2019年高考物理一轮复习-课时分层集训40-光的折射-全反射-光的色散-新人教版.doc

2019年高考物理一轮复习 课时分层集训40 光的折射 全反射 光的色散 新人教版光的折射、折射率1．如图14­3­15所示，实线为空气和水的分界面，一束蓝光从空气中的A点沿AO1方向(O1点在分界面上，图中O1点和入射光线都未画出)射向水中，折射后通过水中的B点，图中O点为A、B连线与分界面的交点，下列说法正确的是(　　)图14­3­15A．O1点在O点的右侧B．蓝光从空气中射入水中时，速度变小C．若沿AO1方向射向水中的是一束紫光，则折射光线有可能通过B点正下方的C点D．若沿AO1方向射向水中的是一束红光，则折射光线有可能通过B点正上方的D点E．若蓝光沿AO方向射向水中，则折射光线有可能通过B点正上方的D点BCD　[由折射定律n＝知，蓝光从空气射向水中，入射角比折射角大，O1点在O点的左侧，A错误；由v＝知，蓝光进入水中的速度变小，B正确；若沿AO1方向射向水中的是一束紫光，紫光折射率大，折射角小，则折射光线有可能通过B点正下方的C点，C正确；若沿AO1方向射向水中的是一束红光，红光折射率小，折射角大，则折射光线有可能通过B点正上方的D点，D正确；若蓝光沿AO方向射向水中，则折射光线有可能通过B点正下方的C点，不可能通过B点正上方的D点，E错误．]2．如图14­3­16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(　　) 【导学号：84370533】图14­3­16A．此玻璃的折射率为B．光线从B到D需用时C．若增大∠ABD，光线不可能在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，光速增大ABE　[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＝知n＝，A正确；光线在玻璃中的传播速度为v＝＝c，由题图知BD＝R，所以光线从B到D需用时t＝＝，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°，而临界角满足sin C＝＝<，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．]3．(2017·全国Ⅰ卷)如图14­3­17所示，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．图14­3­17 [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sin i＝nsin r ①由正弦定理有＝ 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sin i＝ ③式中L是入射光线与OC的距离．由②③式和题给数据得sin r＝ ④由①③④式和题给数据得n＝≈1.43. ⑤[答案]　1.434．如图14­3­18所示，截面是扇形AOB的玻璃砖，半径为R，圆心角∠AOB＝60°，一束单色光从AO面的C点射入玻璃砖，折射光线CD与OB面平行，且刚好从圆弧AB的中点D射出，已知玻璃对该光的折射率为，光在真空中的传播速度为c.求：图14­3­18(1)单色光从C点传播到D点所用的时间；(2)光线从D点出射后，与OB的延长线的交点到B点的距离．[解析](1)如图所示为光路图，设光线在AO边的入射角为i，由几何关系可知，折射角r＝30°，根据折射定律n＝＝解得i＝60°连接OD，△OCD为等腰三角形，设CD为L，由几何关系可知，2Lcos 30°＝R，L＝因此光从C点到D点所用时间t＝＝＝.(2)由几何关系可知，光线在D点的入射角为30°，根据光路可逆可知，光线在D点的折射角α＝60°，β＝30°△ODE为等腰三角形，根据几何关系可知OE＝2Rcos 30°＝R因此E点到B点的距离s＝OE－OB＝(－1)R.[答案](1)　(2)(－1)R(2016·全国Ⅰ卷)如图所示，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3.0 m．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.(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2.0 m．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＝，光线的折射角θ＝90°.由折射定律有nsin i＝sin θ ①由几何关系有sin i＝ ②式中，l＝3.0 m，h是池内水的深度．联立①②式并代入题给数据得h＝ m≈2.6 m． ③(2)设此时救生员的眼睛到池边的水平距离为x.依题意，救生员的视线与竖直方向的夹角为θ′＝45°.由折射定律有nsin i′＝sin θ′④式中，i′是光线在水面的入射角．设池底点光源A到水面入射点的水平距离为a.由几何关系有sin i′＝ ⑤x＋l＝a＋h′ ⑥式中h′＝2 m．联立③④⑤⑥式得x＝m≈0.7 m． ⑦[答案](1)2.6 m　(2)0.7 m光的全反射，光的折射的综合5．(2018·长沙模拟)如图14­3­19所示为一玻璃砖的截面图，该截面是一直角边为20 cm的等腰直角三角形ABC，其中截面的AC边与接收屏PQ垂直，垂足为C.