【物理】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 10页

第十四章 波与相对论 第三讲 光的折射 全反射 课时跟踪练 A 组　基础巩固 1．(2018·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(　　) A．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 C．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 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 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 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 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 D 正 确． 答案：D 2．(2018·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(　　) A．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 C．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 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 d，光的临界角为 C，则光能够照亮的 水面面积大小为 S＝π(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 D 正确． 答案：D 3．(2015·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 MN 和 PQ 两条彩色光 带，光路如图所示．M 、N、P、Q 点的颜色分别为(　　) A．紫、红、红、紫　 B．红、紫、红、紫 C．红、紫、紫、红 D．紫、红、紫、红 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 n 紫>n 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 M 点和 Q 点，而红光到达 N 点和 P 点，故选 A. 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 PQ、MN 记录在纸面上．若单色光沿纸面从真空中以入 射角 i＝60°从 MN 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 PQ、MN 之间的区域的时 间也为 t，那么，这块玻璃砖对该入射光的折射率为(　　) A．2 B. 3 C．1.5 D. 2 解析：设玻璃砖的厚度为 d，折射率为 n，折射角为 γ，则 d/cos γ v ＝d/cos γ c/n ＝ nd ccos γ＝t， d/cos 60° c ＝2d c ＝t，n＝ sin 60° sin γ ，可得 n＝ 3，选项 B 正确． 答案：B 5．(多选)(2017·苏北四校联考)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 3 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 解析：在 E 点作出法线可知入射角为 60°，折射角为 30°，折射 率为 3，选项 A 正确；由光路的可逆性可知，在 BC 边上的入射角小 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 v＝λf 得知，波长变小，可知选项 C 正确；从 F 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 60°，由几何关系知，不会与入射到 E 点的光束平行，选 项 D 错误． 答案：AC 6．(多选)(2018·承德模拟)频率不同的两束单色光 1 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(　　) A．单色光 1 的波长小于单色光 2 的波长 B．在玻璃中单色光 1 的传播速度大于单色光 2 的传播速度 C．单色光 1 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 D．单色光 1 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 解析：由题图知单色光 1 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 1 的频率大于单色光 2 的，那么单色光 1 的波长小于单色光 2 的，选项 A 正确；由 n＝c v知，折射率大的单色 光 1 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 2 短，二者通过的时间将无法确定，选项 B、C 都错误；由 sin C＝ 1 n及单色光 1 的折射率大知，选项 D 正确． 答案：AD 7.(多选)(2018·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 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 解析：由折射定律 n＝ sin i sin γ知，蓝光从空气射向水中，入射 角比折射角大，O1 点在 O 点的左侧，选项 A 错误；由 v＝c n知，蓝光 进入水中的速度变小，选项 B 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 B 点正 下方的 C 点，选项 C 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 B 点正上方的 D 点，选项 D 正确；若蓝光沿 AO 方向射向水中，则折射光线有可能通 过 B 点正下方的 C 点，不可能通过 B 点正上方的 D 点，选项 E 错 误． 答案：BCD 8．(2015·海南卷)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γ(γ < π 3 ). 与玻璃砖的底平面成 (π 2 －γ)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 面上．经柱面折射后，有部分光(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． 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 ①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 O 处发生全反射，光线①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 MN 上发生全反射，不能射出，光线① 右侧的光线射到 MN 上的角小于临界角，可以射出，如图光线③与球 面相切，入射角θ1＝90°，从 MN 上垂直射出， 根据折射定律可得 sin θ2＝sin θ1 n ， 根据全反射定律 n＝ 1 sin γ， 两式联立解得θ2＝γ， 根据几何知识，底面透光部分的宽度 OE＝Rsin γ. 答案：Rsin γ B 组　能力提升 9．(2018·威海模拟)如图所示，一束复色光从空气射入水面，进 入水中分成 a、b 两束．已知它们与水面间的夹角分别是α、β，则 a、b 两束光在水中的传播速度之比va vb为(　　) A.sin α sin β B.sin β sin α C.cos α cos β D. cos β cos α 解析：设入射角为θ，由折射定律可得 nb＝ c vb＝ sin θ sin（90°－β）＝sin θ cos β， na＝ c va＝ sin θ sin（90°－α）＝sin θ cos α， 两式相比可得va vb＝cos α cos β，故选项 C 正确． 答案：C 10．(多选)(2018·大连模拟)固定的半圆形玻璃砖的横截面如图所 示，O 点为圆心，OO′为直径 MN 的垂线．足够大的光屏 PQ 紧靠 玻璃砖右侧且垂直于 MN.由 A、B 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 OO′夹角θ较小时，光屏 NQ 区域出现两 个光斑，逐渐增大θ角，当θ＝α 时，光屏 NQ 区域 A 光的光斑消失， 继续增大θ角，当θ＝β 时，光屏 NQ 区域 B 光的光斑消失，则(　　) A．玻璃砖对 A 光的折射率比对 B 光的大 B．A 光在玻璃砖中传播速度比 B 光的大 C．α＜θ＜β时，光屏上只有 1 个光斑 D．β＜θ＜π 2 时，光屏上只有 1 个光斑 解析：当入射角θ逐渐增大时，A 光的光斑先消失，说明 A 光的 折射角大于 B 光的折射角，即玻璃对 A 光的折射率大于对 B 光的折 射率(nA＞nB)，所以 vA＜vB，选项 A 正确，B 错误；当 A 光、B 光都 发生全反射时，光屏上只有 1 个光斑，选项 C 错误，D 正确． 答案：AD 11．(2018·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θ1 从空气入射到厚度为 d、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 a，才能有效 获取信息． (1)写出 sin θ1 应当满足的关系式； (2)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 l(l＝a＋2b)，可采取哪些措施(答出三条措施)? 解析：(1)由折射定律得 n＝sin θ1 sin θ2 ， 式中θ2 为折射角，sin θ2＝ b b2＋d2 ， 解得 sin θ1＝ nb b2＋d2. (2)要保证 a 不变的前提下，减小宽度 l，即减小 b，由(1)的求解 过程得 b2＝ d2 n2 sin2θ1－1 ，故在θ1 和 n 不变时，减小 d，或在θ1 和 d 不 变时，增大 n，或在 n 和 d 不变时，减小θ1. 答案：(1)sin θ1＝ nb b2＋d2 　(2)见解析 12．(2017·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 D，对称地沿轴线方 向射入半径为 R 的小球，会聚在轴线上的 P 点．取球体的折射率为 2， 且 D＝ 2R.求光线的会聚角 α(示意图未按比例画出)． 解析：设入射角为 i，折射角为γ，由几何关系 sin i＝ D 2R，解得 i ＝45°， 则由折射定律 sin i sin γ＝n，解得 γ＝30°， 且 i＝γ＋α 2 ，解得α＝30°. 答案：30°