（新课标）2020高考物理一轮复习 课时作业61 光的折射与全反射（含解析）新人教版

光的折射与全反射一、选择题1(2018天津一模)每年夏季，我国多地会出现日晕现象日晕是当日光通过卷层云时，受到冰晶的折射或反射形成的图甲所示为一束太阳光射到六角形冰晶时的光路图，a、b为其折射出的光线中的两种单色光下列说法正确的是()A在冰晶中，b光的传播速度小B通过同一装置发生双缝干涉，b光的相邻条纹间距大C从同种玻璃射入空气发生全反射时，a光的临界角小D照射同一光电管时，a光使其逸出的光电子最大初动能大答案A解析A项，由图看出，太阳光射入六角形冰晶时，a光的偏折角大于b光的偏折角，由折射定律得知，六角形冰晶对a光的折射率小于对b光的折射率，由v知b光的传播速度小，故A项正确；B项，a光的折射率小于b光的折射率，a光的频率小于b光的频率，所以a光的波长大于b光的波长，根据x，a光相邻条纹间距大，故B项错误；C项，由临界角公式sinC，a光的折射率小，a光的临界角大，故C项错误；D项，光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大，a光的频率小，所以a光逸出的光电子的最大初动能小，故D项错误2.(2018蚌埠二模)(多选)如图所示，一束光射向一块半球形玻璃砖底面中心O点，经折射后分成a、b两束光则下面结论正确的是()A在真空中a光的波长小于b光的波长B在玻璃中a光的传播速度大于b光的传播速度C玻璃对a光的折射率小于对b光的折射率Da光的频率大于b光的频率E分别用a、b光在同一个双缝干涉实验装置上进行实验，a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距答案BCE解析光线a的偏折程度小，根据折射定律公式，可知a光的折射率小；a光的折射率小，说明a光的频率小，根据cf，a光在真空中的波长较长，故A项错误，C项正确，D项错误；B项，再根据公式v，知a光在玻璃中的传播速度大，故B项正确；E项，光线a在真空中的波长较长，根据双缝干涉条纹间距公式x，分别用a、b光在同一个双缝干涉实验装置上做实验，a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距，故E项正确3.(2018天津二模)(多选)刘辉同学在家里的厚玻璃茶几上就餐时，观察到一细束阳光照射在茶几面上，在水平地面上有一彩色光带根据所学光学有关知识作出了这束阳光的光路图，如图所示，则下列说法正确的是()A射出玻璃后a、b两光束一定平行Bb光在玻璃中的传播速度大Cb光的光子能量大D若增大入射角i，单色光a可能在玻璃砖的下表面发生全反射答案AC解析A项，由于玻璃砖上下表面平行，所以两次折射的法线也平行，第一次的折射角等于第二次的入射角，所以出射光线与入射光线平行，进而两出射光线相互平行，故A项正确；B、C两项，由光路图可知，光线b的偏折程度较大，则玻璃砖对b光的折射率较大，b光的频率较大，由v知b光在玻璃中的传播速度较小，由h知，b光的光子能量大，故B项错误，C项正确；D项，因第二次的折射角等于第一次的入射角，小于临界角，所以第二次不会发生全反射，故D项错误4如图所示，一束光从空气垂直射到直角棱镜的AB面上，已知棱镜材料的折射率为1.4，则这束光进入棱镜后的光路图应为下面四个图中的()答案D解析光垂直于AB面射入时，光的传播方向不变，射到斜边时，入射角为60，则sin60sinC.