2020届高三物理一轮复习 第十四章 第3讲 光的折射 全反射（实验：测定玻璃的折射率）课时作业（含解析）

光的折射 全反射（实验：测定玻璃的折射率）一、选择题1关于光的传播现象及应用，下列说法正确的是()A一束白光通过三棱镜后形成了彩色光带是光的色散现象B光导纤维内芯材料的折射率比外套材料的折射率大C海面上的海市蜃楼将呈现倒立的像，位置在实物的上方，又称上现蜃景D一束色光从空气进入水中，波长将变短，色光的颜色也将发生变化E一束白光从空气斜射进入水中，也将发生色散解析：一束白光通过三棱镜后形成了彩色光带是光的色散现象，A正确；由全反射的条件可知，内芯材料的折射率比外套材料的折射率要大，故B正确；海市蜃楼将呈现正立的像，位置在实物的上方，又称上现蜃景，C错误；色光进入水中，光的频率不变，颜色不变，D错误；白光斜射入水中，由于水对不同色光的折射率不同，各种色光将分开，故E正确答案：ABE2一光纤通讯中信号传播的主要载体是光导纤维，它的结构如图所示，可看成一段直线，其内芯和外套的材料不同，光在内芯中传播，下列关于光导纤维的说法正确的是()A内芯的折射率比外套的大，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射B内芯的折射率比外套的大，光传播时在外套与外界的界面上发生全反射C波长越长的光在光纤中传播的速度越大D频率越大的光在光纤中传播的速度越大E若紫光以如图所示角度入射时，恰能在光纤中发生全反射，则改用红光以同样角度入射时，不能在光纤中发生全反射解析：当内芯的折射率比外套的大时，光传播时在内芯与外套的界面上才能发生全反射，故选项A正确，B错误；波长越长的光，频率越小，介质对它的折射率n越小，根据公式v，光在光纤中传播的速度越大，故选项C正确，D错误；根据sin C知，折射率越大，全反射临界角越小，红光的折射率小，则全反射临界角大，若紫光恰能发生全反射，则红光不能发生全反射，故选项E正确答案：ACE3(2019贵州六校联考)如图所示，实线为空气和水的分界面，一束蓝光从空气中的A点沿AO1方向(O1点在分界面上，图中O1点和入射光线都未画出)射向水中，折射后通过水中的B点图中O点为A、B连线与分界面的交点下列说法正确的是()AO1点在O点的右侧B蓝光从空气中射入水中时，速度变小C若沿AO1方向射向水中的是一束紫光，则折射光线有可能通过B点正下方的C点D若沿AO1方向射向水中的是一束红光，则折射光线有可能通过B点正上方的D点E若蓝光沿AO方向射向水中，则折射光线有可能通过B点正上方的D点解析：据折射定律知，光由空气斜射入水中时入射角大于折射角，则画出光路图如图所示，知O1点应在O点的左侧，故A错；光从光疏介质(空气)进入光密介质(水)中时，速度变小，故B对；紫光的折射率大于蓝光，所以折射角要小于蓝光的，则可能通过B点正下方的C点，故C对；若是红光，折射率小于蓝光，折射角大于蓝光的，则可能通过B点正上方的D点，故D对；若蓝光沿AO方向射入，根据折射定律知，折射光线不可能过B点正上方的D点，故E错答案：BCD4一束光从空气射向折射率n的某种玻璃的表面，如图所示，i代表入射角，则()A当入射角i30时，折射角r45B无论入射角i为多大，折射角r都不会超过45C欲使折射角r30，应以i45的角度入射D当入射角iarctan时，反射光线跟折射光线恰好互相垂直E当入射角大于临界角时，会发生全反射解析：根据折射定律得n，sin r，故A错误；当入射角最大时，折射角最大，最大入射角为90，根据折射定律得n ，解得最大折射角r45，故B正确；欲使折射角r30，根据折射定律n，解得i45，故C正确；设入射角为时反射光线与折射光线垂直，则折射角为(90)，根据折射定律得ntan ，解得arctan，故D正确；光从空气射入玻璃时，无论入射角多大，都不会发生全反射，故E错误答案：BCD5水下一点光源发出a、b两单色光人在水面上方向下看，如图所示，水面中心区域有a光、b光射出，区域只有a光射出下列判断正确的是()Aa、b光从区域某点倾斜射出时，a光的折射角小B在真空中，a光的波长大于b光的波长C水对a光的折射率大于对b光的折射率D水下b光不能射到图中区域E水下a、b光能射到图中区域以外区域解析：根据题述，b光发生全反射的临界角较小，由sin C，可知水对b光的折射率较大，对a光的折射率较小，a、b光从区域某点倾斜射出时，a光折射角小，选项A正确，C错误；由折射率随光的频率的增大而增大可知，a光的频率较小，波长较长，选项B正确；水下b光能射到题图中区域，由于在题图中区域发生了全反射，区域只有a光射出，选项D错误；水下a、b光能射到图中区域以外区域，由于发生了全反射，不能射出水面，选项E正确答案：ABE6图甲为某同学利用半圆形玻璃砖测定玻璃折射率n的装置示意图，AO、DO分别表示某次测量时，光线在空气和玻璃中的传播路径在正确操作后，他利用测出的数据作出了图乙所示的折射角正弦值(sin r)与入射角正弦值(sin