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2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十六章 光與電磁波 相對(duì)論簡(jiǎn)介 第1講 光的折射、全反射練習(xí)

上傳人:xt****7 文檔編號(hào):105732038 上傳時(shí)間:2022-06-12 格式:DOC 頁(yè)數(shù):9 大?。?53.50KB
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1、2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十六章 光與電磁波 相對(duì)論簡(jiǎn)介 第1講 光的折射、全反射練習(xí) 一、選擇題(本題共8小題,每小題8分,共64分。其中1~5為單選,6~8為多選) 1.如圖所示,一束光從空氣垂直射到直角三棱鏡的界面AB上,棱鏡材料的折射率為1.414,這束光線從BC邊射出棱鏡后與界面BC的夾角為 (  ) A.90° B.60° C.30° D.45° 答案 D 解析 由sinC==得C=45°,如圖所示,則光在AC界面射向真空時(shí)發(fā)生全反射。由幾何關(guān)系可求得在BC面的入射角i=30°,由折射定律n=得sinr=nsini=·sin30°=,所以r=45°,則這束光

2、線從BC邊射出棱鏡后與界面BC的夾角為45°,故D正確。 2.如圖,一束光由空氣射向半圓柱體玻璃磚,O點(diǎn)為該玻璃磚截面的圓心,下圖能正確描述其光路的是 (  ) 答案 A 解析 光沿玻璃磚截面半徑射向O點(diǎn),在界面處,入射角大于臨界角時(shí),發(fā)生全反射,小于臨界角時(shí),在空氣中的折射角大于入射角,A正確,C錯(cuò)誤;光由空氣射向玻璃磚時(shí),不會(huì)發(fā)生全反射,在玻璃中的折射角應(yīng)小于入射角,B、D錯(cuò)誤。 3.空氣中懸浮著一顆球形小水珠,一縷陽(yáng)光水平射入其中,如圖所示。n甲、n乙和n丙分別表示水對(duì)甲光、乙光和丙光的折射率。則以下表述正確的是(  ) A.n甲>n乙>n丙 B.波長(zhǎng)λ的關(guān)系

3、λ甲<λ乙<λ丙 C.頻率ν的關(guān)系ν甲>ν乙>ν丙 D.光由水珠出射到空氣的折射角關(guān)系θ甲=θ乙=θ丙 答案 D 解析 由題圖可知,丙光的偏折最大,折射率最大,甲光的偏折最小,折射率最小,A錯(cuò)誤;根據(jù)頻率與波長(zhǎng)的關(guān)系,丙光的波長(zhǎng)最小,甲光的波長(zhǎng)最大,B錯(cuò)誤;根據(jù)折射率與頻率的關(guān)系,頻率越大,折射率越大,知丙光的頻率最大,甲光的頻率最小,C錯(cuò)誤;如圖所示,由幾何知識(shí)可知,光從水珠到空氣的入射角i′與光從空氣到水珠的折射角r相等,又n==,故θ=i,三種光從空氣到水珠的入射角i相同,所以由水珠出射到空氣的折射角關(guān)系θ甲=θ乙=θ丙,D正確。 4.圖甲為某同學(xué)利用半圓形玻璃磚測(cè)定玻璃折

4、射率n的裝置示意圖。他讓光從空氣射向玻璃磚,在正確操作后,他利用測(cè)出的數(shù)據(jù)作出了圖乙所示的折射角正弦(sinr)與入射角正弦(sini)的關(guān)系圖象。則下列說(shuō)法正確的是(  ) A.該玻璃的折射率n= B.該玻璃的折射率n=1.5 C.光由空氣進(jìn)入該玻璃磚中傳播時(shí),光波頻率變?yōu)樵瓉?lái)的倍 D.光由空氣進(jìn)入該玻璃磚中傳播時(shí),光波波長(zhǎng)變?yōu)樵瓉?lái)的1.5倍 答案 B 解析 由折射定律n=可知,折射角正弦(sinr)與入射角正弦(sini)的關(guān)系圖象的斜率的倒數(shù)表示折射率,所以n==1.5,A錯(cuò)誤,B正確;光由空氣進(jìn)入該玻璃磚中傳播時(shí),光波頻率不變,由n==可知,光波波長(zhǎng)變?yōu)樵瓉?lái)的,C、D錯(cuò)

