高考物理一轮复习 专题52 光的折射 全反射 光导纤维（测）（含解析）1

专题52 光的折射 全反射 光导纤维（测）【满分：110分 时间：90分钟】一、选择题（本大题共12小题，每小题5分，共60分。在每小题给出的四个选项中. 18题只有一项符合题目要求； 912题有多项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。）1一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15B此介质的折射率等于C入射角小于45时可能发生全反射现象D入射角小于30时可能发生全反射现象【答案】B【名师点睛】根据折射定律求折射率，发生全反射的条件是从光密介质射向光疏介质。 2如图所示，两束不同的单色光P和Q射向半圆形玻璃砖，其出射光线都是从圆心O点沿OF方向，由此可知： （ ）AQ光穿过该玻璃砖所需的时间比P光短BP光的波长比Q光的波长小CP、Q两束光以相同的入射角从水中射向空气，若Q光能发生全反射，则P光也一定能发生全反射D如果让P、Q两束单色光分别通过同一双缝干涉装置，P光形成的干涉条纹间距比Q光的大【答案】D【名师点睛】解决本题的关键是通过光路图比较出折射率的大小，要掌握折射率与光速、波长的关系，知道折射率越大，相应的光的频率越大。3两种单色光由水中射向空气时发生全反射的临界角分别为，已知，用n1、n2分别表示水对两单色光的折射率，v1、v2分别表示两单色光在水中的传播速度： （ ）A BC D【答案】A【解析】 根据，结合可得，根据公式，结合可得，故A正确；【名师点睛】解决光学问题的关键要掌握全反射的条件、折射定律、临界角公式、光速公式，运用几何知识结合解决这类问题4在水（假设水为透明均匀介质）下某深处，放一点光源，在水面上可见到一个圆形透光圆面，若发现透光圆面的半径匀速减小，则点光源正在： （ ）A加速上升 B加速下车 C匀速上升 D匀速下沉【答案】C【解析】 如图所示，当光从水中折射进入空气中且折射角等于90时对应的半径最大，即恰好发生全反射时，透光水面对应的半径最大由于发生全反射时入射角的大小不变，故对应的入射光线的方向与原来的入射光线平行，如图，根据相似三角形知：透光面的半径R减小时，光源S到水面的距离减小，故光源在上浮设临界角为C，设透光圆面的半径匀速速度大小为，光源上升的速度为据数学知识知：，得，不变，则知也不变，所以光源将匀速上升，C正确。【名师点睛】光由水传播到水面时，透光面边缘的光刚好发生了全反射根据折射率及数学知识，可求出透光圆的半径；当此透光水面的直径变小时，根据几何知识分析光源正在上浮还是正在下沉。5半径为R的玻璃半圆柱体，截面如图所示，圆心为O，两束平行单色光沿截面射向圆柱面，方向与底面垂直，AOB=60，若玻璃对此单色光的折射率n=，则两条光线经柱面和底面折射后的交点与O点的距离为 ： （ ）A B C DR【答案】B由几何知识得：CO=CB，所以 在OCD中可得：所求距离，故选项B正确。【名师点睛】先根据折射定律求出光线2在玻璃半圆柱体圆弧面上和底面上的折射角，再运用折射定律求出光线1在底面上的折射角，根据几何知识求解即可。