（通用版）2021版高考物理大一輪復(fù)習(xí) 課后限時(shí)集訓(xùn)41 光的折射 全反射 光的色散

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1、課后限時(shí)集訓(xùn)41 光的折射　全反射　光的色散 建議用時(shí)：45分鐘 1.(多選)一束單色光從真空斜射向某種介質(zhì)的表面，光路如圖所示。下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．此介質(zhì)的折射率等于1.5 B．此介質(zhì)的折射率等于 C．當(dāng)光線從介質(zhì)射向真空中時(shí)，入射角大于45°時(shí)可發(fā)生全反射現(xiàn)象 D．當(dāng)光線從介質(zhì)射向真空中時(shí)，入射角小于30°時(shí)可能發(fā)生全反射現(xiàn)象 E．光進(jìn)入介質(zhì)后波長(zhǎng)變短 BCE　[由題圖及折射率定義得，n＝＝，選項(xiàng)A錯(cuò)，B對(duì)；當(dāng)光線從介質(zhì)射向真空中時(shí)，發(fā)生全反射的臨界角C滿足sin C＝，解得C＝45°，即入射角大于等于45°時(shí)可發(fā)生全反射現(xiàn)象，選項(xiàng)C對(duì)，D錯(cuò)；光進(jìn)入介

2、質(zhì)后光速變小，而頻率不變，由λ＝知，選項(xiàng)E對(duì)。] 2.(多選)水下一點(diǎn)光源，發(fā)出a、b兩單色光。人在水面上方向下看，水面中心Ⅰ區(qū)域有a光、b光射出，Ⅱ區(qū)域只有a光射出，如圖所示。下列判斷正確的是(　　) A．a(chǎn)、b光從Ⅰ區(qū)域某點(diǎn)傾斜射出時(shí)，a光的折射角小 B．在真空中，a光的波長(zhǎng)大于b光的波長(zhǎng) C．水對(duì)a光的折射率大于對(duì)b光的折射率 D．水下b光不能射到圖中Ⅱ區(qū)域 E．水下a、b光能射到圖中Ⅱ區(qū)域以外區(qū)域 ABE　[根據(jù)題述可知．b光發(fā)生全反射的臨界角較小，由sin C＝可知，水對(duì)b光的折射率較大，對(duì)a光的折射率較小，a、b光從Ⅰ區(qū)域某點(diǎn)傾斜射出時(shí)，a光的折射角小，A正確，C

3、錯(cuò)誤；由折射率隨光的頻率的增大而增大可知，a光的頻率較小，波長(zhǎng)較長(zhǎng)，B正確；水下b光能射到題圖中Ⅱ區(qū)域，由于水下b光在題圖中Ⅱ區(qū)域發(fā)生了全反射，Ⅱ區(qū)域只有a光射出，D錯(cuò)誤；水下a、b光能射到題圖中Ⅱ區(qū)域以外區(qū)域，由于發(fā)生了全反射，不能射出水面，E正確。] 3.(多選)如圖所示，一束光沿半徑方向射向一塊半圓柱形玻璃磚，在玻璃磚底面上的入射角為θ，經(jīng)折射后射出a、b兩束光線。則(　　) A．在玻璃中，a光的傳播速度小于b光的傳播速度 B．在真空中，a光的波長(zhǎng)小于b光的波長(zhǎng) C．在真空中，a光的波長(zhǎng)大于b光的波長(zhǎng) D．玻璃磚對(duì)a光的折射率小于對(duì)b光的折射率 E．若改變光束的入射方向使

4、θ角逐漸變大，則折射光線a首先消失 ABE　[通過(guò)題圖可看出，折射后a光的偏折程度大于b光的偏折程度，玻璃磚對(duì)a光的折射率大于b光的折射率，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；a光的頻率大于b光的頻率，波長(zhǎng)小于b光的波長(zhǎng)，選項(xiàng)B正確，C錯(cuò)誤；由n＝知，在玻璃中，a光的傳播速度小于b光的傳播速度，選項(xiàng)A正確；入射角增大時(shí)，折射率大的光線首先發(fā)生全反射，a光首先消失，選項(xiàng)E正確。] 4.(多選)如圖所示，空氣中有兩塊材質(zhì)不同、上下表面平行的透明玻璃板平行放置；一束由紅、藍(lán)兩種色光混合而成的細(xì)光束，從空氣中以某一角度θ(0<θ<90°)入射到第一塊玻璃板的上表面。下列說(shuō)法正確的是(　　) A．在第一塊玻璃板下表面

