適用于新高考新教材備戰(zhàn)2025屆高考物理一輪總復(fù)習(xí)第14章光學(xué)電磁波相對論第1講光的折射全反射

第十四章光學(xué)電磁波相對論第1講光的折射全反射

基礎(chǔ)對點(diǎn)練題組一折射定律折射率1.(2023江蘇卷)地球表面附近空氣的折射率隨高度降低而增大,太陽光斜射向地面的過程中會發(fā)生彎曲。下列光路圖中能描述該現(xiàn)象的是()2.(2024廣東惠州統(tǒng)考一模)2021年12月9日,航天員王亞平在中國空間站為青少年帶來了一場精彩紛呈的太空科普課,她在水膜里注水,得到了一個(gè)晶瑩剔透的水球,如圖所示,MN是通過該水球球心O的一條直線,與球右表面交于C點(diǎn),一束單色光AB平行于MN從B點(diǎn)射入球體時(shí),光線從C點(diǎn)射出,已知水球半徑為R,光線AB距MN的距離為32R,光在真空中的速度為c。求(1)水對此單色光的折射率;(2)此單色光在水球內(nèi)傳播所用的時(shí)間。題組二全反射的應(yīng)用3.(2023安徽校聯(lián)考模擬)光纖通信有傳輸容量大、抗干擾性及保密性強(qiáng)等多方面的優(yōu)點(diǎn),我國的光纖通信起步較早,現(xiàn)已成為技術(shù)先進(jìn)的幾個(gè)國家之一,光纖的示意圖如圖甲所示,光纖簡化示意圖如圖乙所示(內(nèi)芯簡化為長直玻璃絲,外套簡化為真空),玻璃絲長為AC=L,折射率為n,AB、CD代表端面,光從AB端面以某一入射角θ進(jìn)入玻璃絲,在玻璃絲內(nèi)部恰好發(fā)生全反射,知光在真空中傳播速度為c,下列說法正確的是()A.內(nèi)芯相對于外套是光疏介質(zhì)B.sinθ=1C.光在玻璃絲中傳播的速度為csinθD.光在玻璃絲中從AB端面?zhèn)鞑サ紺D端面所用的時(shí)間為n24.(2024廣東廣州模擬)如圖所示,光導(dǎo)纖維的內(nèi)芯折射率為n1、外套折射率為n2,光由光導(dǎo)纖維的一端從空氣進(jìn)入內(nèi)芯后,經(jīng)多次全反射傳播到另一端射出,則()A.n1>n2 B.n1<n2C.sinα=1n1 D.sinα題組三光的折射全反射的綜合應(yīng)用5.一用透明材料做成的中心是空腔的球如圖所示,其中空心部分半徑與球的半徑之比為1∶2,當(dāng)有紅光、綠光、紫光組成的細(xì)光束以i=45°的入射角射入球中,其中b光線為綠光,其折射光線剛好與內(nèi)壁相切,則下列說法正確的是()A.a光線是紅光B.增大入射角i,b光線在空腔外表面可能發(fā)生全反射C.該透明材料對綠光的折射率為2D.c光線在該透明材料中傳播速度最小6.(2024廣東茂名模擬)海平面下方的核潛艇在某次訓(xùn)練中,其頂部光源S發(fā)出兩束同種顏色的光,光路圖如圖所示。一束光經(jīng)過海平面的a點(diǎn)發(fā)生折射,折射光線為ab,另一束光經(jīng)過海平面的c點(diǎn)恰好發(fā)生全反射,b點(diǎn)在c點(diǎn)的正上方,海平面的d點(diǎn)在光源S的正上方,已知∠bac=37°,sin∠Sce=34,光源S與d點(diǎn)間的距離為H,sin37°=0.6,光在真空中的傳播速度為c,則此種顏色光從S到a的傳播時(shí)間為(A.Hc B.5H3c綜合提升練7.(2024廣東茂名模擬)為保證泳池夜間安全,需要在泳池鋪設(shè)池底燈提供光照。如圖甲所示,足夠大的泳池中央有一直徑為d的圓形池底燈,燈面與池底相平。已知水的折射率為n,水深為h,水面平靜。(1)若水深增大,則在水面上形成的光斑面積如何變化?試通過在圖乙中畫出相應(yīng)的光路圖并簡要說明(不要求計(jì)算)。(2)當(dāng)水深為h時(shí),求水面上形成的光斑面積S。8.(2022河北卷)如圖所示,一個(gè)半徑為R的玻璃球,O點(diǎn)為球心。球面內(nèi)側(cè)單色點(diǎn)光源S發(fā)出的一束光在A點(diǎn)射出,出射光線AB與球直徑SC平行,θ=30°。光在真空中的傳播速度為c。求:(1)玻璃的折射率;(2)從S發(fā)出的光線經(jīng)多次全反射回到S點(diǎn)的最短時(shí)間。

