全國近三年高考物理沖刺演練及分類解析-【考點30】光的折射定律 全反射

十三章電磁波光（模塊3—4）【考點30】光的折射定律全反射1．（2022全國Ⅰ，17，6分）在桌面上有一倒立的玻璃圓錐，其頂點恰好與桌面接觸，圓錐的軸（圖中虛線）與桌面垂直，過軸線的截面為等邊三角形，如圖所示，有一半徑為r的圓柱形平行光束垂直入射到圓錐的底面上，光束的中心軸與圓錐的軸重合。已知玻璃的折射率為，則光束在桌面上形成的光斑半徑為（） A．r B． C．2r D．2．（2022廣東物理，7，4分）兩束不同頻率的單色光a、b從空氣平行射入水中，發(fā)生了如圖所示的折射現(xiàn)象（α＞β）。下列結(jié)論中正確的是（） A．光束b的頻率比光束a低B．在水中的傳播速度，光束a比光束b小C．水對光束a的折射率比水對光束b的折射率小D．若光束從水中射向空氣，則光束b的臨界角比光束a的臨界角大3．（2022天津理綜，15，6分）空氣中兩條光線a和b從方框左側(cè)入射，分別從方框下方和上方射出，其框外光線如圖中圖甲所示。方框內(nèi)有兩個折射率n=的玻璃全反射棱鏡。圖乙給出了兩棱鏡四種放置方式的示意圖，期中能產(chǎn)生圖甲效果的是（）4．（2022全國Ⅰ，21，6分）一束由紅、藍兩單色光組成的光線從一平板玻璃磚的上表面以入射角θ射入，穿過玻璃磚自下表面射出。已知該玻璃對紅光的折射率為.設(shè)紅光與藍光穿過玻璃磚所用的時間分別為和，則在θ從0°逐漸增大至90°的過程中（） A．始終大于 B．始終小于C．先大于后小于 D．先小于后大于5．（2022全國Ⅱ，15，6分）一束單色光斜射到厚平板玻璃的一個表面上，經(jīng)兩次折射后從玻璃板另一個表面射出，出射光線相對于入射光線側(cè)移了一段距離。在下列情況下，出射光線側(cè)移距離最大的是（） A．紅光以30°的入射角入射B．紅光以45°的入射角入射C．紫光以30°的入射角入射D．紫光以45°的入射角入射6．（2022廣東單科、14（2））光纖通信中，光導纖維傳遞光信號的物理原理是利用光的現(xiàn)象。要發(fā)生這種現(xiàn)象，必須滿足的條件是：光從光密介質(zhì)射向，且入射角等于或大于。7．（2022山東理綜，37，8分）【物理—物理—3-4】 麥克斯韋在1865年發(fā)表的《電磁場的動力學理論》一文中揭示了電、磁現(xiàn)象與光的內(nèi)在聯(lián)系及統(tǒng)一性，即光是電磁波。（1）一單色光波在折射率為的介質(zhì)中傳播，某時刻電場橫波圖像如圖中圖1所示，求該光波的頻率。（2）圖2表示兩面平行玻璃磚的截面圖，一束平行于CD邊的單色光入射到AC界面上，a、b是其中的兩條平行光線，光線a在玻璃磚中的光路已給出。畫出光線b從玻璃磚中首次出射的光路圖，并標出出射光線與界面法線夾角的度數(shù)。8．【物理—選修3-4】一半徑為R的1/4球體放置在水平桌面上，球體由折射率為的透明材料制成?，F(xiàn)有一束位于過球心O的豎直平面內(nèi)的光線，平行于桌面射到球體表面上，折射入球體后再從豎直表面射出，如圖所示，已知入射光線與桌面的距離為，求出射角。9．【2022海南單科，18（2），7分】如圖，置于空氣中的一部透明容器內(nèi)盛滿某種透明液體。容器底部靠近器壁處有一豎直放置的6.0cm長的線光源?？拷€光源一側(cè)的液面上蓋有一遮光板，另一側(cè)有一水平放置于液面等高的望遠鏡，用來觀察線光源，開始時通過望遠鏡不能看到線光源的任何一部分。將線光源沿容器底向望遠鏡一側(cè)平移至某處時，通過望遠鏡剛好可以看到線光源底端，再將線光源沿同一方向移動8.0cm，剛好可以看到起頂端。求此液體的折射率n。10．（2022江蘇單科，14，14分）如圖所示，巡查員站立于一空的貯液池邊，檢查池角出液口的安全情況。已知池寬為L，照明燈到池底的距離為H，若保持照明光束方向不變，向貯液池中注入某種液體，當液面高位時，池底的光斑距離出液口。