2019-2020年高考物理一輪復(fù)習(xí) 13.1光的折射、全反射課時強(qiáng)化作業(yè).doc

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2019-2020年高考物理一輪復(fù)習(xí) 13.1光的折射、全反射課時強(qiáng)化作業(yè) 一、選擇題 1．如圖所示，a，b兩束不同的單色光平行地從空氣射入水中，發(fā)生折射，α>β，則下述結(jié)論正確的是(　　) A．水對光束a的折射率較大 B．水中光束b的速度較小 C．光束a的頻率較大 D．若從水中射向空氣發(fā)生全反射，光束a的臨界角較光束b的臨界角大 解析：在水中光束b的偏折大，其折射率較大，選項(xiàng)A錯誤；光束b在水中的折射率較大，根據(jù)關(guān)系式v＝c/n可知，其在水中的速度較小，選項(xiàng)B正確；光束b的折射率較大，頻率較大，選項(xiàng)C錯誤；根據(jù)公式sinC＝1/n可知，光束a的折射率n較小，臨界角較大，選項(xiàng)D正確． 答案：BD 2．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(　　) A．紫光、黃光、藍(lán)光和紅光 B．紫光、藍(lán)光、黃光和紅光 C．紅光、藍(lán)光、黃光和紫光 D．紅光、黃光、藍(lán)光和紫光 解析：水對各種色光的折射率不同，其中對紅光的偏折作用最小，對紫光的偏折作用最大，由光進(jìn)入水珠的第一次折射及光路圖知可能的順序?yàn)椋篸為紅光、c為黃光、b為藍(lán)光、a為紫光，所以選項(xiàng)B正確． 答案：B 3．如圖所示，空氣中有一折射率為的玻璃柱體，其橫截面是圓心角為90、半徑為R的扇形OAB.一束平行光平行于橫截面，以45入射角照射到OA上，OB不透光．若只考慮首次入射到圓弧上的光，則上有光透出部分的弧長為(　　) A.πR B.πR C.πR D.πR 解析： 本題考查光的折射與全反射，意在考查考生綜合應(yīng)用數(shù)學(xué)知識，正確作出幾何光路圖解決幾何光學(xué)問題的能力．作出如圖所示的幾何光路圖，其中ON為從O點(diǎn)入射的折射光線，故圓弧NB段沒有光線射出，由折射定律 ＝n可知＝，即∠BON＝30.若在圓弧AB上的M點(diǎn)，折射光線發(fā)生了全反射，則圓弧AM段沒有光線射出，由sinC＝可得C＝45，由幾何關(guān)系則有∠AOM＝90－45－30＝15.所以圓弧AB上有光透出的長度為s＝2πR＝πR，B正確． 答案：B 4．(xx年北京卷)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(jì)制作的人工材料，其折射率可以為負(fù)值(n<0)，稱為負(fù)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(fù)值)．現(xiàn)空氣中有一上下表面平行的負(fù)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路徑的示意圖是(　　) 解析：由題意可知該材料的折射率n＝－1，由折射定律可知，入射角和折射角相等，且入射光和折射光在法線的同側(cè)，故選項(xiàng)B正確． 答案：B 5．一玻璃磚橫截面如圖所示，其中ABC為直角三角形(AC邊未畫出)，AB為直角邊，∠ABC＝45；ADC為一圓弧，其圓心在BC邊的中點(diǎn)．此玻璃的折射率為1.5.P為一貼近玻璃磚放置的、與AB垂直的光屏．若一束寬度與AB邊長度相等的平行光從AB邊垂直射入玻璃磚，則(　　) A．從BC邊折射出一束寬度與BC邊長度相等的平行光 B．屏上有一亮區(qū)，其寬度小于AB邊的長度 C．屏上有一亮區(qū)，其寬度等于AC邊的長度 D．