【】2020年高考物理總復(fù)習(xí) 13-1 光的折射、全反射 新人教版選修3-4

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1、【】2020年高考物理總復(fù)習(xí) 13-1 光的折射、全反射 新人教版選修3-4 1．(2020年重慶理綜)在一次討論中，老師問道：“假如水中相同深度處有a、b、c三種不同顏色的單色點光源，有人在水面上方同等條件下觀測發(fā)現(xiàn)，b在水下的像最深，c照亮水面的面積比a的大．關(guān)于這三種光在水中的性質(zhì)，同學(xué)們能做出什么判斷？”有同學(xué)回答如下： ①c光的頻率最大?、赼光的傳播速度最小?、踒光的折射率最大　④a光的波長比b光的短 根據(jù)老師的假定，以上回答正確的是(　　) A．①②　　　　　　　　　B．①③ C．②④ D．③④ 解析：由視深與實深的關(guān)系式h視＝可知b

2、光的折射率最小，故③錯誤，即B、D兩項均錯；c光從水下照亮水面的面積比a的大說明c光不容易發(fā)生全反射，即c光的折射率比a光的小，其頻率也小于a的頻率，故①錯誤，A項錯誤，綜上可知nb＜nc＜na，νb＜νc＜νa，再由v＝及c＝λν可得②④均正確． 答案：C 2．(2020年福建理綜)如圖，半圓形玻璃磚置于光屏PQ的左下方．一束白光沿半徑方向從A點射入玻璃磚，在O點發(fā)生反射和折射，折射光在光屏上呈現(xiàn)七色光帶．若入射點由A向B緩慢移動，并保持白光沿半徑方向入射到O點，觀察到各色光在光屏上陸續(xù)消失．在光帶未完全消失之前，反射光的強度變化以及光屏上最先消失的光分別是(　　) A．減弱，紫光

3、 B．減弱，紅光 C．增強，紫光 D．增強，紅光 解析：光在傳播時隨入射角增大，反射光能量增強，折射光能量減少．根據(jù)能量守恒定律可知，當(dāng)折射光線變?nèi)趸蛳r反射光線的強度將增強，故A、B兩項均錯；在七色光中紫光頻率最大且最易發(fā)生全反射，故光屏上最先消失的光是紫光，故C項正確、D項錯誤． 答案：C 3．如圖所示的長直光纖，柱芯為玻璃，外層以折射率比玻璃稍低的介質(zhì)包覆．若光線自光纖左端進入，與中心軸的夾角為θ，則下列有關(guān)此光線傳遞方式的敘述，正確的是(　　) A．不論θ為何值，光線都不會發(fā)生全反射 B．不論θ為何值，光線都會發(fā)生全反射 C．θ足

4、夠小時，光線才會發(fā)生全反射 D．θ足夠大時，光線才會發(fā)生全反射 解析：發(fā)生全反射的條件之一是入射角i要等于或大于臨界角C，即光線傳播到光纖側(cè)面時的入射角i應(yīng)滿足i＝90°－θ≥C，θ≤90°－C，故選項C正確． 答案：C 4．如圖所示，空氣中有一折射率為的玻璃柱體，其橫截面是圓心角為90°、半徑為R的扇形OAB，一束平行光平行于橫截面，以45°入射角照射到OA上，OB不透光．若只考慮首次入射到圓弧上的光，則上有光透出部分的弧長為(　　) A.πR B.πR C.πR D.πR 解析：由

5、sin C＝可知光在玻璃柱中發(fā)生全反射的臨界角C＝45°.據(jù)折射定律可知所有光線從AO進入玻璃柱后的折射角均為30°.從O點入射后的折射光線將沿半徑從C點射出．假設(shè)從E點入射的光線經(jīng)折射后到達D點時剛好發(fā)生全反射，則∠ODE＝45°.如圖所示，由幾何關(guān)系可知θ＝45°，故弧長＝πR，故B正確． 答案：B 5．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，并偏折到F點．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，則(　　) A．該棱鏡的折射率為 B．光在F點發(fā)生全反射 C．光從空氣進入棱鏡，波長變小 D．從F點出射的光束與入射到E點的光

