2019-2020年高考物理一輪復(fù)習(xí) 梯級(jí)演練 強(qiáng)技提能 2.1光的折射全反射 滬科版選修3-4.doc

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2019-2020年高考物理一輪復(fù)習(xí) 梯級(jí)演練 強(qiáng)技提能 2.1光的折射全反射 滬科版選修3-4 1.(xx福建高考)一束由紅、紫兩色光組成的復(fù)色光,從空氣斜射向玻璃三 棱鏡。下面四幅圖中能正確表示該復(fù)色光經(jīng)三棱鏡折射分離成兩束單色光的 是(　　) 2.(xx淮南模擬)由兩種單色光P、Q組成的細(xì)光束自A點(diǎn)沿半徑方向射入半圓形玻璃磚,在圓心O點(diǎn)發(fā)生反射和折射現(xiàn)象,如圖所示。若入射光由A緩慢向B轉(zhuǎn)動(dòng),仍保持沿半徑方向射到O點(diǎn),則(　　) A.反射光OC增強(qiáng),單色光P在玻璃中傳播速度小于單色光Q B.反射光OC增強(qiáng),單色光P在玻璃中傳播速度大于單色光Q C.反射光OC減弱,單色光P在玻璃中傳播速度小于單色光Q D.反射光OC減弱,單色光P在玻璃中傳播速度大于單色光Q 3.(xx合肥模擬)光導(dǎo)纖維是利用全反射傳遞光信號(hào)的裝置,如圖為一條光導(dǎo)纖維,AB為其端面,纖維內(nèi)芯材料的折射率為n1,外套材料的折射率為n2,在如圖所示的情況下,可在此纖維內(nèi)傳播的光其入射角i的正弦值的范圍是(光由折射率為n1的介質(zhì)進(jìn)入折射率為n2的介質(zhì)時(shí),入射角的正弦與折射角正弦之比等于)(　　) A.sini≤　　　　　　　B.sini≤ C.sini≤ D.sini≤ 4.(2011重慶高考)在一次討論中,老師問(wèn)道：“假如水中相同深度處有a、b、c三種不同顏色的單色點(diǎn)光源,有人在水面上方同等條件下觀(guān)測(cè)發(fā)現(xiàn),b在水下的像最深,c照亮水面的面積比a的大。關(guān)于這三種光在水中的性質(zhì),同學(xué)們能做出什么判斷?”有同學(xué)回答如下： ①c光的頻率最大 ②a光的傳播速度最小 ③b光的折射率最大 ④a光的波長(zhǎng)比b光的短 根據(jù)老師的假定,以上回答正確的是(　　) A.①②　　　　B.①③　　　　C.②④　　　　D.③④ 5.(xx泉州模擬)折射率n=的直角玻璃三棱鏡截面如圖所示,一條光線(xiàn)從AB面入射,入射角為i(圖中未標(biāo)出),ab為其折射光線(xiàn),ab與AB面的夾角θ =60。則(　　) A.i=45,光在AC面上不發(fā)生全反射 B.i=45,光在AC面上發(fā)生全反射 C.i=30,光在AC面上不發(fā)生全反射 D.i=30,光在AC面上發(fā)生全反射 6.(多選)(xx冀州模擬)如圖所示,一束入射光AO從某種介質(zhì)以入射角α射入空氣,以O(shè)點(diǎn)為圓心,R1為半徑畫(huà)圓C1,與折射光線(xiàn)OB交于M點(diǎn),過(guò)M點(diǎn)向兩介質(zhì)的交界面作垂線(xiàn),與入射光線(xiàn)AO的延長(zhǎng)線(xiàn)交于N點(diǎn),以O(shè)點(diǎn)為圓心,ON為半徑畫(huà)另一個(gè)圓C2,測(cè)得該圓的半徑為R2,下列判斷正確的是(　　) A.該介質(zhì)的折射率為 B.若光由介質(zhì)射入空氣發(fā)生全反射,則臨界角的正弦值為sinC= C.若過(guò)圓C1與界面的交點(diǎn)D作界面的垂線(xiàn)交圓C2于P點(diǎn),則OP與法線(xiàn)所夾的銳角等于全反射的臨界角 D.若入射光的強(qiáng)度保持不變,逐漸增大入射角α,則折射光的強(qiáng)度將逐漸增加 7.(xx龍巖模擬)小明同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)用刻度尺測(cè)半圓形玻璃磚折射率的實(shí)驗(yàn)(如圖所示),他進(jìn)行的主要步驟是 A.