2021屆(人教版)新高三高考物理一輪復(fù)習(xí)題型練習(xí)卷：光的折射全反射

1、光的折射 全反射題型一 光的折射對折射率的理解(1) 公式 n= sin 1 中, 不論是光從真空射入介質(zhì) ,還是從介質(zhì)射入真空 , 1總是真空中的光線與 sin 2法線間的夾角 , 2 總是介質(zhì)中的光線與法線間的夾角。(2) 折射率由介質(zhì)本身性質(zhì)決定 , 與入射角的大小無關(guān)。(3) 折射率與介質(zhì)的密度沒有關(guān)系 , 光密介質(zhì)不是指密度大的介質(zhì)。(4) 折射率的大小不僅與介質(zhì)本身有關(guān) , 還與光的頻率有關(guān)。同一種介質(zhì)中 , 頻率越大的色光折 射率越大 , 傳播速度越小。(5) 同一種色光 , 在不同介質(zhì)中雖然波速、波長不同 , 但頻率相同。典例 1 甲、乙兩束單色光同時射到兩種介質(zhì)的分界面MN上

2、, 由于發(fā)生折射后合為一束 , 如圖所示( 反射光未畫出 ), 則下列判斷正確的是 ( )A. 甲光頻率比乙光頻率大B. 相同條件下 , 甲光比乙光容易發(fā)生衍射C. 對同種介質(zhì) , 甲光的折射率比乙光的折射率大D. 在同種介質(zhì)中甲光傳播速度比乙光傳播速度小變式 1: “ B超”可用于探測人體內(nèi)臟的病變狀況。如圖是超聲波從肝臟表面入射,經(jīng)折射與反射, 最后從肝臟表面射出的示意圖。超聲波在進(jìn)入肝臟發(fā)生折射時遵循的規(guī)律與光的折射規(guī)律類似,可表述為 sin 1 = v1 (式中 1是入射角 , 2是折射角 ,v 1,v 2分別是超聲波在肝外和肝內(nèi)的 sin 2 v2傳播速度 ), 超聲波在腫瘤表面發(fā)生

3、反射時遵循的規(guī)律與光的反射規(guī)律相同。已知v2=0.9v 1, 入射點與出射點之間的距離是 d, 入射角是 i, 腫瘤的反射面恰好與肝臟表面平行 , 則腫瘤離肝臟 表面的深度 h 為 ( )A. 9dsini B. d 81 100sin i 2 100 81sin2 i100siniC. d 81 100sin 2i D. d 100 81sin2 i 20sin i 18sin i題型二 光的全反射1. 對全反射現(xiàn)象的理解和應(yīng)用(1) 光線射向兩種介質(zhì)的界面上時 , 往往同時發(fā)生光的折射和反射現(xiàn)象 , 但在全反射現(xiàn)象中 , 只 發(fā)生反射現(xiàn)象 , 不發(fā)生折射現(xiàn)象。折射角等于 90°時

4、, 實際上就已經(jīng)沒有折射光線了。(2) 光導(dǎo)纖維 :簡稱“光纖” ,它是非常細(xì)的特制玻璃絲 (直徑在幾微米到一百微米之間 ), 由內(nèi) 芯和外套兩層組成。內(nèi)芯的折射率比外套大, 光在內(nèi)芯中傳播時 , 在內(nèi)芯與外套的界面上發(fā)生了全反射。光纖通信就是利用了全反射原理。(3) 發(fā)生全反射現(xiàn)象時的光能量的變化光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì) ,在入射角逐漸增大的過程中 , 反射光的能量逐漸增強(qiáng) , 折射光的 能量逐漸減弱 ,一旦入射角等于臨界角時 , 折射光的能量實際上已減為零 , 即此時已經(jīng)發(fā)生了 全反射。2. 解答全反射類問題的技巧(1) 解答全反射類問題時 , 要抓住發(fā)生全反射的兩個條件。光必須從光密介質(zhì)

