2018年秋东方思维高三物理第一轮复习课时跟踪练：第十四章第三讲光的折射全反射 Word版含解析.pdf

第十四章第十四章 波与相对论波与相对论 第三讲第三讲 光的折射光的折射 全反射全反射 课时跟踪练课时跟踪练 A 组 基础巩固组 基础巩固 1(2018·徐州模拟徐州模拟)光射到两种不同介质的分界面，分析其后的 传播情形可知 光射到两种不同介质的分界面，分析其后的 传播情形可知( ) A折射现象的出现说明光是纵波折射现象的出现说明光是纵波 B光总会分为反射光和折射光光总会分为反射光和折射光 C折射光与入射光的传播方向总是不同的折射光与入射光的传播方向总是不同的 D发生折射是因为光在不同介质中的传播速度不同发生折射是因为光在不同介质中的传播速度不同 解析 ：解析 ： 光的折射不能反映光是纵波还是横波，由光的偏振现象可 知光是横波，选项 光的折射不能反映光是纵波还是横波，由光的偏振现象可 知光是横波，选项 A 错误；当光从光密介质射入光疏介质，且入射 角大于等于临界角时，发生全反射现象，没有折射光，选项 错误；当光从光密介质射入光疏介质，且入射 角大于等于临界角时，发生全反射现象，没有折射光，选项 B 错误； 当光线垂直于界面入射时， 折射光与入射光的传播方向相同， 选项 错误； 当光线垂直于界面入射时， 折射光与入射光的传播方向相同， 选项 C 错误 ； 发生折射是因为光的传播速度在不同介质中不同， 选项错误 ； 发生折射是因为光的传播速度在不同介质中不同， 选项D正确正确 答案：答案：D 2(2018·潍坊模拟潍坊模拟)公园里灯光喷泉的水池中有处于同一深度的 若干彩灯，在晚上观察不同颜色彩灯的深度和水面上被照亮的面积， 下列说法正确的是 公园里灯光喷泉的水池中有处于同一深度的 若干彩灯，在晚上观察不同颜色彩灯的深度和水面上被照亮的面积， 下列说法正确的是( ) A红灯看起来较浅，红灯照亮的水面面积较小红灯看起来较浅，红灯照亮的水面面积较小 B红灯看起来较深，红灯照亮的水面面积较小红灯看起来较深，红灯照亮的水面面积较小 C红灯看起来较浅，红灯照亮的水面面积较大红灯看起来较浅，红灯照亮的水面面积较大 D红灯看起来较深，红灯照亮的水面面积较大红灯看起来较深，红灯照亮的水面面积较大 解析 ：解析 ： 光从水里射入空气发生折射， 入射角相同时， 折射率越大， 折射角越大，从水面上看光源越浅，红灯发出的红光的折射率最小， 看起来最深；设光源的深度为 光从水里射入空气发生折射， 入射角相同时， 折射率越大， 折射角越大，从水面上看光源越浅，红灯发出的红光的折射率最小， 看起来最深；设光源的深度为 d，光的临界角为，光的临界角为 C，则光能够照亮的 水面面积大小为 ，则光能够照亮的 水面面积大小为 S(dtan C)2，可见，临界角越大，照亮的面积越 大，各种色光中，红光的折射率最小，临界角最大，所以红灯照亮的 水面面积较大，选项 ，可见，临界角越大，照亮的面积越 大，各种色光中，红光的折射率最小，临界角最大，所以红灯照亮的 水面面积较大，选项 D 正确正确 答案：答案：D 3(2015·重庆卷重庆卷)虹和霓是太阳光在水珠内分别经过一次和两次 反射后出射形成的， 可用白光照射玻璃球来说明 两束平行白光照射 到透明玻璃球后， 在水平的白色桌面上会形成 虹和霓是太阳光在水珠内分别经过一次和两次 反射后出射形成的， 可用白光照射玻璃球来说明 两束平行白光照射 到透明玻璃球后， 在水平的白色桌面上会形成 MN 和和 PQ 两条彩色光 带，光路如图所示 两条彩色光 带，光路如图所示M 、N、P、Q 点的颜色分别为点的颜色分别为( ) A紫、红、红、紫 紫、红、红、紫 B红、紫、红、紫红、紫、红、紫 C红、紫、紫、红红、紫、紫、红 D紫、红、紫、红紫、红、紫、红 解析 ：解析 ： 白光中的可见光部分从红到紫排列，对同一介质的折射率白光中的可见光部分从红到紫排列，对同一介质的折射率 n紫 紫n红红，由折射定律知紫光的折射角较小，由光路可知，紫光将到 达 ，由折射定律知紫光的折射角较小，由光路可知，紫光将到 达 M 点和点和 Q 点，而红光到达点，而红光到达 N 点和点和 P 点，故选点，故选 A. 