專題（88）光的折射 全反射（原卷版）

2021年高考物理一輪復(fù)習(xí)考點全攻關(guān)專題（88）光的折射全反射（原卷版）命題熱點一折射定律和折射率的理解及應(yīng)用1、（2020·新課標(biāo)Ⅰ卷）如圖所示，圓心為O、半徑為R的半圓形玻璃磚置于水平桌面上，光線從P點垂直界面入射后，恰好在玻璃磚圓形表面發(fā)生全反射；當(dāng)入射角時，光線從玻璃磚圓形表面出射后恰好與入射光平行。已知真空中的光速為c，則A．玻璃磚的折射率為1.5B．之間的距離為C．光在玻璃磚內(nèi)的傳播速度為D．光從玻璃到空氣的臨界角為30°2、如圖一玻璃工件的上半部是半徑為R的半球體，O點為球心；下半部是半徑為R、高為2R的圓柱體，圓柱體底面鍍有反射膜．有一平行于中心軸OC的光線從半球面射入，該光線與OC之間的距離為0.6R.已知最后從半球面射出的光線恰好與入射光線平行(不考慮多次反射)．求該玻璃的折射率．命題熱點二全反射現(xiàn)象的理解和綜合分析3、（2020·新課標(biāo)Ⅲ卷）如圖，一折射率為的材料制作的三棱鏡，其橫截面為直角三角形ABC，∠A=90°，∠B=30°。一束平行光平行于BC邊從AB邊射入棱鏡，不計光線在棱鏡內(nèi)的多次反射，求AC邊與BC邊上有光出射區(qū)域的長度的比值。4、(2019·全國卷Ⅲ·34(2))如圖直角三角形ABC為一棱鏡的橫截面，∠A＝90°，∠B＝30°.一束光線平行于底邊BC射到AB邊上并進(jìn)入棱鏡，然后垂直于AC邊射出．(1)求棱鏡的折射率；(2)保持AB邊上的入射點不變，逐漸減小入射角，直到BC邊上恰好有光線射出．求此時AB邊上入射角的正弦．5、截面內(nèi)一細(xì)束與BC邊平行的光線，從棱鏡AB邊上的D點射入，經(jīng)折射后射到BC邊上。（1）光線在BC邊上是否會發(fā)生全反射?說明理由；（2）不考慮多次反射，求從AC邊射出的光線與最初的入射光線夾角的正弦值。6、(2018·全國卷Ⅱ·34(2))如圖△ABC是一直角三棱鏡的橫截面，∠A＝90°，∠B＝60°.一細(xì)光束從BC邊的D點折射后，射到AC邊的E點，發(fā)生全反射后經(jīng)AB邊的F點射出．EG垂直于AC交BC于G，D恰好是CG的中點．不計多次反射．(1)求出射光相對于D點的入射光的偏角；(2)為實現(xiàn)上述光路，棱鏡折射率的取值應(yīng)在什么范圍？命題熱點三光路的控制和色散7、(2018·全國卷Ⅰ·34(1))如圖9，△ABC為一玻璃三棱鏡的橫截面，∠A＝30°.一束紅光垂直AB邊射入，從AC邊上的D點射出，其折射角為60°，則玻璃對紅光的折射率為________．若改用藍(lán)光沿同一路徑入射，則光線在D點射出時的折射角________(填“小于”“等于”或“大于”)60°.8、在北方寒冷的冬天，有時會出現(xiàn)“多個太陽”的“幻日”奇觀，這時由于空氣中的水蒸氣在集冷的大氣里凝結(jié)成了小冰晶，太陽通過冰晶折射的緣故。如圖所示為太陽光照射到六角冰晶上折射的光路圖，a、b是太陽光中的兩種單色光，由此可以判斷，冰晶對單色光a的折射率_________(填“大于”或“小于”)冰晶對單色光b的折射率，單色光a在冰晶中的傳播速度比單色光b在冰晶中的傳播速度_________(填“大”或“小”)。如果讓太陽光從水中射向空氣，逐漸增大入射角，則a、b兩種單色光中，單色光_________(填“a”或“b”)更容易發(fā)生全反射。9、某小組做測定玻璃的折射率實驗，所用器材有：玻璃磚，大頭針，刻度尺，圓規(guī)，筆，白紙．(1)下列哪些措施能夠提高實驗準(zhǔn)確程度________．A．選用兩光學(xué)表面間距大的玻璃磚B．選用兩光學(xué)表面平行的玻璃磚C．選用粗的大頭針完成實驗D．插在玻璃磚同側(cè)的兩枚大頭針間的距離盡量大些(2)該小組用同一套器材完成了四次實驗，記錄的玻璃磚界線和四個大頭針扎下的孔洞如圖所示，其中實驗操作正確的是________．(3)該小組選取了操作正確的實驗記錄，在白紙上畫出光線的徑跡，以入射點O為圓心作圓，與入射光線、折射光線分別交于A、B點，再過A、B點作法線NN′的垂線，垂足分別為C、D點，如圖14所示，則玻璃的折射率n＝________.