6雨后太阳光入射到水滴中发生色散而形成彩虹设水滴是球形的，图中的圆代表水滴过球心的截面，入射光线在过此截面的平面内，a、b、c、d代表四条不同颜色的出射光线，则它们可能依次是： （ ）A紫光、黄光、蓝光和红光 B紫光、蓝光、黄光和红光C红光、蓝光、黄光和紫光 D红光、黄光、蓝光和紫光【答案】B【名师点睛】根据折射图象可得出各光的偏折程度，即可得出折射率的大小，则可得频率、波长等的大小时关系，即可判断各光可能的顺序7如图所示，黄光和紫光以不同的角度，沿半径方向射向半圆形透明的圆心O，它们的出射光线沿OP方向，则下列说法中正确的是： （ ）AAO是黄光，穿过玻璃砖所需时间短BAO是紫光，穿过玻璃砖所需时间短CAO是黄光，穿过玻璃砖所需时间长DAO是紫光，穿过玻璃砖所需时间长【答案】D【解析】 由图看出两光束的折射角r相同，因BO的入射角i较大，由折射定律，得知BO的折射率较小，故BO是黄光，AO是紫光；由知，黄光在玻璃砖中传播较大，而在玻璃中两光的光程相等，故BO（黄光）穿过玻璃砖所需时间短，AO（紫光）穿过玻璃砖所需时间长故D正确，ABC错误故选D【名师点睛】本题考查对光的色散的理解和掌握情况关键要抓住玻璃对红光的折射率最小，紫光的折射率最大。8下图是一个1/4圆柱体棱镜的截面图，图中E、F、G、H将半径OM分成5等份，虚线EE1、FF1、GG1、HH1平行于半径ON，ON边可吸收到达其上的所有光线已知该棱镜的折射率n=5/3，若平行光束垂直入射并覆盖OM，则光线： （ ）A不能从圆孤NF1射出 B只能从圆孤NG1射出C能从圆孤G1H1射出 D能从圆孤H1M射出【答案】B【名师点睛】此题是对光的折射及全反射的考查；解题时要画出规范的光路图，要知道当光从介质射向界面时，要考虑光线在界面上是否发生全反射本题比较容易。9一束光从空气射向折射率为n=的某种玻璃的表面，i 代表入射角，则： （ ）A当i 45时，会发生全反射现象B无论入射角i多大，折射角都不会超过45C欲使折射角等于30，应以i =45的角度入射D当tan i = 3 时，反射光线跟折射光线恰好互相垂直【答案】BC【解析】 因为光是从空气进入玻璃，不可能发生全反射故A错误当入射角是90时，根据，则=45，所以无论入射角i是多大，折射角r都不会超过45故B正确当折射角r=30，由，解得i=45故C正确当反射光线跟折射光线恰好互相垂直时，设入射角为i，折射角为，有i+=90，所以i=arctan故D错误故选BC。【名师点睛】解决本题的关键掌握折射定律，以及掌握全反射的条件：一从光密介质进入光疏介质，二是入射角大于等于临界角。10.如图所示，两束平行的甲光和乙光，相距为d，斜射到置于空气中的矩形玻璃砖上，若光线在玻璃砖内部重叠，当它们从玻璃砖的下表面射出时： （ ）A、若甲为紫光，乙为红光，则两条出射光线间距离一定大于dB、若甲为紫光，乙为红光，则两条出射光线间距离可能小于dC、若甲为红光，乙为紫光，则两条出射光线间距离可能大于dD、若甲为红光，乙为紫光，则两条出射光线间距离一定小于d【答案】AC【名师点睛】本题根据折射定律和光路的可逆性理解平行玻璃砖的光学特性要知道：当光由空气斜射进入水中或其它透明介质中时，折射光线向法线偏折，折射角小于入射角；当光由水中或其它透明介质斜射进入空气中时，折射光线远离法线偏折，折射角大于入射角。11如图所示，一段呈直线的光导纤维，当光线射入光导纤维的入射角为i时，这束光刚好能全部通过光导纤维从另一端面射出，则： （ ）A当入射角大于i时，光也能全部从另一端面射出B当入射角小于i时，光也能全部从另一端面射出C光导纤维的折射率至少为D光导纤维的折射率至少为【答案】BC【名师点睛】解决光学问题的关键要掌握全反射的条件、折射定律、临界角公式、光速公式，运用几何知识结合解决这类问题12如图所示，一束由两种色光混合的复色光沿PO方向射向一上、下表面平行且足够大的厚玻璃平面镜的上表面，得到三束光、，则： （ ）A光束仍为复色光，光束、为单色光，且三束光一定相互平行B增大角且，光束、会靠近光束C玻璃对光束的折射率大于对光束的折射率D减小角且，光束可能会由于全反射而从上表面消失E光束比光束更容易发生明显衍射【答案】ABE【名师点睛】本题由于光线在玻璃中的折射率不同，可通过光的折射而产生了色散要掌握光的反射定律、折射定律和光的全反射条件，熟练运用光路性原理分析光路。