當(dāng)屏向遠(yuǎn)離玻璃磚的方向平行移動時，屏上亮區(qū)先逐漸變小，然后變大 解析：入射到BC邊上的光線入射角為45，由玻璃的折射率n＝1.5，則臨界角為C＝arcsin<45，所以入射到BC邊的光線發(fā)生全反射，無光線從BC邊射出，選項(xiàng)A錯誤；從BC邊反射到AC的光線平行于AB射到AC邊上，光路如圖所示． 射向BC邊靠近B點(diǎn)和C點(diǎn)的光線經(jīng)BC邊反射后，射到AC面上的入射角接近45，光線在AC面上發(fā)生全反射，靠近D點(diǎn)的光線經(jīng)AD面折射，在屏上出現(xiàn)一亮區(qū)，但亮區(qū)寬度比AB邊?。捎贏B＝AC，所以選項(xiàng)B正確，選項(xiàng)C錯誤；由光路圖可知，光線經(jīng)AC邊折射后向中心偏折，匯聚光束，當(dāng)光線相交后，又會增大，故選項(xiàng)D正確． 答案：BD 6．(xx年福建卷)如圖，一束光由空氣射向半圓柱體玻璃磚，O點(diǎn)為該玻璃磚截面的圓心，下圖能正確描述其光路的是(　　) 解析：光線只有從光密介質(zhì)入射到光疏介質(zhì)且入射角大于全反射的臨界角時才會發(fā)生全反射，而玻璃相對于空氣是光密介質(zhì)，故選項(xiàng)B錯誤；由折射定律可知，光由空氣射入玻璃，入射角大于折射角，選項(xiàng)D錯誤；由光路可逆原理可知，光由玻璃射入空氣，入射角小于折射角，故選項(xiàng)A錯誤． 答案：A 7．如圖所示，從點(diǎn)光源S發(fā)出的一細(xì)束白光以一定的角度入射到三棱鏡的表面，經(jīng)過三棱鏡的折射后發(fā)生色散現(xiàn)象，在光屏的ab部分形成一條彩色光帶．下面的說法中正確的是(　　) A．a(chǎn)側(cè)是紅色光，b側(cè)是紫色光 B．在真空中a側(cè)光的波長小于b側(cè)光的波長 C．三棱鏡對a側(cè)光的折射率大于對b側(cè)光的折射率 D．在三棱鏡a側(cè)光的傳播速率大于b側(cè)光的傳播速率 解析：紅色光的折射率小于紫色光的折射率，故a側(cè)是紫色光，b側(cè)是紅色光，選項(xiàng)A錯誤，選項(xiàng)C正確；在真空中紅光的波長大于紫光的波長，選項(xiàng)B正確，根據(jù)n＝得v＝，所以在三棱鏡中紅色光的傳播速率大于紫色光的傳播速率，選項(xiàng)D錯誤． 答案：BC 8．如圖所示，一束由兩種色光混合的復(fù)色光沿PO方向射向一上、下表面平行的厚玻璃平面鏡的上表面，得到三束反射光束Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，平面鏡的上下表面足夠?qū)?，則(　　) A．光束Ⅰ仍為復(fù)色光，光束Ⅱ、Ⅲ為單色光，且玻璃對光束Ⅲ的折射率大于對光束Ⅱ的 B．改變α角，反射光束Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ仍保持平行 C．增大α角且保持α≤90，光束Ⅱ、Ⅲ會遠(yuǎn)離光束Ⅰ D．減小α角且保持α>0，光束Ⅲ可能會從上表面消失 解析：所有光都在上表面發(fā)生反射．故光束Ⅰ仍為復(fù)色光，折射進(jìn)玻璃磚的光，折射率大的折射角小，經(jīng)反射再折射出來靠近入射光，選項(xiàng)A錯誤；根據(jù)反射定律，光束Ⅰ的反射角等于入射角，光束Ⅱ、Ⅲ經(jīng)折射、反射、折射后射出玻璃磚的折射角相等且等于最初的入射角，故三束光束平行，選項(xiàng)B正確；增大α角，也就是減小了入射角，折射角也減小，故光束Ⅱ、Ⅲ將靠近光束Ⅰ，選項(xiàng)C錯誤；根據(jù)平行玻璃磚的特點(diǎn)，光經(jīng)折射后在上表面的入射角等于第二次折射后的折射角，只要光能射進(jìn)玻璃磚，說明折射角小于臨界角，故光肯定能射出，選項(xiàng)D錯誤． 答案：B 二、非選擇題 9．(xx年新課標(biāo)全國Ⅰ卷)圖示為一光導(dǎo)纖維(可簡化為一長玻璃絲)的示意圖，玻璃絲長為L，折射率為n，AB代表端面．已知光在真空中的傳播速度為c. (1)為使光線能從玻璃絲的AB端面?zhèn)鞑サ搅硪欢嗣?