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2019年高考物理一轮复习第十二章第1讲光的折射全反射课时提升作业教科版选修3-4
一、选择题本大题共10小题每小题7分共70分多选题已在题号后标出选不全得4分
1.水中有一点光源在水面上可看到一圆形亮斑若亮斑面积在减小则此光源 A.正在下沉 B.正在上浮C.正在左、右运动D.以上都不对
2.如图所示一束红光和一束蓝光平行入射到三棱镜上经棱镜折射后交会在屏上同一点若n1和n2分别表示三棱镜对红光和蓝光的折射率则有 A.n1n2a为红光b为蓝光B.n1n2a为蓝光b为红光C.n1n2a为红光b为蓝光D.n1n2a为蓝光b为红光
3.xx·怀化模拟如图所示从点光源S发出的一细束白光以一定的角度入射到三棱镜的表面经过三棱镜的折射后发生色散现象在光屏的ab间形成一条彩色光带下面的说法中正确的是 A.a侧是红色光b侧是紫色光B.从玻璃射向空气a侧光的临界角大于b侧光C.三棱镜对a侧光的折射率大于对b侧光的折射率D.在三棱镜中a侧光的传播速率大于b侧光的传播速率
4.xx·温州模拟高速公路上的标牌常用“回光返照膜”制成夜间行车时它能将车灯照射出去的光逆向返回标志牌上的字特别醒目这种“回光返照膜”是用球体反射元件制成的如图所示反光膜内均匀分布着直径10μm的细玻璃珠所用玻璃的折射率为为使入射的车灯光线经玻璃的折射、反射、再折射后恰好和入射光线平行那么第一次入射的入射角是 A.60° B.45° C.30° D.15°
5.如图所示空气中有一横截面为半圆环的均匀透明柱体其内圆半径为r外圆半径为RR=r现有一束单色光垂直于水平端面A射入透明柱体只经过两次全反射就垂直于水平端面B射出设透明柱体的折射率为n光在透明柱体内传播的时间为t若真空中的光速为c则 A.n可能为 B.n可能为
1.2C.t可能为D.t可能为
6.多选xx·杭州模拟如图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 A.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
7.多选xx·泸州模拟一玻璃砖横截面如图所示其中ABC为直角三角形AC边未画出AB为直角边∠ABC=45°;ADC为一圆弧其圆心在BC边的中点此玻璃的折射率为
1.5P为贴近玻璃砖放置且与AB垂直的光屏若一束宽度与AB边长度相等的平行光从AB边垂直射入玻璃砖则 A.从BC边折射出一束宽度与BC边长度相等的平行光B.屏上有一亮区其宽度小于AB边的长度C.屏上有一亮区其宽度等于AC边的长度D.当屏向远离玻璃砖的方向平行移动时屏上亮区先逐渐变小然后逐渐变大
8.多选如图所示光在真空和介质的界面MN上发生偏折那么下列说法正确的是 A.光是从真空射向介质B.介质的折射率为
1.73C.光在介质中的传播速度为
1.73×108m/sD.反射光线与折射光线成60°角
9.多选如图所示ABCD是两面平行的透明玻璃砖AB面和CD面平行它们分别是玻璃和空气的界面设为界面Ⅰ和界面Ⅱ光线从界面Ⅰ射入玻璃砖再从界面Ⅱ射出回到空气中如果改变光到达界面Ⅰ时的入射角则 A.只要入射角足够大光线在界面Ⅰ上可能发生全反射现象B.只要入射角足够大光线在界面Ⅱ上可能发生全反射现象C.不管入射角多大光线在界面Ⅰ上都不可能发生全反射现象D.不管入射角多大光线在界面Ⅱ上都不可能发生全反射现象
10.多选xx·武汉模拟△OMN为玻璃等腰三棱镜的横截面a、b两束可见单色光从空气垂直射入棱镜底面MN在棱镜侧面OM、ON上反射和折射的情况如图所示由此可知 A.棱镜内a光的传播速度比b光的小B.棱镜内a光的传播速度比b光的大C.玻璃棱镜对a光的折射率比对b光的大D.玻璃棱镜对a光的折射率比对b光的小
二、计算题本大题共2小题共30分要有必要的文字说明和解题步骤有数值计算的要注明单位
11.xx·福州模拟15分如图所示一单色光束a以入射角i=60°从平行玻璃砖上表面O点入射已知平行玻璃砖厚度d=10cm玻璃砖对该单色光束的折射率n=则1光束从上表面进入玻璃砖的折射角为多少2光束在玻璃砖中传播的时间为多少3光束从下表面出射后相对入射光线的侧移量是多少
12.能力挑战题15分光纤通信是一种现代化的通讯方式为了研究问题的方便我们将光导纤维简化为一根长直的玻璃管如图所示为玻璃管沿轴线的横截面若光从左端以与端面成30°角入射玻璃管长为L折射率为n=已知光在真空中的传播速度为c问:1通过计算分析光能否从玻璃管的侧面射出2光通过玻璃管所需的时间答案解析