5、射入光疏介質(zhì) ;入射角大于或等于臨界角。(2) 利用好光路圖中的臨界光線 ,準(zhǔn)確地判斷出恰好發(fā)生全反射的光路圖是解題的關(guān)鍵 , 且在 作光路圖時盡量與實際相符。3. 解決全反射問題的一般方法(1) 確定光是從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)。(2) 應(yīng)用 sin C= 1 確定臨界角。n(3) 根據(jù)題設(shè)條件 , 判定光在傳播時是否發(fā)生全反射。(4) 如發(fā)生全反射 , 畫出入射角等于臨界角時的臨界光路圖。(5) 運(yùn)用幾何關(guān)系或三角函數(shù)關(guān)系以及反射定律等進(jìn)行分析、判斷、運(yùn)算, 解決問題。典例 2 ( 多選 )一束光從空氣射向折射率 n= 2的某種玻璃表面 , 如圖所示 ,1 代表入射角 , 則 ()A. 當(dāng)

6、1>45°時會發(fā)生全反射現(xiàn)象B. 無論入射角 1是多大 , 折射角 2都不會超過 45°C. 欲使折射角 2=30° , 應(yīng)以 1=45°的角度入射D. 當(dāng)入射角滿足 tan 1= 2, 反射光線跟折射光線恰好互相垂直變式 2:很多公園的水池底都裝有彩燈 , 當(dāng)一細(xì)束由紅、 藍(lán)兩色組成的燈光從水中斜射向空氣時關(guān)于光在水面可能發(fā)生的反射和折射現(xiàn)象 , 下列光路圖中正確的是 ( )題型三 光路控制問題分析類別項目平行玻璃磚三棱鏡圓柱體 ( 球 )結(jié)構(gòu)玻璃磚上下表面是平行的橫截面為三角形的三棱鏡橫截面是圓對光線的作用通過線不但平行玻璃磚的光 改變傳播方向

7、 , 要發(fā)生側(cè)移通過三棱鏡的光線經(jīng)兩次 折射后 , 出射光線向棱鏡底 面偏折圓界面的法線是過圓心的 直線, 經(jīng)過兩次折射后向圓 心偏折應(yīng)用測定玻璃的折射率全反射棱鏡 , 改變光的傳播方向改變光的傳播方向 典例 3 一束復(fù)色光由空氣射向一塊平行玻璃磚 , 經(jīng)折射分成兩束單色光 a,b 。已知 a 光的頻率小于 b 光的頻率。圖中哪個光路圖可能是正確的, 其框外光線如圖變式 3: 空氣中兩條光線 a 和 b 從方框左側(cè)入射 , 分別從方框下方和上方射出甲所示。方框內(nèi)有兩個折射率 n=1.5 的玻璃全反射棱鏡。圖乙給出了兩棱鏡四種放置方式的示意圖 , 其中能產(chǎn)生圖甲效果的是 ( )題型四 光的色散各

8、種色光的比較顏色紅橙黃綠青藍(lán)紫頻率低高同一介質(zhì)中的折射率小大同一介質(zhì)中的速度大小波長大小臨界角大小通過棱鏡的偏折角小大 典例 4 雨后太陽光入射到水滴中發(fā)生色散而形成彩虹。 設(shè)水滴是球形的 , 圖中的圓代表水滴過球心的截面 ,入射光線在過此截面的平面內(nèi) ,a,b,c,d 代表四條不同顏色的出射光線 , 則它們依次可能是 ( )A. 紫光、黃光、藍(lán)光和紅光B. 紫光、藍(lán)光、黃光和紅光C. 紅光、藍(lán)光、黃光和紫光D. 紅光、黃光、藍(lán)光和紫光變式 4:實驗表明 , 可見光通過三棱鏡時各色光的折射率 n 隨著波長的變化符合科西經(jīng)驗公式:n=A+ B2 + C4 ,其中 A,B,C 是正的常量。太陽光進(jìn)

