2019年高考物理一轮复习 第十六章 光与电磁波 相对论简介 第1讲 光的折射、全反射练习.doc

第1讲光的折射、全反射板块三限时规范特训时间：45分钟满分：100分一、选择题(本题共8小题，每小题8分，共64分。其中15为单选，68为多选)1.如图所示，一束光从空气垂直射到直角三棱镜的界面AB上，棱镜材料的折射率为1.414，这束光线从BC边射出棱镜后与界面BC的夹角为 ()A90 B60 C30 D45答案D解析由sinC得C45，如图所示，则光在AC界面射向真空时发生全反射。由几何关系可求得在BC面的入射角i30，由折射定律n得sinrnsinisin30，所以r45，则这束光线从BC边射出棱镜后与界面BC的夹角为45，故D正确。2如图，一束光由空气射向半圆柱体玻璃砖，O点为该玻璃砖截面的圆心，下图能正确描述其光路的是 ()答案A解析光沿玻璃砖截面半径射向O点，在界面处，入射角大于临界角时，发生全反射，小于临界角时，在空气中的折射角大于入射角，A正确，C错误；光由空气射向玻璃砖时，不会发生全反射，在玻璃中的折射角应小于入射角，B、D错误。3空气中悬浮着一颗球形小水珠，一缕阳光水平射入其中，如图所示。n甲、n乙和n丙分别表示水对甲光、乙光和丙光的折射率。则以下表述正确的是()An甲n乙n丙B波长的关系甲乙乙丙D光由水珠出射到空气的折射角关系甲乙丙答案D解析由题图可知，丙光的偏折最大，折射率最大，甲光的偏折最小，折射率最小，A错误；根据频率与波长的关系，丙光的波长最小，甲光的波长最大，B错误；根据折射率与频率的关系，频率越大，折射率越大，知丙光的频率最大，甲光的频率最小，C错误；如图所示，由几何知识可知，光从水珠到空气的入射角i与光从空气到水珠的折射角r相等，又n，故i，三种光从空气到水珠的入射角i相同，所以由水珠出射到空气的折射角关系甲乙丙，D正确。4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。他让光从空气射向玻璃砖，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(sinr)与入射角正弦(sini)的关系图象。则下列说法正确的是()A该玻璃的折射率nB该玻璃的折射率n1.5C光由空气进入该玻璃砖中传播时，光波频率变为原来的倍D光由空气进入该玻璃砖中传播时，光波波长变为原来的1.5倍答案B解析由折射定律n可知，折射角正弦(sinr)与入射角正弦(sini)的关系图象的斜率的倒数表示折射率，所以n1.5，A错误，B正确；光由空气进入该玻璃砖中传播时，光波频率不变，由n可知，光波波长变为原来的，C、D错误。52016四川高考某同学通过实验测定半圆形玻璃砖的折射率n。如图甲所示，O是圆心，MN是法线，AO、BO分别表示某次测量时光线在空气和玻璃砖中的传播路径。该同学测得多组入射角i和折射角r，作出sinisinr图象如图乙所示。则()A光由A经O到B，n1.5B光由B经O到A，n1.5C光由A经O到B，n0.67D光由B经O到A，n0.67答案B解析在本题中，介质折射率为空气中角度的正弦和介质中角度的正弦之比，则n1.5。由题给信息知入射角为i，i介，C正确；三棱镜两次折射使得光线都向底边偏折，不会与入射到E点的光束平行，D错误。8.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点答案BCD解析根据折射定律可知，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，可知O1点应在O点的左侧，故A错误。光从光疏介质(空气)进入光密介质(水)中时，速度变小，故B正确。紫光的折射率大于蓝光，所以入射角相同时，折射角要小于蓝光的，则可能通过B点正下方的C点，故C正确。若是红光，折射率小于蓝光，入射角相同时，折射角大于蓝光的，则可能通过B点上方的D点，故D正确。若蓝光沿AO方向射入，根据折射定律可知，折射光线应该在O1B线的右侧，不能通过B点正上方的D点，故E错误。二、非选择题(本题共5小题，共36分)9.(4分)如图所示，某同学用插针法测定一半圆形玻璃砖的折射率。