2021優(yōu)化方案高三物理復(fù)習(xí)課時(shí)作業(yè)-光的折射-全反射-色散2

1．一束光線由空氣射入截面為半圓形的玻璃磚，再由玻璃磚射出，入射光線的延長(zhǎng)線沿半徑方向，那么圖14－2－21中的光路圖正確的選項(xiàng)是()圖14－2－21A．①②B．②③C．③④D．①④答案：D圖14－2－22圖14－2－222．自行車的尾燈采用了全反射棱鏡的原理，它雖然本身不發(fā)光，但在夜間騎車時(shí)，從后面開來的汽車發(fā)出的強(qiáng)光照到尾燈后，會(huì)有較強(qiáng)的光被反射回去，使汽車司機(jī)注意到前面有自行車．尾燈由透明介質(zhì)做成，其外形如圖14－2－22所示，以下說法中正確的選項(xiàng)是()A．汽車燈光應(yīng)從左面射過來，在尾燈的左外表發(fā)生全反射B．汽車燈光應(yīng)從左面射過來，在尾燈的右外表發(fā)生全反射C．汽車燈光應(yīng)從右面射過來，在尾燈的右外表發(fā)生全反射D．汽車燈光應(yīng)從右面射這來，在尾燈的左外表發(fā)生全反射解析：選D.要發(fā)生全反射，光線必定由光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)，所以D選項(xiàng)正確．圖14－2－233．如圖14－2－23所示，把由同種玻璃制成的厚度為d的立方體A和半徑為d的半球體B分別放在報(bào)紙上，且讓半球的凸面向上．從正上方(對(duì)B來說是最高點(diǎn))豎直向下分別觀察A、B中心處報(bào)紙上的文字，下面的觀察記錄正確的選項(xiàng)是()圖14－2－23①看到A中的字比B中的字高②看到B中的字比A中的字高③看到A、B中的字一樣高④看到B中的字和沒有放玻璃半球時(shí)一樣高A．①④B．只有①C．只有②D．③④答案：A4.海面下的潛艇Q為與海面上的指揮船P保持聯(lián)系，發(fā)出紅外線信號(hào)1和紫外線信號(hào)2，那么圖14－2－24中的傳播路線可能正確的選項(xiàng)是()圖14－2－24解析：選A.紅外線的頻率小于紫外線的頻率，故它們?cè)谒械恼凵渎蕁紅外＜n紫外．由于光從水中進(jìn)入空氣，即由光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)，折射角大于入射角，由此知C、D均錯(cuò)誤；圖中折射光線的反向延長(zhǎng)線與過Q豎直線的交點(diǎn)到水面的距離為光源Q的視深，設(shè)為h′，Q深度為h，那么h′＝eq\f(h,n)，由于n紅外＜n紫外，所以h′紅外＞h′紫外，A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤．5.圖14－2－25一束光從空氣射向折射率n＝eq\r(2)的某種玻璃的外表，如圖14－2－25所示．θ1代表入射角，那么()圖14－2－25A．當(dāng)θ1＞45°時(shí)會(huì)發(fā)生全反射現(xiàn)象B．無論入射角θ1是多大，折射角θ2都不會(huì)超過45°C．當(dāng)入射角θ1＝45°時(shí)，折射角θ2＝30°D．當(dāng)入射角θ1＝60°時(shí)，反射光線與折射光線垂直解析：選BC.此題入射光線是從光疏介質(zhì)射向光密介質(zhì)，折射角小于入射角，不會(huì)發(fā)生全反射現(xiàn)象，選項(xiàng)A不正確．反之，假設(shè)光線從玻璃射向空氣，會(huì)發(fā)生全反射，可計(jì)算出其臨界角C，sinC＝eq\f(1,\r(2))，C＝45°.由光路可逆性可知，無論入射角θ1是多大，折射角θ2都不會(huì)超過45°，選項(xiàng)B正確．由折射定律，要求θ2=30°，sinθ1=

