（通用版）2021版高考物理大一輪復(fù)習(xí) 課后限時集訓(xùn)41 光的折射 全反射 光的色散

課后限時集訓(xùn)41光的折射全反射光的色散建議用時：45分鐘1.(多選)一束單色光從真空斜射向某種介質(zhì)的表面，光路如圖所示。下列說法中正確的是()A此介質(zhì)的折射率等于1.5B此介質(zhì)的折射率等于C當(dāng)光線從介質(zhì)射向真空中時，入射角大于45°時可發(fā)生全反射現(xiàn)象D當(dāng)光線從介質(zhì)射向真空中時，入射角小于30°時可能發(fā)生全反射現(xiàn)象E光進入介質(zhì)后波長變短BCE由題圖及折射率定義得，n，選項A錯，B對；當(dāng)光線從介質(zhì)射向真空中時，發(fā)生全反射的臨界角C滿足sin C，解得C45°，即入射角大于等于45°時可發(fā)生全反射現(xiàn)象，選項C對，D錯；光進入介質(zhì)后光速變小，而頻率不變，由知，選項E對。2.(多選)水下一點光源，發(fā)出a、b兩單色光。人在水面上方向下看，水面中心區(qū)域有a光、b光射出，區(qū)域只有a光射出，如圖所示。下列判斷正確的是()Aa、b光從區(qū)域某點傾斜射出時，a光的折射角小B在真空中，a光的波長大于b光的波長C水對a光的折射率大于對b光的折射率D水下b光不能射到圖中區(qū)域E水下a、b光能射到圖中區(qū)域以外區(qū)域ABE根據(jù)題述可知b光發(fā)生全反射的臨界角較小，由sin C可知，水對b光的折射率較大，對a光的折射率較小，a、b光從區(qū)域某點傾斜射出時，a光的折射角小，A正確，C錯誤；由折射率隨光的頻率的增大而增大可知，a光的頻率較小，波長較長，B正確；水下b光能射到題圖中區(qū)域，由于水下b光在題圖中區(qū)域發(fā)生了全反射，區(qū)域只有a光射出，D錯誤；水下a、b光能射到題圖中區(qū)域以外區(qū)域，由于發(fā)生了全反射，不能射出水面，E正確。3.(多選)如圖所示，一束光沿半徑方向射向一塊半圓柱形玻璃磚，在玻璃磚底面上的入射角為，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光的波長小于b光的波長C在真空中，a光的波長大于b光的波長D玻璃磚對a光的折射率小于對b光的折射率E若改變光束的入射方向使角逐漸變大，則折射光線a首先消失ABE通過題圖可看出，折射后a光的偏折程度大于b光的偏折程度，玻璃磚對a光的折射率大于b光的折射率，選項D錯誤；a光的頻率大于b光的頻率，波長小于b光的波長，選項B正確，C錯誤；由n知，在玻璃中，a光的傳播速度小于b光的傳播速度，選項A正確；入射角增大時，折射率大的光線首先發(fā)生全反射，a光首先消失，選項E正確。4.(多選)如圖所示，空氣中有兩塊材質(zhì)不同、上下表面平行的透明玻璃板平行放置；一束由紅、藍兩種色光混合而成的細光束，從空氣中以某一角度(0<<90°)入射到第一塊玻璃板的上表面。下列說法正確的是()A在第一塊玻璃板下表面一定有出射光B在第二塊玻璃板下表面一定沒有出射光C第二塊玻璃板下表面的出射光方向一定與入射光方向平行D第二塊玻璃板下表面的出射光一定在入射光延長線的左側(cè)E第一塊玻璃板下表面的兩條出射光線中藍光一定在紅光的右側(cè)ACD光線從第一塊玻璃板的上表面射入，在第一塊玻璃板上表面的折射角和下表面的入射角相等，根據(jù)光路可逆性知，光在第一塊玻璃板下表面一定有出射光，同理，在第二個玻璃板下表面也一定有出射光，A正確，B錯誤；因為光在玻璃板上表面的折射角和下表面的入射角相等，根據(jù)光路可逆性知，下表面的出射光的折射角和上表面的入射光的入射角相等，即兩光線平行，所以第二塊玻璃板下表面的出射光方向一定與入射光方向平行，C正確；光線在玻璃板中發(fā)生偏折，由于折射角小于入射角，可知第二塊玻璃板下表面的出射光一定在入射光延長線的左側(cè)，D正確；藍光的頻率大于紅光的頻率，所以玻璃板對藍光的折射率大于對紅光的折射率，故藍光的偏折程度大，出射光線中藍光在紅光的左側(cè)，E錯誤。5.(多選)(2019·武漢模擬)如圖所示，有一束平行于等邊三棱鏡截面ABM的單色光從空氣射向E點，并偏折到F點。已知入射方向與邊AB的夾角為30°，E、F分別為邊AB、BM的中點，則()A該三棱鏡對該單色光的折射率為B光在F點發(fā)生全反射C光從空氣進入棱鏡，波長變短D從F點出射的光束與入射到E點的光束可能平行E從F點出射的光束與入射到E點的光束偏向角為60°ACE在E點作出法線可知入射角為i60°，折射角為r30°，由折射定律可知折射率n，A正確；由sin C可知全反射的臨界角大于30°，由光路可知，在邊BM上的入射角等于30°，小于全反射的臨界角，故不會發(fā)生全反射，B錯誤；根據(jù)公式n，得介，可知光從空氣進入棱鏡，波長變短，C正確；三棱鏡兩次折射使得光線都向AM邊偏折，不會與入射到E點的光束平行，D錯誤；從F點出射的光束與入射到E點的光束偏向角為2(ir)60°，E正確。