9、入三棱鏡后發(fā)生色散的情形如圖所示 , 則A.屏上 c 處是紫光C.屏上 b 處是紫光B. 屏上 d 處是紅光D.屏上 a 處是紅光同步練習(xí)1.( 光的反射與折射) 如圖所示 , 空氣中有一折射率為2 的玻璃柱體 , 其橫截面是圓心角為,以 45°入射角照射到 OA上,OB不透光 ,90°、半徑為 R 的扇形 OAB,一束平行光平行于橫截面若只考慮首次入射到圓弧 AB上的光 , 則圓弧 AB上有光透出部分的弧長為 ( )1115A. 1R B. 1R C. 1R D. 5R643122.( 光的全反射 )某種液體的折射率為2 ,距液面下深 h處有一個點光源 ,從液面上看液面被

10、光源照亮的圓形區(qū)域的直徑為 ( )A. 2 2 h B.2h C. 2 h D.h3.( 對光路的控制 )( 多選)如圖所示 ,兩塊相同的玻璃等腰三棱鏡 ABC置于空氣中 , 兩者的 AC面 相互平行放置 ,由紅光和藍(lán)光組成的細(xì)光束平行于BC面從 P點射入 ,通過兩棱鏡后 , 變?yōu)閺?a,b兩點射出的單色光 , 對于這兩束單色光 ( )A. 紅光在玻璃中傳播速度比藍(lán)光小B. 從 a點射出的為紅光 ,從 b點射出的為藍(lán)光C. 從 a,b 兩點射出的單色光不平行D. 從 a,b 兩點射出的單色光仍平行 , 且平行于 BC4. ( 光的色散 )虹和霓是太陽光在水珠內(nèi)分別經(jīng)過一次和兩次反射后出射形成的

11、, 可用白光照射玻璃球來說明 . 兩束平行白光照射到透明玻璃球后,在水平的白色桌面上會形成 MN和 PQ兩A. 紫、紅、紅、紫B. 紅、紫、紅、紫C. 紅、紫、紫、紅D. 紫、紅、紫、紅5. ( 多選 ) 為了從坦克內(nèi)部觀察外部目標(biāo) , 在厚度為 20 cm 的坦克壁上開了一個直徑為12 cm的孔 , 若在孔內(nèi)分別安裝由同一材料制成的如圖所示的三塊玻璃, 其中兩塊玻璃的厚度相同 .坦克內(nèi)的人在同一位置通過玻璃能看到的外界的角度范圍是 ( )A.圖 1的大于圖 2 的C.圖 2的小于圖 3的 D.圖 2的等于圖 3的6. 如圖所示 ,一束單色光從空氣入射到棱鏡的AB面上,經(jīng) AB和AC兩個面折射

12、后從 AC面進(jìn)入空氣。當(dāng)出射角 i 和入射角 i 相等時 , 出射光線相對于入射光線偏轉(zhuǎn)的角度為。已知棱鏡頂角為則計算棱鏡對該色光的折射率表達(dá)式為 ( )sinA. 2sin2sinB. 2sin2C. sin D.sinsin(2)sin(7. (2020 ·浙江 1 月選考 ,12) 如圖所示 , 一束光與某材料表面成 45°角入射量為入射光能量的k 倍 (0<k<1) 。若這束光最終進(jìn)入材料的能量為入射光能量的, 每次反射的光能(1-k 2)倍, 則該材料折射率至少為 ( )A. 6 B. 2 C.1.5 D.2 2光的折射 全反射題型一 光的折射對折射率

13、的理解(1) 公式 n= sin 1 中, 不論是光從真空射入介質(zhì) ,還是從介質(zhì)射入真空 , 1總是真空中的光線與 sin 2法線間的夾角 , 2 總是介質(zhì)中的光線與法線間的夾角。(2) 折射率由介質(zhì)本身性質(zhì)決定 , 與入射角的大小無關(guān)。(3) 折射率與介質(zhì)的密度沒有關(guān)系 , 光密介質(zhì)不是指密度大的介質(zhì)。(4) 折射率的大小不僅與介質(zhì)本身有關(guān) , 還與光的頻率有關(guān)。同一種介質(zhì)中 , 頻率越大的色光折 射率越大 , 傳播速度越小。(5) 同一種色光 , 在不同介質(zhì)中雖然波速、波長不同 , 但頻率相同。典例 1 甲、乙兩束單色光同時射到兩種介質(zhì)的分界面MN上, 由于發(fā)生折射后合為一束 , 如圖所示