答案：答案：A 4如图所示，一块两面平行的玻璃砖平放在纸面上，将它的前、 后两个边界 如图所示，一块两面平行的玻璃砖平放在纸面上，将它的前、 后两个边界 PQ、MN 记录在纸面上若单色光沿纸面从真空中以入 射角 记录在纸面上若单色光沿纸面从真空中以入 射角 i60°从从 MN 表面射入时，光通过玻璃砖的时间为表面射入时，光通过玻璃砖的时间为 t；若保持入 射光的方向不变，现撤去玻璃砖，光通过 ；若保持入 射光的方向不变，现撤去玻璃砖，光通过 PQ、MN 之间的区域的时之间的区域的时 间也为间也为 t，那么，这块玻璃砖对该入射光的折射率为，那么，这块玻璃砖对该入射光的折射率为( ) A2 B. 3 3 C1.5 D. 2 2 解析 ：解析 ： 设玻璃砖的厚度为设玻璃砖的厚度为 d， 折射率为， 折射率为 n， 折射角为， 则， 折射角为， 则d d/ /c co os s v v t，t， n， 可得， 可得n d d/ /c co os s c c/ /n n n nd d c cc co os s d d/ /c co os s 6 60 0°° c c 2 2d d c c s si in 60° sin ，选项，选项 B 正确正确3 3 答案：答案：B 5(多选多选)(2017·苏北四校联考苏北四校联考)如图所示，有一束平行于等边三 棱镜截面 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的单色光从空气射向 E 点，并偏折到点，并偏折到 F 点，已知入射 方向与边 点，已知入射 方向与边 AB 的夹角为的夹角为 30°，E、F 分别为边分别为边 AB、BC 的中点， 则 的中点， 则( ) A该棱镜的折射率为该棱镜的折射率为 3 3 B光在光在 F 点发生全反射点发生全反射 C光从空气进入棱镜，波长变小光从空气进入棱镜，波长变小 D从从 F 点出射的光束与入射到点出射的光束与入射到 E 点的光束平行点的光束平行 解析：解析：在在 E 点作出法线可知入射角为点作出法线可知入射角为 60°，折射角为，折射角为 30°，折射 率为，选项 ，折射 率为，选项 A 正确；由光路的可逆性可知，在正确；由光路的可逆性可知，在 BC 边上的入射角边上的入射角3 3 小于临界角，不会发生全反射，选项小于临界角，不会发生全反射，选项 B 错误；光从空气进入棱镜时， 频率不变， 波速变小， 由波速公式 错误；光从空气进入棱镜时， 频率不变， 波速变小， 由波速公式 vf 得知， 波长变小， 可知选项得知， 波长变小， 可知选项 C 正确；从正确；从 F 点出射的反射光线与法线的夹角为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 ，折射光线与法线 的夹角为 60°， 由几何关系知， 不会与入射到， 由几何关系知， 不会与入射到 E 点的光束平行， 选项点的光束平行， 选项 D 错误错误 答案：答案：AC 6(多选多选)(2018·承德模拟承德模拟)频率不同的两束单色光频率不同的两束单色光 1 和和 2 以相同 的入射角从同一点射入一厚玻璃板后， 其光路如图所示， 下列说法正 确的是 以相同 的入射角从同一点射入一厚玻璃板后， 其光路如图所示， 下列说法正 