用刻度尺測(cè)玻璃磚的直徑AB的大小d B.先把白紙固定在木板上,將玻璃磚水平放置在白紙上,用筆描出玻璃磚的邊界,將玻璃磚移走,標(biāo)出玻璃磚的圓心O、直徑AB、AB的法線(xiàn)OC C.將玻璃磚放回白紙的原處,長(zhǎng)直尺M(jìn)N緊靠A點(diǎn)并與直徑AB垂直放置 D.調(diào)節(jié)激光器,使PO光線(xiàn)從玻璃磚圓弧面沿半徑方向射向圓心O,并使長(zhǎng)直尺M(jìn)N的左右兩端均出現(xiàn)亮點(diǎn),記下左側(cè)亮點(diǎn)到A點(diǎn)距離x1,右側(cè)亮點(diǎn)到A點(diǎn)的距離x2。 (1)小明利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算玻璃折射率的表達(dá)式n=　　　　。 (2)(多選)關(guān)于上述實(shí)驗(yàn),以下說(shuō)法正確的是　　　　。 A.在∠BOC的范圍內(nèi),改變?nèi)肷涔釶O的入射角,直尺M(jìn)N上可能只出現(xiàn)一個(gè)亮點(diǎn) B.左側(cè)亮點(diǎn)到A點(diǎn)的距離x1一定小于右側(cè)亮點(diǎn)到A點(diǎn)的距離x2 C.左側(cè)亮點(diǎn)到A點(diǎn)的距離x1一定大于右側(cè)亮點(diǎn)到A點(diǎn)的距離x2 D.要使左側(cè)亮點(diǎn)到A點(diǎn)的距離x1增大,應(yīng)減小入射角 8.(xx寧波模擬)(1)如圖所示是一觀(guān)察太陽(yáng)光譜簡(jiǎn)易裝置,一加滿(mǎn)清水的碗放在有陽(yáng)光的地方,將平面鏡M斜放入水中,調(diào)整其傾斜角度,使太陽(yáng)光經(jīng)水面折射再經(jīng)水中平面鏡反射,最后由水面折射回空氣射到室內(nèi)白墻上,即可觀(guān)察到太陽(yáng)光譜的七色光帶。逐漸增大平面鏡的傾斜角度,各色光將陸續(xù)消失,則此七色光帶從上到下的排列順序以及最先消失的光分別是(　　) A.紅光→紫光,紅光　　　　　　　B.紫光→紅光,紅光 C.紅光→紫光,紫光 D.紫光→紅光,紫光 (2)一束細(xì)光束由真空沿著直徑方向射入一塊半圓柱形透明體,如圖甲所示,對(duì)其射出后的折射光線(xiàn)的強(qiáng)度進(jìn)行記錄,發(fā)現(xiàn)折射光線(xiàn)的強(qiáng)度隨著θ的變化而變化,如圖乙的圖線(xiàn)所示。此透明體的臨界角為　　　　,折射率為　　　　。 (3)如圖所示,ABCD是一直角梯形棱鏡的橫截面,位于截面所在平面內(nèi)的一束光線(xiàn)由O點(diǎn)垂直AD邊射入。已知棱鏡的折射率n=,AB=BC=8cm,OA=2cm,∠OAB=60。 ①求光線(xiàn)第一次射出棱鏡時(shí),出射光線(xiàn)的方向。 ②第一次的出射點(diǎn)距C　　　　　　cm。 9.(xx泉州模擬)(1)如圖所示,橫截面為等腰三角形的兩個(gè)玻璃三棱鏡,它們的頂角分別為α、β,且α<β。a、b兩細(xì)束單色光分別以垂直于三棱鏡的一個(gè)腰的方向射入,從另一個(gè)腰射出,射出的光線(xiàn)與入射光線(xiàn)的偏折角均為θ。則a、b兩種單色光的頻率f1、f2間的關(guān)系是(　　) A.f1=f2　　　　　　　　　　B.f1>f2 C.f1vQ, 當(dāng)入射角增大時(shí),反射光增強(qiáng),選項(xiàng)B正確,A、C、D錯(cuò)誤。 3.【解析】選A。光線(xiàn)在纖維內(nèi)恰好傳播的光路如圖所示, 設(shè)進(jìn)入纖維內(nèi)芯時(shí)的折射角為r,則n1= 在分界面上有=,即sinC=,而r+C=90,由以上各式可求得sini=,滿(mǎn)足條件的應(yīng)是A項(xiàng)。 4.【解析】選C。