1.【解析】选B水下点光源发出光线射到水面发生全反射从而见到一个圆形透光平面作出光路图如图所示由图可得r=htanC临界角C不变若亮斑面积在减小半径减小则h减小故选B
2.【解析】选B由题图可知a光偏折程度大折射率大因此a光是蓝光且有n1n2故选B
3.【解析】选Ca侧光的偏折大折射率大是紫色光b侧是红色光A错误C正确;从玻璃射向空气据临界角sinC=可知a侧光的临界角小于b侧光B错误;在三棱镜中a侧光的折射率n最大根据关系式v=其在三棱镜中的传播速率小于b侧光的传播速率选项D错误故选C
4.【解析】选A设入射角为i折射角为r作出光路图如图所示因为入射光线恰好和出射光线平行所以i=2r根据折射定律==所以r=30°i=2r=60°故选A
5.【解题指南】解答本题时应明确以下两点:1依题意画出光路图2确定临界光线寻找几何关系从而得到n的取值范围【解析】选A只经过两次全反射光路图如图所示可知第一次入射角为45°根据全反射条件可知临界角C≤45°再根据n=可知n≥故A对B错;光在透明柱体中运动路程为L=4r运动时间为t==则t≥则C、D均错【总结提升】解答全反射类问题的技巧解答全反射类问题时要抓住发生全反射的两个条件:一是光必须从光密介质射入光疏介质二是入射角大于或等于临界角利用好光路图中的临界光线准确地判断出恰好发生全反射的光路图是解题的关键且在作光路图时尽量与实际相符这样更有利于问题的分析
6.【解析】选A、C在E点作出法线可知入射角为60°折射角为30°折射率为A对;在BC边上的入射角为30°小于临界角不会发生全反射B错;由公式λ介=可知C对;三棱镜两次折射使得光线都向底面偏折不会与入射到E点的光束平行故D错
7.【解析】选B、D本题考查光的折射、全反射等知识意在考查考生运用光的基本知识解决实际问题的能力作光路图可知平行光从AB边射入后不发生折射射到BC边上时由临界角公式可得sinC===得C=arcsin45°故全部光线发生全反射A错误;BC边反射的光射向ADC弧形边后由于弧ADC对于平行光有会聚作用可知B正确C错误;当屏向下移动时屏上亮区将先变小后变大所以D正确
8.【解析】选B、C因为折射角大于入射角所以光是从介质射向真空中选项A错误;根据折射率公式n=所以n=
1.73选项B正确;再由折射率n=代入数据得v=
1.73×108m/s选项C正确;反射光线与折射光线成90°角选项D错误
9.【解析】选C、D在界面Ⅰ上光由空气中进入玻璃砖是由光疏介质进入光密介质不管入射角多大都不发生全反射现象则选项C正确在界面Ⅱ上光由玻璃砖进入空气是由光密介质进入光疏介质但是由于界面Ⅰ和界面Ⅱ平行光由界面Ⅰ进入玻璃砖后再到达界面Ⅱ在界面Ⅱ上的入射角等于在界面Ⅰ上的折射角因为入射角总是小于临界角所以也不会发生全反射现象故选项D正确
10.【解析】选B、Da、b两束光射到OM、ON上的入射角是相同的由图可知b光已发生全反射而a光仍有折射说明b光的全反射临界角比a光的全反射临界角小所以b光的折射率大于a光的折射率即nbna故D正确;在介质中的传播速度v=所以棱镜内a光的传播速度va比b光的传播速度vb大故B正确
11.【解析】1由折射定律:n=得:sinr==r=30°5分2光在玻璃砖中传播的距离为ss==cm2分t===×10-9s≈7×10-10s3分3x=sini-r=cm=
5.77cm5分答案:130° 27×10-10s
35.77cm【变式备选】2011·新课标全国卷一半圆柱形透明物体横截面如图所示底面AOB镀银图中粗线O表示半圆截面的圆心一束光线在横截面内从M点入射经过AB面反射后从N点射出已知光线在M点的入射角为30°∠MOA=60°∠NOB=30°求:1光线在M点的折射角;2透明物体的折射率【解析】1如图透明物体内部的光路为折线MPNQ、M点相对于底面EF对称Q、P、N三点共线设在M点处光的入射角为i折射角为r∠OMQ=α∠PNF=β根据题意有α=30°
①由几何关系得∠PNO=∠PQO=r于是β+r=60°
②α+r=β
③由
①②③式得r=15°2根据折射率公式有:n===答案:115°
212.【解析】1作光路图如图所示据折射定律有r=30°则光在侧面的入射角i=60°由sinC==可知iC因此光不能从玻璃管的侧面射出 7分2解法一:利用对称性可将光在玻璃管中的传播等效为如图所示因此路程s=传播时间t=== 8分解法二:光在玻璃管中的传播速度为v==c光沿轴线方向的分速度为vx=vcos30°所以传播时间为t=解得:t= 8分答案:1不能 2。