江蘇專用2022版高考物理一輪復(fù)習(xí)課后練習(xí)40光的折射全反射含解析

江蘇專用2022版高考物理一輪復(fù)習(xí)課后練習(xí)40光的折射全反射含解析江蘇專用2022版高考物理一輪復(fù)習(xí)課后練習(xí)40光的折射全反射含解析PAGE10-江蘇專用2022版高考物理一輪復(fù)習(xí)課后練習(xí)40光的折射全反射含解析光的折射全反射建議用時：45分鐘1．一束單色光從真空斜射向某種介質(zhì)的表面，光路如圖所示。下列說法中正確的是（)A．此介質(zhì)的折射率等于1.5B．此介質(zhì)的折射率等于eq\r（2)C．當(dāng)光線從介質(zhì)射向真空中時，入射角大于60°時可發(fā)生全反射現(xiàn)象D．當(dāng)光線從介質(zhì)射向真空中時，入射角小于30°時可能發(fā)生全反射現(xiàn)象B［由題圖及折射率定義得，n＝eq\f(sin45°，sin30°)＝eq\r(2），選項(xiàng)A錯,B對；當(dāng)光線從介質(zhì)射向真空中時，發(fā)生全反射的臨界角C滿足sinC＝eq\f(1，n）,解得C＝45°,即入射角大于等于45°時可發(fā)生全反射現(xiàn)象，選項(xiàng)C、D錯。]2．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，a光的折射角小B．在真空中,a光的波長小于b光的波長C．水對a光的折射率大于對b光的折射率D．水下b光不能射到圖中Ⅱ區(qū)域A[根據(jù)題述可知，b光發(fā)生全反射的臨界角較小,由sinC＝eq\f(1，n)可知，水對b光的折射率較大，對a光的折射率較小，a、b光從Ⅰ區(qū)域某點(diǎn)傾斜射出時，a光的折射角小，A正確，C錯誤；由折射率隨光的頻率的增大而增大可知，a光的頻率較小,波長較長,B錯誤；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錯誤。]3．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光的傳播速度大于b光的傳播速度B．在真空中，a光的波長小于b光的波長C．在真空中，a光的波長大于b光的波長D．玻璃磚對a光的折射率小于對b光的折射率B[通過題圖可看出，折射后a光的偏折程度大于b光的偏折程度，玻璃磚對a光的折射率大于b光的折射率,選項(xiàng)D錯誤；a光的頻率大于b光的頻率，波長小于b光的波長，選項(xiàng)B正確，C錯誤；由n＝eq\f（c，v）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錯誤。］4．（2021·江蘇省新高考適應(yīng)性考試)如圖所示，一束激光照射在橫截面為正方形的透明玻璃柱上,光線與橫截面平行，則透過玻璃柱的光線可能是圖中的()A．①B．②C．③D．④C[根據(jù)折射定律n＝eq\f（sini1，sinr1),n>1，解得i1>r1，所以折射光線向右偏折；根據(jù)折射定律n＝eq\f(sini1，sinr1）,n＝eq\f（sini2，sinr2)，r1＝r2,解得i1＝i2，所以出射光線與入射光線平行.故選C。］5．（2020·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．該三棱鏡對該單色光的折射率為eq\r(3）B．光在F點(diǎn)發(fā)生全反射C．光從空氣進(jìn)入棱鏡，波長變長D．從F點(diǎn)出射的光束與入射到E點(diǎn)的光束可能平行A［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＝eq\f（sini,sinr)＝eq\r（3)，A正確；由sinC＝eq\f(1，n）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，故不會發(fā)生全反射，B錯誤；根據(jù)公式n＝eq\f(c,v）＝eq\f（λ空f，λ介f)＝eq\f(λ空，λ介)，得λ介＝eq\f(λ空，n）,可知光從空氣進(jìn)入棱鏡，波長變短，C錯誤；三棱鏡兩次折射使得光線都向AM邊偏折，不會與入射到E點(diǎn)的光束平行，D錯誤。］6．(2018·江蘇常州期末)在安靜的夜晚釣魚是一種樂趣。如圖所示，平靜湖面岸邊的垂釣者,眼睛恰好位于岸邊水面正上方h1＝0.9m的高度處，浮標(biāo)Q離岸邊P點(diǎn)s1＝1。