2024年高考物理第一轮复习：第1讲　限时规范训练

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限时规范训练[基础巩固]1．在一次讨论中，老师问道：“假如水中相同深度处有a、b、c三种不同颜色的单色点光源，有人在水面上方同等条件下观测发现，b在水下的像最深，c照亮水面的面积比a的大，关于这三种光在水中的性质，同学们能做出什么判断？”有同学回答如下：①c光的频率最大；②a光的传播速度最小；③b光的折射率最大；④a光的波长比b光的短，根据老师的假定，以上回答正确的是(　　)A．①②　　　　　　　 B．①③C．②④  D．③④解析：C　根据视深公式h′＝，说明频率最小的光，水对它的折射率最小，在水下的像最深，所以b的折射率最小，频率最小，波长最大，传播速度最大，③错误，④正确；照亮水面的圆面积的半径R与临界角C满足tan C＝，又sin C＝，c照亮水面的面积比a的大，则c的临界角大，水对c的折射率小，所以a的折射率最大，a的频率最大，a的传播速度最小，①错误，②正确．故选C.2.(2021·浙江卷)用激光笔照射透明塑料制成的光盘边缘时观察到的现象如图所示．入射点O和两出射点P、Q恰好位于光盘边缘等间隔的三点处，空气中的四条细光束分别为入射光束a、反射光束b、出射光束c和d，已知光束a和b间的夹角为90°，则(　　)A．光盘材料的折射率n＝2B．光在光盘内的速度为真空中光速的三分之二C．光束b、c和d的强度之和等于光束a的强度D．光束c的强度小于O点处折射光束OP的强度解析：D　如图所示由几何关系可得入射角为i＝45°，折射角为r＝30°，根据折射定律有n＝＝＝，所以A错误；根据v＝＝c，所以B错误；光束在b、c和d的强度之和小于光束a的强度，因为在Q处光还有反射光线，所以C错误；光束c的强度与反射光线PQ强度之和等于折射光线OP的强度，所以D正确．   3．(多选)如图所示的是在四川景区九寨沟拍摄的一张风景照片，湖水清澈见底，近处湖面水下的树枝和池底都看得很清楚，而远处则只看到对岸山峰和绿树的倒影，水面下的景物则根本看不到．下列说法正确的是(　　)A．远处山峰的倒影非常清晰，是因为来自山峰的光线在水面上发生了全反射B．光从空气射入水中，光的波速变小，波长变小C．远处水面下景物的光线到水面处，入射角较大，可能发生了全反射，所以看不见D．来自近处水面下景物的光射到水面处，入射角较小，反射光强而折射光弱，因此有较多的能量射出水面而进入人的眼睛中解析：BC　远处山峰的倒影非常清晰，是因为山峰的光线在水面上发生了反射，但不是全反射，因为全反射只有光从光密介质射入光疏介质时才可能发生，故A错误．光线由空气射入水中，光的波速变小，频率不变，由波速公式v＝λf知波长变小，故B正确．远处水面下景物的光线射到水面处，入射角很大，当入射角大于或等于全反射临界角时能发生全反射，光线不能射出水面，因而看不见，故C正确．近处水面下景物的光线到水面处，入射角越小，反射光越弱而折射光越强，射出水面而进入人眼睛中的能量越多，故D错误．4.如图所示为长方形玻璃砖一横截面ABQD，BQ边长为L，一束单色光从AB边上的P点进入玻璃砖，在AD边上的某点恰好发生全反射后从Q点射出．已知玻璃砖对这种单色光的折射率为n，光在真空中的传播速度为c，则单色光在玻璃砖中通过的时间为(　　)A.  B．C.  D．解析：A　根据折射率公式得sin C＝，n＝，单色光在玻璃砖中通过的光程为s＝＝nL，则单色光在玻璃砖中通过的时间为t＝＝，故选A.5．两束不同频率的单色光a、b从空气射入水中，发生了如图所示的折射现象(α>β)．下列结论中正确的是(　　)A．光束b的频率比光束a低B．在水中的传播速度，光束a比光束b小C．水对光束a的折射率比水对光束b的折射率小D．若光束从水中射向空气，则光束b的临界角比光束a的临界角大解析：C　根据图示和折射定律n＝可知，b光的折射率较大，则b的频率较大，故A错误，C正确；由n＝可知，b光的折射率较大，在同种介质传播速度较小．即在水中的传播速度，光束a比光束b大，故B错误；由临界角公式sin C＝分析得到，b光的折射率较大，对同种介质的临界角较小，故D错误．6．(2021·广东卷)如图所示，一种光学传感器是通过接收器Q接收到光的强度变化而触发工作的．光从挡风玻璃内侧P点射向外侧M点再折射到空气中，测得入射角为α，折射角为β；光从P点射向外侧N点，刚好发生全反射并被Q接收，求光从玻璃射向空气时临界角θ的正弦值表达式．解析：本题考查光的折射与全反射．