光的折射和全反射高考真题_附带答案

1考点1光的折射和全反射1.（09·全国卷Ⅰ·15）某物体左右两侧各有一竖直放置的平面镜，两平面镜相互平行，物体距离左镜4m，右镜8m，如图所示，物体在左镜所成的像中从右向左数的第三个像与物体的距离是（B）A．24mB．32mC．40mD．48m解析：本题考查平面镜成像.从右向左在左镜中的第一个像是物体的像距离物体8cm,第二个像是物体在右镜所成像的像,第3个像是第一个像在右镜中的像在左镜中的像距离物体为32cm.2.（09·全国卷Ⅱ·21）一玻璃砖横截面如图所示，其中ABC为直角三角形（AC边末画出），AB为直角边ABC=45°；ADC为一圆弧，其圆心在BC边的中点。此玻璃的折射率为1.5。P为一贴近玻璃砖放置的、与AB垂直的光屏。若一束宽度与AB边长度相等的平行光从AB边垂直射入玻璃砖，则（BD）A.从BC边折射出束宽度与BC边长度相等的平行光B.屏上有一亮区，其宽度小于AB边的长度C.屏上有一亮区，其宽度等于AC边的长度D.当屏向远离玻璃砖的方向平行移动时，屏上亮区先逐渐变小然后逐渐变大解析：本题考查光的折射和全反射.宽为AB的平行光进入到玻璃中直接射到BC面,入射角为45o临界角5.11arcsin,所以在BC面上发生全反射仍然以宽度大小为AB长度的竖直向下的平行光射到AC圆弧面上.根据几何关系可得到在屏上的亮区宽度小于AB的长度,B对.D正确。3.（09·广东物理·14）（1）在阳光照射下，充满雾气的瀑布上方常常会出现美丽的彩虹。彩虹是太阳光射入球形水珠经折射、内反射，再折射后形成的。光的折射发生在两种不同介质的上，不同的单色光在同种均匀介质中不同。答案：（1）界面，传播速度4.（09·四川·21）如图所示，空气中有一横截面为半圆环的均匀透明柱体，其内圆半径为r，外圆半径为R，R＝2r。2现有一束单色光垂直于水平端面A射入透明柱体，只经过两次全反射就垂直于水平端面B射出。设透明柱体的折射率为n，光在透明柱体内传播的时间为t，若真空中的光速为c，则（AB）A.n可能为3B.n可能为2C.t可能为22rcD.t可能为4.8rc解析：只经过两次全反射可知第一次入射角为45°，反射光路图如右图所示。根据全反射可知临界角C≤45°，再根据n＝1sinC可知n≥2；光在透明柱体中运动路程为L＝4r，运动时间为t＝L/V＝4nr/c，则t≥42r/c，CD均错。5.（09·浙江·18）如图所示，有一束平行于等边三棱镜截面ABC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o30，E、F分别为边AB、BC的中点，则（AC）A．该棱镜的折射率为3B．光在F点发生全反射C．光从空气进入棱镜，波长变小D．从F点出射的光束与入射到E点的光束平行解析：在E点作出法结线可知入射角为60o，折射角为30o，折射率为3；由光路的可逆性可知，在BC边上的入射角小于临界角，不会发生全反射，B错；由公式n空气介，可知C对；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，故D错。36.（09·山东·37）（物理——物理3-４）（2）一束单色光由左侧时的清水的薄壁圆柱比，图2为过轴线的截面图，调整入射角α，光线拾好在不和空气的界面上发生全反射，已知水的折射角为34，α的值。解析：（2）当光线在水面发生全放射时有1sinCn，当光线从左侧射入时，由折射定律有sinsin()2nC，联立这两式代入数据可得7sin3。考点：光的折射和全放射7.（09·江苏物理·12.B）（1）如图甲所示，强强乘电梯速度为0.9c（c为光速）的宇宙飞船追赶正前方的壮壮，壮壮的飞行速度为0.5c，强强向壮壮发出一束光进行联络，则壮壮观测到该光束的传播速度为。（填写选项前的字母）（A）0.4c（B）0.5c（C）0.9c（D）1.0c（3）图丙是北京奥运会期间安置在游泳池底部的照相机拍摄的一张照片，照相机的镜头竖直向上。照片中，水利方运动馆的景象呈现在半径11rcm的圆型范围内，水面上的运动员手到脚的长度10lcm，若已知水的折射率为43n，请根据运动员的实际身高估算该游泳池的水深h，（结果保留两位有效数字）图24答案：（1）D；（3）设照片圆形区域的实际半径为R,运动员的实际长为L折射定律sin90nsin几何关系lLrRhRR,sin22得rlLnh·12取mL2.2，解得)(1.2mh（m6.2~6.1都算对）解析：（1）根据爱因斯坦相对论，在任何参考系中，光速不变。D项正确。(3)根据题意能画出光路图，正确使用物象比解决本题的关键。设照片圆形区域的实际半径为R,运动员的实际长为L，光路如图：折射定律sin90nsin几何关系lLrRhRR物象比,sin22得rlLnh·12取mL2.2，解得)(1.2mh（本题为估算题，在取运动员实际长度时可以有一个范围，但要符合实际，故求得h值可以不同m6.2~6.1均可）8.（09·海南物理·18.（1））如图，一透明半圆柱体折射率为2n，半径为R、长为L。一平行光束从半圆柱体的矩形表面垂直射入，从部分柱面有光线射出。球该部分柱5面的面积S。解析：半圆柱体的横截面如图所示，'OO为半径。设从A点入射的光线在B点处恰好满足全反射条件，由折射定律有sin1n式中，为全反射临界角。