2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 課后限時(shí)集訓(xùn)39 光的折射 全反射 光的色散（含解析）新人教版

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1、課后限時(shí)集訓(xùn)(三十九) 光的折射 全反射 光的色散 (建議用時(shí)：40分鐘) [基礎(chǔ)對(duì)點(diǎn)練] 題組一：光的折射、折射率 1．(多選)如圖所示，實(shí)線為空氣和水的分界面，一束藍(lán)光從空氣中的A點(diǎn)沿AO1方向(O1點(diǎn)在分界面上，圖中O1點(diǎn)和入射光線都未畫出)射向水中，折射后通過(guò)水中的B點(diǎn)，圖中O點(diǎn)為A、B連線與分界面的交點(diǎn)，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．O1點(diǎn)在O點(diǎn)的右側(cè) B．藍(lán)光從空氣中射入水中時(shí)，速度變小 C．若沿AO1方向射向水中的是一束紫光，則折射光線有可能通過(guò)B點(diǎn)正下方的C點(diǎn) D．若沿AO1方向射向水中的是一束紅光，則折射光線有可能通過(guò)B點(diǎn)正上方的D點(diǎn) E．若藍(lán)光沿AO方

2、向射向水中，則折射光線有可能通過(guò)B點(diǎn)正上方的D點(diǎn) BCD　[由折射定律n＝知，藍(lán)光從空氣射向水中，入射角比折射角大，O1點(diǎn)在O點(diǎn)的左側(cè)，A錯(cuò)誤；由v＝知，藍(lán)光進(jìn)入水中的速度變小，B正確；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，則折射光線有可能通過(guò)B點(diǎn)正下方的C點(diǎn)，C正確；若沿AO1方向射向水中的是一束紅光，紅光折射率小，折射角大，則折射光線有可能通過(guò)B點(diǎn)正上方的D點(diǎn)，D正確；若藍(lán)光沿AO方向射向水中，則折射光線有可能通過(guò)B點(diǎn)正下方的C點(diǎn)，不可能通過(guò)B點(diǎn)正上方的D點(diǎn)，E錯(cuò)誤。] 2．(多選)(2019·武漢模擬)如圖所示，有一束平行于等邊三棱鏡截面ABM的單色光從空氣射向

3、E點(diǎn)，并偏折到F點(diǎn)。已知入射方向與邊AB的夾角為θ＝30°，E、F分別為邊AB、BM的中點(diǎn)，則(　　) A．該三棱鏡對(duì)該單色光的折射率為 B．光在F點(diǎn)發(fā)生全反射 C．光從空氣進(jìn)入棱鏡，波長(zhǎng)變短 D．從F點(diǎn)出射的光束與入射到E點(diǎn)的光束可能平行 E．從F點(diǎn)出射的光束與入射到E點(diǎn)的光束偏向角為60° ACE　[在E點(diǎn)作出法線可知入射角為i＝60°，折射角為r＝30°，由折射定律可知折射率n＝＝，A正確；由sin C＝可知全反射的臨界角大于30°，由光路可知，在邊BM上的入射角等于30°，小于全反射的臨界角，故不會(huì)發(fā)生全反射，B錯(cuò)誤；根據(jù)公式n＝＝＝，得λ介＝，可知光從空氣進(jìn)入棱鏡，波

4、長(zhǎng)變短，C正確；三棱鏡兩次折射使得光線都向AM邊偏折，不會(huì)與入射到E點(diǎn)的光束平行，D錯(cuò)誤；從F點(diǎn)出射的光束與入射到E點(diǎn)的光束偏向角為2(i－r)＝60°，E正確。] 3.(2017·全國(guó)卷Ⅰ)如圖所示，一玻璃工件的上半部是半徑為R的半球體，O點(diǎn)為球心；下半部是半徑為R、高為2R的圓柱體，圓柱體底面鍍有反射膜。有一平行于中心軸OC的光線從半球面射入，該光線與OC之間的距離為0.6R。已知最后從半球面射出的光線恰好與入射光線平行(不考慮多次反射)。求該玻璃的折射率。 解析：如圖，根據(jù)光路的對(duì)稱性和光路可逆性，與入射光線相對(duì)于OC軸對(duì)稱的出射光線一定與入射光線平行。這樣，從半球面射入的折射光

5、線，將從圓柱體底面中心C點(diǎn)反射。 設(shè)光線在半球面的入射角為i，折射角為r。由折射定律有 sin i＝nsin r ① 由正弦定理有 ＝ ② 由幾何關(guān)系，入射點(diǎn)的法線與OC的夾角為i。由題設(shè)條件和幾何關(guān)系有 sin i＝ ③ 式中L是入射光線與OC的距離。由②③式和題給數(shù)據(jù)得 sin r＝ ④ 由①③④式和題給數(shù)據(jù)得 n＝≈1.43。 ⑤ 答案：1.43 題組二：光的色散　光的全反射 4．(多選)下列光線由空氣射入半圓形玻璃磚，或者由玻璃磚射入空氣的光路圖中，正確的是(玻璃的折射率為1.5)(　　) A　　　B　　　C　　　D　　　E BDE　[光由空氣進(jìn)入

