高中物理總復(fù)習(xí)之鞏固練習(xí)-光的折射、全反射、色散(基礎(chǔ))

PAGE【鞏固練習(xí)】一、選擇題1、（2016北京海淀二模）平行的a、b兩種單色光的光束以相同的入射角從空氣斜射向某種長(zhǎng)方形玻璃磚上表面的同一位置，在玻璃磚下表面將分開(kāi)為不同的單色光光束。若a光的頻率小于b光的頻率，則以下光路圖中正確的是（）2、（2016四川模擬）如圖所示，真空中有一個(gè)半徑為R，質(zhì)量均勻分布的玻璃球，由a、b兩種單色光組成的復(fù)合光束射入該玻璃球，當(dāng)入射角θ等于60°時(shí)，其折射光和出射光束如圖所示。已知a光束第一次射出此玻璃球后的出射光束相對(duì)復(fù)合光束的偏轉(zhuǎn)角也為60°，c為真空中的光速，則下列說(shuō)法正確的是（）A.a光在玻璃中穿越的時(shí)間為B.用同一裝置分別進(jìn)行雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)，b光的亮條紋間距必a光大些C.a、b光從真空進(jìn)入玻璃球，其頻率將變小D.適當(dāng)增大入射角θ，a、b光束都可能發(fā)生全反射3、(2015新課標(biāo)Ⅱ卷)如圖，一束光沿半徑方向射向一塊半圓形玻璃磚，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.玻璃磚對(duì)a光的折射率小于對(duì)b光的折射率D.若改變光束的入射方向使θ角逐漸變大，則折射光線a首先消失E.分別用a、b光在同一個(gè)雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置上做實(shí)驗(yàn)，a光的干涉條紋間距大于b光的干涉條紋間距4、如圖，一個(gè)三棱鏡的截面為等腰直角ΔABC，∠A為直角。此截面所在平面內(nèi)的光線沿平行于BC邊的方向射到AB邊，進(jìn)入棱鏡后直接射到AC邊上，并剛好能發(fā)生全反射。該棱鏡材料的折射率為（）A.B.C.D.5、在一次討論中，老師問(wèn)道：“假如水中相同深度處有a、b、c三種不同顏色的單色點(diǎn)光源，有人在水面上方同等條件下觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，b在水下的像最深，c照亮水面的面積比a的大。關(guān)于這三種光在水中的性質(zhì)，同學(xué)們能做出什么判斷？”有同學(xué)回答如下：①c光的頻率最大②a光的傳播速度最?、踒光的折射率最大④a光的波長(zhǎng)比b光的短根據(jù)老師的假定，以上回答正確的是（）A.①②B.①③C.②④D.③④6、頻率不同的兩束單色光1和2以相同的入射角從同一點(diǎn)射入一厚玻璃板后，其光路如圖所示，下列說(shuō)法正確的是（）A.單色光1的波長(zhǎng)小于單色光2的波長(zhǎng)B.在玻璃中單色光1的傳播速度大于單色光2的傳播速度C.單色光1通過(guò)玻璃板所需的時(shí)間小于單色光2通過(guò)玻璃板所需的時(shí)間D.單色光1從玻璃到空氣的全反射臨界角小于單色光2從玻璃到空氣的全反射臨界角7、已知某種介質(zhì)對(duì)某單色光的臨界角為，則（）A．該介質(zhì)對(duì)此單色光的折射率等于。B．此單色光在該介質(zhì)中的傳播速度等于（c是真空中的光速）。C．此單色光在該介質(zhì)中的波長(zhǎng)是在真空中波長(zhǎng)的倍。A．偏大B．偏小C．不變D．無(wú)法確定二、填空題1、在陽(yáng)光照射下，充滿(mǎn)霧氣的瀑布上方常常會(huì)出現(xiàn)美麗的彩虹。