新教材高考物理一輪復習課時練40光的折射全反射含解析新人教版

一輪復習精品資料(高中)PAGE1-光的折射全反射1.(對折射率的理解)(2020北京房山一模)下表是在20℃時,波長為589.3nm的光在幾種介質中的折射率,根據(jù)表中數(shù)據(jù)結合所學知識,下列判斷正確的是()表:幾種介質的折射率(λ=589.3nm,t=20℃)介質折射率介質折射率金剛石2.42玻璃1.5~1.8氯化鈉1.54水1.33二硫化碳1.63水晶1.55酒精1.36空氣1.00028A.這種光在玻璃中的速度大于在水中的速度B.水晶對不同顏色的光的折射率都是1.55C.這種波長的光從玻璃射入水中可能發(fā)生全反射D.這種波長的光從水射入空氣比從水晶射入空氣更容易發(fā)生全反射2.(光在玻璃磚中的傳播)(2020北京通州一模)如圖所示,上、下表面平行的玻璃磚放在空氣中,光以入射角θ從玻璃磚的上表面A點射入,從下表面的B點射出的光線相對于入射光線的側移距離為d,當θ增大一個小角度時,下列說法正確的是()A.側移距離d增大B.在A點可能發(fā)生全反射C.在B點一定發(fā)生全反射D.光在玻璃中的傳播時間變短3.(光的折射)(2020山東高三一模)在一次討論中,老師問道:“假如水中相同深度處有a、b、c三種不同顏色的單色點光源,有人在水面上方同等條件下觀測發(fā)現(xiàn),b在水下的像最深,c照亮水面的面積比a的大,關于這三種光在水中的性質,同學們能做出什么判斷?”有同學回答如下:①c光的頻率最大;②a光的傳播速度最小;③b光的折射率最大;④a光的波長比b光的短。根據(jù)老師的假定,以上回答正確的是()A.①② B.①③ C.②④ D.③④4.(光的折射)(2020山東濱州高三三模)如圖所示,ACDB為圓柱形玻璃的橫截面,AB為其直徑?，F(xiàn)有兩單色光組成的復合光沿EA方向射向玻璃,其折射光線分別沿AC、AD方向,光從A到C的時間為tAC,從A到D的時間為tAD。則()A.tAC=tAD B.tAC<tAD C.tAC>tAD D.無法確定5.(多選)(折射和全反射)(2020山東濟寧高三一模)如圖所示,足夠大的平行玻璃磚厚度為d,底面鍍有反光膜CD,反光膜厚度不計,一束光線以45°的入射角由A點入射,經(jīng)底面反光膜反射后,從頂面B點射出(B點圖中未畫出)。已知玻璃對該光線的折射率為2,c為光在真空中的傳播速度,不考慮多次反射。則下列說法正確的是()A.該光線在玻璃中傳播的速度為cB.該光線在玻璃中的折射角為30°C.平行玻璃磚對該光線的全反射臨界角為45°D.為了使從A點以各種角度入射的光線都能從頂面射出,則底面反光膜面積至少為4πd26.(全反射)(2020安徽高三三模)如圖所示,陰影部分為一透明材料做成的柱形光學元件的橫截面,其中ABCD是邊長為80cm的正方形,中空截面是正方形ABCD的內(nèi)切圓,圓心為O。O處有一點光源,射向四周的光束中,只有一部分能從正方形ABCD邊所在的面射出。已知此透明材料對該光束的折射率為n=53(1)該透明材料的臨界角;(2)光從正方形橫截面ABCD上射出的長度。7.(光的折射和全反射)(2020遼寧高三一模)如圖所示是一個水平橫截面為圓形的平底玻璃缸,玻璃缸深度為2h,缸底面圓心處有一單色點光源S,缸中裝有某種液體,深度為h,O點為液面的圓心,OS垂直于水平面。用面積為πh2的黑紙片覆蓋在液面上,則液面上方恰好無光線射出。若在上述黑紙片上,以O為圓心剪出一個面積為13πh2素養(yǎng)綜合練8.(2020浙江卷)如圖所示,圓心為O、半徑為R的半圓形玻璃磚置于水平桌面上,光線從P點垂直界面入射后,恰好在玻璃磚圓形表面發(fā)生全反射;當入射角θ=60°時,光線從玻璃磚圓形表面出射后恰好與入射光平行。