一束由a和b两种色光组成的复合色光由AB的中点垂直AB射向AC中点O处，结果在接收屏上出现了两个亮点．已知玻璃砖对a光的折射率n1＝，对b光的折射率n2＝.根据所学知识分析两亮点的颜色，并求两亮点之间的距离. 【导学号：84370534】图14­3­19[解析]　设a和b两种色光发生全反射的临界角分别为C1、C2，由折射定律可知sin C1＝＝sin C2＝＝则C1＝60°，C2＝45°复合色光到达AC边时的入射角i＝45°＝C2＜C1故b光在AC面发生全反射，而a光在AC面一部分折射，一部分反射作出该复合色光经玻璃砖反射和折射后的光路，如图所示由几何关系可知，反射光线与BC面垂直，所以亮点E为a色，亮点F为a和b两种的混合色设a光经玻璃砖AC面折射的折射角为r，根据折射定律有n1＝解得sin r＝则CE＝＝10 cm△OCF为等腰直角三角形，则CF＝10 cm所以EF＝(10＋10)cm.[答案]　上亮点为a色，下亮点为a和b两种的混合色(10＋10)cm6．图14­3­20所示的直角三角形ABC是玻璃砖的横截面，∠B＝90°，∠A＝30°，BC边长等于L.一束平行于AB边的光束从AC边上的某点射入玻璃砖，进入玻璃砖后，在BC边上的E点被反射，E点是BC边的中点，EF是从该处反射的光线，且EF恰与AC边平行．求：图14­3­20(1)玻璃砖的折射率；(2)该光束从E点反射后，直到第一次有光线从玻璃砖射出所需的时间(真空中的光速用符号“c”表示)．[解析](1)根据题述画出光路图如图所示．入射角i＝60°，折射角r＝30°根据折射定律可得n＝＝.(2)根据图中几何关系，OE＝CE＝BE＝，EF＝＝L光束在玻璃砖中传播速度v＝＝光在玻璃中的全反射临界角为sin C＝＝＞，故C＞30°光束从E点反射后，再经一次全反射可射出玻璃砖，光路图如图所示则光束从E点反射后，在玻璃砖中的总路程为s＝L＋故所需时间为t＝＝.[答案](1)　(2)7．(2018·厦门模拟)如图14­3­21在长为3l，宽为l的长方形玻璃砖ABCD中，有一个边长为l的正三棱柱空气泡EFG，其中三棱柱的EF边平行于AB边，H为EF的中点，G点在CD边中点处．(忽略经CD表面反射后的光)(1)一条白光a垂直于AB边射向FG边的中点O时会发生色散，在玻璃砖CD边形成彩色光带．通过作图，回答彩色光带所在区域并定性说明哪种颜色的光最靠近G点；(2)一束宽度为的单色光，垂直AB边入射到EH上时，求CD边上透射出光的宽度．(已知该单色光在玻璃砖中的折射率为n＝)图14­3­21[解析](1)光路如图MN间有彩色光带在FG面光线由空气射向玻璃，光线向法线方向偏折，因为红光的折射率小于紫光的折射率，所以红光更靠近G点．(2)垂直EH入射的光，在EG面上会发生折射和反射现象，光路如图所示在E点的入射光，根据几何关系和折射定律，可得∠1＝60°n＝联立可得∠2＝30°E点的折射光线射到CD面的I点，由几何关系得∠3＝30°根据折射定律可得sin C＝＝sin∠3＝＜sin C所以CD面上I点的入射光可以发生折射透射出CD面．在E点的反射光线垂直射到FG面，则经FG面后射到CD面的J点，由几何关系得∠4＝60°sin∠4＝＞sin C所以CD面上J点的入射光发生全反射，无法透射出CD面综上分析，CD面上有光透射出的范围在GI间由几何关系得CD面上有光透出的长度为l.[答案](1)见解析　(2)l光的色散8．直线P1P2过均匀玻璃球球心O，细光束a、b平行且关于P1P2对称，由空气射入玻璃球的光路如图14­3­22所示，a、b光相比(　　)图14­3­22A．玻璃对a光的折射率较小B．玻璃对a光的临界角较小C．b光在玻璃中的传播速度较小D．b光在玻璃中的传播时间较短E．b光在玻璃中的传播时间较长ACE　[由图可知a、b两入射光线的入射角i1＝i2，折射角r1>r2，由折射率n＝知玻璃对b光的折射率较大，选项A正确；设玻璃对光的临界角为C，sin C＝，a光的临界角较大，故选项B错误；光在介质中的传播速度v＝，则a光的传播速度较大，b光的传播速度较小，故选项C正确；b光的传播速度小，且通过的路程长，故b光在玻璃中传播的时间长，故选项D错误，E正确．]9．(2018·石家庄模拟)如图14­3­23所示，一细束单色光a和一细束单色光b平行射到同一个三棱镜上，经折射后交于光屏上的同一个点M.不考虑光的反射，则下列说法中正确的是(　　)图14­3­23A．在三棱镜中，单色光a的传播速度小于单色光b的传播速度B．在真空中，单色光a的波长小于单色光b的波长C．三棱镜对单色光a的折射率小于对单色光b的折射率D．若改变光束的入射方向，即逆时针转动，则单色光b从三棱镜射出的光线首先消失E．让a、b两种单色光分别通过同一双缝干涉装置获得的干涉图样，单色光b相邻两条亮条纹的间距较宽ABE　[通过光路图可看出，折射后单色光a的偏折程度大于单色光b的偏折程度，三棱镜对单色光a的折射率大于对单色光b的折射率，选项C错误．单色光a的频率大于单色光b的频率，单色光a的波长小于单色光b的波长，选项B正确．由n＝知，在三棱镜中，单色光a的传播速度小于单色光b的传播速度，选项A正确．入射角增大时，折射率大的光线首先发生全反射，单色光a的折射光线首先消失，选项D错误．由于单色光b的波长大，通过同一双缝干涉装置获得的干。