折射率越大,在水中的像看起來(lái)就越淺,b在水下的像最深,說(shuō)明b光的折射率最小;c照亮水面的面積比a的大,說(shuō)明c光的臨界角大于a光的臨界角,則c光的折射率小于a光的折射率,這樣就能判斷出三種光的折射率大小關(guān)系是na>nc>nb,由此可知,a光的頻率最大,傳播速度最小,波長(zhǎng)最短,b光的頻率最小,波長(zhǎng)最長(zhǎng),故選項(xiàng)C正確。 【總結(jié)提升】解決視深問(wèn)題的一般思路 (1)一般都是沿著界面的法線(xiàn)方向去觀(guān)察,作圖時(shí)要畫(huà)開(kāi)一定的角度,方便看圖。 (2)構(gòu)建幾何圖形,尋找邊角關(guān)系。 (3)利用折射定律把折射角、入射角與幾何圖形的各邊聯(lián)系起來(lái)。 (4)當(dāng)沿豎直方向看水中的物體時(shí),“視深”是實(shí)際深度的;當(dāng)從水中沿豎直方向看空氣中的物體時(shí),“視深”是實(shí)際深度的n倍,n是水的折射率。 5.【解析】選B。由折射定律,n=,r=30,解得i=45,光在AC面的入射角為60,全反射臨界角為sinC=,解得C=45,即光在AC面上的入射角大于臨界角,發(fā)生全反射,選項(xiàng)B正確。 6.【解析】選A、B、C。由圖可知,介質(zhì)的折射率n=,而sinβ=,sinα=,得n=,A對(duì);全反射的臨界角sinC=,sinC=,B正確;過(guò)D作DP,sin∠OPD=,故∠OPD=C,因而C選項(xiàng)正確;當(dāng)α增大時(shí),折射光強(qiáng)度應(yīng)減弱,D錯(cuò)。 7.【解析】(1)作出光路圖如圖所示, 折射光線(xiàn)交于MN上的E點(diǎn),反射光線(xiàn)交于MN上的F點(diǎn)。折射率等于折射角的正弦與反射角的正弦的比,即 n===。 (2)當(dāng)入射角大于等于臨界角時(shí),發(fā)生全反射,則只有反射光線(xiàn)照射到MN上,所以MN上可能只出現(xiàn)一個(gè)亮點(diǎn),故A項(xiàng)正確;由圖知,θ角大于α角,所以左側(cè)亮點(diǎn)到A的距離總是比右側(cè)亮點(diǎn)到A的距離小,故B正確,C項(xiàng)錯(cuò)誤;要想左側(cè)亮點(diǎn)到A點(diǎn)的距離增大,必須減小折射角,由折射率公式可知,要減小折射角,必須減小入射角,故D項(xiàng)正確。 答案：(1)　(2)A、B、D 【加固訓(xùn)練】 (xx石家莊模擬)如圖所示為某種透明介質(zhì)的截面圖,△AOC為等腰直角三角形,BC為以O(shè)為圓心、半徑R=12cm的四分之一圓弧,AB與水平屏幕MN垂直并接觸于A點(diǎn)。由紅光和紫光兩種單色光組成的復(fù)色光從BC面射向圓心O,在AB界面上的入射角i=45,結(jié)果在水平屏幕MN上出現(xiàn)兩個(gè)亮斑。已知該介質(zhì)對(duì)紅光和紫光的折射率分別為n1=,n2=。 (1)判斷在屏幕MN上產(chǎn)生的兩處亮斑分別是由什么色光組成的; (2)求兩個(gè)亮斑間的距離。 【解析】(1)設(shè)紅光和紫光的臨界角分別為C1、C2, sinC1==,C1=60 同理C2=45,i=45=C2nb,f1>f2,B項(xiàng)正確。 (2)若半圓形玻璃磚轉(zhuǎn)過(guò)θ角時(shí)在半圓形玻璃磚直徑一側(cè)恰好看不到P1、P2的像,那么此時(shí)恰好發(fā)生了全反射。則過(guò)P1、P2的光線(xiàn)在玻璃磚內(nèi)的入射角為θ,在空氣中折射角為90,根據(jù)折射定律得n==,只要測(cè)出θ,就可求出玻璃磚的折射率。 (3)光路圖如圖所示,由折射定律可得： n=,且θ1<90, 故nsinθ2<1　 ① n=且θ3<90 故ncosθ2<1　 ② ①和②平方后聯(lián)立得(nsinθ2)2+(ncosθ2)2<2 解得：n< 答案：(1)B (2)玻璃磚直徑邊繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)過(guò)的角度θ　 (3)n< 【加固訓(xùn)練】 (1)一束復(fù)色光由空氣射向一塊平行平面玻璃磚,經(jīng)折射分成兩束單色光a、b。