2019年高考物理一輪復(fù)習 第十六章 光與電磁波 相對論簡介 第1講 光的折射、全反射練習.doc

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第1講光的折射、全反射板塊三限時規(guī)范特訓(xùn)時間：45分鐘滿分：100分一、選擇題(本題共8小題，每小題8分，共64分。其中15為單選，68為多選)1.如圖所示，一束光從空氣垂直射到直角三棱鏡的界面AB上，棱鏡材料的折射率為1.414，這束光線從BC邊射出棱鏡后與界面BC的夾角為 ()A90 B60 C30 D45答案D解析由sinC得C45，如圖所示，則光在AC界面射向真空時發(fā)生全反射。由幾何關(guān)系可求得在BC面的入射角i30，由折射定律n得sinrnsinisin30，所以r45，則這束光線從BC邊射出棱鏡后與界面BC的夾角為45，故D正確。2如圖，一束光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 ()答案A解析光沿玻璃磚截面半徑射向O點，在界面處，入射角大于臨界角時，發(fā)生全反射，小于臨界角時，在空氣中的折射角大于入射角，A正確，C錯誤；光由空氣射向玻璃磚時，不會發(fā)生全反射，在玻璃中的折射角應(yīng)小于入射角，B、D錯誤。3空氣中懸浮著一顆球形小水珠，一縷陽光水平射入其中，如圖所示。n甲、n乙和n丙分別表示水對甲光、乙光和丙光的折射率。則以下表述正確的是()An甲n乙n丙B波長的關(guān)系甲乙乙丙D光由水珠出射到空氣的折射角關(guān)系甲乙丙答案D解析由題圖可知，丙光的偏折最大，折射率最大，甲光的偏折最小，折射率最小，A錯誤；根據(jù)頻率與波長的關(guān)系，丙光的波長最小，甲光的波長最大，B錯誤；根據(jù)折射率與頻率的關(guān)系，頻率越大，折射率越大，知丙光的頻率最大，甲光的頻率最小，C錯誤；如圖所示，由幾何知識可知，光從水珠到空氣的入射角i與光從空氣到水珠的折射角r相等，又n，故i，三種光從空氣到水珠的入射角i相同，所以由水珠出射到空氣的折射角關(guān)系甲乙丙，D正確。4圖甲為某同學利用半圓形玻璃磚測定玻璃折射率n的裝置示意圖。他讓光從空氣射向玻璃磚，在正確操作后，他利用測出的數(shù)據(jù)作出了圖乙所示的折射角正弦(sinr)與入射角正弦(sini)的關(guān)系圖象。則下列說法正確的是()A該玻璃的折射率nB該玻璃的折射率n1.5C光由空氣進入該玻璃磚中傳播時，光波頻率變?yōu)樵瓉淼谋禗光由空氣進入該玻璃磚中傳播時，光波波長變?yōu)樵瓉淼?.5倍答案B解析由折射定律n可知，折射角正弦(sinr)與入射角正弦(sini)的關(guān)系圖象的斜率的倒數(shù)表示折射率，所以n1.5，A錯誤，B正確；光由空氣進入該玻璃磚中傳播時，光波頻率不變，由n可知，光波波長變?yōu)樵瓉淼?，C、D錯誤。52016四川高考某同學通過實驗測定半圓形玻璃磚的折射率n。如圖甲所示，O是圓心，MN是法線，AO、BO分別表示某次測量時光線在空氣和玻璃磚中的傳播路徑。該同學測得多組入射角i和折射角r，作出sinisinr圖象如圖乙所示。則()A光由A經(jīng)O到B，n1.5B光由B經(jīng)O到A，n1.5C光由A經(jīng)O到B，n0.67D光由B經(jīng)O到A，n0.67答案B解析在本題中，介質(zhì)折射率為空氣中角度的正弦和介質(zhì)中角度的正弦之比，則n1.5。由題給信息知入射角為i，i介，C正確；三棱鏡兩次折射使得光線都向底邊偏折，不會與入射到E點的光束平行，D錯誤。8.如圖所示，實線為空氣和水的分界面，一束藍光從空氣中的A點沿AO1方向(O1點在分界面上，圖中O1點和入射光線都未畫出)射向水中，折射后通過水中的B點。圖中O點為A、B連線與分界面的交點。下列說法正確的是 ()AO1點在O點的右側(cè)B藍光從空氣中射入水中時，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B點正下方的C點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B點正上方的D點E若藍光沿AO方向射向水中，則折射光線有可能通過B點正上方的D點答案BCD解析根據(jù)折射定律可知，光由空氣斜射入水中時入射角大于折射角，則畫出光路圖如圖所示，可知O1點應(yīng)在O點的左側(cè)，故A錯誤。光從光疏介質(zhì)(空氣)進入光密介質(zhì)(水)中時，速度變小，故B正確。紫光的折射率大于藍光，所以入射角相同時，折射角要小于藍光的，則可能通過B點正下方的C點，故C正確。若是紅光，折射率小于藍光，入射角相同時，折射角大于藍光的，則可能通過B點上方的D點，故D正確。