彩虹是太陽(yáng)光射入球形水珠經(jīng)折射、內(nèi)反射，再折射后形成的。光的折射發(fā)生在兩種不同介質(zhì)的________上，不同的單色光在同種均勻介質(zhì)中_________不同。2、光導(dǎo)纖維是一種比頭發(fā)還細(xì)的玻璃絲，這種玻璃絲分為內(nèi)外兩層（芯線和包層），芯線的折射率比包層的折射率____________。海市蜃樓是光在密度分布不均勻的空氣中傳播時(shí)發(fā)生全反射而產(chǎn)生的，原因是海面上的下層空氣的折射率比上層___________；在沙漠中也會(huì)看到“海市蜃樓”現(xiàn)象，原因是接近沙面的空氣層比上層空氣的折射率___________。

3、一個(gè)三棱鏡的頂角為300，當(dāng)一條光線從它的一個(gè)側(cè)面AB垂直入射時(shí)，從另一個(gè)側(cè)面AC射出，測(cè)得出射光線的方向相對(duì)于入射光線向棱鏡底面偏折300，如圖所示，據(jù)此可知，該三棱鏡的折射率為_(kāi)_____，光在該棱鏡中的傳播速度為_(kāi)___________。4、如圖所示，一段橫截面為正方形的玻璃棒，中間部分彎成四分之一圓弧形狀，一細(xì)束單色光由MN端面的中點(diǎn)垂直射入，恰好能在弧面EF上發(fā)生全反射，然后垂直P(pán)Q端面射出。①該玻璃棒的折射率為_(kāi)_______。②若將入射光向N端平移，當(dāng)?shù)谝淮紊涞交∶鍱F上時(shí)______（填“能”“不能”或“無(wú)法確定能否”）發(fā)生全反射。5、如圖所示，一束激光從O點(diǎn)由空氣射入厚度均勻的介質(zhì)，經(jīng)下表面反射后，從上面的A點(diǎn)射出。已知入射角為i，A與O相距l(xiāng)，介質(zhì)的折射率為n，介質(zhì)的厚度d為_(kāi)_______。6、某同學(xué)由于沒(méi)有量角器，他在完成了光路圖以后，以O(shè)點(diǎn)為圓心，10.00cm長(zhǎng)為半徑畫(huà)圓，分別交線段OA于A點(diǎn)，交O、O'連線延長(zhǎng)線于C點(diǎn)。過(guò)A點(diǎn)作法線NN'的垂線AB交NN'于B點(diǎn)，過(guò)C點(diǎn)作法線NN'的垂線CD交于NN'于D點(diǎn)，如圖所示，用刻度尺量得OB=8.00cm，CD=4.00cm。由此可得出玻璃的折射率n=________。三、計(jì)算題1、一束單色光由左側(cè)射入盛有清水的薄壁圓柱形玻璃杯，圖為過(guò)軸線的截面圖，調(diào)整入射角α，光線恰好在水和空氣的界面上發(fā)生全反射，已知水的折射率為，求的值。2、如圖所示，游泳池寬度L=15m，水面離岸邊的高度為0.5m，在左岸邊一標(biāo)桿上裝有一A燈，A燈距地面高0.5m，在右岸邊站立著一個(gè)人，E點(diǎn)為人眼的位置，人眼距地面離1.5m，若此人發(fā)現(xiàn)A燈經(jīng)水反射所成的像與左岸水面下某處的B燈經(jīng)折射后所成的像重合，已知水的折射率為1.3，則B燈在水面下多深處？（B燈在圖中未畫(huà)出）

