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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：

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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)