6、玻璃時(shí)，折射角小于入射角，A圖錯(cuò)誤，B圖正確；光由玻璃進(jìn)入空氣時(shí)，發(fā)生全反射的臨界角sin C＝＝，sin 45°＝＞，將發(fā)生全反射，C圖錯(cuò)誤，D圖正確；sin 30°＝＜，不會(huì)發(fā)生全反射，E圖正確。] 5．(多選)關(guān)于光的傳播現(xiàn)象及應(yīng)用，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．一束白光通過(guò)三棱鏡后形成了彩色光帶是光的色散現(xiàn)象 B．光導(dǎo)纖維絲內(nèi)芯材料的折射率比外套材料的折射率大 C．海面上的海市蜃樓將呈現(xiàn)倒立的像，位置在實(shí)物的上方，又稱上現(xiàn)蜃景 D．一束色光從空氣進(jìn)入水中，波長(zhǎng)將變短，色光的顏色也將發(fā)生變化 E．一束白光從空氣斜射進(jìn)入水中，也將發(fā)生色散 ABE　[一束白光通過(guò)三棱鏡后形成了

7、彩色光帶是光的色散現(xiàn)象，A正確；由全反射的條件可知，內(nèi)芯材料的折射率比外套材料的折射率要大，故B正確；海市蜃樓將呈現(xiàn)正立的像，位置在實(shí)物的上方，又稱上現(xiàn)蜃景，C錯(cuò)誤；色光進(jìn)入水中，光的頻率不變，顏色不變，D錯(cuò)誤；白光斜射入水中，由于水對(duì)不同色光的折射率不同，各種色光將分開，故E正確。] 6．如圖所示，在MN的下方足夠大的空間是玻璃介質(zhì)，其折射率n＝，玻璃介質(zhì)的上邊界MN是屏幕。玻璃中有一個(gè)正三角形空氣泡，其邊長(zhǎng)l＝40 cm，頂點(diǎn)與屏幕接觸于C點(diǎn)，底邊AB與屏幕平行。一束激光a垂直于AB邊射向AC邊的中點(diǎn)O，結(jié)果在屏幕MN上出現(xiàn)兩個(gè)光斑。 (1)求兩個(gè)光斑之間的距離L； (2)若任意

8、兩束相同的激光同時(shí)垂直于AB邊向上射入空氣泡，求屏幕上相距最遠(yuǎn)的兩個(gè)光斑之間的距離。 解析：(1)畫出光路圖如圖甲所示，在界面AC，入射角i＝60°，由折射定律＝n，解得折射角r＝30° 甲 由光的反射定律得反射角θ＝60° 由幾何關(guān)系得，△ODC是邊長(zhǎng)為l的正三角形，△OEC為等腰三角形，且CE＝OC＝， 則兩個(gè)光斑之間的距離L＝DC＋CE＝40 cm。 (2)作出入射點(diǎn)在A、B的光線的光路圖，如圖乙所示， 乙 由圖及幾何關(guān)系可得屏幕上相距最遠(yuǎn)的兩個(gè)光斑之間的距離PQ＝2l＝80 cm。 答案：(1)40 cm　(2)80 cm 題組三：測(cè)定玻璃的折射率 7．(

9、2019·福州檢測(cè))如圖所示，某同學(xué)用“插針法”測(cè)定一塊兩面不平行的玻璃磚的折射率，以下是幾個(gè)主要操作步驟： 甲　　　　　　乙 a．在平木板上固定白紙，將玻璃磚放在白紙上； b．用筆沿玻璃磚的邊緣畫界面AA′和BB′(如圖甲所示)； c．在AA′上方豎直插針P1、P2； d．在BB′下方豎直插針P3、P4，使P1、P2、P3、P4在一條直線上如圖甲。 (1)(多選)以上步驟有錯(cuò)誤的是________(填步驟的字母代號(hào))。 (2)改正了錯(cuò)誤操作并進(jìn)行正確的操作和作圖后，該同學(xué)作出的光路圖如圖乙所示，其中P1P2垂直于AA′，測(cè)量出了θ、β的角度，則該玻璃磚的折射率n＝_____