2m遠(yuǎn),當(dāng)魚餌燈M與浮標(biāo)的水平距離s2＝1。8m時，垂釣者恰好觀察到Q擋住了M的像，已知水的折射率n＝eq\f(4，3）.求:（1)魚餌燈離水面的深度h2；（2）如果魚餌被魚拖著下沉，則被魚餌燈照亮的水面范圍將變大還是變??？[解析］（1)作出折射光路圖如圖所示：由折射定律得n＝eq\f(sini，sinγ）＝eq\f(\f（s1,\r（h\o\al(2，1)＋s\o\al(2,1）)),\f（s2,\r（h\o\al（2，2)＋s\o\al(2,2)）))解得：h2＝2。4m。(2)當(dāng)魚餌燈發(fā)出的光恰好射出時，魚餌燈與P點(diǎn)的連線和豎直方向夾角為臨界角C，則sinC＝eq\f（1，n）可知全反射的臨界角一定,而tanC＝eq\f（s，h）可知h變大時，s變大；故魚餌燈照亮的水面范圍將變大。［答案]（1）2.4m（2)變大7．(2019·泰安二模）如圖為用一個折射率為n＝eq\r(2)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,請回答下列問題：(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°〈C≤60°由n＝eq\f（1,sinC)可得，eq\f(1,sin60°)≤n〈eq\f(1，sin30°）eq\f（2，3）eq\r（3)≤n〈2。[答案](1）見解析（2)eq\f（2,3）eq\r（3）≤n〈28．(2020·湖北八校二模）如圖所示,若實(shí)心玻璃柱長L＝40cm，寬d＝4cm，玻璃的折射率n＝eq\f(2,\r（3））,一細(xì)光束從玻璃柱的左端的正中心射入，則光最多可以在玻璃柱中反射______次；光在玻璃柱中傳播的最長時間為________（保留兩位有效數(shù)字,已知光在真空中傳播速度c＝3。0×108m/s)。［解析］光束進(jìn)入玻璃柱，在玻璃柱壁恰好發(fā)生全反射時,在玻璃柱中反射的次數(shù)最多，所用的時間最長。臨界角C滿足sinC＝eq\f（1，n),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＝dtanC＝6.93cm，光束從進(jìn)入到第一次反射沿軸線前進(jìn)eq\f（x,2)＝3。47cm，所以N－1＝eq\f（L－\f(x，2),x)＝eq\f（40－3。47，6。93)＝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距離s＝eq\f(L，sinC)＝eq\f(40×10－2，\f（\r(3)，2））m＝0。46m，光在玻璃柱中傳播的最長時間t＝eq\f(s,v)＝eq\f(0。46×\f（2,\r（3)),3×108)s＝1.8×10－9s.[答案］61。8×10－9s9．(2019·信陽市模擬)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)過玻璃半球的光路示意圖如圖所示。根據(jù)折射定律可知n＝eq\f(sin60°,sinα）＝eq\f（sinβ,sinθ)根據(jù)幾何關(guān)系可知β＝60°則有α＝θ＝30°,所以n＝eq\r(3）。(2)根據(jù)以上幾何關(guān)系可知2eq\x\to(OE)cos30°＝R，tan60°＝eq\f（\x\to(OE)＋R，\x\to（CD）),解得eq\x\to（CD）＝eq\f(\r(3)＋1,3）R。[答案］(1)eq\r（3)（2）eq\f(\r(3）＋1,3)R10．(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為對稱軸，一束單色光從O1點(diǎn)斜射到AB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eq\f（\r（3),3)，DO2⊥CO2,透明材料對單色光的折射率為eq\f（2\r(3），3），光在真空中傳播速度為c,求:(1）O1O2與O2E的夾角θ的大小；（2)光在透明材料中傳播的時間(不考慮光在BC面的反射）。(結(jié)果可以用根號表示)[解析］本題通過直線和曲線界面的組合考查光的折射和反射問題。(1)由折射定律有n＝eq\f(sinα,sinr),可得r＝30°，光在圓弧面上E點(diǎn)剛好發(fā)生全反射，因此有sinC＝eq\f（1,n)＝eq\f(\r(3），2),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O