i)的关系图象则下列说法正确的是()A光由D经O到AB该玻璃砖的折射率n1.5C若由空气进入该玻璃砖中，光的频率变为原来的D若由空气进入该玻璃砖中，光的波长变为原来的E若以60角由空气进入该玻璃砖中，光的折射角的正弦值为解析：由题图乙知入射角的正弦值大于折射角的正弦值，则入射角大于折射角，说明实验时光由A经过O到D，由题图乙知n1.5，选项A错误，B正确；在由空气进入该玻璃砖时，光的频率不变，光的波长变为原来的，选项C错误，D正确；以入射角i60由空气进入该玻璃砖时，由折射定律n，其折射角的正弦值为sin rsin i，选项E正确答案：BDE7如图所示是一玻璃球体，其半径为R，O为球心，AB为水平直径M点是玻璃球的最高点，来自B点的光线BD从D点射出，出射光线平行于AB，已知ABD30，光在真空中的传播速度为c，则()A此玻璃的折射率为B光线从B到D需用时C该玻璃球的临界角应小于45D若增大ABD，光线不可能在DM段发生全反射现象E若减小ABD，从AD段射出的光线均平行于AB解析：由题图可知光线在D点的入射角为i30，折射角为r60，由折射率的定义得n知n，A正确；光线在玻璃中的传播速度为vc，由题图知BDR，所以光线从B到D需用时t，B正确；若增大ABD，则光线射向DM段时入射角增大，射向M点时为45，而临界角满足sin Csin 45，即光线可以在DM段发生全反射现象，C正确，D错误；要使出射光线平行于AB，则入射角必为30，E错误答案：ABC二、非选择题8如图所示，在测量玻璃折射率的实验中，两位同学先在白纸上放好截面是正三角形ABC的三棱镜，并确定AB和AC界面的位置然后在棱镜的左侧画出一条直线，并在线上竖直插上两枚大头针P1和P2，再从棱镜的右侧观察P1和P2的像(1)此后正确的操作步骤是_(选填选项前的字母)A插上大头针P3，使P3挡住P2的像B插上大头针P3，使P3挡住P1、P2的像C插上大头针P4，使P4挡住P3的像D插上大头针P4，使P4挡住P3和P1、P2的像(2)正确完成上述操作后，在纸上标出大头针P3、P4的位置(图中已标出)为测量该种玻璃的折射率，两位同学分别用圆规及刻度尺作出了完整光路和若干辅助线，如图甲、乙所示在图中仅通过测量ED、FG的长度便可正确计算出折射率的是图_(选填“甲”或“乙”)，所测玻璃折射率的表达式n_(用代表线段长度的字母DE、GF表示)解析：(1)在棱镜的左侧画出一条直线，并在线上竖直插上两枚大头针P1和P2，确定入射光线，然后插上大头针P3，使P3挡住P1、P2的像，再插上大头针P4，使P4挡住P3和P1、P2的像，从而确定出射光线因此选项B、D正确(2)设入射角为，折射角为，根据折射定律和几何关系有：对于甲图，sin ，sin ，对于乙图，sin ，sin ，可知仅通过测量DE、GF的长度便可正确计算出折射率的是图乙，折射率n.答案：(1)BD(2)乙9(2019湖北黄冈高三适应性考试)如图所示，直角ABM为透明柱状介质的横截面，其中A30.一束单色光从AM的中点P以一定的入射角入射，恰好能在AB边上发生全发射，且反射后的光线垂直BM边射出已知BM边的长度为a，光在真空中的传播速度为c，求：(1)该透明介质的折射率；(2)该单色光在透明介质中的传播时间解析：(1)单色光在透明介质中的传播路线如图所示由几何关系可知，当单色光在AB边上刚好发生全反射时，其临界角为60由sin C可得n代入数据可得n(2)由几何关系可得PQa，AQPQa；又因为QBABAQa，所以QFa；单色光在该透明介质中的传播速度vc，所以单色光在该透明介质中的传播时间t，代入数据可得t.答案：(1)(2)10(2018高考全国卷)如图，某同学在一张水平放置的白纸上画了一个小标记“”(图中O点)，然后用横截面为等边三角形ABC的三棱镜压在这个标记上，小标记位于AC边上D位于AB边上，过D点作AC边的垂线交AC于F.该同学在D点正上方向下顺着直线DF的方向观察恰好可以看到小标记的像；过O点作AB边的垂线交直线DF于E；DE2 cm，EF1 cm.求三棱镜的折射率(不考虑光线在三棱镜中的反射)解析：过D点作AB边的法线NN，连接OD，则ODN为O点发出的光线在D点的入射角；设该光线在D点的折射角为，如图所示，根据折射定律有nsin sin 式中n为三棱镜的折射率由几何关系可知60EOF30在OEF中有EFOEsinEOF由式和题给条件得OE2 cm根据题给条件可知，OED为等腰三角形，有30由式得n答案：11(2017高考全国卷)如图，一半径为R的玻璃半球，O点是半球的球心，虚线OO表示光轴(过球心O与半球底面垂直的直线)已知玻璃的折射率为1.5.现有一束平行光垂直入射到半球的底面上，有些光线能从球面射出(不考虑被半球的内表面反射后的光线)求：(1)从球面射出的光线对应的入射光线到光轴距离的最大值；(2)距光轴的入射光线经球面折射后与光轴的交点到O点的距离解析：(1)如图，从底面上A处射入的光线，在球面上发生折射时的入射角为i，当i等于全反射临界角iC时，对应入射光线到光轴的距离最大，设最大距离为l.iiC设n是玻璃的折射率，由全反射临界角的定义有nsin iC1由几何关系有sin i联立式并利用题给条件，得lR(2)设与光轴相距的光线在球面B点发生折射时的入射角和折射角分别为i1和r1，由折射定律有nsin i1sin r1设折射光线与光轴的交点为C，在OBC中，由正弦定理有由几何关系有Cr1i1sin i1联立式及题给条件得OCR2.74R答案：(1)R(2)R(或2.74R)9