，求光線在端面AB上的入射角應(yīng)滿足的條件； (2)求光線從玻璃絲的AB端面?zhèn)鞑サ搅硪欢嗣嫠璧淖铋L時間． 解析：(1)設(shè)光線在端面AB上的C點(diǎn)入射，見光路圖．入射角為i，折射角為γ，由折射定律有sini＝nsinr 設(shè)該光線射向玻璃絲內(nèi)壁D點(diǎn)的入射角為α，為使該光線可在此光導(dǎo)纖維中傳播，應(yīng)有α≥θ，式中θ是光線在玻璃絲內(nèi)發(fā)生全反射的臨界角，滿足sinθ＝. 由幾何關(guān)系得α＋r＝90 由以上關(guān)系得sini≤. (2)光在玻璃絲中的傳播速度大小為v＝. 光線從玻璃絲端面AB傳到其另一端面所需的時間為T＝ 其v2為光在玻璃絲中沿軸線方向的分速度，有v2＝vsinα，光在玻璃絲中傳播，在剛好發(fā)生全反射時，光線從AB端面?zhèn)鞯搅硪欢嗣嫠脮r間最長． 由以上各式得Tmax＝. 答案：(1)sini≤　(2) 10．(xx年海南卷)如圖，三棱鏡的橫截面為直角三角形ABC，∠A＝30，AC平行于光屏MN，與光屏的距離為L.棱鏡對紅光的折射率為n1，對紫光的折射率為n2.一束很細(xì)的白光由棱鏡的側(cè)面AB垂直射入，直接到達(dá)AC面并射出．畫出光路示意圖，并標(biāo)出紅光和紫光射在光屏上的位置；求紅光和紫光在光屏上的位置之間的距離． 解析：光路如圖所示，紅光和紫光在AC面上的入射角相同，設(shè)為i，折射角分別為r1，r2，它們射到屏上的位置離O點(diǎn)的距離分別為d1和d2，由折射定律得 n1sini＝sinr1① n2sini＝sinr2② 由幾何關(guān)系得i＝∠A③ d1＝Ltanr1④ d2＝Ltanr2⑤ 聯(lián)立①②③④⑤并利用題中條件得， 紅光和紫光在光屏上的位置之間的距離為 d2－d1＝L. 答案：L 11．(xx年全國卷Ⅱ)一厚度為h的大平板玻璃水平放置，其下表面貼有一半徑為r的圓形發(fā)光面．在玻璃板上表面放置一半徑為R的圓紙片，圓紙片與圓形發(fā)光面的中心在同一豎直線上．已知圓紙片恰好能完全遮擋住從圓形發(fā)光面發(fā)出的光線(不考慮反射)，求平板玻璃的折射率． 解析：從圓形發(fā)光面邊緣A點(diǎn)發(fā)出的一條光線，該光線射到上表面圓紙片的邊緣且此光線剛好發(fā)生全反射，此種情況下發(fā)光面發(fā)出的光全部被紙片遮擋如圖所示． 由折射定律n＝， 由幾何關(guān)系sinα＝，L＝R－r， 聯(lián)立以上各式解得n＝. 答案：n＝ 12．在“測定玻璃的折射率”實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)經(jīng)正確操作插好了4枚大頭針，如圖甲所示． (1)根據(jù)圖甲畫出完整的光路圖； (2)對你畫出的光路圖進(jìn)行測量和計(jì)算，求得該玻璃磚的折射率n＝________(保留3位有效數(shù)字)； (3)為了觀測光在玻璃磚不同表面的折射現(xiàn)象，某同學(xué)做了兩次實(shí)驗(yàn)，經(jīng)正確操作插好了8枚大頭針，如圖乙所示．圖中P1和P2是同一入射光線上的2枚大頭針，其對應(yīng)出射光線上的2枚大頭針是P3和________(填“A”或“B”)． 解析：(1)連接兩大頭針1、2，延長線與梯形玻璃磚上表面交于O，再連接兩大頭針3、4，延長線與梯形玻璃磚下表面交于O′，再連接OO′，標(biāo)上箭頭以示光線傳播方向． (2)入射角θ的正弦：sinθ＝，折射角β的正弦sinβ＝，可取OC＝OC′，則折射率n＝＝.用刻度尺測量CD、C′D′，代入測量數(shù)據(jù)可得n＝1.51. (3)光斜射入兩底面平行的玻璃磚一個表面，折射光線會從另一個表面平行原入射光線射出玻璃磚．乙圖中兩條平行光線入射，P1P2左邊的光線會從梯形玻璃磚另一底面平行射出，是沿著大頭針3并與B方向平行射出；而光線P1P2將由梯形玻璃磚側(cè)面出射，方向?yàn)镻3和A的連線． 答案：(1)圖見解析　(2)1.51　(3)A