14、( 反射光未畫出 ), 則下列判斷正確的是 ( )A. 甲光頻率比乙光頻率大B. 相同條件下 , 甲光比乙光容易發(fā)生衍射C. 對同種介質(zhì) , 甲光的折射率比乙光的折射率大D. 在同種介質(zhì)中甲光傳播速度比乙光傳播速度小答案 :B變式 1: “ B超”可用于探測人體內(nèi)臟的病變狀況。如圖是超聲波從肝臟表面入射,經(jīng)折射與反射, 最后從肝臟表面射出的示意圖。超聲波在進(jìn)入肝臟發(fā)生折射時遵循的規(guī)律與光的折射規(guī)律類似,可表述為 sin 1 = v1 (式中 1是入射角 , 2是折射角 ,v 1,v 2分別是超聲波在肝外和肝內(nèi)的 sin 2 v2傳播速度 ), 超聲波在腫瘤表面發(fā)生反射時遵循的規(guī)律與光的反射規(guī)律

15、相同。已知v2=0.9v 1, 入射點與出射點之間的距離是 d, 入射角是 i, 腫瘤的反射面恰好與肝臟表面平行 , 則腫瘤離肝臟 表面的深度 h 為 ( D )A. 9dsini B. d 81 100sin i 2 100 81sin2 i100siniC. d 81 100sin 2i D. d 100 81sin2 i 20sin i 18sin i題型二 光的全反射1. 對全反射現(xiàn)象的理解和應(yīng)用(1) 光線射向兩種介質(zhì)的界面上時 , 往往同時發(fā)生光的折射和反射現(xiàn)象 , 但在全反射現(xiàn)象中 , 只 發(fā)生反射現(xiàn)象 , 不發(fā)生折射現(xiàn)象。折射角等于 90°時, 實際上就已經(jīng)沒有折射光

16、線了。(2) 光導(dǎo)纖維 :簡稱“光纖” ,它是非常細(xì)的特制玻璃絲 (直徑在幾微米到一百微米之間 ), 由內(nèi) 芯和外套兩層組成。內(nèi)芯的折射率比外套大, 光在內(nèi)芯中傳播時 , 在內(nèi)芯與外套的界面上發(fā)生了全反射。光纖通信就是利用了全反射原理。(3) 發(fā)生全反射現(xiàn)象時的光能量的變化光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì) ,在入射角逐漸增大的過程中 , 反射光的能量逐漸增強(qiáng) , 折射光的 能量逐漸減弱 ,一旦入射角等于臨界角時 , 折射光的能量實際上已減為零 , 即此時已經(jīng)發(fā)生了 全反射。2. 解答全反射類問題的技巧(1) 解答全反射類問題時 , 要抓住發(fā)生全反射的兩個條件。光必須從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì) ;入射角大于

17、或等于臨界角。(2) 利用好光路圖中的臨界光線 ,準(zhǔn)確地判斷出恰好發(fā)生全反射的光路圖是解題的關(guān)鍵 , 且在 作光路圖時盡量與實際相符。3. 解決全反射問題的一般方法(1) 確定光是從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)。(2) 應(yīng)用 sin C= 1 確定臨界角。n(3) 根據(jù)題設(shè)條件 , 判定光在傳播時是否發(fā)生全反射。(4) 如發(fā)生全反射 , 畫出入射角等于臨界角時的臨界光路圖。(5) 運(yùn)用幾何關(guān)系或三角函數(shù)關(guān)系以及反射定律等進(jìn)行分析、判斷、運(yùn)算, 解決問題。典例 2 ( 多選 )一束光從空氣射向折射率 n= 2的某種玻璃表面 , 如圖所示 ,1 代表入射角 , 則 ()A. 當(dāng) 1>45°

