2024-2025學(xué)年新教材高中物理第4章光分層作業(yè)26光的折射和全反射新人教版選擇性必修第一冊(cè)

分層作業(yè)26光的折射和全反射A組必備知識(shí)基礎(chǔ)練題組一折射率與光路1.(2024遼寧大連高二期末)如圖所示,MN是空氣與某種液體的分界面,一束紅光由空氣射到分界面,一部分光被反射,一部分光進(jìn)入液體中。當(dāng)入射角是45°時(shí),折射角為30°,則以下說(shuō)法正確的是()A.反射光線(xiàn)與折射光線(xiàn)的夾角為90°B.該液體對(duì)紅光發(fā)生全反射的臨界角為45°C.該液體對(duì)紅光的折射率為3D.當(dāng)紫光以同樣的入射角從空氣射到分界面時(shí),折射角也是30°2.(2024浙江湖州高二月考)如圖所示,平面上有一個(gè)厚度不計(jì)的發(fā)光圓環(huán),半徑為r,圓心為O。現(xiàn)用一個(gè)半徑為R的透明半球蓋住圓環(huán)(球心與圓環(huán)圓心重合),若圓環(huán)發(fā)出的光能全部射出半球,則半球的折射率可能為()A.2Rr B.C.3R2r D.3.(2024山東青島高二月考)如圖所示,AOB是截面為扇形的玻璃磚的橫截面圖,其頂角θ=83°,今有一束單色光在橫截面內(nèi)從OA的中點(diǎn)E沿垂直O(jiān)A的方向射入玻璃磚,一部分光線(xiàn)經(jīng)AB面反射后恰好未從OB面射出,不考慮多次反射作用,sin37°=0.6,則玻璃磚的折射率為()A.53 B.C.3 D.54.(2024江蘇鹽城高二月考)在桌面上有一倒立的玻璃圓錐,其頂點(diǎn)恰好與桌面接觸,圓錐的軸(圖中虛線(xiàn))與桌面垂直,過(guò)軸線(xiàn)的截面為等邊三角形,如圖所示。有一半徑為r的圓柱形平行光束垂直入射到圓錐的底面上,光束的中心軸與圓錐的軸重合。已知玻璃的折射率為1.5,則光束在桌面上形成的光斑半徑為()A.r B.1.5r C.2r D.2.5r題組二光的折射與全反射的綜合問(wèn)題5.(多選)(2024山西運(yùn)城期中)如圖所示,一束光由空氣射到透明介質(zhì)球的A點(diǎn),入射角為i,則()A.當(dāng)i足夠大時(shí),在A點(diǎn)將發(fā)生全反射B.當(dāng)i足夠大時(shí),光從球內(nèi)向外射出時(shí)將發(fā)生全反射C.無(wú)論i多大,在A點(diǎn)都不會(huì)發(fā)生全反射D.無(wú)論i多大,光從球內(nèi)向外射出時(shí),都不會(huì)發(fā)生全反射6.(2024江西南昌高二月考)某玻璃棱鏡的截面如圖所示,由半徑為R的四分之一圓和直角三角形構(gòu)成,∠C=30°,玻璃折射率為2,一平行細(xì)光束從AC邊上的D點(diǎn)射入該玻璃棱鏡,OD=22A.有光從AB邊射出B.有光從BC邊水平射出C.有光從AO邊射出D.有光從OC邊射出7.(2024山東臨沂月考)如圖所示,半徑為R、球心為O的半球內(nèi)為真空,M為其頂點(diǎn),半球外介質(zhì)的折射率為2。一束以MO為中心,截面半徑r=12A.πR2 B.πC.π(3-1)2R2 D.π(2-1)2R2B組關(guān)鍵能力提升練8.(2024安徽合肥高二期末)如圖所示,玻璃三棱鏡的截面為直角三角形,其中∠A=60°,∠B=30°,∠C=90°,一束單色光照射到BC面上的D點(diǎn),當(dāng)入射角i=60°時(shí),光線(xiàn)折射到AB邊上沒(méi)有光線(xiàn)射出,光線(xiàn)反射到AC面上與BC平行,則該玻璃的折射率為()A.3 B.2 C.1+329.如圖所示,AB為空氣與某種介質(zhì)的界面,直線(xiàn)MN垂直于界面AB,光由空氣射入折射率n=3的這種介質(zhì)。已知光在空氣中的傳播速度約為3×108m/s。(1)當(dāng)入射角i=60°時(shí),求折射角r;(2)求光在這種介質(zhì)中的傳播速度大小v;(3)若光由這種介質(zhì)射向空氣,求發(fā)生全反射的臨界角的正弦值sinC。10.如圖所示,三角形ABC為三棱鏡的截面圖,∠C=90°,∠B=30°,BC邊與水平面平行,O、D分別為AC、AB兩邊的中點(diǎn),AC邊長(zhǎng)為L(zhǎng)。位于截面所在平面內(nèi)的一束單色光,與水平方向成i0=60°角由O點(diǎn)入射,折射光線(xiàn)由BC邊上的E點(diǎn)射出,且OC=CE。當(dāng)光在O點(diǎn)的入射角減小至某一值時(shí),折射光線(xiàn)在BC邊上的F點(diǎn)(圖中未畫(huà)出)恰好發(fā)生全反射。