已知真空中的光速為c,則()A.玻璃磚的折射率為1.5B.OP之間的距離為22C.光在玻璃磚內(nèi)的傳播速度為33D.光從玻璃到空氣的臨界角為30°9.(多選)(2020浙江高三一模)一個高為h的玻璃圓柱體中心S處裝有一個小彩燈。小彩燈可以發(fā)出紅、藍兩種顏色變換的光,已知圓柱體的玻璃對紅、藍兩種光的折射率分別為n1、n2,則()A.在玻璃圓柱體內(nèi),紅光的傳播速度大于藍光的傳播速度B.若圓柱體的半徑足夠大,紅光在上表面的圓形透光面比藍光小C.若要使兩種色光均可從玻璃圓柱體上表面的各個方向射出,則玻璃圓柱體上表面的半徑不能超過hD.從玻璃圓柱體上表面正上方觀看小彩燈,看到的燈比實際高,且藍光比紅光更高10.(2020北京第一六六中學高三模擬)如圖甲所示,某種油量計是由許多透明等厚的薄塑料片疊合而成的,每個薄片的形狀如圖乙所示,其底部為等腰直角三角形,薄片的長度不等。把這一油量計固定在油箱內(nèi),通過觀察窗口可以清晰看到油量計的上表面有一條明暗分界線,從而可知箱內(nèi)剩余油的多少。已知塑料的折射率為n,且小于油的折射率,當油箱中有半箱油時,油量計的上表面()A.左明右暗,且n>2 B.左明右暗,且n<2C.左暗右明,且n>2 D.左暗右明,且n<211.(2020湖北高三一模)角反射器是由三個互相垂直的反射平面所組成,入射光束被它反射后,總能沿原方向返回,自行車尾燈也用到了這一裝置。如圖所示,自行車尾燈左側面切割成角反射器陣列,為簡化起見,假設角反射器的一個平面平行于紙面,另兩個平面均與尾燈右側面成45°夾角,且只考慮紙面內(nèi)的入射光線。為使垂直于尾燈右側面入射的光線在左側面發(fā)生兩次全反射后沿原方向返回,尾燈材料的折射率要滿足什么條件?12.(2020福建高三一模)如圖所示,一長方體透明玻璃磚在底部挖去半徑為R的半圓柱,玻璃磚長為L。一束單色光垂直于玻璃磚上表面射入玻璃磚,且覆蓋玻璃磚整個上表面,已知該單色光在玻璃磚中的折射率為n=2,真空的光速c=3.0×108m/s,求:(1)單色光在玻璃磚中的傳播速度;(2)半圓柱面上有光線射出的表面積。▁▃▅▇█參*考*答*案█▇▅▃▁課時規(guī)范練40光的折射全反射1.C從表中可得出在20℃時玻璃對光的折射率在1.5~1.8,水對光的折射率為1.33,根據(jù)v=cn可知這種光在玻璃中的速度小于在水中的速度,故A錯誤;水晶對波長為589.3nm的光的折射率為1.55,故B錯誤;玻璃對光的折射率大于水對光的折射率,則這種波長的光從玻璃射入水的過程,即從光密介質射向光疏介質,故可能發(fā)生全反射,故C正確;根據(jù)n=12.A當入射角θ增大時,折射角增大,由于出射光線與入射光線平行,側移距離d增大,故A正確;在A點,光線從空氣入射到玻璃磚,由光疏介質射到光密介質,所以在A點不會發(fā)生全反射,故B錯誤;在上表面,入射角小于90°,折射角一定小于臨界角,光到達下表面時的入射角與上表面的折射角相等,則此入射角小于臨界角,不可能發(fā)生全反射,故C錯誤;當θ增大時,折射角增大,光在玻璃中的傳播路程增大,時間變長,故D錯誤。3.C頻率最小的光,水對它的折射率最小,在水下的像最深,所以b的折射率最小,頻率最小,波長最大,傳播速度最大,③錯誤④正確;照亮水面的圓面積的半徑R與臨界角C滿足tanC=R又sinC=1n,c照亮水面的面積比a的大,則c的臨界角大,水對c的折射率小,所以a的折射率最大,a的頻率最大,a的傳播速度最小,①錯誤②4.B由于AD光的折射角小于AC光的折射角,故AD光的折射率大于AC光,由v=cn可知,AD光在玻璃中速度較小,AB為直徑,故AD>AC,故tAC<tAD5.BC玻璃磚的折射率為n=2=cv,則該光線在玻璃中傳播的速度為v=c2,故A錯誤;由折射定律得n=sinαsinβ,可得β=30°,選項B正確;設臨界角為C,則有sinC=1n=22,得6.