2020届高三物理一轮总复习 （选修3-4）2.1 光的折射 全反射课时作业 新人教版

光的折射全反射 一、选择题1酷热的夏天，在平坦的柏油公路上，你会看到在一定距离之外，地面显得格外明亮，仿佛是一片水面，似乎还能看到远处车、人的倒影但当你靠近“水面”时，它却随你靠近而后退对此现象正确的解释是()A出现的是“海市蜃楼”，是由于光的折射造成的B“水面”不存在，是由于酷热难耐，人产生的幻觉C太阳辐射到地面，使地表温度升高，折射率大，发生全反射D太阳辐射到地面，使地表温度升高，折射率小，发生全反射【解析】酷热的夏天地面温度高，地面附近空气的密度小，空气的折射率下小上大，远处车、人反射的太阳光由光密介质射入光疏介质发生全反射【答案】D2一条光线以40的入射角从真空射到平板透明材料上，光的一部分被反射，一部分被折射，折射光线与反射光线的夹角可能是()A小于40B在50100之间C在100140之间D大于140【解析】由n1，折射角2140，由反射定律得3140，如图所示，故折射光线与反射光线的夹角180321402，则100140.【答案】C3如图所示，红色细光束a射到折射率为的透明球表面，入射角为45，在球的内壁经过一次反射后，从球面射出的光线为b，则入射光线a与出射光线b之间的夹角为()A30 B45C60 D75【解析】由折射定律有，得折射角30.画出光路图，由几何关系知，夹角30，A正确【答案】A4(2020郑州质检)如图所示，直角三棱镜ABC的一个侧面BC紧贴在平面镜上，BAC.从点光源S发出的一个细光束SO射到棱镜的另一侧面AC上，适当调整入射光SO的方向当SO与AC成角时，其折射光在镜面发生一次反射，从AC面射出后恰好与SO重合，则此棱镜的折射率为()A. B.C. D.【解析】根据题意可知，光在AC上发生折射，入射角为，折射角为，根据折射定律可得折射率n.【答案】A5(2020郑州测试)红、黄、绿三种单色光以相同的入射角到达某介质和空气的界面时，若黄光恰好发生全反射，则()A绿光一定能发生全反射B红光一定能发生全反射C三种单色光相比，红光在介质中的传播速率最小D红光在介质中的波长比它在空气中的波长长【解析】同一介质对红、黄、绿三种光的折射率依次增大，对应的全反射临界角依次减小，当黄光恰好发生全反射时，绿光一定能发生全反射，红光不发生全反射，选项A正确，B错误；由vf易知，选项C、D错误【答案】A6.(2020嘉兴测试)如图是一段拉伸速度不均匀而形成的不合格光纤产品，呈圆台形一单色光射到上边界O点并射出光纤，进入真空中时，入射角为30，折射角为53(sin530.8)，则()A此光纤的折射率为0.625B该单色光在光纤中的传播速度为1.875108 m/sC减小单色光在O点的入射角可以提高光能传输效率D同一单色光在此光纤内的全反射临界角比在圆柱形光纤中大【解析】单色光的折射率为n1.6；光在介质中的速度大小为v1.875108 m/s；如果要提高光的传输效率，就要减小光的折射，应增大单色光在O点的入射角；全反射临界角由折射率和介质决定，入射光和光纤材料不变，只是形状发生改变时，全反射临界角保持不变故只有选项B正确【答案】B7.现在高速公路上的标志牌都用“回归反光膜”制成夜间行车时，它能把车灯射出的光逆向返回，标志牌上的字特别醒目这种“回归反光膜”是用球体反射元件制成的，反光膜内均匀分布着一层直径为10 m的细玻璃珠，所用玻璃的折射率为，为使入射的车灯光线经玻璃珠折射反射再折射后恰好和入射光线平行，如图所示，那么第一次入射的入射角应是()A15 B30C45 D60【解析】通过“回归反光膜”的光路图可知入射角i是折射角r的2倍，即i2r，由折射定律，有n2cosr，得r30，i2r60，故选项D正确【答案】D8.在折射率为n、厚度为d的玻璃平板上方的空气中有一点光源S，从S发出的光线SA以入射角入射到玻璃板上表面，经过玻璃板后从下表面射出，如图所示若沿此光线传播的光从光源至玻璃板上表面的传播时间与光穿过玻璃板的传播时间相等，则点光源S到玻璃板上表面的垂直距离l为()Adn2cos/Bdn2sin/Cdn2cos/Ddn2sin/【解析】设光线SA在玻璃板中的折射角为r，传播速度为v，则由n知，光在玻璃板中传播的速度v；由几何关系有，光线从光源到玻璃板上表面传播的距离为x1，传播时间t1，其中c是真空中的光速；光穿过玻璃板传播的距离x2，传播时间t2，由折射定律有：n，由题意有：，由三角函数关系有：cosr，联立得：l.