若藍光沿AO方向射入，根據(jù)折射定律可知，折射光線應(yīng)該在O1B線的右側(cè)，不能通過B點正上方的D點，故E錯誤。二、非選擇題(本題共5小題，共36分)9.(4分)如圖所示，某同學用插針法測定一半圓形玻璃磚的折射率。在平鋪的白紙上垂直紙面插大頭針P1、P2確定入射光線，并讓入射光線過圓心O，在玻璃磚(圖中實線部分)另一側(cè)垂直紙面插大頭針P3，使P3擋住P1、P2的像，連接OP3，圖中MN為分界線，虛線半圓與玻璃磚對稱，B、C分別是入射光線、折射光線與圓的交點，AB、CD均垂直于法線并分別交法線于A、D點。(1)設(shè)AB的長度為l1，AO的長度為l2，CD的長度為l3，DO的長度為l4，為較方便地表示出玻璃磚的折射率，需用刻度尺測量_，則玻璃磚的折射率可表示為_。(2)該同學在插大頭針P3前不小心將玻璃磚以O(shè)為圓心順時針轉(zhuǎn)過一小角度，由此測得玻璃磚的折射率將_(選填“偏大”“偏小”或“不變”)。答案(1)l1和l3n(2)偏大解析(1)sin1，sin2，玻璃磚的折射率n，因此只需測量l1和l3即可。(2)當玻璃磚順時針轉(zhuǎn)過一個小角度時，入射角增大，折射角也增大，但增大較小，折射光線順時針偏轉(zhuǎn)一個小角度，在處理數(shù)據(jù)時，認為玻璃磚沒有轉(zhuǎn)動，原法線AD位置不變，因此，由于入射光線與AD夾角沒變，圓形玻璃磚半徑不變，所以l1不變，而折射光線與AD夾角變小，所以l3減小，所以測量值n將偏大。10.2017陜西寶雞一模(8分)有一個上、下表面平行且足夠大的玻璃平板，玻璃平板的折射率為n、厚度為d12 cm?，F(xiàn)在其上方的空氣中放置一點光源S，點光源距玻璃板的距離為l18 cm，從S發(fā)出的光射向玻璃板，光線與豎直方向夾角最大為53，經(jīng)過玻璃板后從下表面射出，形成一個圓形光斑，如圖所示。求玻璃板下表面圓形光斑的半徑(sin530.8)。答案33 cm解析由題意可知光在玻璃板上表面發(fā)生折射時的最大入射角為，設(shè)其折射角為r，由折射定律可得n，代入數(shù)據(jù)可得r37。光在玻璃板下表面發(fā)生折射時，由于最大入射角為r37，sin37，故r小于玻璃板的臨界角，所以不會發(fā)生全反射。光在玻璃板中傳播的光路圖如圖所示。光從玻璃板下表面射出時形成一個圓形發(fā)光面，設(shè)其半徑大小為R，則Rltandtanr，代入數(shù)據(jù)可得R33 cm。11.2017廣西南寧一模(8分)半徑為R的固定半圓形玻璃磚的橫截面如圖所示，O點為圓心，OO與直徑AB垂直。足夠大的光屏CD緊靠在玻璃磚的左側(cè)且與AB垂直。一光束沿半徑方向與OO成30射向O點，光屏CD區(qū)域出現(xiàn)兩個光斑，兩光斑間的距離為(1)R。求：(1)此玻璃的折射率；(2)當變?yōu)槎啻髸r，兩光斑恰好變?yōu)橐粋€。答案(1)(2)45解析(1)光束在AB界面，一部分發(fā)生反射，另一部分發(fā)生折射，設(shè)折射角為，光路圖如圖所示。由幾何關(guān)系得：l1R。根據(jù)題意兩光斑間的距離為l1l2(1)R，所以l2R，所以AOD45，則45。根據(jù)折射定律，折射率n。(2)若光屏CD上恰好只剩一個光斑，則說明該光束恰好發(fā)生全反射。由sinC得臨界角為C45，即當45時，光屏上兩個光斑恰好變?yōu)橐粋€光斑。12.2017廣東梅州一模(8分)如圖所示，一玻璃球體的半徑為R，O為球心，AB為直徑。來自B點的光線BM在M點射出，出射光線平行于AB，另一光線BN恰好在N點發(fā)生全反射。已知ABM30。求：(1)玻璃的折射率；(2)球心O到BN的距離。答案(1)(2)R解析(1)設(shè)光線BM在M點的入射角為2，折射角為1，由幾何知識可知230，160，根據(jù)折射定律得n，代入數(shù)值得n。(2)光線BN恰好在N點發(fā)生全反射，則BNO為臨界角C，sinC設(shè)球心到BN的距離為d，由幾何知識可知dRsinCR。13.2017威海二模(8分)如圖所示，半徑為R的透明半球體對某種光的折射率為，在離透明半球體2.8R處有一與透明半球體平面平行的光屏。該種平行光垂直透明半球體的平面射入，在光屏上形成一個圓形亮斑。(1)求光屏上亮斑的直徑；(不考慮光線在半球體內(nèi)的多次反射)(2)若入射光的頻率變大，則亮斑的直徑如何變化？答案(1)6.8R(2)光斑直徑變大解析(1)sinC0.6，C37AB2RsinCFMtanCRsinCtanC，OMOMOOOMR設(shè)光斑直徑為D，根據(jù)三角形相似得：解得：DOM(3.8cosC1)，代入數(shù)值得，D6.8R。(2)D(3.8cosC1)，入射光的頻率增大，則折射率增大，臨界角C減小，sinC減小，cosC增大，故D增大，即光屏上光斑直徑變大。