（1）試求當液面高位時，池底的光斑到出液口的距離。圖2（2）控制出液口緩慢地排出液體，使液面以的速率勻速下降，試求池底的光斑移動的速率。圖211．（2022山東理綜37，（2））一束單色光由左側(cè)射入成有清水的薄壁圓柱內(nèi)，圖2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，已知水的折射角為，求α的值。12．（2022寧夏理綜35（2），10分） 一棱鏡的截面為直角三角形ABC，∠A=30o，斜邊AB＝a。棱鏡材料的折射率為n=。在此截面所在的平面內(nèi)，一條光線以45o的入射角從AC邊的中點M射入棱鏡射出的點的位置（不考慮光線沿原來路返回的情況）。13．(2022全國Ⅱ，21，6分)一玻璃磚橫截面如圖所示，其中ABC為直角三角形（AC邊末畫出），AB為直角邊ABC=45°；ADC為一圓弧，其圓心在BC邊的中點。此玻璃的折射率為。P為一貼近玻璃磚放置的、與AB垂直的光屏。若一束寬度與AB邊長度相等的平行光從AB邊垂直射入玻璃磚，則A.從BC邊折射出束寬度與BC邊長度相等的平行光B.屏上有一亮區(qū)，其寬度小于AB邊的長度C.屏上有一亮區(qū)，其寬度等于AC邊的長度D.當屏向遠離玻璃磚的方向平行移動時，屏上亮區(qū)先逐漸變小然后逐漸變大14．(2022浙江理綜18，6分)如圖所示，有一束平行于等邊三棱鏡截面的單色光從空氣射向點，并偏折到F點，已知入射方向與邊的夾角為，、分別為邊、的中點，則A．該棱鏡的折射率為B．光在點發(fā)生全反射C．光從空氣進入棱鏡，波長變小D．從點出射的光束與入射到點的光束平行15．（2022廣東卷14（1））在陽光照射下，充滿霧氣的瀑布上方常常會出現(xiàn)美麗的彩虹。彩虹是太陽光射入球形水珠經(jīng)折射、內(nèi)反射，再折射后形成的。光的折射發(fā)生在兩種不同介質(zhì)的上，不同的單色光在同種均勻介質(zhì)中不同。16．（2022江蘇卷12）如圖所示是北京奧運會期間安置在游泳池底部的照相機拍攝的一張照片，照相機的鏡頭豎直向上。照片中，水利方運動館的景象呈現(xiàn)在半徑的圓型范圍內(nèi)，水面上的運動員手到腳的長度，若已知水的折射率為，請根據(jù)運動員的實際身高估算該游泳池的水深，（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）17．（2022海南卷，18（I），5分）如圖，一透明半圓柱體折射率為，半徑為R、長為L。一平行光束從半圓柱體的矩形表面垂直射入，從部分柱面有光線射出。求該部分柱面的面積S。18.（2022四川理綜21）如圖所示，空氣中有一橫截面為半圓環(huán)的均勻透明柱體，其內(nèi)圓半徑為r，外圓半徑為R，R＝r?，F(xiàn)有一束單色光垂直于水平端面A射入透明柱體，只經(jīng)過兩次全反射就垂直于水平端面B射出。設(shè)透明柱體的折射率為n，光在透明柱體內(nèi)傳播的時間為t，若真空中的光速為c，則（）n可能為可能為2可能為可能為

高考真題答案與解析物理【考點30】光的折射定律全反射1．【答案】C【解析】由n=，可知光線首先發(fā)生全反射，作出光路圖如圖，由圖中幾何關(guān)系可得rtan60°=（R+r）tan30°，故R=2r。2．【答案】C【解析】由公式，可得折射率，C正確；由于知頻率，A錯誤；由知傳播速度，B錯誤；由知臨界角，，D錯誤。3．【答案】B【解析】四個選項產(chǎn)生的光路效果如下圖所示：由上圖可知選項B正確。4．【答案】B【解析】假設(shè)玻璃磚的厚度為d，光線在玻璃磚中的折射角為，由折射定律可得，光線在玻璃磚中的傳播速度，光在玻璃磚中的傳播距離，可知光穿過玻璃磚所用的時間，因為紅光的折射率小于藍光的折射率，所以紅光的折射角＜45°，所以兩種光線在θ從0°逐漸增大到90°的過程中，折射角的兩倍都小于90°，因此也會增大，且折射角是紅光的大于藍光的。