〖答案〗(1)37°(2)240cm〖解析〗(1)設該種材料臨界角為CsinC=1得:C=37°(2)如圖所示,若沿OE方向射到AB上的光剛好發(fā)生全反射,則∠GOE=37°,則EG=OGtan37°=30cm同理,若沿OH方向射到AB上的光剛好發(fā)生全反射,則∠GOH=37°,則HG=OGtan37°=30cm。所以能從AB射出的區(qū)域長度為60cm,可見光能從正方形橫截面ABCD上射出的長度為240cm。7.〖答案〗4+233π〖解析〗用面積為S1=πh2的黑紙片覆蓋在液面上,液面上方恰好無光線射出,則從點光源S發(fā)出的光線射到黑紙片的邊緣處恰發(fā)生全反射,臨界角為C,光路圖如圖甲所示。甲S1=πr12=π由幾何關系得tanC=r由全反射知識有sinC=1解得n=2剪出一個面積為S2=13πh2圓孔后,設透光部分的半徑為r2,射出光線的最大入射角為i,對應的折射角為θ乙S2=πr22=由幾何關系得tani=r根據(jù)折射定律有n=sin缸口的最小半徑為r3=r2+htanθ缸口的最小面積為S3=πr解得S3=4+233π8.C設玻璃磚的半徑為R,全反射的臨界角為C0,入射角為60°時,折射角為γ,發(fā)生全反射時,有n=1sinC0,折射率n=sinθsinγ,由圖中幾何關系可得OP=RsinC0,tanγ=sinγcosγ=OPR=RsinC0R=1n=sin9.AD由題可知n1<n2,根據(jù)公式v=cn可知,在玻璃圓柱體內(nèi),紅光的傳播速度大于藍光的傳播速度,故A正確;由于紅光的折射率小于藍光的折射率,即發(fā)生全反射時紅光的臨界角大,若圓柱體的半徑足夠大,紅光在上表面的圓形透光面比藍光大,故B錯誤;設玻璃圓柱體上表面的半徑為R,若要使兩種色光均可從玻璃圓柱體上表面的各個方向射出,則入射角小于藍光的臨界角,如圖所示:則根據(jù)幾何關系,有sinC=1n2≥R10.A在右側,塑料薄片插入油中,由于油的折射率大于塑料的折射率,光線在塑料和油的界面處發(fā)生折射進入油中,看起來是暗的;而在左側塑料的折射率又大于空氣的折射率,光線在塑料和空氣的界面處發(fā)生全反射,返回油量計的上端面并射出,故人看起來是明亮的。所以是左明右暗。要使光線在塑料和空氣的界面處發(fā)生全反射,臨界角必須滿足C<45°,根據(jù)臨界角公式sinC=1n,解得n=1sinC>11.〖答案〗n≥2〖解析〗垂直尾燈右側面入射的光線恰好發(fā)生全發(fā)射時,由折射定律nmin=sin90°解得nmin=2②故尾燈材料的折射率n≥212.〖答案〗(1)2.1×108m/s(2)π2〖解析〗(1)由n=cv得v=cn=2.1×10(2)光線經(jīng)過玻璃磚上表面到達下方的半圓柱面出射時可能發(fā)生全反射,如圖,設恰好發(fā)生全反射時的臨界角為C,由折射定律n=1得C=π則有光線射出的部分圓柱面的面積為S=π2RL光的折射全反射1.(對折射率的理解)(2020北京房山一模)下表是在20℃時,波長為589.3nm的光在幾種介質中的折射率,根據(jù)表中數(shù)據(jù)結合所學知識,下列判斷正確的是()表:幾種介質的折射率(λ=589.3nm,t=20℃)介質折射率介質折射率金剛石2.42玻璃1.5~1.8氯化鈉1.54水1.33二硫化碳1.63水晶1.55酒精1.36空氣1.00028A.這種光在玻璃中的速度大于在水中的速度B.水晶對不同顏色的光的折射率都是1.55C.這種波長的光從玻璃射入水中可能發(fā)生全反射D.這種波長的光從水射入空氣比從水晶射入空氣更容易發(fā)生全反射2.