专题66 光的折射 全反射——2023年高考物理一轮复习小题多维练（广东专用）

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2023年高考物理一轮复习小题多维练（广东专用）专题66  光的折射 全反射（时间：30分钟）1．如图所示，容器中装有某种透明液体，深度为h，容器底部有一个点状复色光源S，光源S可发出两种不同频率的单色光。液面上形成同心圆形光斑Ⅰ、Ⅱ，测得光斑Ⅰ的直径为，光斑Ⅱ的直径为。透明液体对光斑Ⅱ这种单色光比光斑Ⅰ这种单色光的折射率___________；光斑Ⅱ这种单色光在液体中的传播速度比光斑Ⅰ这种单色光在液体中的传播速度___________（均选填“大”或“小”）【答案】  小    大【解析】设光由液体射向空气发生全反射临界角为，由全反射条件，由题中条件可知，如图所示，所以，又根据光在液体中的传播速度公式，所以，即光斑Ⅱ这种单色光在液体中的传播速度比光斑Ⅰ这种单色光在液体中的传播速度大。2．如图是高速公路上的反光柱，它的反光材料主要由里面充有空气的小玻璃球组成。当光射向玻璃球时，光可在玻璃球的______（填“内表面”或“外表面”）发生全反射，因为当光线从______（选填“光疏介质”或“光密介质”）射到两种介质的界面上时，如果入射角大于临界角，就会发生全反射。【答案】  内表面    光密介质【解析】（1）光的全发射应发生在光密介质的内表面；从光密介质射向光疏介质时，如果入射角大于临界角，就会发生全反射。3．在阳光照射下，充满雾气的瀑布上方常常会出现美丽的彩虹。彩虹是太阳光射入球形水珠经折射、内反射，再折射后形成的。光的折射发生在两种不同介质的______上，不同的单色光在同种均匀介质中传播速度_________。【答案】  界面    不相同【解析】光的折射发生在两种不同介质的界面上；不同的单色光在同种均匀介质中传播速度不相同。4．当光线从________射入________时（以上两空均选填“光密介质”或“光疏介质”），如果入射角___________（选填“”或“”）临界角，就会发生全反射现象。【答案】  光密介质    光疏介质    【解析】当光线从光密介质射入光疏介质时，如果入射角临界角，就会发生全反射现象。5．在沙漠地区，太阳照射下，地面附近的空气温度升高，密度降低，折射率减小，光线从高向低照射时发生全反射，形成“海市蜃楼”。现将此原理简化为光在两层空气间发生全反射，已知上层空气折射率为n，地面附近空气折射率为1，（忽略下层空气厚度）。则形成的“海市蜃楼”在地平线___________（填“上方”或“下方”），请完成光路图____。要发生全反射，光线从上层空气进入下层空气的入射角的正弦值至少为___________。【答案】  下方    因为根据类似于平面镜成像的原理，人眼总是默认光线直线传播的。    【解析】形成的“海市蜃楼”在地平线下方；光路图如图；光线射到介质的分界面处时发生全反射，反向延长线的交点为看到的像点，因为根据类似于平面镜成像的原理，人眼总是默认光线直线传播的。要发生全反射，则即光线从上层空气进入下层空气的入射角的正弦值至少为6．为测量液体折射率，某兴趣小组采用了如下装置。将半径为R的半球形空心玻璃罩置于液体中，半球与水平桌面相切于A点。利用激光笔从球心O点照射玻璃球，发现当入射角大于时，水平桌面上看不到光斑。当入射角为时，在桌面B处有光斑形成。不计玻璃罩的厚度，由此可计算出液体的折射率n=___________；AB之间的距离d=___________。【答案】      【解析】当入射角大于时，水平桌面上看不到光斑，说明发生了全反射，即有根据折射定律得解得则有故根据几何关系有解得7．