由光从M点射向空气的过程可知，挡风玻璃的折射率n＝，又知该光在N点刚好发生全反射，发生全反射时的临界角θ满足sin θ＝，则光从玻璃射到空气时临界角的正弦值sin θ＝.答案：sin θ＝[能力提升]7．(多选)如图所示，一由玻璃制成的直角三棱镜ABC，其中AB＝AC，该三棱镜对红光的折射率大于.一束平行于BC边的白光射到AB面上，光束先在AB面折射后射到BC面上，接着又从AC面射出．下列说法正确的是(　　)A．各色光在AB面的折射角都小于30°B．各色光在BC面的入射角都大于45°C．有的色光可能不在BC面发生全反射D．从AC面射出的有色光束中红光在最上方解析：AB　设光在AB面的折射角为α，由折射定律知，＞，解得sin α＜，即各色光在AB面的折射角都小于30°，选项A正确；由几何关系知，各色光射向BC面时，入射角都大于45°，选项B正确；由临界角公式sin C＝知，各色光全反射的临界角都小于45°，各色光都在BC面发生全反射，选项C错误；从AC面射出的光束一定平行于BC边，由于红光射向BC面时的入射角最大，故红光射到AC面时处于最下方，选项D错误．8．(2021·全国高三专题练习)如图所示，两束平行的黄光射向截面为正三角形的玻璃三棱镜ABC，已知该三棱镜对该黄光的折射率为，入射光与AB界面夹角为45°，光经三棱镜后到达与BC界面平行的光屏PQ上，下列说法中正确的是(　　)A．两束黄光从BC边射出后不再平行B．黄光经三棱镜折射后偏向角为30°C．改用红光以相同的角度入射，出射光束仍然平行，但其偏向角大些D．若让入射角增大，则出射光束不平行解析：B　作出光路图如图，由折射率公式n＝可知r＝30°，由几何关系可知折射光在三棱镜内平行于底边AC，由对称性可知其在BC边射出时的出射角也为i＝45°，因此光束的偏向角为30°，A错误，B正确；由于同种材料对不同的色光的折射率不同，相对于黄光而言红光的折射率小，因此折射后红光的偏向角小些，C错误；若让入射角增大，折射角按一定的比例增大，出射光束仍然平行，D错误．9．(2021·河北衡水高三调研)(多选)如图所示，某同学设计了一种能看见室外全景的猫眼．猫眼是由同种材料的球冠和圆柱体拼接在一起的复合形状．观察者能在室内猫眼的中点O，恰能看到室外的全景．设墙壁的厚度为d，玻璃的折射率为，圆柱体的直径为2d，则(　　)A．球面的半径R＝2dB．沿墙壁射向猫眼的极限光线，其入射角为60°C．从室内猫眼中点入射的光可能在球冠与空气的界面上发生全反射D．球冠的球心位置处在猫眼的内部解析：AB　作图知，设法线与图中竖直线夹角为θ，则有＝n，解得θ＝30°，故入射角为60°，选项B正确．圆柱体的直径为2d，半径r＝d，球面的半径R＝r/sin 30°＝2d，选项A正确．发生全反射的临界角正弦值sin C＝＝，根据光路可逆的原理可知，从室内猫眼中点入射的光，不可能在球冠与空气的界面上发生全反射，选项C错误；球冠的球心位置处在猫眼的底部，选项D错误．10．(2021·河北卷)将两块半径均为R、完全相同的透明半圆柱体A、B正对放置，圆心上下错开一定距离，如图所示．用一束单色光沿半径照射半圆柱体A，设圆心处入射角为θ.当θ＝60°时，A右侧恰好无光线射出；当θ＝30°时，有光线沿B的半径射出，射出位置与A的圆心相比下移h.不考虑多次反射．求：(1)半圆柱体对该单色光的折射率；(2)两个半圆柱体之间的距离d.解析：(1)由题意可知，当θ＝60°时，入射光恰好发生全反射，有sin60°＝，解得n＝.(2)当θ＝30°时，有光线沿B的半径射出，光路如图所示，由光的折射定律，有n＝，由几何知识得h＝dtan α＋Rsin θ，解得d＝.答案：(1)　(2)11.(2021·湖南卷)我国古代著作《墨经》中记载了小孔成倒像的实验，认识到光沿直线传播．身高1.6 m的人站在水平地面上，其正前方0.6 m处的竖直木板墙上有一个圆柱形孔洞，直径为1.0 cm、深度为1.4 cm，孔洞距水平地面的高度是人身高的一半．此时，由于孔洞深度过大，使得成像不完整，如图所示．现在孔洞中填充厚度等于洞深的某种均匀透明介质，不考虑光在透明介质中的反射． (1)若该人通过小孔能成完整的像，透明介质的折射率最小为多少？(2)若让掠射进入孔洞的光能成功出射，透明介质的折射率最小为多少？解析：(1)如图所示，若人脚处反射的光恰能成像，则透明介质的折射率最小，由几何关系得此时入射角的正弦值sin i＝＝0.8，折射角的正弦值sin r＝＝，所以nmin＝＝.(2)光从光疏介质向光密介质传播，入射角接近90°时为掠射．分析可知，当掠射的光恰好从洞的边缘射出时折射率最小，则有nmin′＝＝.答案：(1)　(2)