sin30°得θ1=45°，選項(xiàng)C正確．折射線與反射線互相垂直，作出示意圖，如下圖，可知θ1′＋θ2＝90°，又θ1＝θ1′，θ2＝90°－θ1.由折射定律sinθ1＝eq\r(2)sin(90°－θ1)得：tanθ1＝eq\r(2)，即θ1≠60°選項(xiàng)D錯(cuò)誤．圖14－2－26圖14－2－266．兩束不同頻率的單色光a、b從空氣平行射入水中，發(fā)生了如圖14－2－26所示的折射現(xiàn)象(α>β)．以下結(jié)論中正確的選項(xiàng)是()A．光束b的頻率比光束a的低B．在水中的傳播速度，光束a比光束b小C．水對(duì)光束a的折射率比水對(duì)光束b的折射率小D．假設(shè)光束從水中射向空氣，那么光束b的臨界角比光束a的臨界角大解析：選C.由公式n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)，可得折射率na<nb，C正確；由na<nb知，頻率νa<νb，A錯(cuò)誤；由v＝eq\f(c,n)知傳播速度va>vb，B錯(cuò)誤；由sinC＝eq\f(1,n)知臨界角Ca>Cb，D錯(cuò)誤．圖14－2－277．(2021年東城模擬)如圖14－2－27所示，半圓形玻璃磚的半徑為R，直徑為MN，一束白光從Q點(diǎn)以垂直于直徑MN的方向射入半圓形玻璃磚，從玻璃磚的圓弧面射出后，打到光屏上得到由紅到紫的彩色光帶．QM＝eq\f(R,2).如果保持入射光線和光屏的位置不變，而使半圓形玻璃磚沿直徑方向向上或向下移動(dòng)，移動(dòng)的距離小于eq\f(R,2)，那么有()圖14－2－27A．半圓形玻璃磚向上移動(dòng)的過程中，屏上紅光最先消失B．半圓形玻璃磚向上移動(dòng)的過程中，屏上紫光最先消失C．半圓形玻璃磚向下移動(dòng)的過程中，屏上紅光最先消失D．半圓形玻璃磚向下移動(dòng)的過程中，屏上紫光最先消失解析：選D.當(dāng)玻璃磚上移時(shí)，從玻璃進(jìn)入空氣的光線的入射角在減小，所以不管哪種色光都不會(huì)發(fā)生全反射，故A、B錯(cuò)．在向下移動(dòng)時(shí)，由于從玻璃進(jìn)入空氣的光線的入射角在增大，紫光的臨界角最小，入射角增大后，先到達(dá)紫光的臨界角，最后到達(dá)紅光的臨界角．所以紫光首先發(fā)生全反射，在屏上消失，故C錯(cuò)，D對(duì)．8.圖14－2－28(2021年高考全國(guó)卷Ⅱ)一玻璃磚橫截面如圖14－2－28所示，其中ABC為直角三角形(AC邊未畫出)，AB為直角邊，∠ABC＝45°，ADC為一圓弧，其圓心在BC邊的中點(diǎn)．此玻璃的折射率為1.5.P為一貼近玻璃磚放置的、與AB垂直的光屏．假設(shè)一束寬度與AB邊長(zhǎng)度相等的平行光從AB邊垂直射入玻璃磚，那么()圖14－2－28A．從BC邊折射出一束寬度與BC邊長(zhǎng)度相等的平行光B．屏上有一亮區(qū)，其寬度小于AB邊的長(zhǎng)度C．屏上有一亮區(qū)，其寬度等于AC邊的長(zhǎng)度D．當(dāng)屏向遠(yuǎn)離玻璃磚的方向平行移動(dòng)時(shí)，屏上亮區(qū)先逐漸變小然后逐漸變大解析：選BD.設(shè)光在玻璃磚BC面與AC弧面上的臨界角為C，那么有sinC＝eq\f(1,n)＝eq\f(2,3)，顯然C＜45°，故可知光將在整個(gè)BC面上發(fā)生全反射，也會(huì)在AC弧面上靠近A點(diǎn)和C點(diǎn)附近區(qū)域發(fā)生全反射．