高考物理總復(fù)習(xí)專題十二機(jī)械振動(dòng)光學(xué)第3講光的折射和全反射練習(xí)含答案

知識(shí)鞏固練1.(2023年南通模擬)莊子與惠子游于濠梁之上.莊子曰：“鯈魚出游從容，是魚之樂也.”人在橋上觀魚()A.人能看到魚，魚不能看到人B.人看到的魚是經(jīng)反射所成的像C.魚看到的人的位置比人的實(shí)際位置低D.人看到的魚的位置比魚的實(shí)際位置高【答案】D【解析】魚在水中，魚作為等效光源，是從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)，能夠發(fā)生全反射，因此，人可能看不到魚，而人在空氣中，人作為等效光源，是從光疏介質(zhì)進(jìn)入光密介質(zhì)，不能夠發(fā)生全反射，因此，魚能看到人，因此魚能看到人，人不能看到魚，A錯(cuò)誤；人看到的魚是經(jīng)光的折射所成的像，B錯(cuò)誤；人在空氣中，人作為等效光源，入射角大于折射角，魚沿折射光線的反向延長(zhǎng)線看人，魚看到的人的位置比人的實(shí)際位置高，C錯(cuò)誤，D正確.2.(2023年廣州二模)如圖，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＞n2B.n1＜n2C.sinα=1n1D.sinα【答案】A【解析】欲使光在n1、n2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=n2n13.(2022年全國(guó)甲卷)如圖，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).在截面所在的平面內(nèi)，一光線自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.解：設(shè)光在M點(diǎn)發(fā)生折射的折射角為θ.光線在M點(diǎn)發(fā)生折射有sin60°=nsinθ，由題知，光線經(jīng)折射后在BC邊的N點(diǎn)恰好發(fā)生全反射，則sinC=1n，C=90°-θ聯(lián)立有tanθ=32，n=7根據(jù)幾何關(guān)系有tanθ=MBBN解得NC=a-BN=a-a3再由tanθ=PCNC，解得PC=3-綜合提升練4.如圖，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.解：(1)根據(jù)題意將光路圖補(bǔ)充完整，如右圖所示.根據(jù)幾何關(guān)系可知i1=θ=30°，i2=60°，根據(jù)折射定律有nsini1=sini2，解得n=3.(2)設(shè)全反射的臨界角為C，則sinC=1n光在玻璃球內(nèi)的傳播速度有v=cn根據(jù)幾何關(guān)系可知當(dāng)θ=45°時(shí)，即光路為圓的內(nèi)接正方形，從S發(fā)出的光線經(jīng)多次全反射回到S點(diǎn)的時(shí)間最短，則正方形的邊長(zhǎng)x=2R，則最短時(shí)間為t=4x5.(2024年茂名一中聯(lián)考)如圖所示，為了測(cè)量某種液體的折射率，取一底部涂有反光物質(zhì)的足夠長(zhǎng)玻璃缸，在玻璃缸的邊緣沿豎直方向放置一擋光板，在玻璃缸中注入深度為h=10cm的液體.現(xiàn)讓一細(xì)光束遠(yuǎn)離擋光板一邊斜射入該液體，光束與液面的夾角為θ=45°，結(jié)果在擋光板上形成兩個(gè)光點(diǎn)，其中一個(gè)為光束在液面發(fā)生反射后形成，另一個(gè)為光束經(jīng)過兩次折射，一次缸底反射后形成，且該兩點(diǎn)之間的距離為x=26cm.求：

(1)該液體的折射率.(2)如果光在真空中的速度的大小為c=3.0×108m/s，該光束在液體中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間(不考慮光在液體中的二次反射，結(jié)果保留1位小數(shù)).解：(1)由題意作出光路圖，如圖所示.光線經(jīng)a點(diǎn)發(fā)生反射和折射，設(shè)第一次折射時(shí)折射角為r，由幾何關(guān)系可知光線ae與cd平行，由幾何關(guān)系可知ac=xtan45°=26則sinr=x2根據(jù)折射定律n=sin(90°代入數(shù)據(jù)解得n=23(2)光束在該液體的速度為v=cn代入數(shù)據(jù)得v=332×