真空中光速為c。(1)求該棱鏡對(duì)該單色光的折射率n;(2)光在F點(diǎn)發(fā)生全反射時(shí),求AC邊上的入射角及光由O點(diǎn)傳播至F點(diǎn)所用的時(shí)間。C組核心素養(yǎng)拔高練11.(2022全國(guó)甲卷)如圖所示,邊長(zhǎng)為a的正方形ABCD為一棱鏡的橫截面,M為AB邊的中點(diǎn)。在截面所在平面內(nèi),一光線(xiàn)自M點(diǎn)射入棱鏡,入射角為60°,經(jīng)折射后在BC邊的N點(diǎn)恰好發(fā)生全反射,反射光線(xiàn)從CD邊的P點(diǎn)射出棱鏡。求棱鏡的折射率以及P、C兩點(diǎn)之間的距離。

參考答案分層作業(yè)26光的折射和全反射1.B解析由反射定律可知反射角為45°,由幾何知識(shí)可得反射光線(xiàn)與折射光線(xiàn)的夾角為180°-45°-30°=105°,A錯(cuò)誤;由折射定律可得該液體對(duì)紅光的折射率為n=sinθ1sinθ2=sin45°sin302.B解析設(shè)恰好發(fā)生全反射,如圖所示,則臨界角sinC=rR=1n,得n=3.A解析如圖所示,因E點(diǎn)為OA的中點(diǎn),所以入射角α=30°,β=θ=83°,臨界角C=180°-2α-β=37°,OB面恰好發(fā)生全反射,則sinC=1n,解得n=54.C解析光路圖如圖所示,α=60°,sinα=32,而sinC=1n=23,所以α>C,光線(xiàn)將在BC面發(fā)生全反射,反射光線(xiàn)正好垂直于AC面射出,由對(duì)稱(chēng)性可知CD即是光斑的半徑。由幾何知識(shí)可得,CD=OC,在三角形OCE中,∠COE=30°,CE=r5.CD解析光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時(shí)才可能發(fā)生全反射,因此光在A點(diǎn)由空氣進(jìn)入介質(zhì)球時(shí),肯定不能發(fā)生全反射。如圖所示,對(duì)于球上任意一點(diǎn)B,球面法線(xiàn)一定過(guò)球心O,設(shè)r為光從A點(diǎn)射入時(shí)的折射角,則r和i'為等腰三角形的兩底角,因此有i'=r,根據(jù)折射定律n=sinisinr,得sinr=sinin,即隨著i的增大,r增大,但顯然r不可能大于臨界角C,故i'也不可能大于臨界角,即光從B點(diǎn)射出時(shí),不可能發(fā)生全反射,在B6.D解析作出光路圖如圖所示可得∠1=45°,由于玻璃折射率為2,根據(jù)全反射臨界角公式sinC=1n,可得全反射的臨界角為45°,則該光線(xiàn)在AB邊恰好發(fā)生全反射,反射光線(xiàn)從E點(diǎn)沿著平行于AC邊的EF方向傳播,根據(jù)幾何關(guān)系可得,光線(xiàn)在BC邊的入射角為∠2=60°,大于臨界角,所以在BC邊繼續(xù)發(fā)生全反射,再根據(jù)幾何關(guān)系可知,光線(xiàn)在AC邊的入射角為∠3=30°<45°,此時(shí)將不再發(fā)生全反射,光線(xiàn)將從OC7.C解析根據(jù)幾何關(guān)系,光束邊緣的光線(xiàn)進(jìn)入半球時(shí)的入射角為30°,根據(jù)折射定律可知n=sinθsin30°,解得θ=45°,設(shè)到達(dá)底面時(shí)與O點(diǎn)距離為l,則有l(wèi)sin45°=Rsin75°,解得l=(3-1)R,則能從底面透射出光的面積為8.A解析光束在BC邊上折射,sinisinr=n,由幾何關(guān)系r=α=30°,解得9.解析(1)根據(jù)折射定律n=sinisinr=sin解得折射角為r=30°。(2)光在這種介質(zhì)中的傳播速度大小為v=cn=3×10(3)光由這種介質(zhì)射向空氣,發(fā)生全反射的臨界角的正弦值為sinC=1n答案(1)30°(2)3×108m/s(3)310.解析(1)由題意,光路如圖甲所示。甲根據(jù)OC=CE可知折射角r0=45°,則根據(jù)折射定律有n=sini(2)由臨界角公式知sinC0=1則cosC0=1乙光在F點(diǎn)恰好發(fā)生全反射時(shí),設(shè)AC邊上的入射角為i,折射角為r,光路圖如圖乙所示。由幾何關(guān)系知r=90°-C0根據(jù)折射定律n=sin代入可得sini=2即i=45°根據(jù)幾何關(guān)系可得光