6、束平行 解析：由幾何關(guān)系可推理得入射角i＝60°，折射角r＝30°，由n＝＝，A對，由sin C＝，臨界角C＞30°，故在F點不發(fā)生全反射，B錯；由n＝＝知光進入棱鏡波長變小，C對；F點出射的光束與BC邊的夾角為30°，不與入射光線平行，D錯． 答案：AC 6．一束單色光由左側(cè)射入盛有清水的薄壁圓柱形玻璃杯，下圖為過軸線的截面圖，調(diào)整入射角α，光線恰好在水和空氣的界面上發(fā)生全反射，已知水的折射率為，求sin α的值． 解析：當(dāng)光線在水面發(fā)生全反射時有sin C＝ 當(dāng)光線從左側(cè)射入時，由折射定律有＝n 聯(lián)立這兩式代入數(shù)據(jù)可得sin α＝. 答案： 7．為從軍事工事內(nèi)部觀察外面的目

7、標，在工事壁上開一長方形孔，設(shè)工事壁厚d＝34.64 cm，孔的寬度L＝20 cm，孔內(nèi)嵌入折射率n＝的玻璃磚，如圖所示，試問： (1)嵌入玻璃磚后，工事內(nèi)部人員觀察到外界的視野的最大張角為多 少？ (2)要想使外界180°范圍內(nèi)景物全被觀察到，則應(yīng)嵌入多大折射率的玻璃磚？ 解析：光路如右圖所示： tan β＝＝，所以β＝30°. (1)由折射定律＝ 所以α＝60°， 即視野的張角最大為120°. (2)要使視野的張角為180°，即α′＝90°，由＝n， 得n＝2. 答案：(1)120°　(2)2 8．(2020年山東理綜)如圖所示，扇形AOB

8、為透明柱狀介質(zhì)的橫截面，圓心角∠AOB＝60°.一束平行于角平分線OM的單色光由OA射入介質(zhì)，經(jīng)OA折射的光線恰平行于OB. (1)求介質(zhì)的折射率． (2)折射光線中恰好射到M點的光線________(填“能”或“不能”)發(fā)生全反射． 解析：依題意作出光路圖， (1)由幾何知識可知， 入射角i＝60°，折射角r＝30° 根據(jù)折射定律得 n＝ 代入數(shù)據(jù)解得n＝. (2)不能． 答案：(1)　(2)不能 9．如圖所示，一段橫截面為正方形的玻璃棒，中間部分彎成四分之一圓弧形狀，一細束單色光由MN端面的中點垂直射入，恰好能在弧面EF上發(fā)生全反射，然后垂直PQ端面射出． (1)求

9、該玻璃棒的折射率． (2)若將入射光向N端平移，當(dāng)?shù)谝淮紊涞交∶鍱F上時________(填“能”“不能”或“無法確定能否”)發(fā)生全反射． 解析：如圖所示單色光照射到EF弧面上時剛好發(fā)生全反射，由全反射的條件得C＝45°① 由折射定律得n＝② 聯(lián)立①②式得n＝. 答案：(1)　(2)能 10．(2020年濟南模擬)如圖所示是用于某光學(xué)儀器中的一種折射率n＝1.5的棱鏡．現(xiàn)有一束光線沿MN的方向射到棱鏡的AB界面上，入射角的正弦值sin i＝0.75.求光在棱鏡中傳播的速率及此束光線射出棱鏡后的方向(不考慮返回到AB面上的光線)． 解析：由v＝得v＝2×108 m/s 由＝n得sin r＝sin i＝0.5，r＝30°，即經(jīng)過AB面折射后光線平行于AC面射向BC面，如圖所示． 設(shè)光線在棱鏡中的臨界角為C0， 由sin C0＝＝＜，可知C0＜45° 而光線在BC面的入射角θ＝45°＞C0，故光線在BC面上發(fā)生全反射后，垂直AC面射出棱鏡． 答案：2×108 m/s　垂直于AC面射出