性和光路可逆性，与入射光线相对于OC轴对称的出射光线一定与入射光线平行。这样，从半球面射入的折射光线，将从圆柱体底面中心C点反射。设光线在半球面的入射角为i，折射角为r。由折射定律有sini＝nsinr①由正弦定理有eq\f(sinr,2R)＝eq\f(sini－r,R)②由几何关系，入射点的法线与OC的夹角为i。由题设条件和几何关系有sini＝eq\f(L,R)③式中L是入射光线与OC的距离。由②③式和题给数据得sinr＝eq\f(6,\r(205))④由①③④式和题给数据得n＝eq\r(2.05)≈1.43。答案：1.4311．(2016·全国卷Ⅰ)如图，在注满水的游泳池的池底有一点光源A，它到池边的水平距离为3.0m。从点光源A射向池边的光线AB与竖直方向的夹角恰好等于全反射的临界角，水的折射率为eq\f(4,3)。(1)求池内的水深；(2)一救生员坐在离池边不远处的高凳上，他的眼睛到池面的高度为2.0m。当他看到正前下方的点光源A时，他的眼睛所接受的光线与竖直方向的夹角恰好为45°。求救生员的眼睛到池边的水平距离(结果保留1位有效数字)。解析：(1)如图，设到达池边的光线的入射角为i，依题意，水的折射率n＝eq\f(4,3)，由临界角公式有n＝eq\f(1,sini)由几何关系有sini＝eq\f(l,\r(l2＋h2))式中，l＝3.0m，h是池内水的深度。联立两式并代入题给数据得h＝eq\r(7)m≈2.6m。(2)设此时救生员的眼睛到池边的距离为x。依题意，救生员的视线