(光在玻璃磚中的傳播)(2020北京通州一模)如圖所示,上、下表面平行的玻璃磚放在空氣中,光以入射角θ從玻璃磚的上表面A點射入,從下表面的B點射出的光線相對于入射光線的側移距離為d,當θ增大一個小角度時,下列說法正確的是()A.側移距離d增大B.在A點可能發(fā)生全反射C.在B點一定發(fā)生全反射D.光在玻璃中的傳播時間變短3.(光的折射)(2020山東高三一模)在一次討論中,老師問道:“假如水中相同深度處有a、b、c三種不同顏色的單色點光源,有人在水面上方同等條件下觀測發(fā)現(xiàn),b在水下的像最深,c照亮水面的面積比a的大,關于這三種光在水中的性質,同學們能做出什么判斷?”有同學回答如下:①c光的頻率最大;②a光的傳播速度最小;③b光的折射率最大;④a光的波長比b光的短。根據(jù)老師的假定,以上回答正確的是()A.①② B.①③ C.②④ D.③④4.(光的折射)(2020山東濱州高三三模)如圖所示,ACDB為圓柱形玻璃的橫截面,AB為其直徑?，F(xiàn)有兩單色光組成的復合光沿EA方向射向玻璃,其折射光線分別沿AC、AD方向,光從A到C的時間為tAC,從A到D的時間為tAD。則()A.tAC=tAD B.tAC<tAD C.tAC>tAD D.無法確定5.(多選)(折射和全反射)(2020山東濟寧高三一模)如圖所示,足夠大的平行玻璃磚厚度為d,底面鍍有反光膜CD,反光膜厚度不計,一束光線以45°的入射角由A點入射,經(jīng)底面反光膜反射后,從頂面B點射出(B點圖中未畫出)。已知玻璃對該光線的折射率為2,c為光在真空中的傳播速度,不考慮多次反射。則下列說法正確的是()A.該光線在玻璃中傳播的速度為cB.該光線在玻璃中的折射角為30°C.平行玻璃磚對該光線的全反射臨界角為45°D.為了使從A點以各種角度入射的光線都能從頂面射出,則底面反光膜面積至少為4πd26.(全反射)(2020安徽高三三模)如圖所示,陰影部分為一透明材料做成的柱形光學元件的橫截面,其中ABCD是邊長為80cm的正方形,中空截面是正方形ABCD的內(nèi)切圓,圓心為O。O處有一點光源,射向四周的光束中,只有一部分能從正方形ABCD邊所在的面射出。已知此透明材料對該光束的折射率為n=53(1)該透明材料的臨界角;(2)光從正方形橫截面ABCD上射出的長度。7.(光的折射和全反射)(2020遼寧高三一模)如圖所示是一個水平橫截面為圓形的平底玻璃缸,玻璃缸深度為2h,缸底面圓心處有一單色點光源S,缸中裝有某種液體,深度為h,O點為液面的圓心,OS垂直于水平面。用面積為πh2的黑紙片覆蓋在液面上,則液面上方恰好無光線射出。若在上述黑紙片上,以O為圓心剪出一個面積為13πh2素養(yǎng)綜合練8.(2020浙江卷)如圖所示,圓心為O、半徑為R的半圓形玻璃磚置于水平桌面上,光線從P點垂直界面入射后,恰好在玻璃磚圓形表面發(fā)生全反射;當入射角θ=60°時,光線從玻璃磚圓形表面出射后恰好與入射光平行。已知真空中的光速為c,則()A.玻璃磚的折射率為1.5B.OP之間的距離為22C.光在玻璃磚內(nèi)的傳播速度為33D.光從玻璃到空氣的臨界角為30°9.(多選)(2020浙江高三一模)一個高為h的玻璃圓柱體中心S處裝有一個小彩燈。小彩燈可以發(fā)出紅、藍兩種顏色變換的光,已知圓柱體的玻璃對紅、藍兩種光的折射率分別為n1、n2,則()A.在玻璃圓柱體內(nèi),紅光的傳播速度大于藍光的傳播速度B.若圓柱體的半徑足夠大,紅光在上表面的圓形透光面比藍光小C.若要使兩種色光均可從玻璃圓柱體上表面的各個方向射出,則玻璃圓柱體上表面的半徑不能超過hD.從玻璃圓柱體上表面正上方觀看小彩燈,看到的燈比實際高,且藍光比紅光更高10.(2020北京第一六六中學高三模擬)如圖甲所示,某種油量計是由許多透明等厚的薄塑料片疊合而成的,每個薄片的形狀如圖乙所示,其底部為等腰直角三角形,薄片的長度不等。