已知a光的頻率小于b光的頻率。下面哪個(gè)光路圖可能是正確的(　　) (2)如圖所示,含有兩種單色光的一細(xì)光束,以入射角θ射入厚度為d的平行玻璃磚中,該玻璃磚對(duì)兩種單色光的折射率分別為n1和n2,且n1>n2。求兩束單色光從下表面射出時(shí)出射點(diǎn)之間的距離。 【解析】(1)選B。由于a光的頻率小于b光的頻率,可知a光的折射率小于b光的折射率。在上表面a、b兩束單色光的入射角相同,由折射定律可判斷出a光的折射角大于b光的折射角。在下表面,光線(xiàn)由玻璃射向空氣,光線(xiàn)折射率為折射角正弦比入射角正弦,故下表面的折射角應(yīng)與上表面的入射角相同,即通過(guò)玻璃磚后的出射光線(xiàn)應(yīng)與原入射光線(xiàn)平行。 (2)光路圖如圖所示, 則n1= n2= tanr1= tanr2= Δx=x2-x1 聯(lián)立各式解得Δx=dsinθ(-) 答案：(1)B　(2)dsinθ(-) 10.【解析】(1)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí),應(yīng)保持玻璃磚的光學(xué)面清潔,不能用手直接觸摸光學(xué)面。計(jì)算玻璃的折射率時(shí),需將c點(diǎn)與d點(diǎn)或e點(diǎn)連接,即為出射光線(xiàn),連接d點(diǎn)時(shí),入射光ab的折射角較大,計(jì)算出的折射率較小。因?yàn)椴ＡТu的兩光學(xué)面平行,出射光與入射光應(yīng)該平行,根據(jù)圖中d、e兩點(diǎn)的位置,用e點(diǎn)時(shí)出射光與入射光更接近于平行,誤差較小。 (2)將題目所描述的光現(xiàn)象的立體圖轉(zhuǎn)化為平面圖,考慮從玻璃立方體中心O發(fā)出的一條光線(xiàn),假設(shè)它斜射到玻璃立方體上表面發(fā)生折射,如圖所示,根據(jù)折射定律有 nsinθ=sinα　 ① 式中,n是玻璃的折射率,入射角等于θ,α是折射角。 現(xiàn)假設(shè)A點(diǎn)是上表面表面積最小的不透明薄膜邊緣上的一點(diǎn)。由題意,在A點(diǎn)剛好發(fā)生全反射,故 αA=　 ② 設(shè)線(xiàn)段OA在立方體上表面的投影長(zhǎng)為RA, 由幾何關(guān)系有 sinθA=　 ③ 式中a為玻璃立方體的邊長(zhǎng)。 由①②③式得 RA=　 ④ 由題給數(shù)據(jù)得 RA=　 ⑤ 由題意,上表面所鍍的面積最小的不透明薄膜應(yīng)是以RA為半徑的圓。所求的鍍膜面積S′與玻璃立方體的表面積S之比為 =　 ⑥ 由⑤⑥得= 答案：(1)光學(xué)　d　e　(2) 【加固訓(xùn)練】 如圖所示是關(guān)于“測(cè)定玻璃的折射率”的實(shí)驗(yàn),請(qǐng)回答以下問(wèn)題： (1)請(qǐng)證明圖中的入射光線(xiàn)和射出玻璃磚的光線(xiàn)是平行的。 (2)如果光射入和射出玻璃磚的兩個(gè)平面是平行的,射出玻璃磚的光線(xiàn)相對(duì)入射光線(xiàn)來(lái)說(shuō)產(chǎn)生了側(cè)移。證明：入射角越大側(cè)移越大。 (3)為了減小實(shí)驗(yàn)誤差,入射角大一些好還是小一些好? 【解析】(1)證明：n==, 而r1=i2,所以i1=r2, 所以入射光線(xiàn)平行于出射光線(xiàn)。 (2)設(shè)玻璃磚厚度為d,側(cè)移為s,如圖所示。 則s=sin(i-r),當(dāng)入射角i增大時(shí),折射角r亦增大,但由于n=>1,因此入射角i比折射角r增加得快,即(i-r)增大,則有sin(i-r)增大,cosr減小,故入射角越大,側(cè)移越大。 (3)當(dāng)入射角i增大時(shí),折射角r也增大,圖中N、E之間的距離x也就會(huì)增大,因?yàn)閠anr=,而玻璃磚厚度d一定,tanr增大,這樣就會(huì)減小測(cè)量誤差。因此,入射角大一些好。 答案：見(jiàn)解析