(浙江選考)2020版高考物理總復(fù)習(xí) 第十一章 1 第1節(jié) 光的折射 全反射練習(xí)(含解析)

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1、光的折射 全反射 【隨堂檢測】 1.(2019·麗水檢測)以下說法正確的是(  ) A.真空中藍光的波長比紅光的波長長 B.天空中的彩虹是由光干涉形成的 C.光纖通信利用了光的全反射原理 D.機械波在不同介質(zhì)中傳播,波長保持不變 解析:選C.紅光的頻率小于藍光的頻率,在真空中紅光和藍光的傳播速度相同,由λ=,得紅光波長比藍光波長長,故選項A錯誤.天空中的彩虹是水滴對不同色光的折射程度不同造成的,選項B錯誤.光纖通信利用了光的全反射原理,選項C正確.機械波在不同介質(zhì)中傳播時,其頻率不變,但傳播速度不同,由v=λf知,波長也不同,選項D錯誤. 2.(2019·嘉興調(diào)研)如圖,一束光

2、由空氣射向半圓柱體玻璃磚,O點為該玻璃磚截面的圓心,下圖能正確描述其光路的是(  ) 解析:選A.①光從玻璃磚射向空氣時,如果入射角大于臨界角,則發(fā)生全反射;如果入射角小于臨界角,則在界面處既有反射光線,又有折射光線,但折射角應(yīng)大于入射角,選項A正確,選項C錯誤.②當(dāng)光從空氣射入玻璃磚時,在界面處既有反射光線,又有折射光線,且入射角大于折射角,選項B、D錯誤. 3.如圖所示,一個三棱鏡的截面為等腰直角△ABC,∠A為直角.此截面所在平面內(nèi)的光線沿平行于BC邊的方向射到AB邊,進入棱鏡后直接射到AC邊上,并剛好能發(fā)生全反射.該棱鏡材料的折射率為(  ) A.           B.

3、 C. D. 解析:選A.根據(jù)折射率定義有,sin ∠1=nsin ∠2,nsin ∠3=1,已知∠1=45°,又∠2+∠3=90°,解得:n=. 4.如圖所示,一束光從空氣中射向折射率為n=的某種玻璃的表面,θ1表示入射角,則下列說法中錯誤的是(  ) A.當(dāng)θ1>45°時會發(fā)生全反射現(xiàn)象 B.無論入射角θ1是多大,折射角θ2都不會超過45° C.欲使折射角θ2=30°,應(yīng)以θ1=45°的角度入射 D.當(dāng)入射角θ1=arctan時,反射光線和折射光線恰好互相垂直 解析:選A.發(fā)生全反射現(xiàn)象的條件是:光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì),且入射角大于臨界角,所以,選項A中,當(dāng)光從空氣中射

4、向玻璃時不會發(fā)生全反射現(xiàn)象,選項A錯誤;由折射率n==可知,當(dāng)入射角最大為90°時,折射角θ2=45°,所以B正確;由折射率n=可知,選項C、D均正確. 5.打磨某剖面如圖所示的寶石時,必須將OP、OQ邊與軸線的夾角θ切磨在θ1<θ<θ2的范圍內(nèi),才能使從MN邊垂直入射的光線,在OP邊和OQ邊都發(fā)生全反射(僅考慮如圖所示的光線第一次射到OP邊并反射到OQ邊后射向MN邊的情況),則下列判斷正確的是(  ) A.若θ>θ2,光線一定在OP邊發(fā)生全反射 B.若θ>θ2,光線會從OQ邊射出 C.若θ<θ1,光線會從OP邊射出 D.若θ<θ1,光線會在OP邊發(fā)生全反射 解析:選D.題圖中,要

5、使光線可在OP邊發(fā)生全反射,圖中光線在OP邊上的入射角大于90°-θ2.從OP邊上反射到OQ邊的光線,入射角大于90°-(180°-3θ1)=3θ1-90°可使光線在OQ邊上發(fā)生全反射.若θ>θ2,光線不能在OP邊上發(fā)生全反射;若θ<θ1,光線不能在OQ邊上發(fā)生全反射,綜上所述,選項D正確. 【課后達標(biāo)檢測】 一、不定項選擇題 1.(2019·紹興檢測)一束單色光由空氣射入玻璃,這束光的(  ) A.速度變慢,波長變短     B.速度不變,波長變短 C.頻率增高,波長變長 D.頻率不變,波長變長 答案:A 2.公園里燈光噴泉的水池中有處于同一深度的若干彩燈,在晚上觀察不

6、同顏色彩燈的深度和水面上被照亮的面積,下列說法正確的是(  ) A.紅燈看起來較淺,紅燈照亮的水面面積較小 B.紅燈看起來較深,紅燈照亮的水面面積較小 C.紅燈看起來較淺,紅燈照亮的水面面積較大 D.紅燈看起來較深,紅燈照亮的水面面積較大 答案:D 3.(2019·嘉興質(zhì)檢)一束紅、紫兩色的混合光,從某種液體射向空氣,當(dāng)研究在界面上發(fā)生折射和反射現(xiàn)象時,可能發(fā)生的情況是下圖中的(  ) 答案:C 4.雨后太陽光入射到水滴中發(fā)生色散而形成彩虹.設(shè)水滴是球形的,圖中的圓代表水滴過球心的截面,入射光線在過此截面的平面內(nèi),a、b、c、d代表四條不同顏色的出射光線,則它們可能依次是(

