2025屆高考物理一輪復(fù)習(xí)課時(shí)作業(yè)59光的折射全反射含解析魯科版

PAGEPAGE7課時(shí)作業(yè)59光的折射全反射時(shí)間：45分鐘1．虹和霓是太陽(yáng)光在水珠內(nèi)分別經(jīng)過(guò)一次和兩次反射后出射形成的，可用白光照耀玻璃球來(lái)說(shuō)明．兩束平行白光照耀到透亮玻璃球后，在水平的白色桌面上會(huì)形成MN和PQ兩條彩色光帶，光路如圖所示．M、N、P、Q點(diǎn)的顏色分別為(A)A．紫、紅、紅、紫B．紅、紫、紅、紫C．紅、紫、紫、紅D．紫、紅、紫、紅解析：因?yàn)椴Ａ?duì)紅光的折射率最小，對(duì)紫光的折射率最大，所以由題圖可知，M、N、P、Q點(diǎn)的顏色分別為紫、紅、紅、紫，故A項(xiàng)正確，B、C、D項(xiàng)錯(cuò)誤．2.(多選)一束光從空氣射向折射率n＝eq\r(2)的某種玻璃的表面，如圖所示．i代表入射角，則(BCD)A．當(dāng)入射角i＝0°時(shí)不會(huì)發(fā)生折射現(xiàn)象B．無(wú)論入射角i是多大，折射角r都不會(huì)超過(guò)45°C．欲使折射角r＝30°，應(yīng)以i＝45°的角度入射D．當(dāng)入射角i＝arctaneq\r(2)時(shí)，反射光線跟折射光線恰好相互垂直E．當(dāng)入射角大于臨界角時(shí)，會(huì)發(fā)生全反射解析：當(dāng)入射角i＝0°時(shí)，光能從空氣進(jìn)入玻璃，故發(fā)生了折射現(xiàn)象，A錯(cuò)誤；當(dāng)入射角是90°時(shí)，依據(jù)折射定律得n＝eq\f(sini,sinr)，解得r＝45°，所以無(wú)論入射角i是多大，折射角r都不會(huì)超過(guò)45°，B正確；欲使折射角r＝30°，依據(jù)折射定律得n＝eq\f(sini,sinr)，解得i＝45°，故C正確；當(dāng)i＝arctaneq\r(2)，有tani＝eq\r(2)，設(shè)入射角為i，折射角為r，依據(jù)折射定律得n＝eq\f(sini,sinr)＝tani，解得sinr＝cosi，所以反射光線跟折射光線恰好相互垂直，故D正確；光從空氣射入玻璃不會(huì)發(fā)生全反射，E錯(cuò)誤．3.(多選)如圖所示為始終角三棱鏡的橫截面，∠bac＝90°，∠abc＝60°，一平行細(xì)光束從O點(diǎn)沿垂直于bc面的方向射入棱鏡．已知棱鏡材料的折射率n＝eq\r(2)，若不考慮原入射光在bc面上的反射光，則(BDE)A．有光線從ab面射出B．有光線從ac面射出C．有光線從bc面射出，且與bc面斜交D．有光線從bc面射出，且與bc面垂直E．光線不行能從ab面射出，即在ab面發(fā)生全反射解析：由棱鏡材料的折射率n＝eq\r(2)可知，全反射臨界角為45°，平行細(xì)光束在ab面上入射角為60°，大于臨界角，發(fā)生全反射，反射光在ac面上入射角為30°，小于臨界角，既有反射又有折射，光線在bc面上垂直射出，光路圖如圖所示，故B、D、E正確．4.(多選)如圖所示是一玻璃球體，其半徑為R，O為球心，AB為水平直徑，M點(diǎn)是玻璃球的最高點(diǎn)，來(lái)自B點(diǎn)的光線BD從D點(diǎn)射出，出射光線平行于AB.已知∠ABD＝30°，光在真空中的傳播速度為c，則(ABE)A．此玻璃的折射率為eq\r(3)B．光線從B到D需用時(shí)eq\f(3R,c)C．若增大∠ABD，光線不行能在DM段發(fā)生全反射現(xiàn)象D．若減小∠ABD，從AD段射出的光線均平行于ABE．若∠ABD＝0°，則光線從A點(diǎn)射出，傳播方向不變，光的傳播速度增大解析：由圖可知，光線在D點(diǎn)的入射角為i＝30°，折射角為r＝60°，由折射率的定義得n＝eq\f(sinr,sini)，故n＝eq\r(3)，A正確；光線在玻璃中的傳播速度為v＝eq\f(c,n)＝eq\f(\r(3),3)c，由圖可知BD＝eq\r(3)R，所以光線從B到D需用時(shí)t＝eq\f(BD,v)＝eq\f(3R,c)，B正確；若增大∠ABD，則光線射向DM段時(shí)入射角增大，射向M點(diǎn)時(shí)入射角為45°，而臨界角滿(mǎn)意sinC＝eq\f(1,n)＝eq\f(\r(3),3)<eq\f(\r(2),2)＝sin45°，即光線可以在DM段發(fā)生全反射現(xiàn)象，C錯(cuò)誤；要使出射光線平行于AB，則入射角必為30°，D錯(cuò)誤；入射角為0°時(shí)，折射角為0°，光沿直線傳播，光從玻璃射向空氣傳播速度增大，E正確．