2023年高考物理一轮复习课时练41《光的折射、全反射》(含答案详解)

2023年高考物理一轮复习课时练41

《光的折射、全反射》

一 、选择题

1.关于以下成语中的“影”，形成的光学原理相同的是(     )

(1)形影不离；(2)湖光倒影；(3)毕业合影；(4)立竿见影；(5)杯弓蛇影；

A.(1)(2)       B.(3)(5)        C.(3)(4)          D.(2)(5)

2.面对清澈见底、看起来不过齐腰深的池水，不会游泳的人千万不要贸然下去，因为人们看到的池水深度和它的实际深度并不相同。下面四幅图能正确解释此现象的是(     )

3.一束单色光由空气进入水中，则该光在空气和水中传播时(　　)

A.速度相同，波长相同

B.速度不同，波长相同

C.速度相同，频率相同

D.速度不同，频率相同

4.如图所示，光液面传感器有一个像试管模样的玻璃管，中央插一块两面反光的玻璃板，入射光线在玻璃管内壁与反光板之间来回发生反射，进入到玻璃管底部，然后在另一侧反射而出(与光纤原理相同)。当透明液体的折射率大于玻璃管壁的折射率时，就可以通过光液面传感器监测出射光的强弱来判定玻璃管是否被液体包住了，从而了解液面的高度。以下说法正确的是(　　)

A.玻璃管被液体包住之后，出射光强度增强

B.玻璃管被液体包住之后，出射光消失

C.玻璃管被液体包住之后，出射光强度减弱

D.玻璃管被液体包住之后，出射光强度不变

5.如图，一束光由空气射向半圆柱体玻璃砖，O点为该玻璃砖截面的圆心，下图能正确描述其光路的是   (　　)

6.空气中悬浮着一颗球形小水珠，一缕阳光水平射入其中，如图所示。n甲、n乙和n丙分别表示水对甲光、乙光和丙光的折射率。则以下表述正确的是(　　)

A.n甲>n乙>n丙

B.波长λ的关系λ甲<λ乙<λ丙

C.频率ν的关系ν甲>ν乙>ν丙

D.光由水珠出射到空气的折射角关系θ甲＝θ乙＝θ丙

7.某同学通过实验测定半圆形玻璃砖的折射率n。如图甲所示，O是圆心，MN是法线，AO、BO分别表示某次测量时光线在空气和玻璃砖中的传播路径。该同学测得多组入射角i和折射角r，作出sini­sinr图象如图乙所示。则(　　)

A.光由A经O到B，n＝1.5

B.光由B经O到A，n＝1.5

C.光由A经O到B，n＝0.67

D.光由B经O到A，n＝0.67

8.图甲为某同学利用半圆形玻璃砖测定玻璃折射率n的装置示意图。他让光从空气射向玻璃砖，在正确操作后，他利用测出的数据作出了图乙所示的折射角正弦(sinr)与入射角正弦(sini)的关系图象。则下列说法正确的是(　　)

A.该玻璃的折射率n＝

B.该玻璃的折射率n＝1.5

C.光由空气进入该玻璃砖中传播时，光波频率变为原来的倍

D.光由空气进入该玻璃砖中传播时，光波波长变为原来的1.5倍

9. (多选)如图所示，MN是空气与某种液体的分界面，一束红光由空气射到分界面，一部分光被反射，一部分光进入液体中。当入射角是45°时，折射角为30°。以下说法正确的是(　　)

A.反射光线与折射光线的夹角为105°

B.该液体对红光的折射率为

C.该液体对红光的全反射临界角为45°

D.当紫光以同样的入射角从空气射到分界面，折射角也是30°

10. (多选)如图所示，一细束白光通过玻璃三棱镜折射后分为各种单光色，取其中a、b、c三种色光，下列说法正确的是(　　)

A.c光的频率最高

B.在真空中c光的波长最长

C.玻璃对c光的折射率最小

D.在三棱镜中c光传播速度最小

11. (多选)如图所示，一束光包含两种不同频率的单色光，从空气射向两面平行的玻璃砖的上表面，玻璃砖下表面有反射层，光束经两次折射和一次反射后，在玻璃砖上表面分为a、b两束单色光射出。下列说法正确的是(　　)

A.a光的频率大于b光的频率

B.光束a在空气中的波长较大

C.出射光束a、b一定相互平行

D.a、b两色光从同种玻璃射向空气时，a光发生全反射的临界角大

12. (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

三 、实验题

13.探究光的反射定律

四 、计算题

14.如图，在注满水的游泳池的池底有一点光源A，它到池边的水平距离为3.0 m。从点光源A射向池边的光线AB与竖直方向的夹角恰好等于全反射的临界角，水的折射率为。

(1)求池内的水深；

(2)一救生员坐在离池边不远处的高凳上，他的眼睛到池面的高度为2.0 m。当他看到正前下方的点光源A时，他的眼睛所接受的光线与竖直方向的夹角恰好为45°。求救生员的眼睛到池边的水平距离(结果保留1位有效数字)。

15.如图所示，一玻璃球体的半径为R，O为球心，AB为直径。来自B点的光线BM在M点射出，出射光线平行于AB，另一光线BN恰好在N点发生全反射。已知∠ABM＝30°。求：

