2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 3光的折射 全反射課時(shí)作業(yè) 新人教版選修3-4

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1、2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 3光的折射 全反射課時(shí)作業(yè) 新人教版選修3-4 1．(xx·浙江暨陽聯(lián)考)有經(jīng)驗(yàn)的捕魚人都知道，如果在岸上把魚槍射向水中的目標(biāo)是射不中魚的，這是因?yàn)轸~反射的光在通過水面時(shí)發(fā)生了折射。不考慮光的頻率不同對(duì)折射率的影響，下列說法正確的是 (　　) A．要讓魚槍射中魚，必須瞄準(zhǔn)魚的上方發(fā)射 B．如果用高能激光筆照射水中的魚，那么只要對(duì)準(zhǔn)魚在水中的像即可照到魚 C．捕魚人在岸上不同的位置看到的魚的位置不變 D．由于全反射現(xiàn)象，人只要離開魚一定的水平距離，魚反射出的光就不會(huì)到達(dá)捕魚人的眼睛 解析　根據(jù)光的折射定律，岸上的人看到的是魚的像，像的位置比實(shí)物淺一點(diǎn)，故

2、選項(xiàng)A錯(cuò)；用高能激光筆照射水中的魚，遵循光的折射定律，只要對(duì)準(zhǔn)魚在水中的像即可照到魚，故選項(xiàng)B對(duì)；在岸上不同位置觀察到的魚的位置不同，故選項(xiàng)C錯(cuò)；根據(jù)全反射條件，水中的魚能看到范圍在180°內(nèi)的水面上的物體，所以由光路的可逆性可知，不論人離開魚多遠(yuǎn)，人均能看到魚，故選項(xiàng)D錯(cuò)。 答案　B 2．如圖1所示，一束紅光和一束藍(lán)光平行入射到三棱鏡上，經(jīng)折射后，匯聚在屏上同一點(diǎn)，若n1和n2分別表示三棱鏡對(duì)紅光和藍(lán)光的折射率，下列判斷正確的有 (　　) 圖1 A．n1n2，a為紅光，b為藍(lán)光 D．n1>n2，a為

3、藍(lán)光，b為紅光 解析　由于紅光的頻率低于藍(lán)光的頻率，有n1＜n2，由光路圖可知，a為藍(lán)光，b為紅光，A正確。 答案　A 3.在信息技術(shù)迅猛發(fā)展的今天，光盤是存儲(chǔ)信息的一種重要媒介。光盤上的信息通常是通過激光束來讀取的。光盤截面示意如圖2所示，若入射的紅、藍(lán)混合激光束不是垂直投射到盤面上，則光線在通過透明介質(zhì)層時(shí)會(huì)發(fā)生偏折而改變行進(jìn)的方向。下列說法中正確的是 (　　) 圖2 A．圖中光束①是藍(lán)光，光束②是紅光 B．對(duì)同一小孔，光束①的衍射現(xiàn)象更明顯 C．在透明介質(zhì)層中光束①比光束②傳播得更快 D．若光束①、②以相同且逐漸增大的入射角從透明介質(zhì)層射向空氣中，則光束②先發(fā)生全反

4、射 解析　由藍(lán)光的頻率大于紅光的頻率可知，藍(lán)光的折射率大于紅光的折射率，由題圖可知，光束①是藍(lán)光，光束②是紅光，故A正確；由于紅光波長(zhǎng)較長(zhǎng)，紅光更容易發(fā)生衍射現(xiàn)象，故B錯(cuò)誤；根據(jù)v＝可得出，在透明介質(zhì)層中光束①比光束②傳播得更慢，故C錯(cuò)誤；根據(jù)全反射條件sin C＝易知，光束①、②以相同且逐漸增大的入射角從透明介質(zhì)層射向空氣中時(shí)，光束①先發(fā)生全反射，D錯(cuò)誤。 答案　A 4．(多選)(xx·南京質(zhì)檢)如圖3所示，有一束平行于等邊三棱鏡截面ABC的單色光從空氣射向E點(diǎn)，并偏折到F點(diǎn)，已知入射方向與邊AB的夾角為θ＝30°，E、F分別為邊AB、BC的中點(diǎn)，則 (　　) 圖3 A．該棱