5.如圖，在水中有一厚度不計(jì)的薄玻璃片制成的中空三棱鏡，里面是空氣，一束白光A從三棱鏡的左邊射入，從三棱鏡的右邊射出時(shí)發(fā)生色散，射出的可見(jiàn)光分布在a點(diǎn)和b點(diǎn)之間，則下列說(shuō)法正確的是(BDE)A．從a點(diǎn)射出的是紅光，從b點(diǎn)射出的是紫光B．從a點(diǎn)射出的是紫光，從b點(diǎn)射出的是紅光C．從a點(diǎn)和b點(diǎn)射出的都是紅光，從ab中點(diǎn)射出的是紫光D．若藍(lán)光能使某金屬發(fā)生光電效應(yīng)，則射到a點(diǎn)的光也能使其發(fā)生光電效應(yīng)E．光在ab面上不行能發(fā)生全反射解析：作出射到a點(diǎn)和b點(diǎn)的光路圖如圖所示：由圖看出射到a點(diǎn)光的折射角比較大，而入射角相同，由n＝eq\f(sini,sinr)知，從a點(diǎn)射出的光的折射率較大，故從a點(diǎn)射出的是紫光，從b點(diǎn)射出的是紅光，A、C錯(cuò)誤，B正確；若藍(lán)光能使某金屬發(fā)生光電效應(yīng)，依據(jù)入射光的頻率大于金屬的極限頻率才能發(fā)生光電效應(yīng)可知，射到a點(diǎn)的光也能使其發(fā)生光電效應(yīng)，D正確；依據(jù)光從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)，且入射角大于臨界角時(shí)才能發(fā)生光的全反射現(xiàn)象，在ab面上光從空氣進(jìn)入水中，因此不行能發(fā)生全反射，E正確．6.某同學(xué)用插針?lè)y(cè)梯形玻璃磚ABDC的折射率，如圖所示，用MN和PQ分別表示入射光線和出射光線，他測(cè)得光線在AB面的入射角i＝60°，玻璃磚的AB面和CD面之間相距為d，N點(diǎn)和PQ所在直線之間的距離為eq\f(\r(3),3)d，則下列說(shuō)法正確的是(ACE)A．光線MN與PQ肯定平行B．光線MN與PQ可能不平行C．光線在AB面的折射角為30°D．光線在CD面的入射角為60°E．玻璃磚的折射率n＝eq\r(3)解析：由于AB與CD平行，光線MN與PQ肯定平行，A正確，B錯(cuò)誤；如圖，連接NP，NP即為在AB面上的折射光線，過(guò)N作NH垂直于PQ，由題意，NH＝eq\f(\r(3),3)d，在直角△NHP中，sin(i－r)＝eq\f(NH,NP)，而NPcosr＝d，聯(lián)立解得r＝30°，即光線在AB面的折射角為30°，在CD面的入射角為30°，C正確，D錯(cuò)誤；由折射定律得n＝eq\f(sini,sinr)＝eq\r(3)，E正確．7.一頂角為直角的玻璃磚，放在空氣中，一光束射入玻璃磚的一個(gè)側(cè)面BC，如圖所示，然后投射到它的另一個(gè)側(cè)面AB.(1)若該光束在玻璃磚中發(fā)生全反射的臨界角為42°，這束光線能否從側(cè)面AB射出？(2)若光線能從側(cè)面AB射出，則玻璃磚折射率應(yīng)滿(mǎn)意什么條件？解析：光路圖如圖所示，由于臨界角C＝42°，無(wú)論從側(cè)面BC入射的入射角θ1多大，均有折射角θ2<42°，則在側(cè)面AB的入射角θ1′＝90°－θ2>48°，即入射角θ1′>C，發(fā)生全反射，故不能從側(cè)面AB射出．(2)因θ2總小于臨界角，要在AB面能射出，θ1′也應(yīng)小于臨界角．即θ2<C且θ1′＝(90°－θ2)<C，計(jì)算得出C>45°.這就要求玻璃折射率n滿(mǎn)意eq\f(1,n)＝sinC>sin45°＝eq\f(\r(2),2)，解得n<eq\r(2).答案：(1)不能(2)n<eq\r(2)8．