如图所示，一底面半径为R的半圆柱形玻璃砖平放在水平面上，O为横截面的圆心，面涂有反光材料，为一个与玻璃砖相切于B点的屏，一束极细的单色光以平行于的方向照射到玻璃砖上的D点，与的夹角，光线在面反射后经过E点射出玻璃砖，，已知光在真空中的传播速度为c。光线在玻璃砖内传播的时间为________，光线在屏上的光斑离B点的距离为________。【答案】      【解析】作出光线传播的光路图如图所示是D点关于的像点，反射光线可看做是从射出来的，由几何关系有解得由几何关系可知光线在D点的入射角光线在D点的折射角由折射定律得由可知光线在玻璃砖中传播的速度光线在玻璃砖中传播的时间由折射定律可知光线在E点的折射角为60°，所以屏上光斑到B点的距离为8．如图所示，MN是一条通过透明半球体球心的直线，现有一束由两种单色细光束组成的复色光AB平行MN射向球体，经透明半球体的作用后分裂为两束，其中a光束与MN的夹角为30°，b光束与MN的夹角为15°，已知AB与MN间的距离为半径的一半。则该透明半球体对a光的折射率为______。若让这两束单色光分别通过同一双缝干涉装置后，条纹间距较宽的是______ （填“a”或“b”）光。【答案】      b【解析】作出a、b两单色光束的出射光线如图所示：由几何关系知两单色光的入射角都为r=30°a光、b光的折射角分别为i=60°，θ=45°由可得a、b两单色光折射率分别为由于在同一透明半球体中折射率大的色光波长短，因此又光通过双缝干涉装置后的条纹间距为故b光的干涉条纹间距较宽。9．如图所示，清澈的湖面下S处有一条小鱼（视为质点），S到水面的距离，已知水的折射率。求在湖面上能看到鱼的水域面积的半径。【答案】  【解析】当从S发出的光在N点处恰好发生全反射时，有由几何关系有解得10．厚度为d，半径为R的透明圆柱体割去，其截面如图所示。一束平行光与OA、OB成45°角射到OA、OB面上，该光束刚好覆盖OA、OB面，透明体对光的折射率为n=，若进入透明体的光线射到圆柱面上，在有折射的情况下不考虑反射光线。求：（1）该光束全反射临界角；（2）透明体圆柱面有光线射出部分的面积与透明体圆柱部分面积的比值【答案】  （1）45°；（2）【解析】（1）根据可得全反射临界角C=45°（2）光线在OA和OB面上的入射角均为i=45°根据折射定律有解得折射角r=30°作出如图所示的光路图可见，只有A1A2和B1B2部分有光线射出，两弧对应圆心角均为45°，透明体圆柱面有光线射出部分的面积与透明体圆柱面总面积的比值为11．如图所示，为柱状扇形玻璃的横截面，扇形的圆心为，半径，为的角平分线，一细束单色光以入射角从A点射入玻璃，折射光线恰好在点发生全反射，最后从点折射出。玻璃对该光的折射率。已知光在真空中的传播速度，求该光在玻璃往中的传播时间。（最后结果保留2位有效数字，取，）【答案】  【解析】由折射定律得解得折射光线恰好在B点发生全反射，则解得可知由正弦定理得解得该光在玻璃柱中的传播时间为而联立解得12．夏季是中小学生溺水的高发季节，防溺水已然成为全社会关爱青少年健康成长的重要工作，按照相关要求，游泳池应当配备安全员，某同学对安全员的视线盲区展开了研究。如图所示，一游泳池水深为，池中装满折射率为的水，一安全员坐在岸边的椅子上，其眼睛离地面的高度为，安全员的椅子离游泳池的最近距离为2m，安全员正前方位于泳池底部的P点发出的光线刚好能进入安全员的眼睛，P点右侧为视线盲区，已知光在真空的速度为c，求：（i）P点离岸的水平距离x；（ii）该光线从P点到达安全员的眼睛需要的时间。【答案】  （i）1m；（ii）【解析】（i）如图所示由几何关系得由折射定律知所以（ii）由几何关系得在水中故