新課標(biāo)2025版高考物理一輪總復(fù)習(xí)課時(shí)跟蹤檢測(cè)四十九光的折射全反射

課時(shí)跟蹤檢測(cè)（四十九）光的折射全反射一、立足主干學(xué)問(wèn)，注意基礎(chǔ)性和綜合性1．(2024年8省聯(lián)考·遼寧卷)如圖所示，一束單色光從介質(zhì)1射入介質(zhì)2，在介質(zhì)1、2中的波長(zhǎng)分別為λ1、λ2，頻率分別為f1、f2，則()A．λ1<λ2 B．λ1>λ2C．f1<f2 D．f1>f2解析：選B依據(jù)折射定律可知折射率小的介質(zhì)光線與法線的夾角大，因此n1<n2，由n＝eq\f(c,v)，可得v1>v2，因?yàn)楣鈴囊环N介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)頻率不變，即f1＝f2，依據(jù)v＝λf，可知波長(zhǎng)與波速成正比，即λ1>λ2。2.(2024年8省聯(lián)考·江蘇卷)如圖所示，一束激光照耀在橫截面為正方形的透亮玻璃柱上，光線與橫截面平行，則透過(guò)玻璃柱的光線可能是圖中的()A．① B．②C．③ D．④解析：選C依據(jù)折射定律有n＝eq\f(sini1,sinr1)，n>1，解得i1>r1，所以折射光線向右偏折；依據(jù)折射定律有n＝eq\f(sini2,sinr2)，r1＝r2，解得i1＝i2，所以出射光線與入射光線平行，C正確。3.(2024·北京等級(jí)考)如圖所示的平面內(nèi)，光束a經(jīng)圓心O射入半圓形玻璃磚，出射光為b、c兩束單色光。下列說(shuō)法正確的是()A．這是光的干涉現(xiàn)象B．在真空中光束b的波長(zhǎng)大于光束c的波長(zhǎng)C．玻璃磚對(duì)光束b的折射率大于對(duì)光束c的折射率D．在玻璃磚中光束b的傳播速度大于光束c的傳播速度解析：選C光束a經(jīng)圓心O射入半圓形玻璃磚，出射光為b、c兩束單色光，這是光的色散現(xiàn)象，A錯(cuò)誤；由題圖可知光束c的折射角大于光束b的折射角，依據(jù)折射定律可知nc＜nb，C正確；由于光的折射率越大，其頻率越大，波長(zhǎng)越短，則光束b在真空中的波長(zhǎng)較短，B錯(cuò)誤；依據(jù)v＝eq\f(c,n)知，光束c的折射率小，則光束c在玻璃磚中的傳播速度大，D錯(cuò)誤。4．(2024·廣州高三檢測(cè))(多選)如圖所示，一束由兩種單色光混合的復(fù)色光沿PO方向射向一上、下表面平行的厚玻璃平面鏡的上表面，得到三束光Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ。下列有關(guān)這三束光的推斷正確的是()A．光束Ⅰ仍為復(fù)色光，光束Ⅱ、Ⅲ為單色光B．光束Ⅱ在玻璃中的傳播速度比光束Ⅲ小C．增大α角且α<90°，光束Ⅱ、Ⅲ會(huì)遠(yuǎn)離光束ⅠD．變更α角且α<90°，光束Ⅱ、Ⅲ肯定與光束Ⅰ平行解析：選ABD由題意畫出如圖所示的光路圖，可知光束Ⅰ是反射光線，所以仍是復(fù)色光，而光束Ⅱ、Ⅲ由于折射率的不同導(dǎo)致偏折分別，所以光束Ⅱ、Ⅲ是單色光，故A正確；由于光束Ⅱ的偏折程度大于光束Ⅲ，所以玻璃對(duì)光束Ⅱ的折射率大于對(duì)光束Ⅲ的折射率，依據(jù)v＝eq\f(c,n)可知，光束Ⅱ在玻璃中的傳播速度比光束Ⅲ小，故B正確；當(dāng)增大α角且α<90°，即入射角減小時(shí)，光束Ⅱ、Ⅲ會(huì)靠近光束Ⅰ，故C錯(cuò)誤；因?yàn)楹癫Ａ矫骁R的上下表面是平行的，依據(jù)光的入射角與反射角相等以及光的可逆性，可知變更α角且α<90°，光束Ⅱ、Ⅲ肯定與光束Ⅰ平行，故D正確5．(2024·遼寧高考)一束復(fù)色光從空氣射入光導(dǎo)纖維后分成a、b兩束單色光，光路如圖所示，比較內(nèi)芯中的a、b兩束光，a光的()A．頻率小，發(fā)生全反射的臨界角小B．頻率大，發(fā)生全反射的臨界角小C．頻率小，發(fā)生全反射的臨界角大D．頻率大，發(fā)生全反射的臨界角大解析：選C由光路圖可知a光的偏折程度沒(méi)有b光的大，因此a光的折射率小，頻率小，由sinC＝eq\f(1,n)可知折射率越小發(fā)生全反射的臨界角越大，故C正確。6．(2024·武漢高三模擬)兩束不同頻率的單色光a、b從空氣射入水中，發(fā)生了如圖所示的折射現(xiàn)象(α>β)。下列結(jié)論中正確的是()A．光束b的頻率比光束a低B．在水中的傳播速度，光束a比光束b小C．水對(duì)光束a的折射率比水對(duì)光束b的折射率小D．若光束從水中射向空氣，則光束b的臨界角比光束a的臨界角大解析：選C依據(jù)圖示和折射定律n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)可知，b光的折射率較大，則b的頻率較大，故A錯(cuò)誤，C正確；由n＝eq\f(c,v)可知，b光的折射率較大，在同種介質(zhì)中傳播速度較小，即在水中的傳播速度，光束a比光束b大，故B錯(cuò)誤；由臨界角公式sinC＝eq\f(1,n)分析得到，b光的折射率較大，對(duì)同種介質(zhì)的臨界角較小，故D錯(cuò)誤。