5、誤。 5.[2016·四川高考]某同學(xué)通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定半圓形玻璃磚的折射率n。如圖甲所示,O是圓心,MN是法線,AO、BO分別表示某次測(cè)量時(shí)光線在空氣和玻璃磚中的傳播路徑。該同學(xué)測(cè)得多組入射角i和折射角r,作出sini-sinr圖象如圖乙所示。則(  ) A.光由A經(jīng)O到B,n=1.5 B.光由B經(jīng)O到A,n=1.5 C.光由A經(jīng)O到B,n=0.67 D.光由B經(jīng)O到A,n=0.67 答案 B 解析 在本題中,介質(zhì)折射率為空氣中角度的正弦和介質(zhì)中角度的正弦之比,則n===1.5。由題給信息知入射角為i,i

6、一束光包含兩種不同頻率的單色光,從空氣射向兩面平行的玻璃磚的上表面,玻璃磚下表面有反射層,光束經(jīng)兩次折射和一次反射后,在玻璃磚上表面分為a、b兩束單色光射出。下列說(shuō)法正確的是(  ) A.a(chǎn)光的頻率大于b光的頻率 B.光束a在空氣中的波長(zhǎng)較大 C.出射光束a、b一定相互平行 D.a(chǎn)、b兩色光從同種玻璃射向空氣時(shí),a光發(fā)生全反射的臨界角大 答案 AC 解析 作出光路圖如圖所示,可知光從空氣射入玻璃時(shí)a光的偏折程度較大,則a光的折射率較大,頻率較大,A正確;λ=,a光的頻率較大,則波長(zhǎng)較小,B錯(cuò)誤;根據(jù)幾何知識(shí)可知a、b兩色光在玻璃磚上表面的折射角與經(jīng)反射層反射后在上表面的入射角分

7、別相等,介質(zhì)對(duì)兩色光的折射率均不變,故兩色光在玻璃磚上表面出射時(shí)的折射角與開(kāi)始時(shí)從空氣中入射時(shí)的入射角相等,故出射光束一定相互平行,C正確;因?yàn)閍光的折射率較大,由臨界角公式sinC=知,a光的臨界角較小,D錯(cuò)誤。 7.如圖所示,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AB邊的夾角為θ=30°,E、F分別為邊AB、BC的中點(diǎn),則(  ) A.該棱鏡的折射率為 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 答案 AC 解析 在E點(diǎn)作出法線可知入射角為60°,由幾何知識(shí)可知,折射

8、角為30°,故折射率為n==,A正確;由光路的可逆性可知,在BC邊上的入射角為30°,小于臨界角,不會(huì)發(fā)生全反射,B錯(cuò)誤;根據(jù)公式v=和v=λf可得λ空>λ介,C正確;三棱鏡兩次折射使得光線都向底邊偏折,不會(huì)與入射到E點(diǎn)的光束平行,D錯(cuò)誤。 8.如圖所示,實(shí)線為空氣和水的分界面,一束藍(lán)光從空氣中的A點(diǎn)沿AO1方向(O1點(diǎn)在分界面上,圖中O1點(diǎn)和入射光線都未畫(huà)出)射向水中,折射后通過(guò)水中的B點(diǎn)。圖中O點(diǎn)為A、B連線與分界面的交點(diǎn)。下列說(shuō)法正確的是 (  ) A.O1點(diǎn)在O點(diǎn)的右側(cè) B.藍(lán)光從空氣中射入水中時(shí),速度變小 C.若沿AO1方向射向水中的是一束紫光,則折射光線有可能通過(guò)B點(diǎn)正