6.現(xiàn)要估測一矩形玻璃磚的折射率n，給定的器材有：待測玻璃磚、白紙、鉛筆、大頭針1枚、直尺、直角三角板。實驗時，先將直尺的一端O和另一點M標(biāo)上明顯的標(biāo)記，再將玻璃磚平放在白紙上，沿其兩個長邊在白紙上畫出兩條直線AB、CD，再將直尺正面緊貼玻璃磚的左邊緣放置，使O點與直線CD相交，并在白紙上記下點O、M的位置，如圖所示，然后在右上方通過AB所在界面向左下方觀察，調(diào)整視線方向，直到O點的像與M點的像重合，再在AB直線上插上大頭針，使大頭針擋住M、O的像，記下大頭針P點的位置。(1)請在原圖上作出光路圖；(2)計算玻璃磚的折射率的表達式為：n_(用字母P和圖中已知線段字母表示)。解析(1)調(diào)整視線方向，當(dāng)O點的像和M點的像重合時，從O點發(fā)出的光線經(jīng)玻璃磚折射后與從M點發(fā)出的光線經(jīng)AB面反射后重合。在觀察的一側(cè)插上大頭針，使大頭針擋住M、O的像，則大頭針的位置為折射光線射出玻璃磚的點和從M點發(fā)出的光線在AB面上的反射點，如圖所示。(2)折射率n。答案(1)光路圖見解析(2)7.(2019·泰安二模)如圖為用一個折射率為n的透明介質(zhì)做成的四棱柱的橫截面圖，其中AC90°，B60°?，F(xiàn)有一條光線從圖示的位置垂直入射到棱鏡的AB面上，請回答下列問題：(1)畫出完整的光路圖，確定射出的光線。(標(biāo)注好角的度數(shù))(2)為實現(xiàn)上述光路，該透明介質(zhì)的折射率取值應(yīng)該在什么范圍？解析(1)光路圖如圖所示。(2)為滿足和原光路圖相一致，即必須滿足在CD邊能發(fā)生折射，AB邊發(fā)生全反射即臨界角30°<C60°由n可得，n<n<2。答案(1)見解析(2)n<28.(2019·湖北八校二模)如圖所示，若實心玻璃柱長L40 cm，寬d4 cm，玻璃的折射率n，一細光束從玻璃柱的左端的正中心射入，則光最多可以在玻璃柱中反射_次；光在玻璃柱中傳播的最長時間為_(保留兩位有效數(shù)字，已知光在真空中傳播速度c3.0×108 m/s)。解析光束進入玻璃柱，在玻璃柱壁恰好發(fā)生全反射時，在玻璃柱中反射的次數(shù)最多，所用的時間最長。臨界角C滿足sin C，解得C60°，光路如圖所示，設(shè)在玻璃柱壁上兩次反射之間沿軸線前進的距離為x，則xdtan C6.93 cm，光束從進入到第一次反射沿軸線前進3.47 cm，所以N15.27，光最多可以在玻璃柱中反射N6次；光在玻璃柱中傳播的最長距離s m0.46 m，光在玻璃柱中傳播的最長時間t s1.8×109 s。答案61.8×109 s9.(2019·信陽市模擬)如圖所示，半徑為R、球心為O的玻璃半球置于半徑為R的上端開口的薄圓筒上，一束單色光a沿豎直方向從B點射入半球表面，OB與豎直方向夾角為60°，經(jīng)兩次折射后，出射光線與BO連線平行，求：(1)玻璃的折射率；(2)光射在圓筒側(cè)面C點到半球下表面的距離CD。解析(1)作出光經(jīng)過玻璃半球的光路示意圖如圖所示。根據(jù)折射定律可知n根據(jù)幾何關(guān)系可知60°則有30°，所以n。(2)根據(jù)以上幾何關(guān)系可知2cos 30°R，tan 60°，解得R。答案(1)(2)R10.(2019·鄭州二模)如圖所示，ABCD是某種透明材料的截面，AB面為平面，CD面是半徑為R的圓弧面，O1O2為對稱軸，一束單色光從O1點斜射到AB面上折射后照射到圓弧面上E點，剛好發(fā)生全反射。已知單色光在AB面上入射角的正弦值為，DO2CO2，透明材料對單色光的折射率為，光在真空中傳播速度為c，求：(1)O1O2與O2E的夾角的大??；(2)光在透明材料中傳播的時間(不考慮光在BC面的反射)。(結(jié)果可以用根號表示)解析本題通過直線和曲線界面的組合考查光的折射和反射問題。(1)由折射定律有n，可得r30°，光在圓弧面上E點剛好發(fā)生全反射，因此有sin C，臨界角C60°，由幾何關(guān)系可知rC，30°。(2)由幾何關(guān)系知O1ER，光在E點的反射光線EF平行于AB，則EFRsin 45°Rsin 30°，EF，光在材料中傳播的速度為vc，因此材料中傳播時間為t，t。答案(1)30°(2)7