（江苏专用版）高考物理总复习 第十三章 第3讲 光的折射 全反射 测定玻璃的折射率练习（含解析）-人教版高三物理试题

1、第3讲光的折射全反射测定玻璃的折射率一、单项选择题1.(2018兴化期末)公园里灯光喷泉的水池中有处于同一深度的若干彩灯,在晚上观察不同颜色彩灯的深度和水面上被照亮的面积,下列说法正确的是()A.红灯看起来较浅,红灯照亮的水面面积较小B.红灯看起来较深,红灯照亮的水面面积较小C.红灯看起来较浅,红灯照亮的水面面积较大D.红灯看起来较深,红灯照亮的水面面积较大答案D光从水里射入空气时发生折射,入射角相同时,折射率越大,折射角越小,从水面上看光源越浅,红灯发出的红光的折射率最小,看起来最深;设光源的深度为d,光的临界角为C,则光能够照亮的水面面积大小为S=(dtanC)2,可见,临界角越大的光,照亮的面积越大,各种色光中,红光的折射率最小,临界角最大,所以红灯照亮的水面面积较大。选项D正确。2.(2017北京理综)如图所示,一束可见光穿过平行玻璃砖后,变为a、b两束单色光。如果光束b是蓝光,则光束a可能是()A.红光B.黄光C.绿光D.紫光答案D由图可知,一束可见光通过平行玻璃砖后,a光偏折较大,b光偏折较小,即玻璃对a光的折射率大于玻璃对b光的折射率,由于b光是蓝光,根据各色光频率的大小

2、分布可知,选项中只有紫光的折射率大于蓝光,故D项正确。3.一束白光从顶角为的一边以较大的入射角i射入并通过三棱镜后,在屏P上可得到彩色光带,如图所示,在入射角i 逐渐减小到零的过程中,假如屏上的彩色光带先后消失,则()A.红光最先消失,紫光最后消失B.紫光最先消失,红光最后消失C.紫光最先消失,黄光最后消失D.红光最先消失,黄光最后消失答案B白光从AB面射入棱镜后,由于紫光偏折程度大,从而到达另一侧面AC时的入射角较大,且由于紫光折射率大,sinC=1n,因此其全反射的临界角最小,故随着入射角i 的减小,进入棱镜后的各色光中紫光首先发生全反射不从AC面射出,然后依次是蓝、青、绿、黄、橙、红光,逐渐发生全反射而不从AC面射出。二、多项选择题4.在平静无风的沙漠上,有时眼前会突然耸立起亭台楼阁、城墙古堡,或者其他物体的幻影,虚无缥缈,变幻莫测,宛如仙境,这就是沙漠中的“海市蜃楼”现象,下列关于此现象的成因及说法正确的是()A.沙漠中的“海市蜃楼”现象的形成是由于发生了全反射B.沙漠中的“海市蜃楼”现象的形成是由于发生了干涉C.沙漠地表附近的空气折射率从下到上逐渐增大D.沙漠地表附近的空气折

3、射率从下到上逐渐减小答案AC沙漠中的“海市蜃楼”现象的形成是由于沙漠地表的空气相对上部的空气为光疏介质,光从光密介质到光疏介质时入射角大于临界角发生了全反射。5.(2017南京质检)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=30,E、F分别为边AB、BC的中点,则()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点的光束平行答案AC在E点作出法线可知入射角为60,折射角为30,折射率为3,选项A正确;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;由关系式介=空气n,可知选项C正确;从F点出射的反射光线与法线的夹角为30,折射光线与法线的夹角为60,由几何关系知,不会与入射到E点的光束平行,选项D错误。三、非选择题6.(2018苏州调研)如图所示,直角玻璃三棱镜ABC置于空气中,棱镜的折射率为n=2,A=60。一细光束从AC的中点D垂直于AC面入射,AD=a,求:(1)光从进入棱镜到它第一次从棱镜中射入空气时的折射角;(2)光从进入

