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(課標(biāo)通用)高考物理一輪復(fù)習(xí) 作業(yè)57 光的折射 全反射(含解析)-人教版高三全冊(cè)物理試題

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1、作業(yè)57 光的折射 全反射 一、選擇題 1.一束單色光由空氣進(jìn)入水中,則該光在空氣和水中傳播時(shí)(  ) A.速度相同,波長(zhǎng)相同 B.速度不同,波長(zhǎng)相同 C.速度相同,頻率相同 D.速度不同,頻率相同 解析:不同的單色光頻率不相同,同一單色光在不同的介質(zhì)內(nèi)傳播過(guò)程中,光的頻率不會(huì)發(fā)生改變;水的折射率大于空氣的折射率,由公式v=可以判斷,該單色光進(jìn)入水中后傳播速度減?。蔬x項(xiàng)D正確. 答案:D 圖57-1 2.(多選)(邯鄲月考)如圖57-1所示,MN是空氣與某種液體的分界面,一束紅光由空氣射到分界面,一部分光被反射,一部分光進(jìn)入液體中.當(dāng)入射角是45°時(shí),折射角為30°.

2、以下說(shuō)法正確的是(  ) A.反射光線與折射光線的夾角為105° B.該液體對(duì)紅光的折射率為 C.該液體對(duì)紅光的全反射臨界角為45° D.當(dāng)紫光以同樣的入射角從空氣射到分界面,折射角也是30° 解析:根據(jù)光的反射定律可知,反射光線與折射光線的夾角為45°+60°=105°,選項(xiàng)A正確;根據(jù)光的折射定律可知,該液體對(duì)紅光的折射率為n==,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;該液體對(duì)紅光的全反射臨界角為C=arcsin=45°,選項(xiàng)C正確;因紫光的折射率大于紅光,故當(dāng)紫光以同樣的入射角從空氣射到分界面時(shí),折射角小于30°,選項(xiàng)D錯(cuò)誤. 答案:AC 3.如圖57-2所示,一束單色光從空氣入射到棱鏡的AB面上,

3、經(jīng)AB和AC兩個(gè)面折射后從AC面進(jìn)入空氣.當(dāng)出射角i′和入射角i相等時(shí),出射光線相對(duì)于入射光線偏轉(zhuǎn)的角度為θ.已知棱鏡頂角為α,則計(jì)算棱鏡對(duì)該色光的折射率表達(dá)式為(  ) 圖57-2 A.       B. C. D. 解析:設(shè)光線在AB面上的折射角為r,由幾何關(guān)系有θ=2(i-r),α=2r,從而求出i=,r=,由折射定律n==.只有選項(xiàng)A正確. 答案:A 4.中國(guó)古人對(duì)許多自然現(xiàn)象有深刻認(rèn)識(shí),唐人張志和在《玄真子·濤之靈》中寫道:“雨色映日而為虹”.從物理學(xué)角度看,虹是太陽(yáng)光經(jīng)過(guò)雨滴的兩次折射和一次反射形成的.圖57-3是彩虹成因的簡(jiǎn)化示意圖,其中a、b是兩種不

4、同頻率的單色光,則兩光(  ) 圖57-3 A.在同種玻璃中傳播,a光的傳播速度一定大于b光 B.以相同角度斜射到同一玻璃板透過(guò)平行表面后,b光側(cè)移量大 C.分別照射同一光電管,若b光能引起光電效應(yīng),a光也一定能 D.以相同的入射角從水中射入空氣,在空氣中只能看到一種光時(shí),一定是a光 解析:A選項(xiàng)錯(cuò)誤,由光路圖57-4可知,光從空氣進(jìn)入雨滴時(shí)a光偏折角度較大,因此a光的折射率較大,又因?yàn)関=,在同種介質(zhì)中,a光的速度小于b光.B選項(xiàng)錯(cuò)誤,因?yàn)樵谕N介質(zhì)中a光的折射率較大,畫圖不難得出,以相同的角度斜射到同一玻璃板透過(guò)平行表面后,a光側(cè)移量較大.C選項(xiàng)正確,因?yàn)閍光的折射率大,a

5、光的頻率高,b光的頻率低,如果b光能使某一光電管發(fā)生光電效應(yīng),a光也一定能.D選項(xiàng)錯(cuò)誤,根據(jù) sinC=,光從水中射入空氣,a光發(fā)生全反射的臨界角比b光發(fā)生全反射的臨界角小,因此如果一種光發(fā)生全反射,應(yīng)該是a光,而在空氣中看到的一定是b光. 圖57-4 答案:C 圖57-5 5.(商丘三模)(多選)如圖57-5所示,△OMN為玻璃磚等腰三角形棱鏡的截面示意圖,a、b是兩束單色光從空氣中垂直射入棱鏡的底部MN,然后,在棱鏡的兩個(gè)側(cè)面OM、ON上發(fā)生反射和折射,由圖可知,下列說(shuō)法中正確的是(  ) A.a(chǎn)單色光的頻率高于b單色光的頻率 B.a(chǎn)單色光的波長(zhǎng)大于b單色光的波長(zhǎng) C