所以整個過程中紅光所用的時間始終小于藍光所用時間，故選B。5．【答案】D【解析】如圖，由題意可知為偏移距離△有 △① ②（1）若為同一種單色光，即n相同，I增加，r增加，且I比r增加得快 且增加 且增加，故A、C錯。（2）若入射角相同，由①②可得 △ 增加，△增加，故B錯，D對。6．【答案】（2）全反射光疏介質(zhì)臨界角【解析】（2）光纖通信中，光導纖維利用光的全反射對光信號進行傳遞，發(fā)生全反射的條件是光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)，且入射角等于或大于臨界角。7．【答案】（1）5×1014Hz（2）光路如圖所示【解析】（1）設(shè)光在介質(zhì)中的傳播速度為v，波長為，頻率為，則①② 聯(lián)立①②式得③ 從波形圖上讀出波長m，代入數(shù)據(jù)解得=5×1014Hz（2）見答案8.【答案】（2）【解析】（2）設(shè)入射光線與1/4球體的交點為C，連接OC，OC即可為入射點的法線。因此，圖中的角α為入射角，過C點作球體水平表面的垂體，垂足為B。依題意，∠COB=α。又由△知=① 設(shè)光線在C點的折射角為β,由折射定律得 ②由①②式得③由幾何關(guān)系知，光線在球體的豎直表面上的入射角γ（見圖）為30°，由折射定律得④，因此，解得⑤9．【答案】n=【解析】當線光源上某一點發(fā)出的光線射到未被遮光板遮住的液面上時，射到遮光板邊緣O的那條光線的入射角最小。 若線光源底端在A點時，望遠鏡內(nèi)剛好可以看到此光源底端，設(shè)過O點液面的法線為OO1，則∠AOO1=α① 其中α為此液體到空氣的全反射臨界角，由折射定律有② 同理，若線光源頂端在時，通過望遠鏡剛好可以看到此光源頂端，則∠，設(shè)此時線光源底端位于B點。由圖中幾何關(guān)系可得③ 聯(lián)立②③式得④ 由題給條件可知=8.0cm，=6.0cm 代入③式得10．【答案】（1）（2）【解析】（1）由幾何關(guān)系知 ① 由折射定律② 代入，得③ 聯(lián)立①②③式求解當時， ，解得（2）由知，△，則 ，即11．【答案】【解析】當光線在水面發(fā)生全放射時有，當光線從左側(cè)射入時，由折射定律有，聯(lián)立這兩式代入數(shù)據(jù)可得。12．【解析】設(shè)入射角為i，折射角為r，由折射定律得①由已知條件及①式得②如果入射光線在法線的右側(cè)，光路圖如圖1所示。設(shè)出射點為F，由幾何關(guān)系可得③即出射點在AB邊上離A點的位置。如果入射光線在法線的左側(cè)，光路圖如圖2所示。設(shè)折射光線與AB的交點為D。由幾何關(guān)系可知，在D點的入射角④設(shè)全發(fā)射的臨界角為，則⑤由⑤和已知條件得⑥因此，光在D點全反射。設(shè)此光線的出射點為E，由幾何關(guān)系得∠DEB=⑦⑧聯(lián)立③⑦⑧式得⑨即出射點在BC邊上離B點的位置。13．【答案】BD【解析】本題考查光的折射和全反射.寬為AB的平行光進入到玻璃中直接射到BC面,入射角為45o>臨界角,所以在BC面上發(fā)生全反射仍然以寬度大小為AB長度的豎直向下的平行光射到AC圓弧面上.根據(jù)幾何關(guān)系可得到在屏上的亮區(qū)寬度小于AB的長度,B對.D正確.14．【答案】AC【解析】在E點作出法結(jié)線可知入射角為60o

，折射角為30o，折射率為；由光路的可逆性可知，在BC邊上的入射角小于臨界角，不會發(fā)生全反射，B錯；由公式，可知C對；三棱鏡兩次折射使得光線都向底邊偏折，不會與入射到點的光束平行，故D錯15．【答案】界面，傳播速度；16．【解析】設(shè)照片圓形區(qū)域的實際半徑為,運動員的實際長為折射定律幾