高考物理一輪復習 課時作業(yè)40 光的折射 全反射（含解析）-人教版高三物理試題

課時作業(yè)(四十)光的折射全反射[雙基鞏固練]1．(多選)下列說法正確的是()A．因為水的密度大于酒精的密度，所以水是光密介質(zhì)B．因為水的折射率小于酒精的折射率，所以水對酒精來說是光疏介質(zhì)C．同一束光，在光密介質(zhì)中的傳播速度較大D．同一束光，在光密介質(zhì)中的傳播速度較小BD[因為水的折射率小于酒精的折射率，所以水對酒精來說是光疏介質(zhì)；由v＝eq\f(c,n)可知，光在光密介質(zhì)中的傳播速度較?。甝2．有一塊玻璃磚，上、下兩面光滑且平行，有一束光線從空氣射入玻璃磚，下面給出的四個光路圖中正確的是()D[本題中由于玻璃磚上、下表面平行，光在上表面的折射角等于下表面的入射角，上表面能夠發(fā)生折射，則下表面一定能夠發(fā)生折射，且離開玻璃磚的光線與射向玻璃磚的光線平行，又因為有折射就有反射，故D正確．]3．一條光線從空氣射入折射率為eq\r(2)的介質(zhì)中，在界面處的入射角為45°.入射光中，一部分被反射，另一部分被折射．則反射光線和折射光線的夾角為()A．75° B．90°C．105° D．120°C[根據(jù)折射定律n＝eq\f(sini,sinr)得sinR＝eq\f(sini,n)＝eq\f(sin45°,\r(2))＝0.5則得折射角R＝30°由反射定律知，反射角i′＝45°由幾何知識可得反射光線與折射光線的夾角α＝180°－R－i′＝105°.]4．一束復色光由空氣射向一塊平行平面玻璃磚，經(jīng)折射后分成兩束單色光a、b.已知a光的頻率大于b光的頻率．下列哪個光路圖可能是正確的()A[光線經(jīng)平行平面玻璃磚兩次折射后，根據(jù)折射定律和光路可逆性原理可知出射光線與入射光線平行．a(chǎn)光的頻率大于b光的頻率，則玻璃磚對a光的折射率大于b光的折射率，當入射角相同時，由折射定律分析得知a的折射角小于b光的折射角．在玻璃磚內(nèi)部，a光在b光右側(cè)，光線通過玻璃磚后a的側(cè)向位移大，故A正確．]5．(多選)已知介質(zhì)對某單色光的臨界角為C，則()A．該介質(zhì)對單色光的折射率等于eq\f(1,sinC)B．此單色光在該介質(zhì)中的傳播速度等于csinC(c是光在真空中的傳播速度)C．此單色光在該介質(zhì)中的傳播波長是在真空中波長的sinC倍D．此單色光在該介質(zhì)中的頻率是在真空中的eq\f(1,sinC)倍ABC[由臨界角的計算式sinC＝eq\f(1,n)，得n＝eq\f(1,sinC)，選項A正確；將n＝eq\f(c,v)代入sinC＝eq\f(1,n)得sinC＝eq\f(v,c)，故v＝csinC，選項B正確；設該單色光的頻率為f，在真空中的波長為λ0，在介質(zhì)中的波長為λ，由波長、頻率、光速的關(guān)系得c＝λ0f，v＝λf，由sinC＝eq\f(v,c)＝eq\f(λ,λ0)，λ＝λ0sinC，選項C正確；該單色光由真空傳入介質(zhì)時，頻率不發(fā)生變化，選項D錯誤．]6．如圖所示，發(fā)出白光的細線光源ab，長度為l0，豎直放置，上端a恰好在水面以下，如圖．現(xiàn)考慮線光源ab發(fā)出的靠近水面法線(圖中的虛線)的細光束經(jīng)水面折射后所成的像，由于水對光有色散作用，若以l1表示紅光成的像的長度，l2表示藍光成的像的長度，則()A．l1<l2<l0 B．l1>l2>l0C．l2>l1>l0 D．l2<l1<l0D[由視深公式h′＝eq\f(h,n)，可知，線光源ab的像長l＝eq\f(l0,n).因為介質(zhì)的折射率n大于1，所以像長l<l0.由光的色散知識可知，水對紅光的折射率n1小于水對藍光的折射率n2，由l1＝eq\f(l0,n1)和l2＝eq\f(l0,n2)可得l1>l2.]7．如圖所示，光屏PQ的上方有一半圓形玻璃磚，其直徑AB與水平面成30°角．(1)若讓一束單色光沿半徑方向豎直向下射向圓心O，由AB面折射后射出，當光點落在光屏上時，繞O點逆時針旋轉(zhuǎn)調(diào)整入射光與豎直方向的夾角，該角多大時，光在光屏PQ上的落點距O′點最遠？(已知玻璃磚對該光的折射率為n＝eq\r(2))(2)若讓一束白光沿半徑方向豎直向下射向圓心O，經(jīng)玻璃磚后射到光屏上形成完整彩色光帶，則光帶的最右側(cè)是什么顏色的光？若使光線繞圓心O逆時針轉(zhuǎn)動，什么顏色的光最先消失？解析(1)如圖所示，在O點剛好要發(fā)生全反射時，光在光屏PQ上的落點距O′點最遠，且此時sinC＝eq\f(1,n)解得C＝45°入射光與豎直方向的夾角為θ＝C－30°＝15°.