9、下方的C點(diǎn) D.若沿AO1方向射向水中的是一束紅光,則折射光線有可能通過(guò)B點(diǎn)正上方的D點(diǎn) E.若藍(lán)光沿AO方向射向水中,則折射光線有可能通過(guò)B點(diǎn)正上方的D點(diǎn) 答案 BCD 解析 根據(jù)折射定律可知,光由空氣斜射入水中時(shí)入射角大于折射角,則畫(huà)出光路圖如圖所示,可知O1點(diǎn)應(yīng)在O點(diǎn)的左側(cè),故A錯(cuò)誤。光從光疏介質(zhì)(空氣)進(jìn)入光密介質(zhì)(水)中時(shí),速度變小,故B正確。紫光的折射率大于藍(lán)光,所以入射角相同時(shí),折射角要小于藍(lán)光的,則可能通過(guò)B點(diǎn)正下方的C點(diǎn),故C正確。若是紅光,折射率小于藍(lán)光,入射角相同時(shí),折射角大于藍(lán)光的,則可能通過(guò)B點(diǎn)上方的D點(diǎn),故D正確。若藍(lán)光沿AO方向射入,根據(jù)折射定律可知,折射

10、光線應(yīng)該在O1B線的右側(cè),不能通過(guò)B點(diǎn)正上方的D點(diǎn),故E錯(cuò)誤。 二、非選擇題(本題共5小題,共36分) 9.(4分)如圖所示,某同學(xué)用插針?lè)y(cè)定一半圓形玻璃磚的折射率。在平鋪的白紙上垂直紙面插大頭針P1、P2確定入射光線,并讓入射光線過(guò)圓心O,在玻璃磚(圖中實(shí)線部分)另一側(cè)垂直紙面插大頭針P3,使P3擋住P1、P2的像,連接OP3,圖中MN為分界線,虛線半圓與玻璃磚對(duì)稱,B、C分別是入射光線、折射光線與圓的交點(diǎn),AB、CD均垂直于法線并分別交法線于A、D點(diǎn)。 (1)設(shè)AB的長(zhǎng)度為l1,AO的長(zhǎng)度為l2,CD的長(zhǎng)度為l3,DO的長(zhǎng)度為l4,為較方便地表示出玻璃磚的折射率,需用刻度尺

11、測(cè)量________,則玻璃磚的折射率可表示為_(kāi)_______。 (2)該同學(xué)在插大頭針P3前不小心將玻璃磚以O(shè)為圓心順時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)一小角度,由此測(cè)得玻璃磚的折射率將________(選填“偏大”“偏小”或“不變”)。 答案 (1)l1和l3 n= (2)偏大 解析 (1)sinθ1=,sinθ2=,玻璃磚的折射率n===,因此只需測(cè)量l1和l3即可。 (2)當(dāng)玻璃磚順時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)小角度時(shí),入射角增大,折射角也增大,但增大較小,折射光線順時(shí)針偏轉(zhuǎn)一個(gè)小角度,在處理數(shù)據(jù)時(shí),認(rèn)為玻璃磚沒(méi)有轉(zhuǎn)動(dòng),原法線AD位置不變,因此,由于入射光線與AD夾角沒(méi)變,圓形玻璃磚半徑不變,所以l1不變,而折射光線與

12、AD夾角變小,所以l3減小,所以測(cè)量值n=將偏大。 10.[2017·陜西寶雞一模](8分)有一個(gè)上、下表面平行且足夠大的玻璃平板,玻璃平板的折射率為n=、厚度為d=12 cm?,F(xiàn)在其上方的空氣中放置一點(diǎn)光源S,點(diǎn)光源距玻璃板的距離為l=18 cm,從S發(fā)出的光射向玻璃板,光線與豎直方向夾角最大為θ=53°,經(jīng)過(guò)玻璃板后從下表面射出,形成一個(gè)圓形光斑,如圖所示。求玻璃板下表面圓形光斑的半徑(sin53°=0.8)。 答案 33 cm 解析 由題意可知光在玻璃板上表面發(fā)生折射時(shí)的最大入射角為θ,設(shè)其折射角為r,由折射定律可得n=,代入數(shù)據(jù)可得r=37°。光在玻璃板下表面發(fā)生折射時(shí),由于

