江苏专用2021版高考物理一轮复习课后限时集训40光的折射全反射

课后限时集训40光的折射全反射建议用时：45分钟1.(多选)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1.5B．此介质的折射率等于2C．当光线从介质射向真空中时，入射角大于45°时可发生全反射现象D．当光线从介质射向真空中时，入射角小于30°时可能发生全反射现象E．光进入介质后波长变短BCE[由题图及折射率定义得，n＝sin45°sin30°＝2，选项A错，B对；当光线从介质射向真空中时，发生全反射的临界角C满足sinC＝1n，解得C＝45°，即入射角大于等于45°时可发生全反射现象，选项C对，D错；光进入介质后光速变小，而频率不变，由λ＝vf知，选项E对。]2.(多选)水下一点光源，发出a、b两单色光。人在水面上方向下看，水面中心Ⅰ区域有a光、b光射出，Ⅱ区域只有a光射出，如图所示。下列判断正确的是()A．a、b光从Ⅰ区域某点倾斜射出时，a光的折射角小B．在真空中，a光的波长大于b光的波长C．水对a光的折射率大于对b光的折射率D．水下b光不能射到图中Ⅱ区域E．水下a、b光能射到图中Ⅱ区域以外区域ABE[根据题述可知．b光发生全反射的临界角较小，由sinC＝1n可知，水对b光的折射率较大，对a光的折射率较小，a、b光从Ⅰ区域某点倾斜射出时，a光的折射角小，A正确，C错误；由折射率随光的频率的增大而增大可知，a光的频率较小，波长较长，B正确；水下b光能射到题图中Ⅱ区域，由于水下b光在题图中Ⅱ区域发生了全反射，Ⅱ区域只有a光射出，D错误；水下a、b光能射到题图中Ⅱ区域以外区域，由于发生了全反射，不能射出水面，E正确。]3.(多选)如图所示，一束光沿半径方向射向一块半圆柱形玻璃砖，在玻璃砖底面上的入射角为θ，经折射后射出a、b两束光线。则()A．在玻璃中，a光的传播速度小于b光的传播速度B．在真空中，a光的波长小于b光的波长C．在真空中，a光的波长大于b光的波长D．玻璃砖对a光的折射率小于对b光的折射率E．若改变光束的入射方向使θ角逐渐变大，则折射光线a首先消失ABE[通过题图可看出，折射后a光的偏折程度大于b光的偏折程度，玻璃砖对a光的折射率大于b光的折射率，选项D错误；a光的频率大于b光的频率，波长小于b光的波长，选项B正确，C错误；由n＝cv知，在玻璃中，a光的传播速度小于b光的传播速度，选项A正确；入射角增大时，折射率大的光线首先发生全反射，a光首先消失，选项E正确。]4.(多选)如图所示，空气中有两块材质不同、上下表面平行的透明玻璃板平行放置；一束由红、蓝两种色光混合而成的细光束，从空气中以某一角度θ(0θ90°)入射到第一块玻璃板的上表面。下列说法正确的是()A．在第一块玻璃板下表面一定有出射光B．在第二块玻璃板下表面一定没有出射光C．第二块玻璃板下表面的出射光方向一定与入射光方向平行D．第二块玻璃板下表面的出射光一定在入射光延长线的左侧E．第一块玻璃板下表面的两条出射光线中蓝光一定在红光的右侧ACD[光线从第一块玻璃板的上表面射入，在第一块玻璃板上表面的折射角和下表面的入射角相等，根据光路可逆性知，光在第一块玻璃板下表面一定有出射光，同理，在第二个玻璃板下表面也一定有出射光，A正确，B错误；因为光在玻璃板上表面的折射角和下表面的入射角相等，根据光路可逆性知，下表面的出射光的折射角和上表面的入射光的入射角相等，即两光线平行，所以第二块玻璃板下表面的出射光方向一定与入射光方向平行，C正确；光线在玻璃板中发生偏折，由于折射角小于入射角，可知第二块玻璃板下表面的出射光一定在入射光延长线的左侧，D正确；蓝光的频率大于红光的频率，所以玻璃板对蓝光的折射率大于对红光的折射率，故蓝光的偏折程度大，出射光线中蓝光在红光的左侧，E错误。]5.(多选)(2019·武汉模拟)如图所示，有一束平行于等边三棱镜截面ABM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θ＝30°，E、F分别为边AB、BM的中点，则()A．该三棱镜对该单色光的折射率为3B．光在F点发生全反射C．光从空气进入棱镜，波长变短D．从F点出射的光束与入射到E点的光束可能平行E．从F点出射的光束与入射到E点的光束偏向角为60°ACE[在E点作出法线可知入射角为i＝60°，折射角为r＝30°，由折射定律可知折射率n＝sinisinr＝3，A正确；由sinC＝1n可知全反射的临界角大于30°，由光路可知，在边BM上的入射角等于30°，小于全反射的临界角，故不会发生全反射，B错误；根据公式n＝cv＝λ空fλ介f＝λ空λ介，得λ介＝λ空n，可知光从空气进入棱镜，波长变短，C正确；三棱镜两次折射使得光线都向AM边偏折，不会与入射到E点的光束平行，D错误；从F点出射的光束与入射到E点的光束偏向角为2(i－r)＝60°，E正确。]