7、  ) A.紫光、黃光、藍光和紅光 B.紫光、藍光、黃光和紅光 C.紅光、藍光、黃光和紫光 D.紅光、黃光、藍光和紫光 解析:選B.由光路圖顯然可看出a光的偏折程度最大,故a光的折射率最大,選項中應(yīng)該以“紅橙黃綠藍靛紫”反過來的順序進行排列,B對. 5.(2019·湖州質(zhì)檢)為了從坦克內(nèi)部觀察外部目標(biāo),在厚度為20 cm的坦克壁上開了一個直徑為12 cm的孔,若在孔內(nèi)分別安裝由同一種材料制成的如圖所示的三塊玻璃,其中兩塊玻璃的厚度相同.坦克內(nèi)的人在同一位置通過玻璃能看到的外界的角度范圍是(  ) A.圖1的大于圖2的     B.圖1的小于圖3的 C.圖2的小于圖3的

8、 D.圖2的等于圖3的 解析:選AD.坦克內(nèi)的人在同一位置通過玻璃能看到的外界的角度范圍大小,取決于玻璃的折射率和玻璃的厚度,玻璃越厚,則入射光偏折越大,觀察到范圍也就越大. 6.酷熱的夏天,在平坦的柏油公路上,你會看到在一定距離之外,地面顯得格外明亮,仿佛是一片水面,似乎還能看到遠處車、人的倒影.但當(dāng)你靠近“水面”時,它卻隨你靠近而后退.對此現(xiàn)象正確的解釋是(  ) A.出現(xiàn)的是“海市蜃樓”,是由于光的全反射造成的 B.“水面”不存在,是由于酷熱難耐,人產(chǎn)生的幻覺 C.太陽輻射到地面,使地面溫度升高,折射率大,發(fā)生全反射 D.太陽輻射到地面,使地面溫度升高,折射率小,發(fā)生全反

9、射 解析:選AD.酷熱的夏天地面溫度高,地面附近空氣的密度小,空氣的折射率下小上大,遠處車、人反射的太陽光由光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)發(fā)生全反射. 7.(2019·杭州調(diào)研)某學(xué)習(xí)小組在探究三棱鏡對光的色散的實驗中,用一束含有兩種A、B不同顏色的光束以一定的角度從三棱鏡的一邊射入,并從另一面射出,如圖所示.由此我們可以知道(  ) A.在同種介質(zhì)中,A光的波長比B光的波長長 B.從空氣中以相同的入射角射入同樣的介質(zhì),A光的折射角比B光的小 C.A、B兩種光在水中的速度一樣大 D.A、B兩種光從相同的介質(zhì)入射到空氣中,逐漸增大入射角,B光先發(fā)生全反射 解析:選AD.由圖可知,B光折射率較

10、大,B光的頻率大.在同種介質(zhì)中,A光的波長比B光的波長長,選項A正確;從空氣中以相同的入射角射入同樣的介質(zhì),A光的折射角比B光的大,選項B錯誤;A、B兩種光在水中的速度,A光較大,選項C錯誤;由于B光的折射率較大,B光的全反射臨界角較小,A、B兩種光從相同的介質(zhì)入射到空氣中,逐漸增大入射角,B光先發(fā)生全反射,選項D正確. 8.光纖通信采用的光導(dǎo)纖維是由內(nèi)芯和外套組成,如圖所示,其中內(nèi)芯的折射率為n1,外套的折射率為n2,下列說法正確的是(  ) A.內(nèi)芯和外套的折射率應(yīng)滿足n1>n2 B.內(nèi)芯和外套的折射率應(yīng)滿足n1<n2 C.從左端面入射的光線,其入射角θ必須大于某值,全部光才能被傳

11、導(dǎo) D.從左端面入射的光線,其入射角θ必須小于某值,全部光才能被傳導(dǎo) 解析:選AD.光纖通信是利用光的全反射原理來工作的,光只有從光密介質(zhì)進入光疏介質(zhì)中時,才能發(fā)生全反射,因而內(nèi)芯和外套的折射率應(yīng)滿足n1>n2.從圖中看由左端面入射的光線,其入射角越小,進入介質(zhì)后,在n1與n2的界面上入射角越大,越易發(fā)生全反射,故A、D對. 9.(2019·寧波質(zhì)檢)如圖,半圓形玻璃磚置于光屏PQ的左下方.一束白光沿半徑方向從A點射入玻璃磚,在O點發(fā)生反射和折射,折射光在光屏上呈現(xiàn)七色光帶.若入射點由A向B緩慢移動,并保持白光沿半徑方向入射到O點,觀察到各色光在光屏上陸續(xù)消失.在光帶未完全消失之前,反射