在斜边上发生全反射，射到底边上时的入射角为30，因为sin30sinC，所以光在底边上不能发生全反射，既有反射，也有折射，折射角大于入射角故D项正确，A、B、C三项错误5(2018漳州模拟)(多选)如图，半圆形玻璃砖按图中实线位置放置，直径与BD重合一束激光沿着半圆形玻璃砖的半径从圆弧面垂直BD射到圆心O点上使玻璃砖绕O点逆时针缓慢地转过角度(090)，观察到折射光斑和反射光斑在弧形屏上移动在玻璃砖转动过程中，以下说法正确的是()A折射光斑在弧形屏上沿CD方向移动B折射光斑的亮度逐渐变亮C折射光线消失前，折射角一定大于反射角D反射光线转过的角度为E当玻璃砖转至45时，恰好折射光线消失，则此玻璃砖的折射率n答案ACE解析A项，玻璃砖绕O点逆时针缓慢地转过角度的过程中，入射角增大，由折射定律可知折射角也随之增大，而且法线也逆时针旋转，所以折射光斑在弧形屏上沿CD方向移动，故A项正确B项，随着入射角增大，反射光增强，而折射光减弱，故折射光斑的亮度逐渐变暗，故B项错误C项，根据090及折射定律可知，在玻璃砖转动过程中，折射角一定大于入射角，而反射角等于入射角，则折射角一定大于反射角，故C项正确D项，根据反射定律和几何知识知，玻璃砖转过角，则反射光线转过2角，故D项错误E项，当玻璃砖转至45时，恰好看不到折射光线，恰好发生了全反射，则临界角C45，由临界角公式sinC，解得折射率n，故E项正确6.(2018东城区二模)图中所示Ox轴沿水平方向，Oy轴沿竖直向上方向在x0，y0的区域内存在某种分布范围足够广的介质，其折射率随着y的变化而变化一束细光束入射到介质表面，并沿着如图所示从a到b的一条弧形路径传播下列判断正确的是()A此介质的折射率随着y的增大而减小B海洋蜃景发生时空气折射率随高度的变化与此类似C沙漠蜃景发生时空气折射率随高度的变化与此类似D这束细光束在继续传播的过程中会发生全反射答案C解析A项，介质的折射率随着y的变化而变化，由图知，y一定时，入射角大于折射角，则知此介质的折射率随着y的增大而增大，故A项错误B、C两项，海洋蜃景发生时空气折射率随高度的增大而减小，与此介质折射率的变化不同沙漠蜃景发生时空气折射率随高度的增大而增大，与此介质折射率的变化相似，故B项错误，C项正确D项，光从光疏介质进入光密介质，不可能发生全反射，故D项错误7.(2018浙江模拟)(多选)平行单色光射向一横截面为半圆形的玻璃柱体，射向其圆弧面的光只有图中所示圆心角为的一段圆弧上有光射出(不考虑光在玻璃内的多次反射)已知当入射光为a光时，60，当入射光为b光时，90，则()A该玻璃对a光的折射率为2B该玻璃对b光的折射率为C在玻璃中a光的速度比b光的速度大D用a光和b光在同一装置上做双缝干涉实验，a光的条纹间距小答案AD解析A项，由图知，a光全反射临界角为30，由临界角公式sinC得该玻璃对a光的折射率na2.故A项正确；B项，b光全反射临界角为45，由临界角公式sinC得该玻璃对b光的折射率nb.故B项错误；C项，该玻璃对b光的折射率较小，根据v分析知，在玻璃中b光的速度比a光的速度大，故C项错误D项，该玻璃对a光的折射率较大，则a光的频率较大，波长较短，而双缝干涉条纹的间距与波长成正比，所以用a光和b光在同一装置上做双缝干涉实验，a光的条纹间距小故D项正确二、非选择题8(2018济宁二模)如图所示，MN为半圆形玻璃砖的对称轴，O为玻璃砖圆心，某同学在与MN平行的直线上插上两根大头针P1，P2，在MN上插大头针P3，从P3一侧透过玻璃砖观察P1，P2的像，调整P3位置使P3能同时挡住P1，P2的像，确定了P3的位置如图所示，他测得玻璃砖直径D8 cm，P1，P2连线与MN之间的距离d12 cm，P3到O的距离d26.92 cm，求该玻璃砖的折射率解析光路图如图所示，sini，得：i30则OAB60OBOAsin604 cm3.46 cm根据几何关系有：P3Bd2OB(6.923.46) cm3.46 cmtanBAP31.73，得：BAP360因此r180OABBAP360根据折射定律得：n，解得：n1.73.9(2018海南)如图，由透明介质构成的半球壳的内外表面半径分别为R和R.