6．(2018·江苏常州期末)在安静的夜晚钓鱼是一种乐趣。如图所示，平静湖面岸边的垂钓者，眼睛恰好位于岸边水面正上方h1＝0.9m的高度处，浮标Q离岸边P点s1＝1.2m远，当鱼饵灯M与浮标的水平距离s2＝1.8m时，垂钓者恰好观察到Q挡住了M的像，已知水的折射率n＝43。求：(1)鱼饵灯离水面的深度h2；(2)如果鱼饵被鱼拖着下沉，则被鱼饵灯照亮的水面范围将变大还是变小？[解析](1)作出折射光路图如图所示：由折射定律得n＝sinisinγ＝s1h21＋s21s2h22＋s22解得：h2＝2.4m。(2)当鱼饵灯发出的光恰好射出时，鱼饵灯与P点的连线和竖直方向夹角为临界角C，则sinC＝1n可知全反射的临界角一定，而tanC＝sh可知h变大时，s变大；故鱼饵灯照亮的水面范围将变大。[答案](1)2.4m(2)变大7.(2019·泰安二模)如图为用一个折射率为n＝2的透明介质做成的四棱柱的横截面图，其中∠A＝∠C＝90°，∠B＝60°。现有一条光线从图示的位置垂直入射到棱镜的AB面上，请回答下列问题：(1)画出完整的光路图，确定射出的光线。(标注好角的度数)(2)为实现上述光路，该透明介质的折射率取值应该在什么范围？[解析](1)光路图如图所示。(2)为满足和原光路图相一致，即必须满足在CD边能发生折射，AB边发生全反射即临界角30°C≤60°由n＝1sinC可得，1sin60°≤n1sin30°233≤n2。[答案](1)见解析(2)233≤n28．(2019·湖北八校二模)如图所示，若实心玻璃柱长L＝40cm，宽d＝4cm，玻璃的折射率n＝23，一细光束从玻璃柱的左端的正中心射入，则光最多可以在玻璃柱中反射______次；光在玻璃柱中传播的最长时间为________(保留两位有效数字，已知光在真空中传播速度c＝3.0×108m/s)。[解析]光束进入玻璃柱，在玻璃柱壁恰好发生全反射时，在玻璃柱中反射的次数最多，所用的时间最长。临界角C满足sinC＝1n，解得C＝60°，光路如图所示，设在玻璃柱壁上两次反射之间沿轴线前进的距离为x，则x＝dtanC＝6.93cm，光束从进入到第一次反射沿轴线前进x2＝3.47cm，所以N－1＝L－x2x＝40－3.476.93＝5.27，光最多可以在玻璃柱中反射N＝6次；光在玻璃柱中传播的最长距离s＝LsinC＝40×10－232m＝0.46m，光在玻璃柱中传播的最长时间t＝sv＝0.46×233×108s＝1.8×10－9s。[答案]61.8×10－9s9.(2019·信阳市模拟)如图所示，半径为R、球心为O的玻璃半球置于半径为R的上端开口的薄圆筒上，一束单色光a沿竖直方向从B点射入半球表面，OB与竖直方向夹角为60°，经两次折射后，出射光线与BO连线平行，求：(1)玻璃的折射率；(2)光射在圆筒侧面C点到半球下表面的距离CD。[解析](1)作出光经过玻璃半球的光路示意图如图所示。根据折射定律可知n＝sin60°sinα＝sinβsinθ根据几何关系可知β＝60°则有α＝θ＝30°，所以n＝3。(2)根据以上几何关系可知2OEcos30°＝R，tan60°＝OE＋RCD，解得CD＝3＋13R。[答案](1)3(2)3＋13R10.(2019·郑州二模)如图所示，ABCD是某种透明材料的截面，AB面为平面，CD面是半径为R的圆弧面，O1O2为对称轴，一束单色光从O1点斜射到AB面上折射后照射到圆弧面上E点，刚好发生全反射。已知单色光在AB面上入射角α的正弦值为33，DO2⊥CO2，透明材料对单色光的折射率为233，光在真空中传播速度为c，求：(1)O1O2与O2E的夹角θ的大小；(2)光在透明材料中传播的时间(不考虑光在BC面的反射)。(结果可以用根号表示)[解析]本题通过直线和曲线界面的组合考查光的折射和反射问题。(1)由折射定律有n＝sinαsinr，可得r＝30°，光在圆弧面上E点刚好发生全反射，因此有sinC＝1n＝32，临界角C＝60°，由几何关系可知r＋θ＝C，θ＝30°。(2)由几何关系知O1E＝R，光在E点的反射光线EF平行于AB，则EF＝Rsin45°－Rsin30°，EF＝2－1R2，光在材料中传播的速度为v＝cn＝32c，因此材料中传播时间为t＝O1E＋EFv，t＝2＋1R3c。[答案](1)30°(2)2＋1R3c