确的是( ) A单色光单色光 1 的波长小于单色光的波长小于单色光 2 的波长的波长 B在玻璃中单色光在玻璃中单色光 1 的传播速度大于单色光的传播速度大于单色光 2 的传播速度的传播速度 C单色光单色光 1 通过玻璃板所需的时间小于单色光通过玻璃板所需的时间小于单色光 2 通过玻璃板所 需的时间 通过玻璃板所 需的时间 D单色光单色光 1 从玻璃到空气的全反射临界角小于单色光从玻璃到空气的全反射临界角小于单色光 2 从玻璃 到空气的全反射临界角 从玻璃 到空气的全反射临界角 解析 ：解析 ： 由题图知单色光由题图知单色光1在界面折射时的偏折程度大， 则单色光在界面折射时的偏折程度大， 则单色光1 的折射率大， 因此单色光的折射率大， 因此单色光 1 的频率大于单色光的频率大于单色光 2 的， 那么单色光的， 那么单色光 1 的 波长小于单色光 的 波长小于单色光 2 的，选项的，选项 A 正确 ； 由正确 ； 由 n 知，折射率大的单色光 知，折射率大的单色光 1 c c v v 在玻璃中传播速度小， 而在玻璃板中单色光在玻璃中传播速度小， 而在玻璃板中单色光 1 通过的路程比单色光通过的路程比单色光 2 短，二者通过的时间将无法确定，选项短，二者通过的时间将无法确定，选项 B、C 都错误；由都错误；由 sin C 及 及 1 1 n n 单色光单色光 1 的折射率大知，选项的折射率大知，选项 D 正确正确 答案：答案：AD 7.(多选多选)(2018·青岛模拟青岛模拟)如图所示，实线为空气和水的分界面， 一束蓝光从空气中的 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 点沿点沿 AO1方向方向(O1点在分界面上，图中点在分界面上，图中 O1点点 和入射光线都未画出和入射光线都未画出)射向水中，折射后通过水中的射向水中，折射后通过水中的 B 点，图中点，图中 O 点 为 点 为 A、B 连线与分界面的交点，下列说法正确的是连线与分界面的交点，下列说法正确的是( ) AO1点在点在 O 点的右侧点的右侧 B蓝光从空气中射入水中时，速度变小蓝光从空气中射入水中时，速度变小 C若沿若沿 AO1方向射向水中的是一束紫光，则折射光线有可能通 过 方向射向水中的是一束紫光，则折射光线有可能通 过 B 点正下方的点正下方的 C 点点 D若沿若沿 AO1方向射向水中的是一束红光，则折射光线有可能通 过 方向射向水中的是一束红光，则折射光线有可能通 过 B 点正上方的点正上方的 D 点点 E若蓝光沿若蓝光沿 AO 方向射向水中，则折射光线有可能通过方向射向水中，则折射光线有可能通过 B 点正 上方的 点正 上方的 D 点点 解析：解析：由折射定律由折射定律 n知，蓝光从空气射向水中，入射角知，蓝光从空气射向水中，入射角 s si in n i i s si in n 比折射角大，比折射角大，O1点在点在 O 点的左侧，选项点的左侧，选项 A 错误；由错误；由 v 知，蓝光进 知，蓝光进 c c n n 入水中的速度变小，选项入水中的速度变小，选项 B 正确；若沿正确；若沿 AO1方向射向水中的是一束 紫光，紫光折射率大，折射角小，则折射光线有可能通过 方向射向水中的是一束 紫光，紫光折射率大，折射角小，则折射光线有可能通过 B 点正下 方的 点正下 方的 C 点，选项点，选项 C 正确；若沿正确；若沿 AO1方向射向水中的是一束红光，红 光折射率小，折射角大，则折射光线有可能通过 方向射向水中的是一束红光，红 光折射率小，折射角大，则折射光线有可能通过 B 点正上方的点正上方的 D 点， 选项 点， 选项 D 正确 ； 若蓝光沿正确 ； 若蓝光沿 AO 方向射向水中， 则折射光线有可能通过方向射向水中， 则折射光线有可能通过 B 点正下方的点正下方的 C 点，不可能通过点，不可能通过 B 点正上方的点正上方的 D 点，选项点，选项 E 错误错误 答案：答案：BCD 8(2015·海南卷海南卷)一半径为一半径为 R 的半圆形玻璃砖，横截面如图所 示已知玻璃的全反射临界角 的半圆形玻璃砖，横截面如图所 示已知玻璃的全反射临界角.