3、一半徑為R的1/4球體放置在水平面上，球體由折射率為的透明材料制成。現(xiàn)有一束位于過(guò)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?gòu)呢Q直表面射出，如圖所示。已知入射光線與桌面的距離為。求出射角?！敬鸢概c解析】一、選擇題1、【答案】A【解析】光線通過(guò)玻璃磚發(fā)生了兩次折射，在玻璃磚下表面的入射角等于上表面的折射角，根據(jù)光路可逆原理可知，在玻璃磚下表面的折射角等于上表面的入射角，由幾何關(guān)系可知，出射光線與入射光線平行，所以出射時(shí)a、b兩束單色光互相平行，CD錯(cuò)；a光的頻率小于b光的頻率，則玻璃對(duì)a光的折射率比b光的小，根據(jù)折射定律可知，b光通過(guò)玻璃磚時(shí)側(cè)移較大，A正確，B錯(cuò)。故選A。2、【答案】A【解析】a光入射角為i=60°，折射角為r=30°，則玻璃球?qū)光的折射率。光在玻璃球中的傳播速度，由幾何關(guān)系得光在玻璃球中傳播的距離，a光在玻璃中穿越的時(shí)間，聯(lián)立得，A正確；根據(jù)光路圖讀出b光偏折程度大于a光的偏折程度，可知b光的折射率大于a光的折射率，則b光的頻率高，波長(zhǎng)短，由，則b光的干涉條紋間距小些，B錯(cuò)；光的頻率由光源決定，與介質(zhì)無(wú)關(guān)，則a、b光從真空進(jìn)入玻璃球，其頻率不變，C錯(cuò)；由于光線射到玻璃球內(nèi)表面時(shí)，入射角等于光線進(jìn)入玻璃球時(shí)的入射角，根據(jù)光路可逆知，不可能發(fā)生全反射，D錯(cuò)。故選A。3、【答案】ABD【解析】由圖可知：玻璃磚對(duì)a光的折射率大于對(duì)b光的折射率，故C錯(cuò)誤；在玻璃中，a光的傳播速度小于b光的傳播速度，故A正確；a光的頻率大于b光的頻率,在真空中，a光的波長(zhǎng)小于b光的波長(zhǎng)，故B正確；若改變光束的入射方向使θ角逐漸變大，因?yàn)閍光的折射率大，則折射光線a首先消失，故D正確；a光的波長(zhǎng)小于b光的波長(zhǎng)，分別用a、b光在同一個(gè)雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置上做實(shí)驗(yàn)，a光的干涉條紋間距小于b光的干涉條紋間距，故E錯(cuò)誤?！究键c(diǎn)】光的折射；光的干涉4、【答案】A【解析】三棱鏡的截面為等腰直角ABC，光線沿平行于BC邊的方向射到AB邊，則第一次折射時(shí)的入射角等于45°，射到AC邊上，并剛好能發(fā)生全反射，則有，由折射定律可得：，聯(lián)立解得折射率。故選A。5、【答案】C【解析】根據(jù)視深，折射率越大視深越小，b在水下的像最深，對(duì)水的折射率最小，頻率最小，在水中的傳播速度最大，波長(zhǎng)最大，③錯(cuò)④對(duì)；分析全反射：設(shè)照亮水面的半徑為R，水的深度為h，，，c照亮水面的面積比a的大，說(shuō)明c的臨界角大于a的，c的折射率小于a的，則a的折射率、頻率最大，在水中的傳播速度最小，①錯(cuò)②對(duì)，故正確選項(xiàng)為C。6、【答案】AD【解析】由折射光路知，1光線的折射率大，頻率大，波長(zhǎng)小，在介質(zhì)中的傳播速度小，產(chǎn)生全反射的臨界角小，AD對(duì)，B錯(cuò)。，在玻璃種傳播的距離為，傳播速度為，所以光的傳播時(shí)間為，1光線的折射角小，所經(jīng)歷的時(shí)間長(zhǎng)，C錯(cuò)誤。7、【答案】ABC

【解析】根據(jù)全反射臨界角的定義應(yīng)有可知選項(xiàng)A是正確的。光在介質(zhì)中的傳播速度，因此選項(xiàng)B也是正確的。光在介質(zhì)中的波長(zhǎng)，因此選項(xiàng)C也是正確的。某一單色光在任何介質(zhì)中傳播時(shí)，頻率不變，光色不變，因此選項(xiàng)D是錯(cuò)誤的。故選ABC。

