（新課標(biāo)）2020年高考物理一輪總復(fù)習(xí) 第十四章 第三講 光的折射 全反射練習(xí)（含解析）

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1、光的折射 全反射 [A組·基礎(chǔ)題] 1．如圖是一個圓柱體棱鏡的截面圖，圖中E、F、G、H將半徑OM分成5等份，虛線EE1、FF1、GG1、HH1平行于半徑ON，ON邊可吸收到達其上的所有光線．已知該棱鏡的折射率n＝，若平行光束垂直入射并覆蓋OM，則光線( B ) A．不能從圓弧NF1射出 B．只能從圓弧NG1射出 C．能從圓弧G1H1射出 D．能從圓弧H1M射出 2．(多選)一束光從空氣射向折射率n＝的某種玻璃表面，下列說法正確的是( BCD ) A．入射角大于45°時，會發(fā)生全反射現(xiàn)象 B．無論入射角多大，折射角都不超過45° C．欲使折射角等于30°，應(yīng)以45°入射

2、角入射 D．當(dāng)入射角等于arctan時，反射光線和折射光線垂直 E．當(dāng)入射角等于arctan時，入射光線和反射光線垂直 3. (2018·九江模擬)如圖所示，用插針法測定玻璃的折射率的實驗中，以下各說法中正確的是( A ) ①P1、P2及P3、P4之間的距離適當(dāng)大些，可以提高準(zhǔn)確度　②P1、P2及P3、P4之間的距離取得小些，可以提高準(zhǔn)確度　③入射角θ1適當(dāng)大些，可以提高準(zhǔn)確度?、苋肷浣翘?，入射光線會在玻璃磚的內(nèi)表面發(fā)生全反射，使實驗無法進行　⑤P1、P2的間距和入射角的大小均與實驗的準(zhǔn)確度無關(guān) A．①③　　　　　　 B．②④ C．③⑤　　　 D．①④ 解析：因為實驗中的

3、入射光線和折射光線都是隔著玻璃磚觀察在一直線上的大頭針確定的，相互間的距離太小，容易出現(xiàn)偏差，①正確，②錯誤；入射角適當(dāng)大些，相應(yīng)的折射角也增大，折射現(xiàn)象較明顯，容易測量些，③正確；⑤錯誤．由于光通過玻璃磚時，各相關(guān)角度互相制約著，其出射角恒等于入射角，而對于入射的界面，光線是從光疏介質(zhì)射入光密介質(zhì)，折射角必小于入射角，當(dāng)入射角趨于最大值90°時，折射角也趨于最大值θmax，而對于出射的界面，在玻璃磚內(nèi)的折射光線的入射角最大值也只能為θmax，根據(jù)光路可逆原理，出射角最大值也趨于90°，即始終能透過玻璃磚看到入射光線，④錯誤．故選A. 4．某同學(xué)利用“插針法”測定玻璃的折射率，所用的玻璃磚兩

4、面平行．正確操作后，作出的光路圖及測出的相關(guān)角度如圖所示． (1)此玻璃的折射率計算式為n＝ (用圖中的θ1、θ2表示)． (2)如果有幾塊寬度大小不同的平行玻璃磚可供選擇，為了減小誤差，應(yīng)選用寬度 (填“大”或“小”)的玻璃磚來測量． 解析：(1)據(jù)題意可知入射角為(90°－θ1)，折射角為(90°－θ2)，則玻璃的折射率為n＝＝. (2)玻璃磚越寬，光線在玻璃磚內(nèi)的傳播方向越容易確定，測量結(jié)果越準(zhǔn)確．故應(yīng)選用寬度大的玻璃磚來測量． 答案：(1)(或)　(2)大 5．如圖所示，一半徑為R的圓柱形玻璃磚放置在水平地面上，一束由紅光和紫光組成的細光束從玻璃磚的A點水平

