高考物理一輪復(fù)習(xí) 第3節(jié) 光的折射 全反射練習(xí)（含解析）新人教版選修3-4-新人教版高三選修3-4物理試題

第3節(jié)光的折射全反射1.(多選)關(guān)于光的傳播現(xiàn)象及應(yīng)用,下列說法正確的是(AB)A.一束白光通過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,波長將變短,色光的顏色也將發(fā)生變化解析:一束白光通過三棱鏡后形成了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錯誤;色光進(jìn)入水中,光的頻率不變,顏色不變,D錯誤.2.(多選)頻率不同的兩束單色光1和2以相同的入射角從同一點(diǎn)射入一厚玻璃板后,其光路如圖所示,下列說法正確的是(AD)A.單色光1的頻率大于單色光2的頻率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.可能單色光1是紅光,單色光2是藍(lán)光D.無論怎樣增大入射角,單色光1和2都不可能在此玻璃板下表面發(fā)生全反射解析:由n=可知,單色光1的折射率大一些,單色光1的頻率大于單色光2的頻率,A正確;由v=知,在玻璃中單色光1的傳播速度小于單色光2的傳播速度,B錯誤;因?yàn)榧t光的折射率小于藍(lán)光,所以C錯誤;從玻璃板上表面入射光的折射角等于下表面出射的入射角,一定小于臨界角,不會發(fā)生全反射,D正確.3.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(D)A.90° B.60° C.30° D.45°解析:由sinC==得C=45°,如圖所示,則光在AC界面射向空氣時發(fā)生全反射.由幾何關(guān)系可求得在BC面的入射角i=30°,由折射定律n=得sinr=nsini=·sin30°=,所以r=45°,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.4.(多選)如圖是不平行玻璃磚的截面,a,b兩束單色光從空氣垂直玻璃磚上表面射入,在下表面上反射和折射情況如圖所示,則a,b兩束光(AB)A.在同種均勻介質(zhì)中傳播時,b光的傳播速度大B.以相同的入射角從空氣斜射入水中,b光的折射角較大C.在真空中,a光的波長大于b光波長D.在玻璃中,na<nb解析:由圖可知,a光發(fā)生了全反射,b光沒有發(fā)生全反射,即a光發(fā)生全反射的臨界角C小于b光發(fā)生全反射的臨界角C,由sinC=,知b光的折射率小,即na>nb,故D錯誤;根據(jù)n=,知va<vb,A正確;根據(jù)n=,當(dāng)θ1相等時,b光的折射角較大,B正確;由于na>nb,則fa>fb,由c=fλ知λa<λb,C錯誤.5.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(D)A.n甲>n乙>n丙B.波長λ的關(guān)系λ甲<λ乙<λ丙C.頻率f的關(guān)系f甲>f乙>f丙D.光由水珠出射到空氣的折射角關(guān)系θ甲=θ乙=θ丙解析: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θ=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θ甲=θ乙=θ丙,D正確.6.很多公園的水池底都裝有彩燈,當(dāng)一細(xì)束由紅、藍(lán)兩色組成的燈光從水中斜射向空氣時,關(guān)于光在水面可能發(fā)生的反射和折射現(xiàn)象,下列光路圖中正確的是(C)解析:紅光、藍(lán)光都要發(fā)生反射,紅光的折射率較小,根據(jù)sinC=可知紅光發(fā)生全反射的臨界角比藍(lán)光大,所以藍(lán)光發(fā)生全反射時,紅光不一定發(fā)生,故C正確.7.(2018·江蘇南京質(zhì)檢)(多選)如圖所示,有一束平行于等邊三棱鏡截面ABC的單色光從空氣射向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,BC的中點(diǎn),則(AC)A.該棱鏡的折射率為B.光在F點(diǎn)發(fā)生全反射C.光從空氣進(jìn)入棱鏡,波長變小D.從F點(diǎn)出射的光束與入射到E點(diǎn)的光束平行解析:在E點(diǎn)作出法線可知入射角為60°,折射角為30°,折射率n==,選項(xiàng)A正確;在F點(diǎn)作出法線知入射角為30°,由光路的可逆性可知,在BC邊上的入射角小于臨界角,不會發(fā)生全反射,選項(xiàng)B錯誤;由關(guān)系式n=,v=λf,得λ=,選項(xiàng)C正確;從F點(diǎn)出射的折射光線與法線的夾角為60°,由幾何關(guān)系知,不會與入射到E點(diǎn)的光束平行,選項(xiàng)D錯誤.8.