5、鏡的折射率為 B．光在F點(diǎn)發(fā)生全反射 C．光從空氣進(jìn)入棱鏡，波長(zhǎng)變小 D．從F點(diǎn)出射的光束與入射到E點(diǎn)的光束平行 解析　在E點(diǎn)作出法線可知入射角為60°，折射角為30°，折射率為，選項(xiàng)A正確；由光路的可逆性可知，在BC邊上的入射角小于臨界角，不會(huì)發(fā)生全反射，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由關(guān)系式λ介＝，可知選項(xiàng)C正確；從F點(diǎn)出射的反射光線與法線的夾角為30°，折射光線與法線的夾角為60°，由幾何關(guān)系知，不會(huì)與入射到E點(diǎn)的光束平行，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 答案　AC 5.發(fā)出白光的細(xì)線光源ab長(zhǎng)度為l0，豎直放置，上端a恰好在水面以下，如圖4所示?，F(xiàn)考慮線光源ab發(fā)出的靠近水面法線(圖中的虛線)的細(xì)光束經(jīng)水面折

6、射后所成的像，由于水對(duì)光有色散作用，若以l1表示紅光成的像的長(zhǎng)度，l2表示藍(lán)光成的像的長(zhǎng)度，則 (　　) 圖4 A．l1l2>l0 C．l2>l1>l0 D．l2

7、的小石子A，A在圓桶的底面直徑CD上。用毫米刻度尺測(cè)得直徑CD＝16.00 cm，桶高DE＝12.00 cm，AC＝3.50 cm。光在真空中的傳播速度為c＝3×108 m/s，求水的折射率n和光在水中的傳播速度v。 圖5 解析　由題意畫出光路圖， 如圖所示。根據(jù)折射定律有 n＝＝＝ 由公式n＝得v＝＝2.25×108 m/s 答案　　2.25×108 m/s 7．(xx·威海模擬)如圖6所示為一半圓形玻璃磚，一足夠大的光屏MN與直徑PQ平行，圓心O到MN的距離為d，一束由兩種單色光組成的復(fù)色光沿與豎直方向成θ＝30°角射入玻璃磚的圓心，在光屏上出現(xiàn)了兩個(gè)光斑，玻璃對(duì)兩種

8、單色光的折射率分別為n1＝和n2＝。求： 圖6 (1)離A點(diǎn)最遠(yuǎn)的光斑與A點(diǎn)之間的距離x； (2)為使光屏上的光斑消失，復(fù)色光的入射角最小為多少？ 解析　 (1)作出光路圖如圖所示，折射率為n2＝的光折射后在光屏上形成的光斑離A點(diǎn)最遠(yuǎn)，根據(jù)折射定律得n2＝，x＝dtan α＝d (2)當(dāng)復(fù)色光的入射角大于或等于兩種單色光的臨界角時(shí)，光屏上的光斑消失。單色光的折射率越小，臨界角越大，由全反射條件sin C＝，可得C＝45°，即復(fù)色光的入射角最小為45°。 答案　(1)d　(2)45° 能力提高練 8．[xx·重慶卷，11(1)]打磨某剖面如圖7所示的寶石時(shí)，必須將OP、

9、OQ邊與軸線的夾角θ切磨在θ1<θ<θ2的范圍內(nèi)，才能使從MN邊垂直入射的光線，在OP邊和OQ邊都發(fā)生全反射(僅考慮如圖所示的光線第一次射到OP邊并反射到OQ邊后射向MN邊的情況)，則下列判斷正確的是 (　　) 圖7 A．若θ>θ2，光線一定在OP邊發(fā)生全反射 B．若θ>θ2，光線會(huì)從OQ邊射出 C．若θ<θ1，光線會(huì)從OP邊射出 D．若θ<θ1，光線會(huì)在OP邊發(fā)生全反射 解析　在題圖中，要使光線可在OP邊發(fā)生全反射，圖中光線在OP邊上的入射角大于90°－θ2。從OP邊上反射到OQ邊的光線，入射角大于90°－(180°－3θ1)＝3θ1－90°可使光線在OQ邊上發(fā)生全反射。若