8、【答案】D【解析】紫光的折射率比紅光的折射率大，入射角相同，則紫光的折射角比紅光的折射角小，A錯(cuò)誤；由于在玻璃磚上表面的折射角與在玻璃磚下表面的入射角相等，所以都不能發(fā)生全反射，B錯(cuò)誤；任何單色光通過(guò)玻璃磚后都平行于入射光射出，但發(fā)生了側(cè)移，而且紫光的側(cè)移大，C錯(cuò)誤，D正確。故選D。9、【答案】B【解析】光線在AB界面射入時(shí)，與界面垂直，傳播方向不變，射到AC界面時(shí)，入射角等于45°，由臨界角的計(jì)算公式：，可知玻璃的臨界角為C＜45°，光在AC界面發(fā)生全反射，同理可知光在CB界面也發(fā)生全反射，作出光路圖可知，選項(xiàng)B正確。10、【答案】A【解析】根據(jù)偏折程度大的是紫光，偏折程度小的是紅光，可知從上到下的排列順序是：紅光→紫光；紫光臨界角小，最容易發(fā)生全發(fā)射，所以最先消失的是紫光。故選A。11、【答案】C【解析】經(jīng)過(guò)玻璃磚的光路如圖中實(shí)線所示，由于所作的玻璃磚分界線不是實(shí)際的分界線，如圖中虛線所示，由幾何知識(shí)可知，測(cè)出的折射角與正確值相同。二、填空題1、【答案】界面；的傳播速度2、【答案】大、大、小【解析】在夏季，白晝海水溫度比較低，特別是有冷水流經(jīng)過(guò)的海面，水溫更低，下層空氣受水溫更低，下層空氣受水溫影響，比上層空氣更冷，所以出現(xiàn)下冷上暖的反?，F(xiàn)象（正常情況是下暖上涼，平均每升高100米，氣溫降低0.6℃左右）。下層空氣本來(lái)就因氣壓較高，密度較大，現(xiàn)在再加上氣溫又較上層更低，密度就顯得特別大，因此空氣層下密上疏的差別異常顯著。發(fā)生在沙漠里的“海市蜃樓”，就是太陽(yáng)光遇到了不同密度的空氣而出現(xiàn)的折射現(xiàn)象。沙漠里，白天沙石受太陽(yáng)炙烤，沙層表面的氣溫迅速升高。由于空氣傳熱性能差，在無(wú)風(fēng)時(shí)，沙漠上空的垂直氣溫差異非常顯著，下熱上冷，上層空氣密度高，下層空氣密度低。當(dāng)太陽(yáng)光從密度高的空氣層進(jìn)入密度低的空氣層時(shí)，光的速度發(fā)生了改變，經(jīng)過(guò)光的折射，便將遠(yuǎn)處的綠洲呈現(xiàn)在人們眼前了。在海面或江面上，有時(shí)也會(huì)出現(xiàn)這種“海市蜃樓”的現(xiàn)象。3、【答案】，?！窘馕觥孔鞒鯝C面的法線，可知在介質(zhì)中的入射角為300，在空氣中的折射角為600，根據(jù)折射率公式，光在該棱鏡中的傳播速度為。4、【答案】①②能?！窘馕觥竣偃鐖D，臨界角C=45°，。②入射角大于臨界角，能發(fā)生全反射。5、【答案】略?！窘馕觥吭O(shè)折射角為r，折射定律；幾何關(guān)系解得介質(zhì)的厚度為：。6、【答案】1.50【解析】由圖可知：sin∠i=sin∠AOB=AB/OA，sin∠r=sin∠COD=CD/OC，

OA=OC=R=10.00cm，CD=4.00cm，，代入解得：n=1.50三、計(jì)算題1、【答案】【解析】當(dāng)光線在水面發(fā)生全放射時(shí)有，當(dāng)光線從左側(cè)射入時(shí)，由折射定律有，聯(lián)立這兩式代入數(shù)據(jù)可得。2、【答案】4.35m【解析】如圖所示，設(shè)水面為CF，A到水面點(diǎn)C的距離為，B燈與水面點(diǎn)C之間的距離為，人眼到水面上點(diǎn)