參考答案第十四章光學(xué)電磁波相對論第1講光的折射全反射1.A解析光線越接近地面,折射率越大,折射角越小,選項(xiàng)A正確。2.答案(1)3(2)3解析(1)依題意,可畫出光線在水球內(nèi)的折射光線如圖所示根據(jù)幾何知識可得sini=3則i=60°,r=i2=sinr=sin30°=1根據(jù)折射定律,可得水對此單色光的折射率為n=sini(2)光在該水球中的傳播速度為v=cn由幾何知識可得,光在水球中傳播的距離為sBC=3R則此單色光在水球內(nèi)傳播所用的時(shí)間t=sBC3.D解析內(nèi)芯相對于外套是光密介質(zhì),故A錯(cuò)誤;由題目描述,θ不是臨界角,故B錯(cuò)誤;如圖所示,臨界角為β,設(shè)光在玻璃絲中傳播速度為v,則n=1sinβ=cv,解得v=csinβ,故C錯(cuò)誤;由題描述可知,光進(jìn)入玻璃絲內(nèi)部后,在F點(diǎn)恰好發(fā)生全反射,光在玻璃絲中傳播的路程為s=Lsinβ,傳播的時(shí)間為t=sv,4.A解析欲使光在內(nèi)芯、外套界面上發(fā)生全反射,必須從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì),需要滿足n1>n2,A正確,B錯(cuò)誤;在內(nèi)芯發(fā)生全反射的臨界角為sinC=n2n1,圖中發(fā)生全反射,滿足α≥C,所以sinα≥sinC=n25.C解析紫光的頻率大于綠光的頻率大于紅光的頻率,可知紫光的折射率大于綠光的折射率大于紅光的折射率,根據(jù)折射定律n=sinisinr,結(jié)合題圖可知a光線的折射率最大,c光線的折射率最小,可知a光線是紫光,A錯(cuò)誤;增大入射角i,則b光線的折射光線向下偏移,不可能在空腔外表面發(fā)生全反射,B錯(cuò)誤;如圖所示,根據(jù)幾何知識可知,b光線折射角的正弦值sinθ=12,根據(jù)折射定律可得,該透明材料對綠光的折射率n=sinisinθ=2,C正確;根據(jù)v=c6.B解析光在c點(diǎn)發(fā)生全反射,有sin∠Sce=1n=34,解得n=43,光在a點(diǎn)發(fā)生折射,有sin53°sinθ=n,解得sinθ=35,由數(shù)學(xué)知識可得lSa=Hcosθ=5H4,7.答案(1)見解析(2)πh解析(1)如圖所示,假設(shè)P端發(fā)出的光在水面M點(diǎn)發(fā)生全反射,則形成的光斑是以點(diǎn)O為圓心、MN為直徑的圓,若水深增大時(shí),圓形光斑的直徑EF也增大,即光斑面積增大。(2)根據(jù)全反射的臨界角C與折射率的關(guān)系得sinC=1由幾何關(guān)系得tanC=1設(shè)光斑半徑為r,有r=htanC+d設(shè)光斑面積為S,有S=πr2聯(lián)立解得S=πhn8.答案(1)3(2)4解析(1)根據(jù)題意將光路圖補(bǔ)充完整,如下圖所示,根據(jù)幾何關(guān)系可知i1=θ=30°,i2=60°根據(jù)