12、光的強度變化以及光屏上最先消失的光分別是(  ) A.減弱,紫光 B.減弱,紅光 C.增強,紫光 D.增強,紅光 解析:選C.同一介質(zhì)對各色光的折射率不同,各色光對應(yīng)的全反射的臨界角也不同.七色光中紫光折射率最大,由n=可知,紫光的臨界角最小,所以入射點由A向B緩慢移動的過程中,最先發(fā)生全反射的是紫光,折射光減弱,反射光增強,故C正確. 10.以往,已知材料的折射率都為正值(n>0).現(xiàn)已有針對某些電磁波設(shè)計制作的人工材料,其折射率可以為負值(n<0),稱為負折射率材料.位于空氣中的這類材料,入射角i與折射角r依然滿足=n,但是折射線與入射線位于法線的同一側(cè)(此時折射角取負值)

13、.現(xiàn)空氣中有一上下表面平行的負折射率材料,一束電磁波從其上表面射入,下表面射出.若該材料對此電磁波的折射率n=-1,正確反映電磁波穿過該材料的傳播途徑的示意圖是(  ) 解析:選B.由題意知,折射線和入射線位于法線的同一側(cè),n=-1,由折射定律可知,入射角等于折射角,所以選項B正確. 11.(2019·杭州質(zhì)檢)頻率不同的兩束單色光1和2以相同的入射角從同一點射入一厚玻璃板后,其光路如圖所示,下列說法正確的是(  ) A.單色光1的波長小于單色光2的波長 B.在玻璃中單色光1的傳播速度大于單色光2的傳播速度 C.單色光1垂直通過玻璃板所需的時間小于單色光2垂直通過玻璃板所需的時間

14、 D.單色光1從玻璃到空氣的全反射臨界角小于單色光2從玻璃到空氣的全反射臨界角 解析:選AD.本題考查光的色散、全反射現(xiàn)象、光速和折射率之間的關(guān)系等知識點.由題圖知單色光1在界面折射時的偏折程度大,則單色光1的折射率大,因此單色光1的頻率大于單色光2的頻率,那么單色光1的波長就小于單色光2的波長,A項對;由n=知,折射率大的單色光1在玻璃中傳播速度小,當(dāng)單色光1、2垂直射入玻璃時,二者通過玻璃板的路程相等,此時單色光1通過玻璃板所需的時間大于單色光2的,B、C項都錯;由sin C=及單色光1的折射率大知,D項對. 12.(2019·舟山高二期中)平面MN、PQ、ST為三個相互平行的界面,

15、Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ為三種不同的介質(zhì),平面ST的上表面涂有反射層(光線不能通過),某種單色光線射向界面MN后,發(fā)生了一系列的反射和折射現(xiàn)象,光路如圖所示.則(  ) A.當(dāng)入射角β適當(dāng)減小時,光線c、d都可能會消失 B.當(dāng)入射角β適當(dāng)增大時,光線d可能會消失 C.對于三種介質(zhì),光在介質(zhì)Ⅱ中的傳播速度最小 D.出射光線b、c、d不一定平行 解析:選BC.a光在MN界面不會發(fā)生全反射,但隨著β角增大,a光就可能會在PQ界面發(fā)生全反射,則光線d消失,選項B正確.Ⅱ介質(zhì)折射率最大,光在Ⅱ中速度最小,選項C正確.如光線b、c、d都有,由幾何關(guān)系可知必相互平行,故選項D錯誤. 二、非選擇題 13.如圖

16、,△ABC是一直角三棱鏡的橫截面,∠A=90°,∠B=60°.一細光束從BC邊的D點折射后,射到AC邊的E點,發(fā)生全反射后經(jīng)AB邊的F點射出.EG垂直于AC交BC于G,D恰好是CG的中點.不計多次反射. (1)求出射光相對于D點的入射光的偏角; (2)為實現(xiàn)上述光路,棱鏡折射率的取值應(yīng)在什么范圍? 解析:(1)光線在BC面上折射,由折射定律有 sin i1=nsin r1 ① 式中,n為棱鏡的折射率,i1和r1分別是該光線在BC面上的入射角和折射角.光線在AC面上發(fā)生全反射,由反射定律有 i2=r2 ② 式中i2和r2分別是該光線在AC面上的入射角和反射角 光線在AB面上發(fā)生折

17、射,由折射定律有 nsin i3=sin r3 ③ 式中i3和r3分別是該光線在AB面上的入射角和折射角 由幾何關(guān)系得 i2=r2=60°,r1=i3=30° ④ F點的出射光相對于D點的入射光的偏角為 δ=(r1-i1)+(180°-i2-r2)+(r3-i3) ⑤ 由①②③④⑤式得 δ=60°. ⑥ (2)光線在AC面上發(fā)生全反射,光線在AB面上不發(fā)生全反射,有nsin i2≥nsin C>nsin i3 ⑦ 式中C是全反射臨界角,滿足 nsin C=1 ⑧ 由④⑦⑧式知,棱鏡的折射率n的取值范圍應(yīng)為 ≤n<2. ⑨ 答案: 見解析 - 8 -

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