6、.在棱鏡內(nèi)a單色光的折射率大于b單色光的折射率 D.在棱鏡內(nèi)a單色光的傳播速度大于b單色光的傳播速度 解析:由題圖知當(dāng)入射角一樣時(shí),b光發(fā)生全反射,故b在棱鏡內(nèi)的折射率大于a的折射率,折射率大的頻率高,A、C錯(cuò);由c=λν知當(dāng)頻率大時(shí),波長(zhǎng)短,故B對(duì);由v=,折射率大的波速小,故D對(duì). 答案:BD 圖57-6 6.(達(dá)州聯(lián)考)(多選)如圖57-6所示是一個(gè)透明圓柱體的橫截面,一束單色光平行于直徑AB射向圓柱體,光線經(jīng)過(guò)折射后恰能射到B點(diǎn).已知入射光線到直徑AB的距離為R,R是圓柱體的半徑.已知光在真空中的傳播速度為c,則(  ) A.該透明圓柱體介質(zhì)的折射率為 B.該單色光從

7、C點(diǎn)傳播到B點(diǎn)的時(shí)間為 C.折射光線過(guò)B點(diǎn)時(shí)不可能發(fā)生全反射 D.改變?nèi)肷涔饩€到直徑AB的距離,折射光線仍然能夠射到B點(diǎn) 圖57-7 解析:如圖57-7所示,cosθ1==,即θ1=30°,θ2=30°,r=30°,i=60°,折射率n==,故A錯(cuò)誤;該單色光從C到B的時(shí)間t===,故B正確;若入射角為30°,出射角為60°,光線折射到B點(diǎn)不可能發(fā)生全反射,故C正確;改變光線到直徑AB的距離,折射光線不能射到B點(diǎn),故D錯(cuò)誤. 答案:BC 7.(石家莊一中檢測(cè))(多選)直線P1P2過(guò)均勻玻璃球球心O,細(xì)光束a、b平行且關(guān)于P1P2對(duì)稱,由空氣射入玻璃球的光路如圖57-8.a、b光

8、相比(  ) 圖57-8 A.玻璃對(duì)a光的折射率較小 B.玻璃對(duì)a光的臨界角較大 C.b光在玻璃中的傳播速度較小 D.b光在玻璃中的傳播時(shí)間較短 E.兩種光在玻璃中的傳播時(shí)間相等 解析:由題圖可判斷出玻璃對(duì)光束b的折射率大于光束a,A正確;根據(jù)公式sinC=,可知玻璃對(duì)a光的臨界角大于b光的臨界角,B正確;根據(jù)公式n=,可知b光在玻璃中的傳播速度比a光小,C正確;根據(jù)以上分析可知,b光在玻璃中走過(guò)的距離比a光大,同時(shí)傳播速度比a光小,于是傳播時(shí)間比a光長(zhǎng),D、E錯(cuò)誤. 答案:ABC 圖57-9 8.如圖57-9所示,光液面?zhèn)鞲衅饔幸粋€(gè)像試管模樣的玻璃管,中央插一塊兩

9、面反光的玻璃板,入射光線在玻璃管內(nèi)壁與反光板之間來(lái)回發(fā)生反射,進(jìn)入到玻璃管底部,然后在另一側(cè)反射而出(與光纖原理相同).當(dāng)透明液體的折射率大于玻璃管壁的折射率時(shí),就可以通過(guò)光液面?zhèn)鞲衅鞅O(jiān)測(cè)出射光的強(qiáng)弱來(lái)判定玻璃管是否被液體包住了,從而了解液面的高度.以下說(shuō)法正確的是(  ) A.玻璃管被液體包住之后,出射光強(qiáng)度增強(qiáng) B.玻璃管被液體包住之后,出射光消失 C.玻璃管被液體包住之后,出射光強(qiáng)度減弱 D.玻璃管被液體包住之后,出射光強(qiáng)度不變 解析:玻璃管被液體包住之前,由于玻璃管之外是光疏介質(zhì)空氣,光線發(fā)生全反射,沒(méi)有光線從玻璃管中射出.當(dāng)玻璃管被透明液體包住之后,液體的折射率大于玻璃管壁

10、的折射率時(shí),光線不再發(fā)生全反射,有一部分光線進(jìn)入液體,反射光的強(qiáng)度會(huì)減弱,故C正確. 答案:C 二、非選擇題 9.(遵義航天中學(xué)模擬)如圖57-10所示,一個(gè)足夠大的水池盛滿清水,水深h=4 m,水池底部中心有一點(diǎn)光源A,其中一條光線斜射到水面上距A為l=5 m的B點(diǎn)時(shí),它的反射光線與折射光線恰好垂直. 圖57-10 (1)求水的折射率n; (2)用折射率n和水深h表示水面上被光源照亮部分的面積(圓周率用π表示). 解析:(1)設(shè)射向B點(diǎn)的光線入射角與折射角分別為i和r, 由題意得sini=,i+r=90° 故水的折射率為n==coti=≈1.33. 圖57-11