13、最大入射角為r=37°,sin37°=<,故r小于玻璃板的臨界角,所以不會(huì)發(fā)生全反射。光在玻璃板中傳播的光路圖如圖所示。 光從玻璃板下表面射出時(shí)形成一個(gè)圓形發(fā)光面,設(shè)其半徑大小為R,則R=ltanθ+dtanr,代入數(shù)據(jù)可得R=33 cm。 11.[2017·廣西南寧一模](8分)半徑為R的固定半圓形玻璃磚的橫截面如圖所示,O點(diǎn)為圓心,OO′與直徑AB垂直。足夠大的光屏CD緊靠在玻璃磚的左側(cè)且與AB垂直。一光束沿半徑方向與OO′成θ=30°射向O點(diǎn),光屏CD區(qū)域出現(xiàn)兩個(gè)光斑,兩光斑間的距離為(+1)R。求: (1)此玻璃的折射率; (2)當(dāng)θ變?yōu)槎啻髸r(shí),兩光斑恰好變?yōu)橐粋€(gè)。

14、答案 (1) (2)45° 解析 (1)光束在AB界面,一部分發(fā)生反射,另一部分發(fā)生折射,設(shè)折射角為β,光路圖如圖所示。 由幾何關(guān)系得: l1===R。 根據(jù)題意兩光斑間的距離為l1+l2=(+1)R,所以l2=R,所以∠AOD=45°,則β=45°。 根據(jù)折射定律,折射率n===。 (2)若光屏CD上恰好只剩一個(gè)光斑,則說(shuō)明該光束恰好發(fā)生全反射。由sinC=得臨界角為C=45°,即當(dāng)θ≥45°時(shí),光屏上兩個(gè)光斑恰好變?yōu)橐粋€(gè)光斑。 12.[2017·廣東梅州一模](8分)如圖所示,一玻璃球體的半徑為R,O為球心,AB為直徑。來(lái)自B點(diǎn)的光線BM在M點(diǎn)射出,出射光線平行于AB,另

15、一光線BN恰好在N點(diǎn)發(fā)生全反射。已知∠ABM=30°。求: (1)玻璃的折射率; (2)球心O到BN的距離。 答案 (1) (2)R 解析 (1)設(shè)光線BM在M點(diǎn)的入射角為θ2,折射角為θ1,由幾何知識(shí)可知θ2=30°,θ1=60°, 根據(jù)折射定律得n=,代入數(shù)值得n=。 (2)光線BN恰好在N點(diǎn)發(fā)生全反射,則∠BNO為臨界角C,sinC= 設(shè)球心到BN的距離為d,由幾何知識(shí)可知 d=RsinC==R。 13.[2017·威海二模](8分)如圖所示,半徑為R的透明半球體對(duì)某種光的折射率為,在離透明半球體2.8R處有一與透明半球體平面平行的光屏。該種平行光垂直透明半球體的平

16、面射入,在光屏上形成一個(gè)圓形亮斑。 (1)求光屏上亮斑的直徑;(不考慮光線在半球體內(nèi)的多次反射) (2)若入射光的頻率變大,則亮斑的直徑如何變化? 答案 (1)6.8R (2)光斑直徑變大 解析 (1)sinC==0.6,C=37° AB=2RsinC FM=tanC=RsinCtanC, OM= O′M=OO′-OM=R 設(shè)光斑直徑為D,根據(jù)三角形相似得:= 解得:D=·O′M=(3.8cosC-1), 代入數(shù)值得,D=6.8R。 (2)D=(3.8cosC-1),入射光的頻率增大,則折射率增大,臨界角C減小,sinC減小,cosC增大,故D增大,即光屏上光斑直徑變大。

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