5、一定有出射光 B．在第二塊玻璃板下表面一定沒有出射光 C．第二塊玻璃板下表面的出射光方向一定與入射光方向平行 D．第二塊玻璃板下表面的出射光一定在入射光延長(zhǎng)線的左側(cè) E．第一塊玻璃板下表面的兩條出射光線中藍(lán)光一定在紅光的右側(cè) ACD　[光線從第一塊玻璃板的上表面射入，在第一塊玻璃板上表面的折射角和下表面的入射角相等，根據(jù)光路可逆性知，光在第一塊玻璃板下表面一定有出射光，同理，在第二個(gè)玻璃板下表面也一定有出射光，A正確，B錯(cuò)誤；因?yàn)楣庠诓ＡО迳媳砻娴恼凵浣呛拖卤砻娴娜肷浣窍嗟?，根?jù)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，即兩光線平行，所以第二塊玻璃板下表面的出

6、射光方向一定與入射光方向平行，C正確；光線在玻璃板中發(fā)生偏折，由于折射角小于入射角，可知第二塊玻璃板下表面的出射光一定在入射光延長(zhǎng)線的左側(cè)，D正確；藍(lán)光的頻率大于紅光的頻率，所以玻璃板對(duì)藍(lán)光的折射率大于對(duì)紅光的折射率，故藍(lán)光的偏折程度大，出射光線中藍(lán)光在紅光的左側(cè)，E錯(cuò)誤。] 5.(多選)(2019·武漢模擬)如圖所示，有一束平行于等邊三棱鏡截面ABM的單色光從空氣射向E點(diǎn)，并偏折到F點(diǎn)。已知入射方向與邊AB的夾角為θ＝30°，E、F分別為邊AB、BM的中點(diǎn)，則(　　) A．該三棱鏡對(duì)該單色光的折射率為 B．光在F點(diǎn)發(fā)生全反射 C．光從空氣進(jìn)入棱鏡，波長(zhǎng)變短 D．從F點(diǎn)出射的光束

7、與入射到E點(diǎn)的光束可能平行 E．從F點(diǎn)出射的光束與入射到E點(diǎn)的光束偏向角為60° ACE　[在E點(diǎn)作出法線可知入射角為i＝60°，折射角為r＝30°，由折射定律可知折射率n＝＝，A正確；由sin C＝可知全反射的臨界角大于30°，由光路可知，在邊BM上的入射角等于30°，小于全反射的臨界角，故不會(huì)發(fā)生全反射，B錯(cuò)誤；根據(jù)公式n＝＝＝，得λ介＝，可知光從空氣進(jìn)入棱鏡，波長(zhǎng)變短，C正確；三棱鏡兩次折射使得光線都向AM邊偏折，不會(huì)與入射到E點(diǎn)的光束平行，D錯(cuò)誤；從F點(diǎn)出射的光束與入射到E點(diǎn)的光束偏向角為2(i－r)＝60°，E正確。] 6.現(xiàn)要估測(cè)一矩形玻璃磚的折射率n，給定的器材有：待測(cè)玻璃

8、磚、白紙、鉛筆、大頭針1枚、直尺、直角三角板。實(shí)驗(yàn)時(shí)，先將直尺的一端O和另一點(diǎn)M標(biāo)上明顯的標(biāo)記，再將玻璃磚平放在白紙上，沿其兩個(gè)長(zhǎng)邊在白紙上畫出兩條直線AB、CD，再將直尺正面緊貼玻璃磚的左邊緣放置，使O點(diǎn)與直線CD相交，并在白紙上記下點(diǎn)O、M的位置，如圖所示，然后在右上方通過(guò)AB所在界面向左下方觀察，調(diào)整視線方向，直到O點(diǎn)的像與M點(diǎn)的像重合，再在AB直線上插上大頭針，使大頭針擋住M、O的像，記下大頭針P點(diǎn)的位置。 (1)請(qǐng)?jiān)谠瓐D上作出光路圖； (2)計(jì)算玻璃磚的折射率的表達(dá)式為：n＝________(用字母P和圖中已知線段字母表示)。 [解析]　(1)調(diào)整視線方向，當(dāng)O點(diǎn)的像和M點(diǎn)