与玻璃砖的底平面成与玻璃砖的底平面成 ( 3 3) 角度、且与玻璃砖横截面平行的平行光射到玻璃砖的半圆柱角度、且与玻璃砖横截面平行的平行光射到玻璃砖的半圆柱 ( 2 2 ) 面上经柱面折射后，有部分光面上经柱面折射后，有部分光(包括与柱面相切的入射光包括与柱面相切的入射光)能直接从 玻璃砖底面射出 若忽略经半圆柱内表面反射后射出的光， 求底面透 光部分的宽度 能直接从 玻璃砖底面射出 若忽略经半圆柱内表面反射后射出的光， 求底面透 光部分的宽度 解析 ：解析 ： 光路图如图所示， 沿半径方向射入玻璃砖的光线， 即光线 射到 光路图如图所示， 沿半径方向射入玻璃砖的光线， 即光线 射到 MN 上时，根据几何知识入射角恰好等于临界角，即恰好在圆 心 上时，根据几何知识入射角恰好等于临界角，即恰好在圆 心 O 处发生全反射，光线左侧的光线，经球面折射后，射到处发生全反射，光线左侧的光线，经球面折射后，射到 MN 上的角一定大于临界角，即在上的角一定大于临界角，即在 MN 上发生全反射，不能射出，光线 右侧的光线射到 上发生全反射，不能射出，光线 右侧的光线射到 MN 上的角小于临界角，可以射出，如图光线与 球面相切，入射角 上的角小于临界角，可以射出，如图光线与 球面相切，入射角190°，从，从 MN 上垂直射出，上垂直射出， 根据折射定律可得根据折射定律可得 sin 2， s si in n 1 1 n n 根据全反射定律根据全反射定律 n， 1 1 s si in n 两式联立解得两式联立解得2， 根据几何知识，底面透光部分的宽度根据几何知识，底面透光部分的宽度 OERsin . 答案：答案：Rsin B 组 能力提升组 能力提升 9(2018·威海模拟威海模拟)如图所示，一束复色光从空气射入水面，进如图所示，一束复色光从空气射入水面，进 入水中分成入水中分成 a、 b 两束 已知它们与水面间的夹角分别是、， 则两束 已知它们与水面间的夹角分别是、， 则 a、 b 两束光在水中的传播速度之比为两束光在水中的传播速度之比为( ) v va a v vb b A. B. s si in n s si in n s si in n s si in n C. D. c co os s c co os s cos c co os s 解析：解析：设入射角为，由折射定律可得设入射角为，由折射定律可得 nb， c c v vb b s si in n s si in n（ （90°） ） s si in n c co os s na， c c v va a s si in n sin（ （90°） ） s si in n c co os s 两式相比可得，故选项两式相比可得，故选项 C 正确正确 v va a v vb b c co os s c co os s 答案：答案：C 10(多选多选)(2018·大连模拟大连模拟)固定的半圆形玻璃砖的横截面如图所 示， 固定的半圆形玻璃砖的横截面如图所 示，O 点为圆心，点为圆心，OO为直径为直径 MN 的垂线足够大的光屏的垂线足够大的光屏 PQ 紧靠 玻璃砖右侧且垂直于 紧靠 玻璃砖右侧且垂直于 MN.