10、___。 解析：(1)由用“插針法”測(cè)定玻璃磚的折射率實(shí)驗(yàn)中的注意事項(xiàng)可知，不能用玻璃磚的光學(xué)面邊界代替直尺，可知b步驟錯(cuò)誤；P3、P4所在直線與P1、P2所在直線平行，但不在同一直線上，故d步驟錯(cuò)誤。 (2)由題圖乙易得，n＝＝＝。 答案：(1)bd　(2) 8．現(xiàn)要估測(cè)一矩形玻璃磚的折射率n，給定的器材有：待測(cè)玻璃磚、白紙、鉛筆、大頭針1枚、直尺、直角三角板。實(shí)驗(yàn)時(shí)，先將直尺的一端O和另一點(diǎn)M標(biāo)上明顯的標(biāo)記，再將玻璃磚平放在白紙上，沿其兩個(gè)長(zhǎng)邊在白紙上畫出兩條直線AB、CD，再將直尺正面緊貼玻璃磚的左邊緣放置，使O點(diǎn)與直線CD相交，并在白紙上記下點(diǎn)O、M的位置，如圖所示，然后在右上

11、方通過(guò)AB所在界面向左下方觀察，調(diào)整視線方向，直到O點(diǎn)的像與M點(diǎn)的像重合，再在AB直線上插上大頭針，使大頭針擋住M、O的像，記下大頭針P點(diǎn)的位置。 (1)請(qǐng)?jiān)谠瓐D上作出光路圖； (2)計(jì)算玻璃磚的折射率的表達(dá)式為：n＝________(用字母P和圖中已知線段字母表示)。 解析：(1)調(diào)整視線方向，當(dāng)O點(diǎn)的像和M點(diǎn)的像重合時(shí)，從O點(diǎn)發(fā)出的光線經(jīng)玻璃磚折射后與從M點(diǎn)發(fā)出的光線經(jīng)AB面反射后重合。在觀察的一側(cè)插上大頭針，使大頭針擋住M、O的像，則大頭針的位置為折射光線射出玻璃磚的點(diǎn)和從M點(diǎn)發(fā)出的光線在AB面上的反射點(diǎn)，如圖所示。 (2)折射率n＝＝＝。 答案：(1)光路圖見解析　(

12、2) [考點(diǎn)綜合練] 9．(2016·全國(guó)卷Ⅰ)如圖所示，在注滿水的游泳池的池底有一點(diǎn)光源A，它到池邊的水平距離為3.0 m。從點(diǎn)光源A射向池邊的光線AB與豎直方向的夾角恰好等于全反射的臨界角，水的折射率為。 (1)求池內(nèi)的水深； (2)一救生員坐在離池邊不遠(yuǎn)處的高凳上，他的眼睛到池面的高度為2.0 m。當(dāng)他看到正前下方的點(diǎn)光源A時(shí)，他的眼睛所接受的光線與豎直方向的夾角恰好為45°。求救生員的眼睛到池邊的水平距離(結(jié)果保留1位有效數(shù)字)。 解析：(1)如圖，設(shè)到達(dá)池邊的光線的入射角為i，依題意，水的折射率n＝，光線的折射角θ＝90 °。由折射定律有 nsin i＝sin θ

13、 ① 由幾何關(guān)系有 sin i＝ ② 式中，l＝3.0 m，h是池內(nèi)水的深度。聯(lián)立①②式并代入題給數(shù)據(jù)得 h＝ m≈2.6 m。 ③ (2)設(shè)此時(shí)救生員的眼睛到池邊的距離為x。依題意，救生員的視線與豎直方向的夾角為θ′＝45 °。由折射定律有 nsin i′＝sin θ′ ④ 式中，i′是光線在水面的入射角。設(shè)池底點(diǎn)光源A到水面入射點(diǎn)的水平距離為a。由幾何關(guān)系有 sin i′＝ ⑤ x＋l＝a＋h′ ⑥ 式中h′＝2 m。聯(lián)立③④⑤⑥式得 x＝m≈0.7 m。 ⑦ 答案：(1)2.6 m　(2)0.7 m 10．如圖所示是一個(gè)半球形透明物體的側(cè)視圖，現(xiàn)在有一細(xì)束單色光

14、沿半徑OA方向入射，保持入射方向不變，不考慮光線在透明物體內(nèi)部的反射。 (1)將細(xì)光束平移到距O點(diǎn)R處的C點(diǎn)，此時(shí)透明體左側(cè)恰好不再有光線射出，求透明體對(duì)該單色光的折射率； (2)若細(xì)光束平移到距O點(diǎn)0.5R處，求出射光線與OA軸線的交點(diǎn)到O點(diǎn)的距離。 解析：(1)如圖甲所示，光束由C處水平射入，在B處發(fā)生全反射，∠OBC為臨界角 甲 sin∠OBC＝＝＝， 由臨界角公式得： n＝＝。 (2)如圖乙所示，光束由D點(diǎn)水平射入，在E點(diǎn)發(fā)生折射，入射角為∠OED＝α，折射角為∠NEF＝β，折射率n＝＝ 乙 sin α＝＝ 以上兩式聯(lián)立，解得： sin β＝，β＝60°，α＝30° 由幾何關(guān)系可知：∠FOE＝α＝30°， ∠OFE＝β－α＝30°， 則出射光線與OA軸線的交點(diǎn)F與O點(diǎn)的距離為：OF＝2Rcos 30°＝R。 答案：(1)　(2)R - 8 -