(1)玻璃的折射率；

(2)球心O到BN的距离。

0.答案解析

1.答案为：D；

2.答案为：C；

3.答案为：D；

解析：不同的单色光频率不相同，同一单色光在不同的介质内传播过程中，光的频率不会发生改变；由公式v=可以判断，水的折射率大于空气的，所以该单色光进入水中后传播速度减小。故选项D正确。

4.答案为：C；

解析：玻璃管被液体包住之前，由于玻璃管之外是光疏介质空气，光线发生全反射，没有光线从玻璃管中射出。当玻璃管被透明液体包住之后，液体的折射率大于玻璃管壁的折射率时，光线不再发生全反射，有一部分光线进入液体，反射光的强度会减弱，故C正确。

5.答案为：A

解析：光沿玻璃砖截面半径射向O点，在界面处，入射角大于临界角时，发生全反射，小于临界角时，在空气中的折射角大于入射角，A正确，C错误；光由空气射向玻璃砖时，不会发生全反射，在玻璃中的折射角应小于入射角，B、D错误。

6.答案为：D

解析：由题图可知，丙光的偏折最大，折射率最大，甲光的偏折最小，折射率最小，A错误；根据频率与波长的关系，丙光的波长最小，甲光的波长最大，B错误；根据折射率与频率的关系，频率越大，折射率越大，知丙光的频率最大，甲光的频率最小，C错误；如图所示，由几何知识可知，光从水珠到空气的入射角i′与光从空气到水珠的折射角r相等，又n＝＝，故θ＝i，三种光从空气到水珠的入射角i相同，所以由水珠出射到空气的折射角关系θ甲＝θ乙＝θ丙，D正确。

7.答案为：B

解析：在本题中，介质折射率为空气中角度的正弦和介质中角度的正弦之比，

则n＝＝＝1.5。由题给信息知入射角为i，i<r，故光线是从B经O到A，B正确。

8.答案为：B

解析：由折射定律n＝可知，折射角正弦(sinr)与入射角正弦(sini)的关系图象的斜率的倒数表示折射率，所以n＝＝1.5，A错误，B正确；光由空气进入该玻璃砖中传播时，光波频率不变，由n＝＝可知，光波波长变为原来的，C、D错误。

9.答案为：AC；

解析：根据光的反射定律可知，反射光线与折射光线的夹角为45°＋60°=105°，选项A正确；根据光的折射定律可知，该液体对红光的折射率为n==，选项B错误；该液体对红光的全反射临界角为C=arcsin=45°，选项C正确；因紫光的折射率大于红光，故当紫光以同样的入射角从空气射到分界面时，折射角小于30°，选项D错误。

10.答案为：BC；

解析：根据光的色散规律可知，a光的频率最高，选项A错误；c光的频率最小，周期最大，故在真空中c光的波长最长，选项B正确；由光路可知，玻璃对a光的折射率最大，对c光的折射率最小，选项C正确；在三棱镜中c光传播速度最大，选项D错误。

11.答案为：AC

解析：作出光路图如图所示，可知光从空气射入玻璃时a光的偏折程度较大，则a光的折射率较大，频率较大，A正确；λ＝，a光的频率较大，则波长较小，B错误；根据几何知识可知a、b两色光在玻璃砖上表面的折射角与经反射层反射后在上表面的入射角分别相等，介质对两色光的折射率均不变，故两色光在玻璃砖上表面出射时的折射角与开始时从空气中入射时的入射角相等，故出射光束一定相互平行，C正确；因为a光的折射率较大，由临界角公式sinC＝知，a光的临界角较小，D错误。

12.答案为：BCD

解析：根据折射定律可知，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，可知O1点应在O点的左侧，故A错误。光从光疏介质(空气)进入光密介质(水)中时，速度变小，故B正确。紫光的折射率大于蓝光，所以入射角相同时，折射角要小于蓝光的，则可能通过B点正下方的C点，故C正确。若是红光，折射率小于蓝光，入射角相同时，折射角大于蓝光的，则可能通过B点上方的D点，故D正确。若蓝光沿AO方向射入，根据折射定律可知，折射光线应该在O1B线的右侧，不能通过B点正上方的D点，故E错误。

三 、实验题

13.答案为：①如图所示

②等于

③向前折或向后折

四 、计算题

14.解：(1)如图，设到达池边的光线的入射角为i，

依题意，水的折射率n=，由临界角公式有n=

由几何关系有sin i=

式中，l=3.0 m，h是池内水的深度。

联立两式并代入题给数据得h= m≈2.6 m。

(2)设此时救生员的眼睛到池边的距离为x。

依题意，救生员的视线与竖直方向的夹角为θ=45°。

由折射定律有nsin i′=sin θ式中，i′是光线在水面的入射角。

设池底点光源A到水面入射点的水平距离为a。

由几何关系有sin i′=x＋l=a＋h′式中h′=2 m。

15.解：(1)设光线BM在M点的入射角为θ2，折射角为θ1，

由几何知识可知θ2＝30°，θ1＝60°，

根据折射定律得n＝，代入数值得n＝。

(2)光线BN恰好在N点发生全反射，则∠BNO为临界角C，sinC＝

设球心到BN的距离为d，由几何知识可知

d＝RsinC＝＝R。