(通用版)2021版高考物理大一轮复习 课后限时集训41 光的折射 全反射 光的色散

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资源描述
课后限时集训41光的折射全反射光的色散建议用时:45分钟1.(多选)一束单色光从真空斜射向某种介质的表面,光路如图所示。下列说法中正确的是()A此介质的折射率等于1.5B此介质的折射率等于C当光线从介质射向真空中时,入射角大于45时可发生全反射现象D当光线从介质射向真空中时,入射角小于30时可能发生全反射现象E光进入介质后波长变短BCE由题图及折射率定义得,n,选项A错,B对;当光线从介质射向真空中时,发生全反射的临界角C满足sin C,解得C45,即入射角大于等于45时可发生全反射现象,选项C对,D错;光进入介质后光速变小,而频率不变,由知,选项E对。2.(多选)水下一点光源,发出a、b两单色光。人在水面上方向下看,水面中心区域有a光、b光射出,区域只有a光射出,如图所示。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ABE根据题述可知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光的折射角小,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,B正确;水下b光能射到题图中区域,由于水下b光在题图中区域发生了全反射,区域只有a光射出,D错误;水下a、b光能射到题图中区域以外区域,由于发生了全反射,不能射出水面,E正确。3.(多选)如图所示,一束光沿半径方向射向一块半圆柱形玻璃砖,在玻璃砖底面上的入射角为,经折射后射出a、b两束光线。则()A在玻璃中,a光的传播速度小于b光的传播速度B在真空中,a光的波长小于b光的波长C在真空中,a光的波长大于b光的波长D玻璃砖对a光的折射率小于对b光的折射率E若改变光束的入射方向使角逐渐变大,则折射光线a首先消失ABE通过题图可看出,折射后a光的偏折程度大于b光的偏折程度,玻璃砖对a光的折射率大于b光的折射率,选项D错误;a光的频率大于b光的频率,波长小于b光的波长,选项B正确,C错误;由n知,在玻璃中,a光的传播速度小于b光的传播速度,选项A正确;入射角增大时,折射率大的光线首先发生全反射,a光首先消失,选项E正确。4.(多选)如图所示,空气中有两块材质不同、上下表面平行的透明玻璃板平行放置;一束由红、蓝两种色光混合而成的细光束,从空气中以某一角度(090)入射到第一块玻璃板的上表面。下列说法正确的是()A在第一块玻璃板下表面一定有出射光B在第二块玻璃板下表面一定没有出射光C第二块玻璃板下表面的出射光方向一定与入射光方向平行D第二块玻璃板下表面的出射光一定在入射光延长线的左侧E第一块玻璃板下表面的两条出射光线中蓝光一定在红光的右侧ACD光线从第一块玻璃板的上表面射入,在第一块玻璃板上表面的折射角和下表面的入射角相等,根据光路可逆性知,光在第一块玻璃板下表面一定有出射光,同理,在第二个玻璃板下表面也一定有出射光,A正确,B错误;因为光在玻璃板上表面的折射角和下表面的入射角相等,根据光路可逆性知,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,即两光线平行,所以第二块玻璃板下表面的出射光方向一定与入射光方向平行,C正确;光线在玻璃板中发生偏折,由于折射角小于入射角,可知第二块玻璃板下表面的出射光一定在入射光延长线的左侧,D正确;蓝光的频率大于红光的频率,所以玻璃板对蓝光的折射率大于对红光的折射率,故蓝光的偏折程度大,出射光线中蓝光在红光的左侧,E错误。5.(多选)(2019武汉模拟)如图所示,有一束平行于等边三棱镜截面ABM的单色光从空气射向E点,并偏折到F点。已知入射方向与边AB的夹角为30,E、F分别为边AB、BM的中点,则()A该三棱镜对该单色光的折射率为B光在F点发生全反射C光从空气进入棱镜,波长变短D从F点出射的光束与入射到E点的光束可能平行E从F点出射的光束与入射到E点的光束偏向角为60ACE在E点作出法线可知入射角为i60,折射角为r30,由折射定律可知折射率n,A正确;由sin C可知全反射的临界角大于30,由光路可知,在边BM上的入射角等于30,小于全反射的临界角,故不会发生全反射,B错误;根据公式n,得介,可知光从空气进入棱镜,波长变短,C正确;三棱镜两次折射使得光线都向AM边偏折,不会与入射到E点的光束平行,D错误;从F点出射的光束与入射到E点的光束偏向角为2(ir)60,E正确。