在平铺的白纸上垂直纸面插大头针P1、P2确定入射光线，并让入射光线过圆心O，在玻璃砖(图中实线部分)另一侧垂直纸面插大头针P3，使P3挡住P1、P2的像，连接OP3，图中MN为分界线，虚线半圆与玻璃砖对称，B、C分别是入射光线、折射光线与圆的交点，AB、CD均垂直于法线并分别交法线于A、D点。(1)设AB的长度为l1，AO的长度为l2，CD的长度为l3，DO的长度为l4，为较方便地表示出玻璃砖的折射率，需用刻度尺测量_，则玻璃砖的折射率可表示为_。(2)该同学在插大头针P3前不小心将玻璃砖以O为圆心顺时针转过一小角度，由此测得玻璃砖的折射率将_(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。答案(1)l1和l3n(2)偏大解析(1)sin1，sin2，玻璃砖的折射率n，因此只需测量l1和l3即可。(2)当玻璃砖顺时针转过一个小角度时，入射角增大，折射角也增大，但增大较小，折射光线顺时针偏转一个小角度，在处理数据时，认为玻璃砖没有转动，原法线AD位置不变，因此，由于入射光线与AD夹角没变，圆形玻璃砖半径不变，所以l1不变，而折射光线与AD夹角变小，所以l3减小，所以测量值n将偏大。10.2017陕西宝鸡一模(8分)有一个上、下表面平行且足够大的玻璃平板，玻璃平板的折射率为n、厚度为d12 cm。现在其上方的空气中放置一点光源S，点光源距玻璃板的距离为l18 cm，从S发出的光射向玻璃板，光线与竖直方向夹角最大为53，经过玻璃板后从下表面射出，形成一个圆形光斑，如图所示。求玻璃板下表面圆形光斑的半径(sin530.8)。答案33 cm解析由题意可知光在玻璃板上表面发生折射时的最大入射角为，设其折射角为r，由折射定律可得n，代入数据可得r37。光在玻璃板下表面发生折射时，由于最大入射角为r37，sin37，故r小于玻璃板的临界角，所以不会发生全反射。光在玻璃板中传播的光路图如图所示。光从玻璃板下表面射出时形成一个圆形发光面，设其半径大小为R，则Rltandtanr，代入数据可得R33 cm。11.2017广西南宁一模(8分)半径为R的固定半圆形玻璃砖的横截面如图所示，O点为圆心，OO与直径AB垂直。足够大的光屏CD紧靠在玻璃砖的左侧且与AB垂直。一光束沿半径方向与OO成30射向O点，光屏CD区域出现两个光斑，两光斑间的距离为(1)R。求：(1)此玻璃的折射率；(2)当变为多大时，两光斑恰好变为一个。答案(1)(2)45解析(1)光束在AB界面，一部分发生反射，另一部分发生折射，设折射角为，光路图如图所示。由几何关系得：l1R。根据题意两光斑间的距离为l1l2(1)R，所以l2R，所以AOD45，则45。根据折射定律，折射率n。(2)若光屏CD上恰好只剩一个光斑，则说明该光束恰好发生全反射。由sinC得临界角为C45，即当45时，光屏上两个光斑恰好变为一个光斑。12.2017广东梅州一模(8分)如图所示，一玻璃球体的半径为R，O为球心，AB为直径。来自B点的光线BM在M点射出，出射光线平行于AB，另一光线BN恰好在N点发生全反射。已知ABM30。求：(1)玻璃的折射率；(2)球心O到BN的距离。答案(1)(2)R解析(1)设光线BM在M点的入射角为2，折射角为1，由几何知识可知230，160，根据折射定律得n，代入数值得n。(2)光线BN恰好在N点发生全反射，则BNO为临界角C，sinC设球心到BN的距离为d，由几何知识可知dRsinCR。13.2017威海二模(8分)如图所示，半径为R的透明半球体对某种光的折射率为，在离透明半球体2.8R处有一与透明半球体平面平行的光屏。该种平行光垂直透明半球体的平面射入，在光屏上形成一个圆形亮斑。(1)求光屏上亮斑的直径；(不考虑光线在半球体内的多次反射)(2)若入射光的频率变大，则亮斑的直径如何变化？答案(1)6.8R(2)光斑直径变大解析(1)sinC0.6，C37AB2RsinCFMtanCRsinCtanC，OMOMOOOMR设光斑直径为D，根据三角形相似得：解得：DOM(3.8cosC1)，代入数值得，D6.8R。(2)D(3.8cosC1)，入射光的频率增大，则折射率增大，临界角C减小，sinC减小，cosC增大，故D增大，即光屏上光斑直径变大。