把這一油量計固定在油箱內(nèi),通過觀察窗口可以清晰看到油量計的上表面有一條明暗分界線,從而可知箱內(nèi)剩余油的多少。已知塑料的折射率為n,且小于油的折射率,當油箱中有半箱油時,油量計的上表面()A.左明右暗,且n>2 B.左明右暗,且n<2C.左暗右明,且n>2 D.左暗右明,且n<211.(2020湖北高三一模)角反射器是由三個互相垂直的反射平面所組成,入射光束被它反射后,總能沿原方向返回,自行車尾燈也用到了這一裝置。如圖所示,自行車尾燈左側面切割成角反射器陣列,為簡化起見,假設角反射器的一個平面平行于紙面,另兩個平面均與尾燈右側面成45°夾角,且只考慮紙面內(nèi)的入射光線。為使垂直于尾燈右側面入射的光線在左側面發(fā)生兩次全反射后沿原方向返回,尾燈材料的折射率要滿足什么條件?12.(2020福建高三一模)如圖所示,一長方體透明玻璃磚在底部挖去半徑為R的半圓柱,玻璃磚長為L。一束單色光垂直于玻璃磚上表面射入玻璃磚,且覆蓋玻璃磚整個上表面,已知該單色光在玻璃磚中的折射率為n=2,真空的光速c=3.0×108m/s,求:(1)單色光在玻璃磚中的傳播速度;(2)半圓柱面上有光線射出的表面積。▁▃▅▇█參*考*答*案█▇▅▃▁課時規(guī)范練40光的折射全反射1.C從表中可得出在20℃時玻璃對光的折射率在1.5~1.8,水對光的折射率為1.33,根據(jù)v=cn可知這種光在玻璃中的速度小于在水中的速度,故A錯誤;水晶對波長為589.3nm的光的折射率為1.55,故B錯誤;玻璃對光的折射率大于水對光的折射率,則這種波長的光從玻璃射入水的過程,即從光密介質射向光疏介質,故可能發(fā)生全反射,故C正確;根據(jù)n=12.A當入射角θ增大時,折射角增大,由于出射光線與入射光線平行,側移距離d增大,故A正確;在A點,光線從空氣入射到玻璃磚,由光疏介質射到光密介質,所以在A點不會發(fā)生全反射,故B錯誤;在上表面,入射角小于90°,折射角一定小于臨界角,光到達下表面時的入射角與上表面的折射角相等,則此入射角小于臨界角,不可能發(fā)生全反射,故C錯誤;當θ增大時,折射角增大,光在玻璃中的傳播路程增大,時間變長,故D錯誤。3.C頻率最小的光,水對它的折射率最小,在水下的像最深,所以b的折射率最小,頻率最小,波長最大,傳播速度最大,③錯誤④正確;照亮水面的圓面積的半徑R與臨界角C滿足tanC=R又sinC=1n,c照亮水面的面積比a的大,則c的臨界角大,水對c的折射率小,所以a的折射率最大,a的頻率最大,a的傳播速度最小,①錯誤②4.B由于AD光的折射角小于AC光的折射角,故AD光的折射率大于AC光,由v=cn可知,AD光在玻璃中速度較小,AB為直徑,故AD>AC,故tAC<tAD5.BC玻璃磚的折射率為n=2=cv,則該光線在玻璃中傳播的速度為v=c2,故A錯誤;由折射定律得n=sinαsinβ,可得β=30°,選項B正確;設臨界角為C,則有sinC=1n=22,得6.〖答案〗(1)37°(2)240cm〖解析〗(1)設該種材料臨界角為CsinC=1得:C=37°(2)如圖所示,若沿OE方向射到AB上的光剛好發(fā)生全反射,則∠GOE=37°,則EG=OGtan37°=30cm同理,若沿OH方向射到AB上的光剛好發(fā)生全反射,則∠GOH=37°,則HG=OGtan37°=30cm。所以能從AB射出的區(qū)域長度為60cm,可見光能從正方形橫截面ABCD上射出的長度為240cm。7.〖答案〗4+233π〖解析〗用面積為S1=πh2的黑紙片覆蓋在液面上,液面上方恰好無光線射出,則從點光源S發(fā)出的光線射到黑紙片的邊緣處恰發(fā)生全反射,臨界角為C,光路圖如圖甲所示。甲S1=πr12=π由幾何關系得tanC