D點(diǎn)附近的射出光線形成會(huì)聚光束照到光屏P上．由以上分析可知B、D選項(xiàng)正確．9.圖14－2－29(2021年高考四川非延考區(qū))如圖14－2－29所示，一束單色光射入一玻璃球體，入射角為60°，光線在玻璃球內(nèi)經(jīng)一次反射后，再次折射回到空氣中時(shí)與入射光線平行．此玻璃的折射率為()圖14－2－29A.eq\r(2)B．1.5C.eq\r(3)D．2解析：選C.其光路圖如下圖，由幾何關(guān)系知θ2＝30°，折射率n＝eq\f(sin60°,sin30°)＝eq\r(3)，故C正確．10.(2021年高考海南卷)如圖14－2－30所示，一透明半圓柱體折射率為n＝2，半徑為R、長(zhǎng)為L(zhǎng).一平行光束從半圓柱體的矩形外表垂直射入，從局部柱面有光線射出．求該局部柱面的面積S.圖14－2－30解析：半圓柱體的橫截面如下圖，OO′為半圓的半徑．設(shè)從A點(diǎn)入射的光線在B點(diǎn)處恰好滿足全反射條件，由折射定律有圖14－2－30nsinθ=1式中，θ為全反射臨界角．由幾何關(guān)系得∠O′OB=θS=2RL·∠O′OB代入題給條件得S=eq\f(π,3)RL.答案：eq\f(π,3)RL圖14－2－31圖14－2－3111．如圖14－2－31所示，有一截面是直角三角形的棱鏡ABC，∠A＝30°.它對(duì)紅光的折射率為n1，對(duì)紫光的折射率為n2.在距AC邊距離為d處有一與AC平行的光屏．現(xiàn)由以上兩種色光組成的很細(xì)的光束垂直AB邊射入棱鏡．(1)紅光和紫光在棱鏡中的傳播速度比為多少？(2)假設(shè)兩種光都能從AC面射出，求在光屏MN上兩光點(diǎn)間的距離．解析：(1)v紅＝eq\f(c,n1)，v紫＝eq\f(c,n2)，所以eq\f(v紅,v紫)＝eq\f(n2,n1).(2)eq\f(sinr1,sin30°)＝n1，eq\f(sinr2,sin30°)＝n2兩光點(diǎn)間的距離x=d(tanr2-tanr1)=d(eq\f(n2,\r(4－n22))－eq\f(n1,\r(4－n12)))．答案：(1)eq\f(n2,n1)(2)d(eq\f(n2,\r(4－n22))－eq\f(n1,\r(4－n12)))圖14－2－32圖14－2－3212．(2021年江蘇南通模擬)如圖14－2－32所示，玻璃棱鏡ABCD可以看成是由ADE、ABE、BCD三個(gè)直角三棱鏡組成．一束頻率為5.3×1014Hz的單色細(xì)光束從AD面入射，在棱鏡中的折射光線如圖中ab所示，ab與AD面的夾角α＝60°.光在真空中的速度c＝3×108m/s，玻璃的折射率n＝1.5，求：(1)這束入射光線的入射角多大？(2)光在棱鏡中的波長(zhǎng)是多大？(3)該束光線第一次從CD面出射時(shí)的折射角．(結(jié)果可用三角函數(shù)表示)解析：(1)設(shè)光在AD面的入射角、折射角分別為θ1、θ2，θ2＝30°根據(jù)n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)得sinθ1＝nsinθ2＝1.5×sin30°＝0.75，θ1＝arcsin0.75.(2)根據(jù)n＝eq\f(c,v)，得v＝eq\f(c,n)＝eq\f(3×108,1.5)m/s＝2×108m/s，根據(jù)v＝λf，得λ＝eq\f(v,f)＝eq\f(2×108,5.3×1014)m≈3.77×10－7m.(3)光路如下圖，ab光線在AB面的