10、θ＞θ2，光線不能在OP邊上發(fā)生全反射；若θ＜θ1，光線不能在OQ邊上發(fā)生全反射，綜上所述，選項(xiàng)D正確。 答案　D 9．如圖8甲所示，是空氣中一折射率為的透明玻璃磚，圖乙是它的截面圖，左側(cè)是半徑為R的半圓，右側(cè)是長(zhǎng)4R、寬2R的長(zhǎng)方形。一束單色光從左側(cè)A點(diǎn)沿半徑方向與長(zhǎng)邊成45°角射入玻璃磚，求光線從A點(diǎn)射入玻璃磚到剛好射出玻璃磚的時(shí)間為多少？(光在空氣中的速度為c，結(jié)果可以保留根號(hào)) 圖8 解析　設(shè)光從玻璃射向空氣的臨界角為C，則 sin C＝＝<，則C<45° 所以光在玻璃磚內(nèi)發(fā)生5次全反射，光路如圖所示 光程L＝(2＋8)R 光在玻璃磚中的速度v＝ 所以傳播時(shí)間

11、t＝＝。 答案　 10．(xx·陜西五校三模)如圖9所示為一巨大的玻璃容器，容器底部有一定的厚度，容器中裝一定量的水，在容器底部有一單色點(diǎn)光源，已知水對(duì)該光的折射率為，玻璃對(duì)該光的折射率為1.5，容器底部玻璃的厚度為d，水的深度也為d。求： 圖9 (1)該光在玻璃和水中傳播的速度(光在真空中的傳播速度為c)； (2)水面形成的光斑的面積(僅考慮直接由光源發(fā)出的光線)。 解析　(1)由v＝得，光在水中的速度為v1＝c， 光在玻璃中的速度為v2＝c。 (2) 根據(jù)幾何關(guān)系畫出光路圖，如圖所示。 光恰好在水和空氣的分界面發(fā)生全反射時(shí)sin C＝＝， 在玻璃與水的分界面

12、上，由相對(duì)折射關(guān)系可得＝ 解得：sin θ＝ 代入數(shù)據(jù)可計(jì)算出光斑的半徑 r＝d(tan θ＋tan C)＝(＋)d 水面形成的光斑的面積S＝πr2＝ 答案　(1)c　C　(2) 11．[xx·海南卷，16(2)]如圖10所示，矩形ABCD為一水平放置的玻璃磚的截面，在截面所在平面有一細(xì)束激光照射玻璃磚，入射點(diǎn)距底面的高度為h，反射光線和折射光線與底面所在平面的交點(diǎn)到AB的距離分別為l1和l2，在截面所在平面內(nèi)，改變激光束在AB面上入射點(diǎn)的高度與入射角的大小，當(dāng)折射光線與底面的交點(diǎn)到AB的距離為l3時(shí)，光線恰好不能從底面射出，求此時(shí)入射點(diǎn)距離底面的高度H。 圖10 解析　設(shè)玻璃磚的折射率為n，入射角和反射角為θ1，折射角為θ2，由光的折射定律n＝ 根據(jù)幾何關(guān)系有sin θ1＝，sin θ2＝ 因此求得n＝ 根據(jù)題意，折射光線在某一點(diǎn)剛好無法從底面射出，此時(shí)發(fā)生全反射，設(shè)在底面發(fā)生全反射時(shí)的入射角為θ3，有 sin θ3＝，由幾何關(guān)系得sin θ3＝ 解得H＝l3 答案　l3