6.现要估测一矩形玻璃砖的折射率n,给定的器材有:待测玻璃砖、白纸、铅笔、大头针1枚、直尺、直角三角板。实验时,先将直尺的一端O和另一点M标上明显的标记,再将玻璃砖平放在白纸上,沿其两个长边在白纸上画出两条直线AB、CD,再将直尺正面紧贴玻璃砖的左边缘放置,使O点与直线CD相交,并在白纸上记下点O、M的位置,如图所示,然后在右上方通过AB所在界面向左下方观察,调整视线方向,直到O点的像与M点的像重合,再在AB直线上插上大头针,使大头针挡住M、O的像,记下大头针P点的位置。(1)请在原图上作出光路图;(2)计算玻璃砖的折射率的表达式为:n_(用字母P和图中已知线段字母表示)。解析(1)调整视线方向,当O点的像和M点的像重合时,从O点发出的光线经玻璃砖折射后与从M点发出的光线经AB面反射后重合。在观察的一侧插上大头针,使大头针挡住M、O的像,则大头针的位置为折射光线射出玻璃砖的点和从M点发出的光线在AB面上的反射点,如图所示。(2)折射率n。答案(1)光路图见解析(2)7.(2019泰安二模)如图为用一个折射率为n的透明介质做成的四棱柱的横截面图,其中AC90,B60。现有一条光线从图示的位置垂直入射到棱镜的AB面上,请回答下列问题:(1)画出完整的光路图,确定射出的光线。(标注好角的度数)(2)为实现上述光路,该透明介质的折射率取值应该在什么范围?解析(1)光路图如图所示。(2)为满足和原光路图相一致,即必须满足在CD边能发生折射,AB边发生全反射即临界角30C60由n可得,nn2。答案(1)见解析(2)n28.(2019湖北八校二模)如图所示,若实心玻璃柱长L40 cm,宽d4 cm,玻璃的折射率n,一细光束从玻璃柱的左端的正中心射入,则光最多可以在玻璃柱中反射_次;光在玻璃柱中传播的最长时间为_(保留两位有效数字,已知光在真空中传播速度c3.0108 m/s)。解析光束进入玻璃柱,在玻璃柱壁恰好发生全反射时,在玻璃柱中反射的次数最多,所用的时间最长。临界角C满足sin C,解得C60,光路如图所示,设在玻璃柱壁上两次反射之间沿轴线前进的距离为x,则xdtan C6.93 cm,光束从进入到第一次反射沿轴线前进3.47 cm,所以N15.27,光最多可以在玻璃柱中反射N6次;光在玻璃柱中传播的最长距离s m0.46 m,光在玻璃柱中传播的最长时间t s1.8109 s。答案61.8109 s9.(2019信阳市模拟)如图所示,半径为R、球心为O的玻璃半球置于半径为R的上端开口的薄圆筒上,一束单色光a沿竖直方向从B点射入半球表面,OB与竖直方向夹角为60,经两次折射后,出射光线与BO连线平行,求:(1)玻璃的折射率;(2)光射在圆筒侧面C点到半球下表面的距离CD。解析(1)作出光经过玻璃半球的光路示意图如图所示。根据折射定律可知n根据几何关系可知60则有30,所以n。(2)根据以上几何关系可知2cos 30R,tan 60,解得R。答案(1)(2)R10.(2019郑州二模)如图所示,ABCD是某种透明材料的截面,AB面为平面,CD面是半径为R的圆弧面,O1O2为对称轴,一束单色光从O1点斜射到AB面上折射后照射到圆弧面上E点,刚好发生全反射。已知单色光在AB面上入射角的正弦值为,DO2CO2,透明材料对单色光的折射率为,光在真空中传播速度为c,求:(1)O1O2与O2E的夹角的大小;(2)光在透明材料中传播的时间(不考虑光在BC面的反射)。(结果可以用根号表示)解析本题通过直线和曲线界面的组合考查光的折射和反射问题。(1)由折射定律有n,可得r30,光在圆弧面上E点刚好发生全反射,因此有sin C,临界角C60,由几何关系可知rC,30。(2)由几何关系知O1ER,光在E点的反射光线EF平行于AB,则EFRsin 45Rsin 30,EF,光在材料中传播的速度为vc,因此材料中传播时间为t,t。答案(1)30(2)7
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