由由 A、 B 两种单色光组成的一束光沿半径方 向射向 两种单色光组成的一束光沿半径方 向射向 O 点，入射光线与点，入射光线与 OO夹角较小时，光屏夹角较小时，光屏 NQ 区域出现两 个光斑， 逐渐增大角， 当 区域出现两 个光斑， 逐渐增大角， 当 时， 光屏时， 光屏 NQ 区域区域 A 光的光斑消失， 继续增大角， 当 光的光斑消失， 继续增大角， 当 时， 光屏时， 光屏 NQ 区域区域 B 光的光斑消失， 则光的光斑消失， 则( ) A玻璃砖对玻璃砖对 A 光的折射率比对光的折射率比对 B 光的大光的大 BA 光在玻璃砖中传播速度比光在玻璃砖中传播速度比 B 光的大光的大 C时，光屏上只有时，光屏上只有 1 个光斑个光斑 D时，光屏上只有时，光屏上只有 1 个光斑个光斑 2 2 解析：解析：当入射角逐渐增大时，当入射角逐渐增大时，A 光的光斑先消失，说明光的光斑先消失，说明 A 光 的折射角大于 光 的折射角大于 B 光的折射角，即玻璃对光的折射角，即玻璃对 A 光的折射率大于对光的折射率大于对 B 光的 折射率 光的 折射率(nAnB)，所以，所以 vAvB，选项，选项 A 正确，正确，B 错误 ； 当错误 ； 当 A 光、光、B 光 都发生全反射时，光屏上只有 光 都发生全反射时，光屏上只有 1 个光斑，选项个光斑，选项 C 错误，错误，D 正确正确 答案：答案：AD 11(2018·衡水模拟衡水模拟)DVD 光盘由塑料保护层和信息记录层组 成如图所示，激光束以入射角 光盘由塑料保护层和信息记录层组 成如图所示，激光束以入射角1从空气入射到厚度为从空气入射到厚度为 d、折射率 为 、折射率 为 n 的塑料保护层后，聚焦到信息记录层的光斑宽度为的塑料保护层后，聚焦到信息记录层的光斑宽度为 a，才能有效 获取信息 ，才能有效 获取信息 (1)写出写出 sin 1应当满足的关系式；应当满足的关系式； (2)在保证在保证a不变的前提下， 减小激光束照到塑料保护层的宽度不变的前提下， 减小激光束照到塑料保护层的宽度l(l a2b)，可采取哪些措施，可采取哪些措施(答出三条措施答出三条措施)? 解析：解析：(1)由折射定律得由折射定律得 n， s si in n 1 1 s si in n 2 2 式中式中2为折射角，为折射角，sin 2， b b b b2 2d d2 2 解得解得 sin 1. n nb b b b2 2d d2 2 (2)要保证要保证 a 不变的前提下，减小宽度不变的前提下，减小宽度 l，即减小，即减小 b，由，由(1)的求解 过程得 的求解 过程得 b2，故在，故在1和和 n 不变时，减小不变时，减小 d，或在，或在1和和 d 不不 d d2 2 n n2 2 s si in n2 21 1 1 变时，增大变时，增大 n，或在，或在 n 和和 d 不变时，减小不变时，减小1. 答案：答案：(1)sin 1 (2)见解析见解析 n nb b b b2 2d d2 2 12 (2017·江苏卷江苏卷)人的眼球可简化为如图所示的模型 折射率相 同、半径不同的两个球体共轴平行光束宽度为 人的眼球可简化为如图所示的模型 折射率相 同、半径不同的两个球体共轴平行光束宽度为 D，对称地沿轴线方 向射入半径为 ，对称地沿轴线方 向射入半径为R的小球， 会聚在轴线上的的小球， 会聚在轴线上的P点 取球体的折射率为，点 取球体的折射率为，2 2 且且 DR.求光线的会聚角求光线的会聚角 (示意图未按比例画出示意图未按比例画出)2 2 解析 ：解析 ： 设入射角为设入射角为 i， 折射角为， 由几何关系， 折射角为， 由几何关系 sin i， 解得， 解得 i D D 2 2R R 45°， 则由折射定律则由折射定律n，解得，解得 30°， s si in n i i s si in n 且且 i，解得，解得30°. 2 2 答案：答案：30°