18、時會發(fā)生全反射現(xiàn)象B. 無論入射角 1是多大 , 折射角 2都不會超過 45°C. 欲使折射角 2=30° , 應(yīng)以 1=45°的角度入射D. 當(dāng)入射角滿足 tan 1= 2, 反射光線跟折射光線恰好互相垂直答案 :BCD變式 2:很多公園的水池底都裝有彩燈 , 當(dāng)一細(xì)束由紅、 藍(lán)兩色組成的燈光從水中斜射向空氣時 關(guān)于光在水面可能發(fā)生的反射和折射現(xiàn)象 , 下列光路圖中正確的是 ( C )題型三 光路控制問題分析類別項目平行玻璃磚三棱鏡圓柱體 ( 球 )結(jié)構(gòu)玻璃磚上下表面是平行的橫截面為三角形的三棱鏡橫截面是圓對光線的作用通過線不但通過三棱 折射后 , 面偏折平行玻

19、璃磚的光 改變傳播方向 , 要發(fā)生側(cè)移鏡的光線經(jīng)兩次出射光線向棱鏡底圓界面的法線是過圓心的 直線, 經(jīng)過兩次折射后向圓 心偏折應(yīng)用測定玻璃的折射率全反射棱鏡 , 改變光的傳播改變光的傳播方向方向答案 :B變式 3: 空氣中兩條光線 a 和 b 從方框左側(cè)入射, 分別從方框下方和上方射出, 其框外光線如圖 典例 3 一束復(fù)色光由空氣射向一塊平行玻璃磚 , 經(jīng)折射分成兩束單色光 a,b 。已知 a 光的甲所示。方框內(nèi)有兩個折射率 n=1.5 的玻璃全反射棱鏡。圖乙給出了兩棱鏡四種放置方式的 示意圖 , 其中能產(chǎn)生圖甲效果的是 ( B )題型四 光的色散各種色光的比較顏色紅橙黃綠青藍(lán)紫頻率低高同一介

20、質(zhì)中的折射率小大同一介質(zhì)中的速度大小波長大小臨界角大小通過棱鏡的偏折角小大 典例 4 雨后太陽光入射到水滴中發(fā)生色散而形成彩虹。 設(shè)水滴是球形的 , 圖中的圓代表水滴過球心的截面 ,入射光線在過此截面的平面內(nèi) ,a,b,c,d 代表四條不同顏色的出射光線 , 則它們依次可能是 ( )A. 紫光、黃光、藍(lán)光和紅光B. 紫光、藍(lán)光、黃光和紅光C. 紅光、藍(lán)光、黃光和紫光D. 紅光、黃光、藍(lán)光和紫光 答案 :B變式 4:實驗表明 , 可見光通過三棱鏡時各色光的折射率 n 隨著波長的變化符合科西經(jīng)驗公式:n=A+ B2 + C4 ,其中 A,B,C 是正的常量。太陽光進(jìn)入三棱鏡后發(fā)生色散的情形如圖所示

21、 , 則A.屏上 c 處是紫光C.屏上 b 處是紫光B. 屏上 d 處是紅光D. 屏上 a 處是紅光同步練習(xí)1.( 光的反射與折射) 如圖所示 , 空氣中有一折射率為2 的玻璃柱體 , 其橫截面是圓心角為90°、半徑為 R的扇形 OAB,一束平行光平行于橫截面 ,以 45°入射角照射到 OA上,OB不透光 ,若只考慮首次入射到圓弧 AB上的光 , 則圓弧 AB上有光透出部分的弧長為 ( B )643122.( 光的全反射 )某種液體的折射率為 2 ,距液面下深 h處有一個點光源 ,從液面上看液面被光 源照亮的圓形區(qū)域的直徑為 ( B )A.2 2 h B.2h C. 2 h D.h3.( 對光路的控制 )( 多選)如圖所示 ,兩塊相同的玻璃等腰三棱鏡 ABC置于空氣中 , 兩者的 AC面 相互平行放置 ,由紅光和藍(lán)光組成的細(xì)光束平行于BC面從 P點射入 ,通過兩棱鏡后 , 變?yōu)閺?a,b兩點射出的單色光 , 對于這兩束單色光 ( BD )A.紅光在玻璃中傳播速度比藍(lán)光小B. 從 a點射出的為紅光 ,從 b點射出的為藍(lán)光C. 從