4、棱镜到它第一次从棱镜中射出经历的时间(光在真空中的传播速度为c)。答案见解析解析(1)光路图如图所示设玻璃对空气的临界角为C,则sinC=1n=12,得C=45,因为i1=6045,光在AB面发生全反射,根据几何关系得i2=30C,由折射定律有sinrsini2=2,得r=45。(2)光在棱镜中的速度v=cn,时间t=3av+avcos30,解得t=56a3c。7.(2018徐州模拟)如图所示,半径为R的半球形玻璃砖的下表面涂有反射膜,玻璃砖的折射率n=2。一束单色光以45入射角从距离球心左侧33R处射入玻璃砖(入射面即纸面),真空中光速为c。求:(1)单色光射入玻璃砖时的折射角;(2)单色光在玻璃砖中的传播时间。答案(1)30(2)46R3c解析(1)设折射角为r,由sinr=sinin得r=30(2)由n=cv433R=vt解得t=46R3c8.(2018江苏六市一调)半圆筒形玻璃砖的折射率为n,厚度为d,其截面如图所示。一束光垂直于左端面射入,光能无损失地射到右端面,光在真空中的速度为c。求:(1)光在玻璃砖中的速度v;(2)筒的内半径R应满足的条件。答案(1)cn(2)Rdn-

5、1解析(1)光在玻璃砖中的速度为v=cn(2)光路如图所示从筒左端内侧入射的光线能发生全反射条件是sin=RR+d发生全反射的临界角满足sinC=1n一束光垂直于左端面射入,光能无损失地射到右端面满足RR+d1n解得Rdn-19.(2018南京三模)如图所示是一个透明圆柱体的横截面,其半径为R,AB是一条直径。某学习小组通过实验去测定圆柱体的折射率,他们让一束平行光沿AB方向射向圆柱体,发现与AB相距32R的入射光线经折射后恰经过B点,已知:光在真空中的传播速度为c,求:(1)这个圆柱体的折射率;(2)光在透明圆柱中传播的速度。答案(1)3(2)33c解析(1)设光线P经折射后经过B点,光路如图所示根据折射定律n=sinsin有sin=3R2R=32,解得=60又=2,得=30联立求解可得n=3(2)由n=cv,得光在玻璃体中传播的速度为v=33c10.(2017南通一调)如图所示,一段圆柱形光导纤维长L=20cm,圆形截面内芯直径d=4.0cm,内芯的折射率n1=1.73,外套的折射率n2=1.41。光从光导纤维的左端中心以入射角1=60射入,经多次全反射后,从右端面射出。不考虑光在

6、右端面的反射。求:(1)光线从空气进入光导纤维的折射角2;(2)光在光导纤维中发生全反射的次数N。答案见解析解析(1)由折射定律有n1=sin1sin2代入数据得2=30(2)由几何关系有全反射的次数N=L-d2tan60dtan60+1代入数据得N=3.4取N=3次11.(2019扬州中学月考)如图所示,在水平桌面上倒立着一个透明圆锥,底面是半径r=0.24m的圆,圆锥轴线与桌面垂直,过轴线的竖直截面是等腰三角形,底角=30。有一束光线从距轴线a=0.15m处垂直于圆锥底面入射,透过圆锥后在水平桌面上形成一个小光点。已知透明圆锥介质的折射率n=3,真空中光速c=3.0108m/s。求:(1)光在圆锥中传播的时间t;(2)桌面上光点到圆锥顶点O间的距离l。答案(1)3.010-10s(2)0.10m解析(1)圆锥中的光速v=cn传播时间t=(r-a)tanv解得t=3.010-10s(2)光线从底面垂直入射后沿直线射到圆锥侧面上的O点发生折射,光路如图所示,由几何关系可知入射角为,设折射角为,则sinsin=n,解得=60由几何关系可知OPO为等腰三角形,则2lcos=acos解得l=0.10m

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