7．(2024·河北高考)將兩塊半徑均為R、完全相同的透亮半圓柱體A、B正對(duì)放置，圓心上下錯(cuò)開肯定距離，如圖所示。用一束單色光沿半徑照耀半圓柱體A，設(shè)圓心處入射角為θ。當(dāng)θ＝60°時(shí)，A右側(cè)恰好無(wú)光線射出；當(dāng)θ＝30°時(shí)，有光線沿B的半徑射出，射出位置與A的圓心相比下移h。不考慮多次反射。求：(1)半圓柱體對(duì)該單色光的折射率；(2)兩個(gè)半圓柱體之間的距離d。解析：(1)光從半圓柱體A射入，滿意光從光密介質(zhì)到光疏介質(zhì)，當(dāng)θ＝60°時(shí)發(fā)生全反射，有sinθ＝eq\f(1,n)解得n＝eq\f(2\r(3),3)。(2)當(dāng)入射角θ＝30°，經(jīng)兩次折射沿半圓柱體B的半徑射出，設(shè)折射角為r，光路如圖所示由折射定律有n＝eq\f(sinr,sinθ)由幾何關(guān)系有tanr＝eq\f(h－Rsinθ,d)聯(lián)立解得d＝eq\r(2)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(h－\f(R,2)))。答案：(1)eq\f(2\r(3),3)(2)eq\r(2)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(h－\f(R,2)))二、強(qiáng)化遷移實(shí)力，突出創(chuàng)新性和應(yīng)用性8．(2024·天津等級(jí)考)光刻機(jī)是制造芯片的核心裝備，利用光源發(fā)出的紫外線，將精細(xì)的設(shè)計(jì)圖投影在硅片上，再經(jīng)技術(shù)處理制成芯片。為提高光刻機(jī)清楚投影最小圖像的實(shí)力，在透鏡組和硅片之間充有液體。紫外線進(jìn)入液體后與其在真空中相比()A．波長(zhǎng)變短 B．光子能量增加C．頻率降低 D．傳播速度增大解析：選A紫外線進(jìn)入液體后與在真空中相比，頻率不變，傳播速度減小，依據(jù)λ＝eq\f(v,f)，可知波長(zhǎng)變短；依據(jù)ε＝hf，可知光子能量不變。故A正確。9．(2024·河北衡水中學(xué)高三模擬)汽車氙氣大燈(前照燈)通常須要透鏡(近似看作半球形玻璃磚)才能達(dá)到更好的照明效果，保證行車平安，圖甲為該系統(tǒng)工作的原理圖。圖乙是運(yùn)用近光燈時(shí)透鏡調(diào)整光線的原理圖，圖中MN為透鏡的豎直直徑，透鏡的半徑為R，一束單色光的入射點(diǎn)P與球心O的距離為l＝eq\f(\r(3),3)R，入射光線與MN的夾角為θ＝37°，已知透鏡對(duì)該入射光的折射率為n＝1.6，透鏡距地面的距離為h＝1.0m(可認(rèn)為遠(yuǎn)大于透鏡半徑)，求近光燈照耀的距離L(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，tan83°＝8.1)。解析：?jiǎn)紊獾恼凵渎窂饺鐖D所示，由題意可得n＝eq\f(sini,sinr)，解得r＝30°由正弦定理可得eq\f(l,sinα)＝eq\f(R,sin\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(r＋\f(π,2))))則α＝30°，eq\f(sinα,sinβ)＝eq\f(1,n)，則β＝53°由幾何關(guān)系知γ＝30°則有L＝h·tan(β＋γ)，解得L＝8.1m。答案：8.1m10．(2024·山東等級(jí)考)超強(qiáng)超短光脈沖產(chǎn)生方法曾獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，其中用到的一種脈沖激光展寬器截面如圖所示。在空氣中對(duì)稱放置四個(gè)相同的直角三棱鏡，頂角為θ。一細(xì)束脈沖激光垂直第一個(gè)棱鏡左側(cè)面入射，經(jīng)過(guò)前兩個(gè)棱鏡后分為平行的光束，再經(jīng)過(guò)后兩個(gè)棱鏡重新合成為一束，此時(shí)不同頻率的光前后分開，完成脈沖展寬。已知相鄰兩棱鏡斜面間的距離d＝100.0mm，脈沖激光中包含兩種頻率的光，它們?cè)诶忡R中的折射率分別為n1＝eq\r(2)和n2＝eq\f(\r(31),4)。取sin37°＝eq\f(3,5)，cos37°＝eq\f(4,5)，eq\f(5,\r(7))＝1.890。(1)為使兩種頻率的光都能從左側(cè)第一個(gè)棱鏡斜面射出，求θ的取值范圍；(2)若θ＝37°，求兩種頻率的光通過(guò)整個(gè)展寬器的過(guò)程中，在空氣中的路程差ΔL(保留3位有效數(shù)字)。解析：(1)設(shè)C是全反射的臨界角，光線在第一個(gè)三棱鏡右側(cè)斜面上恰好發(fā)生全反射時(shí)，依據(jù)折射定律得sinC＝eq\f(1,n) ①代入較大的折射率得C＝45° ②所以頂角θ的范圍為0＜θ＜45°(或θ＜45°)。 ③(2)脈沖激光從第一個(gè)三棱鏡右側(cè)斜面射出時(shí)發(fā)生折射，設(shè)折射角分別為α1和α2，由折射定律得n