9、的像重合時(shí)，從O點(diǎn)發(fā)出的光線經(jīng)玻璃磚折射后與從M點(diǎn)發(fā)出的光線經(jīng)AB面反射后重合。在觀察的一側(cè)插上大頭針，使大頭針擋住M、O的像，則大頭針的位置為折射光線射出玻璃磚的點(diǎn)和從M點(diǎn)發(fā)出的光線在AB面上的反射點(diǎn)，如圖所示。 (2)折射率n＝＝＝。 [答案]　(1)光路圖見解析　(2) 7.(2019·泰安二模)如圖為用一個(gè)折射率為n＝的透明介質(zhì)做成的四棱柱的橫截面圖，其中∠A＝∠C＝90°，∠B＝60°。現(xiàn)有一條光線從圖示的位置垂直入射到棱鏡的AB面上，請(qǐng)回答下列問(wèn)題： (1)畫出完整的光路圖，確定射出的光線。(標(biāo)注好角的度數(shù)) (2)為實(shí)現(xiàn)上述光路，該透明介質(zhì)的折射率取值應(yīng)該在什么

10、范圍？ [解析]　(1)光路圖如圖所示。 (2)為滿足和原光路圖相一致，即必須滿足在CD邊能發(fā)生折射，AB邊發(fā)生全反射 即臨界角30°

11、射時(shí)，在玻璃柱中反射的次數(shù)最多，所用的時(shí)間最長(zhǎng)。 臨界角C滿足sin C＝，解得C＝60°， 光路如圖所示， 設(shè)在玻璃柱壁上兩次反射之間沿軸線前進(jìn)的距離為x，則x＝dtan C＝6.93 cm，光束從進(jìn)入到第一次反射沿軸線前進(jìn)＝3.47 cm， 所以N－1＝＝＝5.27， 光最多可以在玻璃柱中反射N＝6次； 光在玻璃柱中傳播的最長(zhǎng)距離s＝＝ m＝0.46 m， 光在玻璃柱中傳播的最長(zhǎng)時(shí)間t＝＝ s＝1.8×10－9 s。 [答案]　6　1.8×10－9 s 9.(2019·信陽(yáng)市模擬)如圖所示，半徑為R、球心為O的玻璃半球置于半徑為R的上端開口的薄圓筒上，一束單色光a沿豎

12、直方向從B點(diǎn)射入半球表面，OB與豎直方向夾角為60°，經(jīng)兩次折射后，出射光線與BO連線平行，求： (1)玻璃的折射率； (2)光射在圓筒側(cè)面C點(diǎn)到半球下表面的距離CD。 [解析]　(1)作出光經(jīng)過(guò)玻璃半球的光路示意圖如圖所示。 根據(jù)折射定律可知 n＝＝ 根據(jù)幾何關(guān)系可知β＝60° 則有α＝θ＝30°，所以n＝。 (2)根據(jù)以上幾何關(guān)系可知2cos 30°＝R，tan 60°＝，解得＝R。 [答案]　(1)　(2)R 10.(2019·鄭州二模)如圖所示，ABCD是某種透明材料的截面，AB面為平面，CD面是半徑為R的圓弧面，O1O2為對(duì)稱軸，一束單色光從O1點(diǎn)斜射到A

13、B面上折射后照射到圓弧面上E點(diǎn)，剛好發(fā)生全反射。已知單色光在AB面上入射角α的正弦值為，DO2⊥CO2，透明材料對(duì)單色光的折射率為，光在真空中傳播速度為c，求： (1)O1O2與O2E的夾角θ的大??； (2)光在透明材料中傳播的時(shí)間(不考慮光在BC面的反射)。(結(jié)果可以用根號(hào)表示) [解析]　本題通過(guò)直線和曲線界面的組合考查光的折射和反射問(wèn)題。 (1)由折射定律有n＝， 可得r＝30°， 光在圓弧面上E點(diǎn)剛好發(fā)生全反射，因此 有sin C＝＝， 臨界角C＝60°， 由幾何關(guān)系可知r＋θ＝C， θ＝30°。 (2)由幾何關(guān)系知O1E＝R，光在E點(diǎn)的反射光線EF平行于AB，則EF＝Rsin 45°－Rsin 30°， EF＝， 光在材料中傳播的速度為v＝＝c， 因此材料中傳播時(shí)間為t＝， t＝。 [答案]　(1)30°　(2) 7