(多選)如圖所示,一塊上、下表面平行的玻璃磚的厚度為L,玻璃磚的折射率n=,若光從上表面AB射入的入射角i=60°,光在真空中的光速為c,則(AC)A.折射角r=30°B.光在玻璃磚中傳播的時間為C.光在玻璃磚中傳播的時間為D.改變?nèi)肷浣莍,光在下表面CD可能發(fā)生全反射解析:由n=得sinr===0.5,得r=30°,故A正確;光在玻璃磚中傳播的速度為v=,由幾何知識可知光在玻璃磚中傳播的路程為s=,則光在玻璃磚中傳播的時間為t====,故B錯誤,C正確;由于光在CD面上的入射角等于光在AB面上的折射角,根據(jù)光路可逆性原理可知光一定能從CD面射出,故D錯誤.9.(多選)半圓形玻璃磚橫截面如圖,AB為直徑,O點(diǎn)為圓心.在該截面內(nèi)有a,b兩束單色可見光從空氣垂直于AB射入玻璃磚,兩入射點(diǎn)到O的距離相等.兩束光在半圓邊界上反射和折射的情況如圖所示,則a,b兩束光(AD)A.在同種均勻介質(zhì)中傳播,a光的傳播速度較大B.以相同的入射角從空氣斜射入水中,b光的折射角大C.在真空中,a光的波長小于b光波長D.讓a光向A端逐漸平移,將發(fā)生全反射解析:由題圖可知,b光發(fā)生了全反射,a光沒有發(fā)生全反射,即a光發(fā)生全反射的臨界角Ca大于b光發(fā)生全反射的臨界角Cb,根據(jù)sinC=,知a光的折射率小,即na<nb,根據(jù)n=,知va>vb,選項(xiàng)A正確;根據(jù)n=,當(dāng)i相等時,ra>rb,選項(xiàng)B錯誤;a光的折射率小于b光的折射率,則a光的頻率小于B光的頻率,a光的波長大于b光的波長,C錯誤;a光束向A端平移,射到圓面的入射角增大到臨界角時,發(fā)生全反射,故選項(xiàng)D正確.10.(多選)如圖所示為一正三角形玻璃磚,邊長為l,AO為三角形的中線.現(xiàn)有a,b兩束不同頻率的可見細(xì)光束垂直于BC邊從真空射入該三角形玻璃磚,入射時兩束光到O點(diǎn)的距離相等,兩束光經(jīng)玻璃磚折射后相交于中線AO的右側(cè)P處,則以下判斷正確的是(BC)A.在真空中,a光的傳播速度小于b光的傳播速度B.在真空中,a光波長小于b光波長C.a,b兩束光在玻璃磚中傳播時的頻率與在真空中傳播時的頻率相同D.a光通過玻璃磚的時間小于b光通過玻璃磚的時間解析:光在真空中的傳播速度均為c,選項(xiàng)A錯誤;由題意可知,玻璃磚對a光的折射率na大于對b光的折射率nb,所以a光的頻率νa大于b光的頻率νb,a光在真空中傳播時的波長λa=小于b光在真空中傳播的波長λb=,選項(xiàng)B正確;當(dāng)光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時,光的頻率保持不變,選項(xiàng)C正確;a光在玻璃磚中的傳播速度大小va=小于b光在玻璃磚中的傳播速度大小vb=,又因?yàn)閍,b兩束光在該玻璃磚中傳播的距離相等,所以ta>tb,選項(xiàng)D錯誤.11.玻璃半圓柱體的半徑為R,橫截面積如圖所示,圓心為O,A為圓柱面的頂點(diǎn).兩條單色紅光分別按如圖方向沿截面入射到圓柱體上,光束1指向圓心,方向與AO夾角為30°,光束2的入射點(diǎn)為B,方向與底面垂直,∠AOB=60°,已知玻璃對該紅光的折射率n=,求兩條光線經(jīng)底面折射后的交點(diǎn)與O點(diǎn)的距離d.解析:光線2在B點(diǎn)折射時,入射角i=60°由折射定律有n=,得sinr===,r=30°,入射到底面的入射角i′=60°-r=30°,則sinr′=nsini′,r′=60°.折射光線交AO延長線于D點(diǎn),根據(jù)幾何知識知LOC==R,同理,光線1從O點(diǎn)射出,折射光線與CD交于E點(diǎn),折射角∠EOD=60°,則△EOD為等邊三角形,d=OE=OD=LOCtan30°=.答案:12.(2018·山東濟(jì)寧模擬)如圖所示為某種材料做成的透明光學(xué)器件的橫截面,AB為半徑為R的四分之一圓弧,O為圓心.一束單色平行光垂直O(jiān)A面入射,器件對該單色光的折射率為n=.點(diǎn)C,D位于OA表面上.OC=,從C點(diǎn)入射的光線從AB弧面上的E點(diǎn)射出,出射角為β,從D點(diǎn)入射的光線經(jīng)AB弧面一次反射后直接到達(dá)B點(diǎn).(1)求β的大小;(2)通過計算說明從