5、射入，最后在玻璃磚右側(cè)的地面上形成兩個光點．已知OA＝，該玻璃磚對紅光的折射率為，對紫光的折射率為，求地面上兩個光點之間的距離． 解析：因為OO′＝R，OA＝，所以∠AO′O＝30°，∠OO′B＝60° 設(shè)紅光折射后的折射角為β，由折射定律得 ＝ 解得β＝45°，由幾何關(guān)系得 ∠BO′D＝75° 設(shè)藍光折射后的折射角為α，由折射定律得＝ 解得α＝60° 由幾何關(guān)系得∠BO′C＝60° 由幾何知識可得BC＝R，BD＝R 兩個光點間的距離為CD＝BD－BC＝R. 答案：R 6．如圖所示，直角玻璃三棱鏡置于空氣中，已知∠A＝60°，∠C＝90°；一束極細的光于AC邊距C點

6、為a的點E垂直AC面入射，AC＝a，棱鏡的折射率n＝.求： (1)光在棱鏡內(nèi)經(jīng)一次全反射后第一次射入空氣時的折射角； (2)光從進入棱鏡到第一次射入空氣時所經(jīng)歷的時間(設(shè)光在真空中的傳播速度為c)． 解析：(1)如圖所示，因為光線在D點發(fā)生全反射，由反射定律和幾何知識得∠4＝30°，則＝n，sin ∠5＝ 第一次射入空氣的折射角∠5＝45°. (2)設(shè)光線由O點到E點所需的時間t，則 t＝，v＝， 由數(shù)學(xué)知識得OD＝a，DE＝a， 由以上各式可得a. 答案：(1)45°　(2)a [B組·能力題] 7. 一半徑為R的球體放置在水平面上，球體由折射率為的透明材料制成

7、．現(xiàn)有一束位于過球心O的豎直平面內(nèi)的光線，平行于桌面射到球體表面上，折射入球體后再從豎直表面射出，如圖所示．已知入射光線與桌面的距離為R，光在真空中的傳播速度為c，求： (1)出射角θ； (2)光穿越球體的時間． 解析： (1)設(shè)入射光線與球體的交點為C，連接OC，OC即為入射點的法線．因此，圖中的角α為入射角．過C點作球體水平表面的垂線，垂足為B，如圖所示． 依題意，∠COB＝α 又由△OBC知sin α＝ 設(shè)光線在C點的折射角為β， 由折射定律得n＝ 聯(lián)立得β＝30° 由幾何關(guān)系知，光線在球體的豎直表面上的入射角γ如圖所示為30° 由折射定律得＝ 因此sin

8、 θ＝， 解得θ＝60°. (2)由幾何知識知△ACO為等腰三角形，故 2AC·cos 30°＝R 光線在球體內(nèi)的傳播速度為v＝ 設(shè)光穿越球體的時間為t，則t＝ 聯(lián)立得t＝. 答案：(1)60°　(2) 8．(2018·河南洛陽檢測)一賽艇停在平靜的水面上，賽艇前端有一標(biāo)記P離水面的高度為h1＝0.6 m，尾部下端Q略高于水面，賽艇正前方離賽艇前端s1＝0.8 m處有一浮標(biāo)，示意如圖．一潛水員在浮標(biāo)前方s2＝3.0 m處下潛到深度為h2處時，看到標(biāo)記P剛好被浮標(biāo)擋住，此處看不到船尾端Q，繼續(xù)下潛Δh＝2.0 m，恰好能看見Q(已知水的折射率n＝)．求： (1)深度h2； (2)賽艇的長度l.(可用根式表示) 解析：(1)設(shè)過P點光線恰好被浮標(biāo)擋住時，入射角、折射角分別為α、β，則 sin α＝　?、? sin β＝　?、? 水的折射率為n＝　?、? 由①②③式聯(lián)立，并代入數(shù)據(jù)解得h2＝4 m. (2)潛水員和Q點連線與豎直方向的法線夾角剛好為臨界角C，則sin C＝＝④ 又由幾何知識得tan C＝⑤ 聯(lián)立④⑤式解得l＝(－3.8) m. 答案：(1)4 m　(2)(－3.8) m 6