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2019-2020年高考物理一轮复习3光的折射全反射课时作业新人教版选修3-41.xx·浙江暨阳联考有经验的捕鱼人都知道,如果在岸上把鱼枪射向水中的目标是射不中鱼的,这是因为鱼反射的光在通过水面时发生了折射不考虑光的频率不同对折射率的影响,下列说法正确的是 A.要让鱼枪射中鱼,必须瞄准鱼的上方发射B.如果用高能激光笔照射水中的鱼,那么只要对准鱼在水中的像即可照到鱼C.捕鱼人在岸上不同的位置看到的鱼的位置不变D.由于全反射现象,人只要离开鱼一定的水平距离,鱼反射出的光就不会到达捕鱼人的眼睛解析 根据光的折射定律,岸上的人看到的是鱼的像,像的位置比实物浅一点,故选项A错;用高能激光笔照射水中的鱼,遵循光的折射定律,只要对准鱼在水中的像即可照到鱼,故选项B对;在岸上不同位置观察到的鱼的位置不同,故选项C错;根据全反射条件,水中的鱼能看到范围在180°内的水面上的物体,所以由光路的可逆性可知,不论人离开鱼多远,人均能看到鱼,故选项D错答案 B2.如图1所示,一束红光和一束蓝光平行入射到三棱镜上,经折射后,汇聚在屏上同一点,若n1和n2分别表示三棱镜对红光和蓝光的折射率,下列判断正确的有 图1A.n1n2,a为蓝光,b为红光B.n1n2,a为红光,b为蓝光C.n1n2,a为红光,b为蓝光D.n1n2,a为蓝光,b为红光解析 由于红光的频率低于蓝光的频率,有n1<n2,由光路图可知,a为蓝光,b为红光,A正确答案 A
3.在信息技术迅猛发展的今天,光盘是存储信息的一种重要媒介光盘上的信息通常是通过激光束来读取的光盘截面示意如图2所示,若入射的红、蓝混合激光束不是垂直投射到盘面上,则光线在通过透明介质层时会发生偏折而改变行进的方向下列说法中正确的是 图2A.图中光束
①是蓝光,光束
②是红光B.对同一小孔,光束
①的衍射现象更明显C.在透明介质层中光束
①比光束
②传播得更快D.若光束
①、
②以相同且逐渐增大的入射角从透明介质层射向空气中,则光束
②先发生全反射解析 由蓝光的频率大于红光的频率可知,蓝光的折射率大于红光的折射率,由题图可知,光束
①是蓝光,光束
②是红光,故A正确;由于红光波长较长,红光更容易发生衍射现象,故B错误;根据v=可得出,在透明介质层中光束
①比光束
②传播得更慢,故C错误;根据全反射条件sinC=易知,光束
①、
②以相同且逐渐增大的入射角从透明介质层射向空气中时,光束
①先发生全反射,D错误答案 A4.多选xx·南京质检如图3所示,有一束平行于等边三棱镜截面ABC的单色光从空气射向E点,并偏折到F点,已知入射方向与边AB的夹角为θ=30°,E、F分别为边AB、BC的中点,则 图3A.该棱镜的折射率为B.光在F点发生全反射C.光从空气进入棱镜,波长变小D.从F点出射的光束与入射到E点的光束平行解析 在E点作出法线可知入射角为60°,折射角为30°,折射率为,选项A正确;由光路的可逆性可知,在BC边上的入射角小于临界角,不会发生全反射,选项B错误;由关系式λ介=,可知选项C正确;从F点出射的反射光线与法线的夹角为30°,折射光线与法线的夹角为60°,由几何关系知,不会与入射到E点的光束平行,选项D错误答案 AC
5.发出白光的细线光源ab长度为l0,竖直放置,上端a恰好在水面以下,如图4所示现考虑线光源ab发出的靠近水面法线图中的虚线的细光束经水面折射后所成的像,由于水对光有色散作用,若以l1表示红光成的像的长度,l2表示蓝光成的像的长度,则 图4A.l1l2l0B.l1l2l0C.l2l1l0D.l2l1l0解析 如图所示,由于蓝光折射率比红光折射率大,则同一点发出的光经过水面折射时,蓝光比红光偏折角大,则沿反方向延长线所成虚像的长度比较小,则l2l1l0答案 D
6.某学习小组利用大色拉油圆桶去掉上半部、小石子A来测定水的折射率,如图5所示当桶内没有水时,从某点B恰能看到桶底边缘的某点C;当桶内水的深度等于桶高的一半时,仍沿BC方向看去,恰好看到桶底上的小石子A,A在圆桶的底面直径CD上用毫米刻度尺测得直径CD=