(用圖中線段的字母表示)10、學(xué)校開展研究性學(xué)習(xí)，某研究小組的同學(xué)根據(jù)所學(xué)的光學(xué)知識，設(shè)計了一個測量液體折射率的儀器，如圖所示．在一圓盤上，過其圓心O作兩條互相垂直的直徑BC、EF，在半徑OA上，垂直盤面插下兩枚大頭針P1、P2并保持P1、P2位置不變，每次測量時讓圓盤的下半部分豎直進(jìn)入液體中，而且總使得液面與直徑BC相平，EF作為界面的法線，而后在圖中右上方區(qū)域觀察P1、P2的像，并在圓周上插上大頭針P3，使P3正好擋住P1、P2，同學(xué)們通過計算，預(yù)先在圓周EC部分刻好了折射率的值，這樣只要根據(jù)P3所插的位置，就可直接讀出液體折射率的值，則：（1）若∠AOF=30°，OP3與OC的夾角為30°，則P3處所對應(yīng)的折射率的值為______．（2）圖中P3、P4兩位置______處所對應(yīng)的折射率值大．（3）作AO的延長線交圓周于K，K處所對應(yīng)的折射率值應(yīng)為______．課時精練一、雙擊鞏固練1.關(guān)于折射率，下列說法正確的是 ()A.根據(jù)QUOTE=n可知，介質(zhì)的折射率與入射角的正弦成正比B.根據(jù)QUOTE=n可知，介質(zhì)的折射率與折射角的正弦成反比C.根據(jù)n=QUOTE可知，介質(zhì)的折射率與光在該介質(zhì)中的光速成反比D.同一頻率的光由真空進(jìn)入某種介質(zhì)時，折射率與波長成正比2.如圖所示，某同學(xué)用插針法測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，并讓入射光線過圓心O，在玻璃磚(圖中實線部分)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稱，B、C分別是入射光線、折射光線與圓的交點，AB、CD均垂直于法線并分別交法線于A、D點．(1)設(shè)AB的長度為l1，AO的長度為l2，CD的長度為l3，DO的長度為l4，為較方便地表示出玻璃磚的折射率，需用刻度尺測量________，則玻璃磚的折射率可表示為________．(2)該同學(xué)在插大頭針P3前不小心將玻璃磚以O(shè)為圓心順時針轉(zhuǎn)過一小角度，由此測得玻璃磚的折射率將________(選填“偏大”“偏小”或“不變”)．3．(多選)如圖所示，有一束平行于等邊三棱鏡截面ABC的單色光從空氣射入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，則下列說法正確的是 ()A.該棱鏡的折射率為QUOTEB.光在F點發(fā)生全反射C.光從空氣進(jìn)入棱鏡，波長變短D.光從空氣進(jìn)入棱鏡，波速變小E.從F點出射的光束與入射到E點的光束平行4．如圖所示，一透明玻璃半球豎直放置，OO′為其對稱軸，O為球心，球半徑為R，球左側(cè)為圓面，右側(cè)為半球面．現(xiàn)有一束平行光從其左側(cè)垂直于圓面射向玻璃半球，玻璃半球的折射率為eq\r(3)，設(shè)真空中的光速為c，不考慮光在玻璃中的多次反射，求：(1)從左側(cè)射入且能從右側(cè)射出的入射光束面積占入射面的比例；(2)圓面上距O點eq\f(R,2)的入射光線經(jīng)玻璃半球偏折后直到與對稱軸OO′相交的傳播時間．二、綜合提升練5.（2020·陜西省高三一模）如圖所示，半圓玻璃磚的半徑R=12cm，直徑AB與光屏MN垂直并接觸于A點。一束激光a從半圓弧表面上射向半圓玻璃磚的圓心O，光線與豎直直徑AB之間的夾角為60°，最終在光屏MN上出現(xiàn)兩個光斑，且A點左側(cè)光斑與A之間距離為4cm。求：①玻璃磚的折射率；②改變激光a的入射方向，使光屏MN上只剩一個光斑，求此光斑離A點的最遠(yuǎn)距離。6．現(xiàn)有一三棱柱工件，由透明玻璃材料制成．如圖6所示，其截面ABC為直角三角形，∠ACB＝30°，現(xiàn)在有一條光線沿著截面從AC邊上的O點以45°的入射角射入工件折射后到達(dá)BC邊的中點并發(fā)生了全反射，后垂直于AB邊射出．已知光在空氣中的傳播速度為c.(1)求透明玻璃材料的折射率；(2)若BC＝eq\r(3)a，求光線在玻璃材料內(nèi)傳播的時間．7．如圖所示，將半徑為