【答案】C9.如图所示，折射率n的半圆形玻璃砖置于光屏MN的上方，其平面AB与MN的距离h10 cm.一束单色光沿图示方向射向圆心O，经玻璃砖后射到光屏上的O点现使玻璃砖绕圆心O点逆时针转动，下列关于光屏上光点的移动方向及距O点的最远距离的说法正确的是()A向右移动，最远距离为10 cmB向左移动，最远距离为10 cmC向右移动，最远距离为10 cmD向左移动，最远距离为10 cm【解析】由sinC知，临界角C45.当玻璃砖绕圆心O点逆时针转动45时，单色光在AB界面发生全反射，将要发生全反射的瞬间，光屏上的光点距O点的距离最远；由折射定律知光屏上光点向左移动，由几何关系知最远距离dh10 cm，故只有选项B正确【答案】B10(2020天津卷)中国古人对许多自然现象有深刻认识，唐人张志和在玄真子涛之灵中写道：“雨色映日而为虹”从物理学角度看，虹是太阳光经过雨滴的两次折射和一次反射形成的如图是彩虹成因的简化示意图，其中a、b是两种不同频率的单色光，则两光()A在同种玻璃中传播，a光的传播速度一定大于b光B以相同角度斜射到同一玻璃板透过平行表面后，b光侧移量大C分别照射同一光电管，若b光能引起光电效应，a光也一定能D以相同的入射角从水中射入空气，在空气中只能看到一种光时，一定是a光【解析】从图中看出，经同一雨滴折射后，a光偏折较明显，说明a光的折射率较大，即nanb.根据v，在同种玻璃中传播时，a光的传播速度小，A错误光线斜射到玻璃表面，折射光偏转程度越大，偏移量越大，即a光侧移量大，B错误折射率大的光，波长较短，频率较大，即a光频率大于b光，若b光能引起某光电管的光电效应，a光也一定能，C正确根据sinC，折射率大的光线临界角小，更容易发生全反射，不容易从水中折射进入空气，D错误【答案】C11.如图所示是一观察太阳光谱简易装置，一加满清水的碗放在有阳光的地方，将平面镜M斜放入水中，调整其倾斜角度，使太阳光经水面折射再经水中平面镜反射，最后由水面折射回空气射到室内白墙上，即可观察到太阳光谱的七色光带逐渐增大平面镜的倾斜角度，各色光将陆续消失，则此七色光带从上到下的排列顺序以及最先消失的光分别是()A红光紫光，红光 B紫光红光，红光C红光紫光，紫光 D紫光红光，紫光【解析】根据折射定律作出光路图可知，此七色光带从上到下的排列顺序是红光紫光；因为紫光的折射率n最大，根据公式sin C1/n可知，其从水中射向水平面时发生全反射的临界角最小，所以最先消失综上分析，正确选项为C.【答案】C12如图所示，激光器固定在转台上发出一细光束，转台在某液体中匀速转动，使激光束在竖直平面内扫描，扫描一周的时间为T32 s激光束转动方向如图中箭头所示，该液体的折射率为.一个周期T内在液面上方能观察到激光束的时间是()A4 s B8 sC16 s D32 s【解析】光从水射向空气可能发生全反射，sin C，知全反射的临界角C45，入射角小于45的光线能射出水面，由对称性知，能射出水面的入射光的最小夹角90，故时间tT8 s，B正确【答案】B二、非选择题13(2020江苏卷)人造树脂是常用的眼镜镜片材料如图所示，光线射在一人造树脂立方体上，经折射后，射在桌面上的P点已知光线的入射角为30，OA5 cm，AB20 cm，BP12 cm，求该人造树脂材料的折射率n.【解析】设折射角为r，由折射定律得sin30nsinr由几何关系知sinr且OP代入数据解得n(或n1.5)【答案】(或1.5)14(2020山东卷)半径为R、介质折射率为n的透明圆柱体， 过其轴线OO的截面如图所示位于截面所在平面内的一细束光线，以角i0由O点入射，折射光线由上边界的A点射出当光线在O点的入射角减小至某一值时，折射光线在上边界的B点恰好发生全反射求A、B两点间的距离【解析】当光线在O点的入射角为i0时，设折射角为r0，由折射定律得n设A点与左端面的距离为dA，由几何关系得sinr0若折射光线恰好发生全反射，则在B点的入射角恰好为临界角C，设B点与左端面的距离为dB，由折射定律得sinC由几何关系得sinC设A、B两点间的距离为d，可得ddBdA联立式得dR【答案】R