2022屆高考物理一輪復(fù)習(xí)-課后限時(shí)集訓(xùn)35-光的折射-全反射-光的色散新人教版

2022屆高考物理一輪復(fù)習(xí)課后限時(shí)集訓(xùn)35光的折射全反射光的色散新人教版2022屆高考物理一輪復(fù)習(xí)課后限時(shí)集訓(xùn)35光的折射全反射光的色散新人教版PAGE7-2022屆高考物理一輪復(fù)習(xí)課后限時(shí)集訓(xùn)35光的折射全反射光的色散新人教版2022屆高考物理一輪復(fù)習(xí)課后限時(shí)集訓(xùn)35光的折射全反射光的色散新人教版年級(jí)：姓名：課后限時(shí)集訓(xùn)(三十五)(時(shí)間：40分鐘)1.(多選)一束單色光從真空斜射向某種介質(zhì)的表面，光路如圖所示。下列說法中正確的是()A．此介質(zhì)的折射率等于1.5B．此介質(zhì)的折射率等于eq\r(2)C．當(dāng)光線從介質(zhì)射向真空中時(shí)，入射角大于45°時(shí)可發(fā)生全反射現(xiàn)象D．當(dāng)光線從介質(zhì)射向真空中時(shí)，入射角小于30°時(shí)可能發(fā)生全反射現(xiàn)象E．光進(jìn)入介質(zhì)后波長(zhǎng)變短BCE[由題圖及折射率定義得，n＝eq\f(sin45°,sin30°)＝eq\r(2)，選項(xiàng)A錯(cuò)，B對(duì)；當(dāng)光線從介質(zhì)射向真空中時(shí)，發(fā)生全反射的臨界角C滿足sinC＝eq\f(1,n)，解得C＝45°，即入射角大于等于45°時(shí)可發(fā)生全反射現(xiàn)象，選項(xiàng)C對(duì)，D錯(cuò)；光進(jìn)入介質(zhì)后光速變小，而頻率不變，由λ＝eq\f(v,f)知，選項(xiàng)E對(duì)。]2.(多選)水下一點(diǎn)光源，發(fā)出a、b兩單色光。人在水面上方向下看，水面中心Ⅰ區(qū)域有a光、b光射出，Ⅱ區(qū)域只有a光射出，如圖所示。下列判斷正確的是()A．a(chǎn)、b光從Ⅰ區(qū)域某點(diǎn)傾斜射出時(shí)，a光的折射角小B．在真空中，a光的波長(zhǎng)大于b光的波長(zhǎng)C．水對(duì)a光的折射率大于對(duì)b光的折射率D．水下b光不能射到圖中Ⅱ區(qū)域E．水下a、b光能射到圖中Ⅱ區(qū)域以外區(qū)域ABE[根據(jù)題述可知，b光發(fā)生全反射的臨界角較小，由sinC＝eq\f(1,n)可知，水對(duì)b光的折射率較大，對(duì)a光的折射率較小，a、b光從Ⅰ區(qū)域某點(diǎn)傾斜射出時(shí)，a光的折射角小，A正確，C錯(cuò)誤；由折射率隨光的頻率的增大而增大可知，a光的頻率較小，波長(zhǎng)較長(zhǎng)，B正確；水下b光能射到題圖中Ⅱ區(qū)域，由于水下b光在題圖中Ⅱ區(qū)域發(fā)生了全反射，Ⅱ區(qū)域只有a光射出，D錯(cuò)誤；水下a、b光能射到題圖中Ⅱ區(qū)域以外區(qū)域，由于發(fā)生了全反射，不能射出水面，E正確。]3.(多選)如圖所示，一束光沿半徑方向射向一塊半圓柱形玻璃磚，在玻璃磚底面上的入射角為θ，經(jīng)折射后射出a、b兩束光線。則()A．在玻璃中，a光的傳播速度小于b光的傳播速度B．在真空中，a光的波長(zhǎng)小于b光的波長(zhǎng)C．在真空中，a光的波長(zhǎng)大于b光的波長(zhǎng)D．玻璃磚對(duì)a光的折射率小于對(duì)b光的折射率E．若改變光束的入射方向使θ角逐漸變大，則折射光線a首先消失ABE[通過題圖可看出，折射后a光的偏折程度大于b光的偏折程度，玻璃磚對(duì)a光的折射率大于b光的折射率，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；a光的頻率大于b光的頻率，波長(zhǎng)小于b光的波長(zhǎng)，選項(xiàng)B正確，C錯(cuò)誤；由n＝eq\f(c,v)知，在玻璃中，a光的傳播速度小于b光的傳播速度，選項(xiàng)A正確；入射角增大時(shí)，折射率大的光線首先發(fā)生全反射，a光首先消失，選項(xiàng)E正確。]4.(多選)如圖所示，空氣中有兩塊材質(zhì)不同、上下表面平行的透明玻璃板平行放置；一束由紅、藍(lán)兩種色光混合而成的細(xì)光束，從空氣中以某一角度θ(0<θ<90°)入射到第一塊玻璃板的上表面。下列說法正確的是()A．在第一塊玻璃板下表面一定有出射光B．在第二塊玻璃板下表面一定沒有出射光C．