由几何关系得'OOB②2'SRLOOB③代入题所给条件得3SRL④9.（09·宁夏·35.（2））一棱镜的截面为直角三角形ABC，∠A=30o，斜边AB＝a。棱镜材料的折射率为n=。在此截面所在的平面内，一条光线以45o的入射角从AC边的中点M射入棱镜射出的点的位置（不考虑光线沿原来路返回的情况）。解析：设入射角为i，折射角为r，由折射定律得sinsininr①由已知条件及①式得030r②如果入射光线在法线的右侧，光路图如图1所示。设出射点为F，由几何关系可得38AFa③即出射点在AB边上离A点38a的位置。如果入射光线在法线的左侧，光路图如图2所示。设折射光线与AB的交点为D。由几何关系可知，在D点的入射角060④6设全发射的临界角为c，则1sincn⑤由⑤和已知条件得045c⑥因此，光在D点全反射。设此光线的出射点为E，由几何关系得∠DEB=090a2BDAF⑦0sin30BEBD⑧联立③⑦⑧式得18BEa⑨即出射点在BC边上离B点18a的位置。10.（08·全国Ⅰ·21）一束由红、蓝两单色光组成的光线从一平板玻璃砖的上表面以入射角θ射入，穿过玻璃砖自下表射出.已知该玻璃对红光的折射率为1.5.设红光与蓝光穿过玻璃砖所用的时间分别为t1和t2，则在θ从0°逐渐增大至90°的过程中（B）A.t1始终大于t2B.t1始终小于t2C.t1先大于后小于t2D.t1先小于后大于t2解析：设折射角为α，玻璃砖的厚度为h，由折射定律n=sinθsinα，且n=cv，在玻璃砖中的时间为t=hvcosα，联立解得t2∝n4n2-sin2θ，红光频率较小，θ为零时，t1＜t2，θ为90°时，趋近渐近线，初步判定该函数为单调函数，通过带入θ为其它特殊值，仍然有t1＜t2，故B对。11.(08·全国Ⅱ·15)一束单色光斜射到厚平板玻璃的一个表面上，经两次折射后从玻璃板另一个表面射出，出射光线相对于入射光线侧移了一段距离。在下列情况下，出射光线侧移距离最大的是（D）A.红光以30°的入射角入射B.红光以45°的入射角入射7O60°ABCDC.紫光以30°的入射角入射D.紫光以45°的入射角入射解析：因为同种介质对紫光的折射率较大，故入射角相同时，紫光侧移距离较大，A、B项错；设入射角为i,折射角为r,则侧移距离iniidx22sin)cos1(sin,可见对于同一种色光,入射角越大,侧移距离越大,D项正确。12.（08·四川·21）如图，一束单色光射入一玻璃球体，入射角为60°。己知光线在玻璃球内经一次反射后，再次折射回到空气中时与入射光线平行。此玻璃的折射率为(C)A.2B.1.5C.3D.2解析：如图，为光线在玻璃球内的光路图.A、C为折射点，B为反射点，作OD平行于入射光线，故60CODAOD，所以30OAB，玻璃的折射率330sin60sinn.13.（08·重庆·19）如图是一个14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=53,若平行光束垂直入射并覆盖OM,则光线(B)A.不能从圆孤射出B.只能从圆孤射出C.能从圆孤射出D.能从圆孤射出解析：本题考查光的折射有关的知识，本题为中等难度题目。由该棱镜的折射率为35n可知其临界角C满足：53n1sinC,可求出GG1右边的入射光线没有发生全反射，其左边的光线全部发生全反射。所以光线只能从圆弧NG1射出。14.（08·宁夏·32）一半径为R的1/4球体放置在水平面上，球体由折射率为3的透明材料制成。现有一束位于过球心O的竖直平面内的光线，平行于桌面射到球体表面上，8折射入球体后再从竖直表面射出，如图所示。已知入射光线与桌面的距离为2/3R。求出射角。解析：设入射光线与1/4球体的交点为C，连接OC，OC即为入射点的法线。因此，图中的角α为入射角。过C点作球体水平表面的垂线，垂足为B。依题意，∠COB=α。又由△OBC知sinα=32①设光线在C点的折射角为β，由折射定律得sin3sin②由①②式得30③由几何关系知，光线在球体的竖直表面上的入射角γ(见图)为30°。由折射定律得sin1sin3⑤因此3sin2，解得60.本题考查几何光学知识，通过画光路图，根据折射定律，由几何关系列式求解。15.(08·山东·37）麦克斯韦在1865年发表的《电磁场的动力学理论》一文中揭示了电、磁现象与光的内在联系及统一性，即光是电磁波。（1）一单色光波在折射率为1.5的介质中传播，某时刻电场横波图象如图1所示.求该光波的频率。（2）图2表示两面平行玻璃砖的截面图，一束平行于CD边的单色光入射到AC界面上，a、b是其中的两条平行光线。光线a在玻璃砖中的光路已给出。画出光线b从玻璃砖中首次出射的光路图.并标出出射光线与界面法线夹角的度数。9答案见解析解析：(l）设光在介质中的传播速度为v，波长为λ.频率为f，则f=vλ①v=cn②联立①②式得f＝cnλ③从波形图上读出波长λ=4×10-7m，代人数据解得f=5×1014Hz④（2）光路如图所示16.（08·广东物理·14）（1）大海中航行的轮船，受到大风大浪冲击时，为了防止倾覆，应当改变航行方向和，使风浪冲击力的频率远离轮船摇摆的。（2）光纤通信中,光导纤维递光信号的物理原理是利用光的现象，要发生这种现象，必须满足的条件是：光从光密介质射向，且入射角等于或大于。答案（1）速度频率（2）全反射光疏介质临界角