一横截面半径为R的平行光束入射到半球壳内表面，入射方向与半球壳的对称轴平行，所有的入射光线都能从半球壳的外表面射出已知透明介质的折射率为n.求半球壳外表面上有光线射出区域的圆形边界的半径不考虑多次反射解析设光从半球壳内表面边沿上的A点入射，入射角为90，折射角等于全反射临界角为，然后在半球壳外表面内侧的B点发生折射，入射角为，如图所示由全反射临界角的定义得1nsin由正弦定理得OD为对称线，设BOD，由几何关系可知()设B点到OD的距离为r，即为所求的半球壳外表面上有光线射出区域的圆形边界的半径，由几何关系有rRsin由及题给数据解得rR.10(2018宝鸡三模)如图所示，平静湖面岸边的垂钓者，眼睛恰好位于岸边P点正上方0.9 m的高度处，浮标Q离P点0.9 m远，鱼饵灯M在浮标正前方1.8 m处的水下，垂钓者发现鱼饵灯刚好被浮标挡住，已知水的折射率n，求：(1)鱼饵灯离水面的深度；(2)鱼饵灯缓慢竖直上浮，当它离水面多深时，鱼饵灯发出的光恰好无法从水面PQ间射出解析(1)由题意可得，鱼饵灯发出的光传播的光路图如图所示设鱼饵灯的深度为h，眼睛的位置为A，鱼饵灯发出的光从水中斜射入水面上的入射角为，折射角为由折射定律可得：n其中：tan1，所以45代入数据可得：30所以h1.8 m(2)由题意可得，只要光从Q点无法射向水面，则意味着无法从PQ之间射向水面设光从水中发生全发射的临界角为C，在Q点恰好发生全反射时鱼饵灯的深度为h，则：sinC可得：C45所以：hQN1.8 m.11.(2017课标全国)一直桶状容器的高为2l，底面是边长为l的正方形；容器内装满某种透明液体，过容器中心轴DD、垂直于左右两侧面的剖面图如图所示容器右侧内壁涂有反光材料，其他内壁涂有吸光材料在剖面的左下角处有一点光源，已知由液体上表面的D点射出的两束光线相互垂直，求该液体的折射率解析设从光源发出的光直接射到D点的光线的入射角为i1，折射角为r1，在剖面内作光源相对于镜面的对称点S，连接SD，交镜面于E点，由光源射向E点的光线反射后由ED射向D点，设入射角为i2，折射角为r2，如图；设液体的折射率为n，由折射定律：nsini1sinr1nsini2sinr2由题意：r1r290联立得：n2由图中几何关系可得：sini1；sini2联立得：n1.55.12.(2018浙江模拟)如图所示，ABC为一透明材料制成的柱形光学元件的横截面，该种材料的折射率n，AC是一半径为R的圆弧，O为圆弧面圆心，ABCO构成正方形，在O处有一点光源，从点光源射入圆弧AC的光线，进入透明材料后首次射向AB或BC界面直接射出下面的问题只研究进入透明材料后首次射向AB或BC界面的光线，已知AB面上的P点到A点的距离为R.求：(1)从P点射出的光线的折射角；(2)AB和BC截面上没有光线射出部分的总长度答案(1)60(2)(2)R或0.59R解析(1)设射向P点的光线入射角为1，折射角为2.由几何关系有：1AOP30根据折射定律有：.解得：260(2)设材料的临界角为C，射向M点的光线恰好发生全反射，则有：sinCAB截面没有光线射出部分的长度为：BM(1tanC)R(1)R根据对称性知，两截面上没有光线射出部分的总长度为：l2(1)R代入解得：l(2)R或0.59R.9