第二塊玻璃板下表面的出射光方向一定與入射光方向平行D．第二塊玻璃板下表面的出射光一定在入射光延長(zhǎng)線的左側(cè)E．第一塊玻璃板下表面的兩條出射光線中藍(lán)光一定在紅光的右側(cè)ACD[光線從第一塊玻璃板的上表面射入，在第一塊玻璃板上表面的折射角和下表面的入射角相等，根據(jù)光路可逆性知，光在第一塊玻璃板下表面一定有出射光，同理，在第二個(gè)玻璃板下表面也一定有出射光，A正確，B錯(cuò)誤；因?yàn)楣庠诓ＡО迳媳砻娴恼凵浣呛拖卤砻娴娜肷浣窍嗟龋鶕?jù)光路可逆性知，下表面的出射光的折射角和上表面的入射光的入射角相等，即兩光線平行，所以第二塊玻璃板下表面的出射光方向一定與入射光方向平行，C正確；光線在玻璃板中發(fā)生偏折，由于折射角小于入射角，可知第二塊玻璃板下表面的出射光一定在入射光延長(zhǎng)線的左側(cè)，D正確；藍(lán)光的頻率大于紅光的頻率，所以玻璃板對(duì)藍(lán)光的折射率大于對(duì)紅光的折射率，故藍(lán)光的偏折程度大，出射光線中藍(lán)光在紅光的左側(cè)，E錯(cuò)誤。]5.如圖所示，某同學(xué)用插針法測(cè)定一半圓形玻璃磚的折射率。在平鋪的白紙上垂直紙面插大頭針P1、P2確定入射光線，并讓入射光線過圓心O，在玻璃磚(圖中實(shí)線部分)另一側(cè)垂直紙面插大頭針P3，使P3擋住P1、P2的像，連接OP3，圖中MN為分界線，虛線半圓與玻璃磚對(duì)稱，B、C分別是入射光線、折射光線與圓的交點(diǎn)，AB、CD均垂直于法線并分別交法線于A、D點(diǎn)。(1)設(shè)AB的長(zhǎng)度為l1，AO的長(zhǎng)度為l2，CD的長(zhǎng)度為l3，DO為的長(zhǎng)度為l4，為較方便地表示出玻璃磚的折射率，需用刻度尺測(cè)量________，則玻璃磚的折射率可表示為________。(2)該同學(xué)在插大頭針P3前不小心將玻璃磚以O(shè)為圓心順時(shí)針轉(zhuǎn)過一小角度，由此測(cè)得玻璃磚的折射率將________(選填“偏大”“偏小”或“不變”)。[解析](1)sinθ1＝eq\f(l1,BO)，sinθ2＝eq\f(l3,CO)，因此玻璃磚的折射率n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)＝eq\f(\f(l1,BO),\f(l3,CO))＝eq\f(l1,l3)，因此只需測(cè)量l1和l3即可。(2)玻璃磚順時(shí)針轉(zhuǎn)過一個(gè)小角度，在處理數(shù)據(jù)時(shí)，認(rèn)為l1是不變的，即入射角不變，而l3減小，所以測(cè)量值n＝eq\f(l1,l3)將偏大。[答案](1)l1和l3eq\f(l1,l3)(2)偏大6.(2020·寧夏銀川一中第一次月考)如圖所示，一束水平光線透過容器射到液體內(nèi)部的平面鏡上的O點(diǎn)，已知這種液體的折射率為2。(1)求這種液體的全反射臨界角。(2)當(dāng)平面鏡以過O點(diǎn)垂直紙面的軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，為使光線能夠從液體表面射出，平面鏡與入射光的夾角α的取值范圍應(yīng)為多少？[解析](1)根據(jù)折射率與全反射臨界角關(guān)系可知sinC＝eq\f(1,n)＝eq\f(1,2)所以全反射臨界角C＝30°。甲(2)當(dāng)光線從右上方射向液面剛好發(fā)生全反射時(shí)，光路如圖甲所示由圖甲可知2θ＝90°＋C＝120°，α1＝90°－θ解得α1＝30°光線從液面射出，必須滿足α1>30°當(dāng)光線從左上方射向液面剛好發(fā)生全反射時(shí)，光路如圖乙所示乙由圖乙可知2θ＝90°－C＝60°，α2＝90°－θ解得α2＝60°光線從液面射出，必須滿足α2<60°綜上可知為使光線能從液體表面射出，α的取值范圍應(yīng)為30°<α<60°。[答案](1)30°(2)30°<α<60°7．(2020·北京高考模擬)已知天然材料的折射率都為正值(n>0)。近年來，人們針對(duì)電磁波某些頻段設(shè)計(jì)的人工材料，可以使折射率為負(fù)值(n<0)，稱為負(fù)折射率介質(zhì)。電磁波從正折射率介質(zhì)入射到負(fù)折射率介質(zhì)時(shí)，符合折射定律，但折射角為負(fù)，即折射線與入射線位于法線同側(cè)，如圖1所示。點(diǎn)波源S發(fā)出的電磁波經(jīng)一負(fù)折射率平板介質(zhì)后，在另一側(cè)成實(shí)像。