二、非选择题（本大题共4小题，第13、14题每题10分；第15、16题每题15分；共50分）13（10分）如图所示为安全防盗门上观察孔（俗称“猫眼”），直径为d，为了扩大向外观察的范围，在孔中完全嵌入折射率为n=的玻璃，玻璃由圆柱体和顶角为60的球冠组成，猫眼的平面部分正好和安全门内表面平齐，球冠的边缘恰好和防盗门外表面平齐。若要让房间里的人能看到门外全部的景象，门的厚度不能超过多少？【答案】【解析】 若要让房间里的人能看到门外全部的景象，则沿平行门方向射向C处的光线能够折射经过A点即可。光路如图所示根据光的折射原理可得i=30 有几何关系知则门的厚度最大为BC=ABtan30=【名师点睛】此题考查光的折射定律；作出光路图如图，若要让房间里的人能看到门外全部的景象，则沿平行门方向射向C处的光线能够折射经过A点即可根据折射定律求出折射角，由几何知识求门的厚度；正确画出光路图是解答的基础，同时要充分运用几何知识，辅助求解。14（10分）单色细光束射到折射率n的透明球面，光束在过球心的平面内，入射角i45，研究经折射进入球内后，又经内表面反射一次，再经球面折射后射出的光线，如下图所示（图上已画出入射光和出射光）。在图上大致画出光线在球内的路径和方向。求入射光与出射光之间的夹角【答案】光路如图；30由几何关系及对称性，有r=（ir）+ /2 （其他几何关系得也给分）把r30，i45代入得30【名师点睛】此题主要考察了光的折射定律；解题时画出正确规范的光路图是解题的关键，同时要充分利用几何关系，根据光的折射定律列方程求解.15（15分）如图所示为某种透明介质的截面图，AOC为等腰直角三角形，OBC为半径R10 cm的四分之一圆弧，AB与水平屏幕MN垂直并接触于A点。由红光和紫光两种单色光组成的复色光射向圆心O，在AB分界面上的入射角i45，结果在水平屏幕MN上出现两个亮斑。已知该介质对红光和紫光的折射率分别为n1，n2。判断在AM和AN两处产生亮斑的颜色；求两个亮斑间的距离。【答案】红色和紫色的混合色；由几何知识可得：，解得：由几何知识可得OAP2为等腰直角三角形，解得AP210 cm所以【名师点睛】本题是对光的折射定律及全反射的考查；首先要能正确作出光路图，掌握全反射的条件，并能正确应用几何关系和折射定律结合进行解题。16（15分）一半径为R的半圆形玻璃砖横截面如图137所示，O为圆心，一束平行光线照射到玻璃砖MO面上，中心光线a沿半径方向射入玻璃砖后，恰在O点发生全反射，已知aOM45. （1）求玻璃砖的折射率n； （2）玻璃砖底面MN出射光束的宽度是多少？（不考虑玻璃砖MON面的反射）【答案】光线右侧的光线经半球面折射后，射到MN面上的入射角均小于临界角，能从MN面上射出最右边射向半球的光线与球面相切，入射角i=90由折射定律知： 则：r=45故光线将垂直MN射出，所以在MN面上射出的光束宽度应是：【名师点睛】本题要掌握光的折射定律及全反射临界角公式，要注意分析发应全反射光线的边界的确定，作出光路图，灵活运用几何关系即可求解。