某同學(xué)為了測(cè)量截面為正三角形的玻璃三棱鏡的折射率，先在白紙上放好三棱鏡，在棱鏡的左側(cè)插上兩枚大頭針P1和P2，然后在棱鏡的右側(cè)視察到P1和P2的像，當(dāng)P1的像恰好被P2的像攔住時(shí)，插上大頭針P3和P4，使P3攔住P1、P2的像，P4也攔住P1、P2的像，在紙上標(biāo)出的大頭針位置和三棱鏡輪廓如圖所示．(1)在圖上畫(huà)出對(duì)應(yīng)的光路．答案：如解析圖所示(2)為了測(cè)出三棱鏡玻璃材料的折射率，若以AB為分界面，須要測(cè)量的量是入射角θ1、折射角θ2，在圖上標(biāo)出它們．(3)三棱鏡玻璃材料折射率的計(jì)算公式是n＝eq\f(sinθ1,sinθ2).(4)若在描繪三棱鏡輪廓的過(guò)程中，放置三棱鏡的位置發(fā)生了微小的平移(移至圖中的虛線位置，底邊仍重合)，若仍以AB為分界面，則三棱鏡玻璃材料折射率的測(cè)量值大于真實(shí)值(填“大于”“小于”或“等于”)．解析：(1)光路圖如圖所示．(2)若以AB為分界面，須要測(cè)量的量為入射角θ1、折射角θ2.(3)該三棱鏡玻璃材料的折射率的計(jì)算公式為n＝eq\f(sinθ1,sinθ2).(4)若在描繪三棱鏡輪廓的過(guò)程中，放置三棱鏡的位置發(fā)生了微小的平移，仍以AB為分界面，將入射光線與AB的交點(diǎn)和出射光線與BC的交點(diǎn)連接起來(lái)，從而可知該連接線發(fā)生偏轉(zhuǎn)，導(dǎo)致折射角變小，所以測(cè)量值比真實(shí)值大．9.某透亮材料制成的半徑為R的球冠的截面如圖所示，其底邊AB與圓心O的距離d＝eq\f(\r(2),4)R.現(xiàn)讓一光線沿PO方向從P點(diǎn)射入，在底邊AB上恰好發(fā)生全反射．已知球冠對(duì)該光線的折射率n＝eq\r(2)，光在真空中的傳播速度為c，求：(1)該光線射出球冠時(shí)的折射角θ；(2)該光線射出球冠前在球冠中傳播的時(shí)間t.解析：(1)依據(jù)題意，可畫(huà)出光路圖如圖所示設(shè)光線在底邊AB上的D處發(fā)生全反射的臨界角為C，則有sinC＝eq\f(1,n)又α＝C解得α＝C＝45°故三角形DOE為直角三角形，有sinβ＝eq\f(\x\to(OD),R)其中eq\x\to(OD)＝eq\f(d,sin90°－C)依據(jù)折射定律有n＝eq\f(sinθ,sinβ)解得θ＝45°.(2)依據(jù)勾股定理有eq\x\to(DE)＝eq\r(\a\vs4\al(R2－\x\to(OD)2))設(shè)光線在球冠中的傳播速度大小為v，有n＝eq\f(c,v)又t＝eq\f(\x\to(DP)＋\x\to(DE),v)解得t＝eq\f(3\r(2)＋\r(6)R,2c).答案：(1)45°(2)eq\f(3\r(2)＋\r(6)R,2c)10.如圖所示，△ABC為等腰直角三棱鏡的截面圖，AB與水平屏幕MN垂直并接觸于A點(diǎn)．由紅光和紫光兩種單色光組成的復(fù)色光垂直BC邊射向AB中點(diǎn)O，在光屏MN上產(chǎn)生兩個(gè)亮斑，已知該介質(zhì)對(duì)紅光和紫光的折射率分別為n1＝eq\f(2\r(3),3)，n2＝eq\r(2).(1)請(qǐng)畫(huà)出光路圖，并分析說(shuō)出AM側(cè)亮斑的顏色；(2)已知AB＝10cm，求兩個(gè)亮斑間的距離．解析：(1)畫(huà)光路圖如圖所示，設(shè)紅光和紫光的臨界角分別為C1、C2，sinC1＝eq\f(1,n1)＝eq\f(\r(3),2)，解得C1＝60°同理C2＝45°由于光在AB邊上的入射角i＝45°＝C2<C1，所以紫光在AB面發(fā)生了全反射，而紅光在AB面一部分折射，一部分反射，所以在AM側(cè)產(chǎn)生的亮斑P1為紅色．(2)設(shè)折射角為r，兩個(gè)光斑分別為P1、P2，依據(jù)折射定律得n1＝eq\f(sinr,sini)解得sinr＝n1sini＝eq\f(2\r(3),3)×eq\f(\r(2),2)＝eq\f(\r(6),3)，則cosr＝eq\r(1－sin2r)＝eq\f(\r(3),3