16.00cm,桶高DE=
12.00cm,AC=
3.50cm光在真空中的传播速度为c=3×108m/s,求水的折射率n和光在水中的传播速度v图5解析 由题意画出光路图,如图所示根据折射定律有n===由公式n=得v==
2.25×108m/s答案
2.25×108m/s7.xx·威海模拟如图6所示为一半圆形玻璃砖,一足够大的光屏MN与直径PQ平行,圆心O到MN的距离为d,一束由两种单色光组成的复色光沿与竖直方向成θ=30°角射入玻璃砖的圆心,在光屏上出现了两个光斑,玻璃对两种单色光的折射率分别为n1=和n2=求图61离A点最远的光斑与A点之间的距离x;2为使光屏上的光斑消失,复色光的入射角最小为多少?解析 1作出光路图如图所示,折射率为n2=的光折射后在光屏上形成的光斑离A点最远,根据折射定律得n2=,x=dtanα=d2当复色光的入射角大于或等于两种单色光的临界角时,光屏上的光斑消失单色光的折射率越小,临界角越大,由全反射条件sinC=,可得C=45°,即复色光的入射角最小为45°答案 1d 245°能力提高练8.[xx·重庆卷,111]打磨某剖面如图7所示的宝石时,必须将OP、OQ边与轴线的夹角θ切磨在θ1θθ2的范围内,才能使从MN边垂直入射的光线,在OP边和OQ边都发生全反射仅考虑如图所示的光线第一次射到OP边并反射到OQ边后射向MN边的情况,则下列判断正确的是 图7A.若θθ2,光线一定在OP边发生全反射B.若θθ2,光线会从OQ边射出C.若θθ1,光线会从OP边射出D.若θθ1,光线会在OP边发生全反射解析 在题图中,要使光线可在OP边发生全反射,图中光线在OP边上的入射角大于90°-θ2从OP边上反射到OQ边的光线,入射角大于90°-180°-3θ1=3θ1-90°可使光线在OQ边上发生全反射若θ>θ2,光线不能在OP边上发生全反射;若θ<θ1,光线不能在OQ边上发生全反射,综上所述,选项D正确答案 D9.如图8甲所示,是空气中一折射率为的透明玻璃砖,图乙是它的截面图,左侧是半径为R的半圆,右侧是长4R、宽2R的长方形一束单色光从左侧A点沿半径方向与长边成45°角射入玻璃砖,求光线从A点射入玻璃砖到刚好射出玻璃砖的时间为多少?光在空气中的速度为c,结果可以保留根号图8解析 设光从玻璃射向空气的临界角为C,则sinC==,则C45°所以光在玻璃砖内发生5次全反射,光路如图所示光程L=2+8R光在玻璃砖中的速度v=所以传播时间t==答案 10.xx·陕西五校三模如图9所示为一巨大的玻璃容器,容器底部有一定的厚度,容器中装一定量的水,在容器底部有一单色点光源,已知水对该光的折射率为,玻璃对该光的折射率为
1.5,容器底部玻璃的厚度为d,水的深度也为d求图91该光在玻璃和水中传播的速度光在真空中的传播速度为c;2水面形成的光斑的面积仅考虑直接由光源发出的光线解析 1由v=得,光在水中的速度为v1=c,光在玻璃中的速度为v2=c2根据几何关系画出光路图,如图所示光恰好在水和空气的分界面发生全反射时sinC==,在玻璃与水的分界面上,由相对折射关系可得=解得sinθ=代入数据可计算出光斑的半径r=dtanθ+tanC=+d水面形成的光斑的面积S=πr2=答案 1c C 211.[xx·海南卷,162]如图10所示,矩形ABCD为一水平放置的玻璃砖的截面,在截面所在平面有一细束激光照射玻璃砖,入射点距底面的高度为h,反射光线和折射光线与底面所在平面的交点到AB的距离分别为l1和l2,在截面所在平面内,改变激光束在AB面上入射点的高度与入射角的大小,当折射光线与底面的交点到AB的距离为l3时,光线恰好不能从底面射出,求此时入射点距离底面的高度H图10解析 设玻璃砖的折射率为n,入射角和反射角为θ1,折射角为θ2,由光的折射定律n=根据几何关系有sinθ1=,sinθ2=因此求得n=根据题意,折射光线在某一点刚好无法从底面射出,此时发生全反射,设在底面发生全反射时的入射角为θ3,有sinθ3=,由几何关系得sinθ3=解得H=l3答案 l3。