(2)由于介質(zhì)對紫光的折射率最大，所以位于光帶的最右側(cè)．若使光線繞圓心O逆時針轉(zhuǎn)動，入射角增大，由于紫光的臨界角最小，所以紫光最先消失．答案(1)15°(2)紫光紫光8．(2019·廣東廣州綜測)如圖，置于空氣中的直角三棱鏡ABC，折射率為eq\r(2)、AB長為2a.一束光線以45°的入射角射到AB邊的中點．設空氣中的光速為c，求：光線進入棱鏡到從AC邊射出所經(jīng)歷的時間．解析由n＝eq\f(sini,sinr)已知：i＝45°，n＝eq\r(2)，得：r＝30°由于r＝30°，所以光線在三棱鏡中平行BC傳播且垂直AC射出，如圖，由幾何關(guān)系可知，光線在三棱鏡中傳播的距離s＝eq\f(a,2)設光在三棱鏡內(nèi)的速度為v，則n＝eq\f(c,v)又s＝vt得：t＝eq\f(s,v)＝eq\f(\f(a,2),\f(c,\r(2)))＝eq\f(\r(2)a,2c).答案eq\f(\r(2)a,2c)[能力提升練]9．(多選)如圖所示，截面為ABC的玻璃直角三棱鏡放置在空氣中，寬度均為d的紫、紅兩束光垂直照射三棱鏡的一個直角邊AB，在三棱鏡的另一側(cè)放置一平行于AB邊的長光屏，屏的距離遠近可調(diào)，在屏上出現(xiàn)紫、紅兩條光帶，則()A．可能紫色光帶在上，紅色光帶在下，紫色光帶較寬B．可能紫色光帶在下，紅色光帶在上，紫色光帶較寬C．可能紅色光帶在上，紫色光帶在下，紅色光帶較寬D．可能紅色光帶在下，紫色光帶在上，紅色光帶較寬CD[兩束光垂直直角邊AB射入玻璃時方向不變，射到斜邊AC時入射角相同．由于玻璃對紫光的折射率大于紅光的折射率，根據(jù)折射定律得知，從AC邊射出后，紫光的折射角大于紅光的折射角，紫光與光屏的夾角小于紅光與光屏的夾角，當光屏與玻璃直角三棱鏡距離較近時，紫色光帶在上，紅色光帶在下，紫光較窄，紅光較寬．當光屏與玻璃直角三棱鏡距離較遠時，紫色光帶在下，紅色光帶在上，由于從AC邊射出后，紫光的折射角大于紅光的折射角，紫光與光屏的夾角小于紅光與光屏的夾角，紫光較窄，紅光較寬．故A、B錯誤，C、D正確．]10．如圖所示，OBCD為半圓柱體玻璃的橫截面，OD為直徑，一束由紅光和藍光組成的光從真空沿AO方向從直徑面斜射入玻璃，B、C兩點為兩單色光的射出點．已知從B點射出的單色光由O到B的傳播時間為tB，從C點射出的單色光由O到C的傳播時間為tC，則()A．OC光線為紅光，tB＝tC B．OB光線為紅光，tB＝tCC．OC光線為紅光，tB>tC D．OB光線為紅光，tB<tCA[玻璃對紅光的折射率小于對藍光的折射率，由折射定律知，紅光和藍光以相同的入射角射入玻璃磚時，紅光的折射角大，所以OC光線為紅光．設任一光線在O點的入射角為i，折射角為R，光在玻璃中傳播的路程是s，半圓柱的半徑為R.則光在玻璃中的速度為：v＝eq\f(c,n)；由幾何知識得：s＝2Rcos(90°－R)＝2RsinR，則光在玻璃中傳播時間為：t＝eq\f(s,v)＝eq\f(2Rsinr,\f(c,n))＝eq\f(2Rnsinr,c)，由折射定律得：nsinR＝sini則得：t＝eq\f(2Rsini,c)由題知，入射角i相同，R、c相等，所以時間t相同，即有tB＝tC．故A正確．]11．如圖，一透明半圓柱體折射率為n＝eq\r(2)，半徑為R、長為L.一平行光束從半圓柱體的矩形表面垂直射入，從部分柱面有光線射出．求該部分柱面的面積S.解析半圓柱體的橫截面如圖所示，OO′為半圓的半徑．設從A點入射的光線在B點處恰好滿足全反射條件，由折射定律有sinθ＝eq\f(1,n)式中，θ為全反射臨界角將n＝eq\r(2)代入解得，θ＝eq\f(π,4)由幾何關(guān)系得∠O′OB＝θS＝2RL·∠O′OB代入題給條件得S＝eq\f(π,2)RL答案eq\f(π,2)RL12．(2019·陜西商洛一模)如圖所示，平靜湖面岸邊的垂釣者，眼睛恰好位于岸邊P點正上方0.9m的高度處，浮標Q離P點1.2m遠，魚餌燈M在浮標正前方1.8m處的水下，垂釣者發(fā)現(xiàn)魚餌燈剛好被浮標擋住，已知水的折射率n＝4/3，求：(1)魚餌燈離水面的深度；(2)若魚餌燈緩慢豎直上浮，當它離水面多深時，魚餌燈發(fā)出的光恰好無法從水面PQ間射出．解析(1)設入射角、折射角分別為i、r，魚餌燈離水面的深度為h2，則由圖可知sinr＝eq\f(s1,\r(s\o\al(2,1)＋h\o\al(2,1)))sini＝eq\f(s2,\r(s\o\al(2,2)＋h\o\al(2,2)))根據(jù)光的折射定律可知：n＝eq