11、 (2)設(shè)射向水面的光發(fā)生全反射的臨界角為C(如圖57-11所示), 則有sinC= 水面上被光源照亮的部分為圓形光斑, 圓形光斑的半徑為R=htanC 圓形光斑的面積為S=πR2 聯(lián)立可解得S=. 答案:(1)1.33 (2) 圖57-12 10.(濟(jì)南模擬)如圖57-12所示,某透明材料制成的半球形光學(xué)元件直立放置,其直徑與水平光屏垂直接觸于M點(diǎn),球心O與M間的距離為10 cm.一束激光與該元件的直徑成30°角射向圓心O,結(jié)果在光屏上出現(xiàn)間距為d=40 cm的兩個(gè)光斑,請(qǐng)完成光路圖并求該透明材料的折射率. 圖57-13 解析:光屏上的兩個(gè)光斑分別是激光經(jīng)光學(xué)元件

12、反射與折射的光線形成,其光路圖如圖57-13所示: 依題意,R=10 cm,據(jù)反射規(guī)律與幾何關(guān)系知,反射光線形成的光斑P1與M點(diǎn)的距離為d1=Rtan30° 激光束的入射角i=60°,設(shè)其折射角為γ,由幾何關(guān)系可知,折射光線形成的光斑P2與M點(diǎn)間距為d2=Rcotγ 據(jù)題意有:d1+d2=d 聯(lián)立各式并代入數(shù)據(jù)解得cotγ=,即γ=30° 折射率:n===. 答案:光路圖如圖57-13  11.(開(kāi)封質(zhì)檢)如圖57-14所示,等腰三角形ABC為某透明介質(zhì)的橫截面,O為BC中點(diǎn),位于截面所在平面內(nèi)的一束光線自O(shè)以角度i入射,第一次到達(dá)AB邊恰好發(fā)生全反射.已知θ=15°,BC邊長(zhǎng)為

13、2L,該介質(zhì)的折射率為.求: 圖57-14 (1)入射角i; (2)從入射到發(fā)生第一次全反射所用的時(shí)間(設(shè)光在真空中的速度為c,可能用到:sin75°=或tan15°=2-). 解析:(1)如圖57-15,根據(jù)全反射定律可知,光線在AB面上P點(diǎn)的入射角等于臨界角C,由折射定律得:sinC=,代入數(shù)據(jù)得C=45° 圖57-15 設(shè)光線在BC面上的折射角為r,由幾何關(guān)系得r=30° 由折射定律得n=,聯(lián)立代入數(shù)據(jù)得i=45°. (2)在△OPB中,根據(jù)正弦定理得=, 設(shè)光線從入射到第一次發(fā)生全反射所用時(shí)間為t,光線在介質(zhì)中的速度為v,得OP=vt, 光在玻璃中的傳播

14、速度v=, 聯(lián)立代入數(shù)據(jù)得t=. 答案:(1)45° (2) 12.一組平行的細(xì)激光束,垂直于半圓柱玻璃的平面射到半圓柱玻璃上,如圖57-16所示.已知光線Ⅰ沿直線穿過(guò)玻璃,它的入射點(diǎn)為O,光線Ⅱ的入射點(diǎn)為A,穿過(guò)玻璃后兩條光線交于一點(diǎn).已知半圓柱玻璃橫截面的半徑為R,OA=,玻璃的折射率n=.求兩條光線射出玻璃后的交點(diǎn)與O點(diǎn)的距離. 圖57-16 解析:兩條光線的光路如圖57-17所示,設(shè)射出玻璃后兩光線的交點(diǎn)是P,光線Ⅱ從玻璃射出時(shí)的入射角為i,折射角為r,根據(jù)折射定律得:n=. 圖57-17 由幾何關(guān)系可得i=30° 代入得r=60° 由幾何關(guān)系可得OP=2Rc

15、os30°=R. 答案:R 13.如圖57-18所示,直角三棱鏡ABC的折射率n=,其中∠A=30°.一束單色光從O點(diǎn)射入棱鏡,從AC面上O′點(diǎn)射出,該單色光與BC面成30°.求從O′點(diǎn)射出的光線的方向. 圖57-18 解析:光從O點(diǎn)射入,折射角為r1 =n sinC= 解得r1=30°,sinC=,C<45° i2=90°-r1=60°>C,故光在AB面發(fā)生全反射 圖57-19 光在AC面折射,i3=30° =n 解得r3=60° 光經(jīng)AC面反射后,垂直射向AB面,再次反射,之后光在AC面再次折射,有i4=i3,由對(duì)稱性知 r4=r3=60° 則從O′點(diǎn)射出的光線與AC的夾角為30°. 答案:與AC的夾角為30°

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