如圖2所示，其中光線SO垂直于介質(zhì)平板，則圖中畫出的4條折射線(標(biāo)號(hào)為1、2、3、4)之中，正確的是()圖1圖2A．1 B．2C．3 D．4D[由題中的材料可知，點(diǎn)波源發(fā)出的電磁波經(jīng)一負(fù)折射率介質(zhì)時(shí)，折射光線和入射光線應(yīng)位于法線的同側(cè)，則A、B錯(cuò)誤；又要求在介質(zhì)平板另一側(cè)成實(shí)像，而光線3所成的像是從介質(zhì)中折射出的光線的反向延長(zhǎng)線與SO的交點(diǎn)，該像應(yīng)是虛像，則C錯(cuò)誤；由題意可知折射光線4符合題意，則D正確。]8．(多選)(2020·山東高考)截面為等腰直角三角形的三棱鏡如圖甲所示。DE為嵌在三棱鏡內(nèi)部緊貼BB′C′C面的線狀單色可見光光源，DE與三棱鏡的ABC面垂直，D位于線段BC的中點(diǎn)。圖乙為圖甲中ABC面的正視圖。三棱鏡對(duì)該單色光的折射率為eq\r(2)，只考慮由DE直接射向側(cè)面AA′C′C的光線。下列說法正確的是()圖甲圖乙A．光從AA′C′C面出射的區(qū)域占該側(cè)面總面積的eq\f(1,2)B．光從AA′C′C面出射的區(qū)域占該側(cè)面總面積的eq\f(2,3)C．若DE發(fā)出的單色光頻率變小，AA′C′C面有光出射的區(qū)域面積將增大D．若DE發(fā)出的單色光頻率變小，AA′C′C面有光出射的區(qū)域面積將減小AC[由全反射臨界角與折射率的關(guān)系sinC＝eq\f(1,n)＝eq\f(1,\r(2))可知，臨界角為45°，即光線垂直BC方向射出在AC面恰好發(fā)生全反射，由幾何知識(shí)可知光從AA′C′C面出射的區(qū)域占該側(cè)面總面積的eq\f(1,2)，所以A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤；若DE發(fā)出的單光色頻率減小，則折射率n隨之減小，由sinC＝eq\f(1,n)可知，其臨界角增大，所以AA′C′C面有光出射的區(qū)域面積將增大，C項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤。]9.(2020·河北張家口摸底聯(lián)考)如圖所示為一玻璃磚的橫截面，其中OAB是半徑為R的扇形，∠AOB＝45°，△OBD為等腰直角三角形。一束光線從距O點(diǎn)eq\f(R,2)的P點(diǎn)垂直于OD邊射入，光線恰好在BD邊上發(fā)生全反射，最后從弧AB上某點(diǎn)第一次射出玻璃磚。已知光在真空中的傳播速度為c，求：(1)玻璃磚對(duì)該光線的折射率；(2)光從P點(diǎn)射入到第一次射出玻璃磚的過程中，光在玻璃磚中傳播的時(shí)間。[解析](1)作出光路圖，如圖所示，由幾何關(guān)系得sin∠OEP＝eq\f(OP,OE)＝eq\f(\r(2),2)光線恰好發(fā)生全反射，所以∠OEP＝C，sinC＝eq\f(1,n)解得n＝eq\r(2)。(2)由幾何關(guān)系知，BD邊與OA邊平行，光線在OA邊上也恰好發(fā)生全反射，有PE＝EG＝GF＝QH＝eq\f(1,2)R因此sin∠QOH＝eq\f(QH,OQ)＝eq\f(1,2)，則∠QOH＝30°OH＝Rcos30°＝eq\f(\r(3),2)R因此光在玻璃中傳播的路程s＝PE＋EF＋FQ＝EF＋OH＝eq\f(\r(3)＋2,2)R光在玻璃中傳播的時(shí)間t＝eq\f(s,v)＝eq\f(ns,c)＝eq\f(\r(6)＋2\r(2),2c)R。[答案](1)eq\r(2)(2)eq\f(\r(6)＋2\r(2),2c)R10.如圖所示，ABCD是某種透明材料的截面，AB面為平面，CD面是半徑為R的圓弧面，O1O2為對(duì)稱軸，一束單色光從O1點(diǎn)斜射到AB面上折射后照射到圓弧面上E點(diǎn)，剛好發(fā)生全反射。已知單色光在AB面上入射角α的正弦值為eq\f(\r(3),3)，DO2⊥CO2，透明材料對(duì)單色光的折射率為eq\f(2\r(3),3)，光在真空中傳播速度為c，求：(1)O1O2與O2E的夾角θ的大?。?2)光在透明材料中傳播的時(shí)間(不考慮光在BC面的反射)。(結(jié)果可以用根號(hào)表示)[解析]本題通過直線和曲線界面的組合考查光的折射和反射問題。(1)由折射定律有n＝eq\f(sinα,sinr)，可得r＝30°，光在圓弧面上E點(diǎn)剛好發(fā)生全反射，因此有sinC＝eq\f(1,n)＝eq