2021高考物理一轮复习-机械振动-机械波-光-电磁波与相对论-第3讲-光的折射-全反射课时作业.doc
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2021高考物理一轮复习 机械振动,机械波,光,电磁波与相对论 第3讲 光的折射 全反射课时作业 2021高考物理一轮复习 机械振动,机械波,光,电磁波与相对论 第3讲 光的折射 全反射课时作业 年级: 姓名: - 9 - 第3讲 光的折射 全反射 1.(2020·青岛模拟)(多选)关于光的传播现象及应用,下列说法正确的是( ) A.一束白光通过三棱镜后形成了彩色光带是光的色散现象 B.光导纤维丝内芯材料的折射率比外套材料的折射率大 C.海面上的海市蜃楼将呈现倒立的像,位置在实物的上方,又称上现蜃景 D.一束色光从空气进入水中,波长将变短,色光的颜色也将发生变化 E.一束白光从空气斜射进入水中,也将发生色散 ABE [一束白光通过三棱镜后形成了彩色光带是光的色散现象,A正确;由全反射的条件可知,内芯材料的折射率比外套材料的折射率要大,故B正确;海市蜃楼将呈现正立的像,位置在实物的上方,又称上现蜃景,C错误;色光进入水中,光的频率不变,颜色不变,D错误;白光斜射入水中,由于水对不同色光的折射率不同,各种色光将分开,故E正确。] 2.(2020·河北衡水中学调研)(多选)如图所示,一块上、下表面平行的玻璃砖的厚度为L,玻璃砖的折射率n=,若光从上表面AB射入的入射角i=60°,光在空气中的传播速度视为c,则( ) A.折射角γ=30° B.光在玻璃中传播的时间为 C.光在玻璃中传播的时间为 D.改变入射角i,光在下表面CD可能发生全反射 E.光一定能从CD面射出 ACE [由n=得sin γ===0.5,得γ=30°,故A正确;光在玻璃中传播的速度v=,由几何知识可知光在玻璃中传播的路程s=,则光在玻璃中传播的时间t====,故B错误,C正确;由于光在CD面上的入射角等于光在AB面上的折射角,根据光路可逆性原理可知光一定能从CD面射出,故D错误,E正确。] 3. (多选)如图所示,实线为空气和水的分界面,一束蓝光从空气中的A点沿AO1方向(O1点在分界面上,图中O1点和入射光线都未画出)射向水中,折射后通过水中的B点。图中O点为A、B连线与分界面的交点。下列说法正确的是( ) A.O1点在O点的右侧 B.蓝光从空气中射入水中时,速度变小 C.若沿AO1方向射向水中的是一束紫光,则折射光线有可能通过B点正下方的C点 D.若沿AO1方向射向水中的是一束红光,则折射光线有可能通过B点正上方的D点 E.若蓝光沿AO方向射向水中,则折射光线有可能通过B点正上方的D点 BCD [ 据折射定律,知光由空气斜射入水中时入射角大于折射角,则画出光路图如图所示,知O1点应在O点的左侧,故A错。光从光疏介质(空气)进入光密介质(水)中时,速度变小,故B对。紫光的折射率大于蓝光,所以折射角要小于蓝光的,则可能通过B点下方的C点,故C对。若是红光,折射率小于蓝光,折射角大于蓝光的,则可能通过B点上方的D点,故D对。若蓝光沿AO方向射入,据折射定律,知折射光线不能通过B点正上方的D点,故E错。] 4.(多选)如图是不平行玻璃砖的截面,a、b两束单色光从空气垂直玻璃砖上表面射入,在下表面上反射和折射情况如图所示,则a、b两束光( ) A.在同种均匀介质中传播时,b光的传播速度大 B.以相同的入射角从空气斜射入水中,b光的折射角较大 C.在真空中,a光的波长大于b光波长 D.在玻璃中,na<nb E.让b光以入射点为轴,逆时针转动,则b光会在玻璃砖的下表面发生全反射 ABE [由图可知,a光发生了全反射,b光没有发生全反射,即a光发生全反射的临界角C小于b光发生全反射的临界角C,由sin C=,知b光的折射率小,即na>nb,故D错误;根据n=,知va<vb,A正确;根据n=,当θ1相等时,b光的折射角较大,B正确;由于na>nb,则fa>fb,由c=fλ知λa<λb,C错误;当b光逆时针转动时,b光在玻璃砖下表面的入射角会增大,当该角大于b光的临界角时,b光就会发生全反射,E正确。] 5.(2020·江苏南通一模)有一种用于电子显示屏的发光二极管,其管芯的发光区域是直径为D的圆面,P为O点正上方球面上的一点,发光二极管中半球体介质的半径为R,如图所示。 (1)若介质的折射率n1=,真空中光速为c,求光从A点沿直线传播到P点的时间t; (2)为使从发光面AB发出的光在球面上都不发生全反射,求介质的折射率n应满足什么条件? 解析: 本题考查光在半球形介质中的传播时间、临界问题。 (1)光在介质中的传播速度v=,则此光从A点沿直线传播到P点的时间t=,解得t=. (2)从A点或B点垂直于圆面射出的光射到球面的入射角最大(设为α),则sin α=, 设光发生全反射的临界角为C,则 sin C=。若不发生全反射应满足α<C,即sin α<sin C,解得n<。 答案: (1) (2)n< 6. (2020·广东汕头质检)如图所示,一截面为直角三角形的玻璃棱镜ABC置于真空中,∠A=30°,D点在AB上,AD=L,AB=3L。一条光线平行于AC边从D点射入棱镜,玻璃的折射率为,光在真空中的传播速度为c。 (1)判断AC边是否有光线射出; (2)求光在棱镜中传播的时间。 解析: 本题考查光的折射与全反射、光的传播时间等问题。 (1)入射角为i=60°,由折射定律得n=, 解得折射角γ=30°; 由几何关系得∠DEA=180°-(90°+γ+30°)=30°, α=90°-30°=60°, 设光线在AC边发生全反射的临界角为C0,有sin C0=, 可得C0<60°,即C0<α,因此AC边没有光线射出。 (2)光在棱镜中传播速度为v=, BC、DE的延长线交于G点,由几何关系可知,△BDG是等边三角形, EF=EG,光在棱镜中传播距离为s=DE+EF=DE+EG=DG=2L, 光在棱镜中传播所用的时间为t=, 解得t=。 答案: (1)AC边没有光线射出 (2) 7.(2020·宁夏大学附中月考)如图所示,MN是一条通过透明球体球心的直线,在真空中波长为λ0=600 nm的单色细光束AB平行于MN射向球体,B为入射点,若出射光线CD与MN所成的夹角α=30°,出射点C与O的连线与ON的夹角为15°。求: (1)透明体的折射率n; (2)此单色光在透明球体中的波长λ(结果保留3位有效数字)。 解析: 本题考查光在透明球体中的折射问题。 (1)连接OB、BC,在B点光线的入射角、折射角分别设为i、γ,如图所示。 由折射定律可知在B点有n=,在C点有n=, 又因为∠BCO=γ,所以i=45°。又因为∠BOC=180°-i-∠COP=120°,故γ=30°, 因此,透明体的折射率n==。 (2)n===,代入数据解得λ=424 nm。 答案: (1) (2)424 nm 8. (2020·河北唐山模拟)如图所示,矩形ABCD为某透明介质的截面图,AB边长L1=12 cm,BC边长L2=24 cm,光线由A点以i=53°的入射角射入AB面,光线进入介质后,经过一次反射后,射到底边CD的中点F,并由F点射出介质,不考虑光线在F点发生的反射现象。已知光速c=3.0×108 m/s,sin 53°=0.8,cos 53°=0.6。求: (1)介质的折射率; (2)光线在介质中的传播时间。 解析: 本题考查光的折射率和传播时间的计算。 (1)如图所示,延长A点的折射光线与底边CD所在直线交于G点,则有CF=CG,所以在三角形AGD中,由几何关系可知 GD=L1=18 cm, AG==30 cm, sin γ==0.6, 由折射定律有n=, 可得n=; (2)在介质中v=; t=, s=AG=30 cm, 可得t=×10-9 s。 答案: (1) (2)×10-9 s 9. (2020·江西临川一中等九校联考)实验室中有一横截面为直角三角形的玻璃砖,如图所示为该玻璃砖的截面ABC,其中,∠B=90°,∠C=30°,D、E是斜边上的三等分点,斜边AC长为3a,让玻璃砖竖直放置,在底边BA的延长线上有一点光源S,光源S与A的距离为a。光源S发出的两束不同频率的单色光1、2分别照射到斜边上的E、D点,经斜边折射后进入玻璃砖中的光线平行于底边AB,然后在BC边第一次射出。已知光在真空中的传播速度为c。求: (1)光束1在玻璃砖中传播的速度; (2)光束2第一次在玻璃砖中传播的时间。 解析: 本题考查点光源光线在同一玻璃砖中的传播问题。 (1)由题知光路如图所示,由几何关系得 i1=60°,γ1=30°, 由折射定律得n1==, 光束1在玻璃砖中传播的速度为v1==c; (2)设∠SDA=θ,则∠DSA=60°-θ, 由正弦定理有=, 解得cos θ=, 由三角函数知识得sin γ2=cos θ=, 由几何关系得r2=30° 由折射定律知n2==, 光束2在玻璃砖中传播的速度v2=, 光束2第一次在玻璃砖中传播的距离为s=a, 光束2第一次在玻璃砖中传播的时间为t==。 答案: (1) (2)- 配套讲稿:
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