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    新高考物理一轮复习课后练习[37]第14章第1讲 光的折射全反射(含解析)
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    新高考物理一轮复习课后练习[37]第14章第1讲 光的折射全反射(含解析)

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    这是一份新高考物理一轮复习课后练习[37]第14章第1讲 光的折射全反射(含解析),共6页。

    课后练习[37]

    第十四章 光 电磁波 相对论

    第1讲 光的折射 全反射

    一、选择题(本题共8小题,14题为单选,58题为多选)

    1(2022·江西高三月考)很多公园的水池底部都装有彩灯,当一束由红、蓝两色光组成的灯光从水中斜射向空气时,下列光路图中可能存在的一种情况是( C )

    [解析] 当两种色光都能折射到空气中时,根据折射定律n知,红光与蓝光的折射率不同,在入射角相等时,折射角一定不同,蓝色光的折射角大,A不可能;光线射到水面时一定有反射,所以反射光中红光和蓝光都有,B图、D图不可能;由于红光的折射率比蓝光小,由临界角公式sin C知,红光的临界角比蓝光大,有可能是蓝光发生了全反射而红光没有发生全反射,C有可能。

    2(2021·云南高三月考)如图所示,一束细白光从半圆形玻璃砖顶点垂直于PQ向圆心O射去。保持入射光不变让玻璃砖绕圆心逆时针缓慢转动,当转过α角时,恰好没有任何光线从PQ边射出。由此可以判定( A )

    A.红光的临界角是α B.红光的临界角是

    C.紫光的临界角是α D.紫光的临界角是

    [解析] 当转过角α时,可以知道光线在PQ界面上的入射角为α。恰好没有任何光线从PQ边射出,可以知道临界角为α,因为紫光的折射率最大,根据sin C,由此可知:紫光的临界角最小,最先消失的是紫光,现在都没有光射出,说明临界角最大的红光也没有射出,所以可以知道红光的临界角为α。故A项符合题意,BCD项不符合题意。

    3(2021·北京市高考适应性考试)已知天然材料的折射率都为正值(n>0)。近年来,人们针对电磁波某些频段设计的人工材料,可以使折射率为负值(n<0),称为负折射率介质。电磁波从正折射率介质入射到负折射率介质时,符合折射定律,但折射角为负,即折射线与入射线位于界面法线同侧,如图1所示。点波源S发出的电磁波经一负折射率平板介质后,在另一侧成实像。如图2所示,其中直线SO垂直于介质平板,则图中画出的4条折射线(标号为1234)之中,正确的是( D )

    A1 B2

    C3 D4

    [解析] 电磁波经过负折射率介质后,折射光线与入射光线位于界面法线同侧,所以折射线12不对,AB错误;又题意说,点波源S发出的电磁波经负折射率平板介质后,在另一侧成实像,而折射线3不能成实像,折射线4能成实像,所以C错误,D正确。

    4(2021·浙江6月卷,12)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PQ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cd。已知光束ab间的夹角为90°,则( D )

    A.光盘材料的折射率n2

    B.光在光盘内的速度为真空中光速的三分之二

    C.光束bcd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] 如图所示

    由几何关系可得入射角为i45°,折射角为r30°,根据折射定律有n,所以A错误;根据vc,所以B错误;光束在bcd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。故选D

    5.一光纤通信中信号传播的主要载体是光导纤维,它的结构如图所示,可看成一段直线,其内芯和外套的材料不同,光在内芯中传播,下列关于光导纤维的说法中正确的是( AC )

    A.内芯的折射率比外套的大,光传播时在内芯与外套界面上发生全反射

    B.内芯的折射率比外套的大,光传播时在套与外界的界面上发生全反射

    C.波长越长的光在光纤中传播的速度越大

    D.频率越大的光在光纤中传播的速度越大

    [解析] 内芯的折射率比外套的大,光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射,故A正确,B错误;波长越长的光,频率越小,介质对它的折射率n越小,根据公式v,光在光纤中传播的速度越大,故C正确,D错误。

    6(2021·全国高三专题练习)如图所示,有一束平行于等边三棱镜截面ABM的单色光从空气射向E点,并偏折到F点。已知入射方向与AB边的夹角为θ30°EF分别为边ABBM的中点,则( ACD )

    A.该三棱镜对该单色光的折射率为

    B.光在F点发生全反射

    C.光从空气进入棱镜,波长变短

    D.从F点出射的光束相对于入射到E点的光束的偏向角为60°

    [解析] E点作出法线可知入射角为i60°,折射角为r30°,由折射定律可知该三棱镜对该单色光的折射率n,故A正确;由sin C可知全反射的临界角大于30°,由光路可知,在边BM上的入射角等于30°,小于全反射的临界角,故不会在F点发生全反射,故B错误;根据公式n,得λ,可知光从空气进入棱镜,波长变短,故C正确;从F点出射的光束相对于入射到E点的光束的偏向角为2(ir)60°,故D正确。

    7.如图所示,一束光沿半径方向射向一块半圆柱形玻璃砖,在玻璃砖底面上的入射角为θ,经折射后射出ab两束单色光线。则( AB )

    A.在玻璃中,a光的传播速度小于b光的传播速度

    B.在真空中,a光的波长小于b光的波长

    C.进入玻璃后,ab光的波长都减小,故该单色光的颜色发生变化

    D.玻璃砖对a光的折射率小于对b光的折射率

    [解析] 通过题图可看出,折射后a光的偏折程度大于b光的偏折程度,玻璃砖对a光的折射率大于b光的折射率,选项D错误;a光的频率大于b光的频率,波长小于b光的波长,选项B正确;单色光线射入玻璃后,波长减小,但频率不变,不改变颜色,故C错误;由n知,在玻璃中,a光的传播速度小于b光的传播速度,选项A正确。

    8(2021·四川高三期末)水下一点光源,发出ab两单色光。人在水面上方向下看,如图所示,水面中心区域有a光、b光射出,区域只有a光射出。下列判断正确的是( AB )

    Aab光从 区域某点倾斜射出时,a光的折射角小

    B.在真空中,a光的波长大于b光的波长

    C.水对a光的折射率大于b光的折射率

    D.水下b光不能射到图中区域

    [解析] 根据题述,b光发生全反射的临界角较小,由sin C,可知水对b光的折射率较大,对a光的折射率较小,ab光从区域某点倾斜射出时,a光折射角小,选项A正确,C错误;由cλf可知,a光的频率较小,波长较长,选项B正确;水下b光能射到题图中区域,由于在题图中区域发生了全反射,区域只有a光射出,选项D错误。

    二、非选择题

    9(2021·广东卷,16(2))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。

    [答案] 

    [解析] 根据光的折射定律有n

    根据光的全反射规律有sin θ

    联立解得sin θ

    10(2021·重庆卷,16(2))将自然光引入室内进行照明是一种新型的绿色能源技术。某科技兴趣小组设计了一种接收太阳光的实验装置,如图为过装置中心轴线的截面,上部的集光球是半径为R的某种均匀透明材料的半球体,下部为导光管,两部分的交界面是PQ。若只有PQ上方高度hR范围内的光束平行于PQ射入后,能直接通过PQ面进入导光管(不考虑集光球内表面的反射),求该材料的折射率。

    [答案] 

    [解析] 

    由于不考虑集光球内表面的反射,所以最上面的一束光线射入集光球后,恰好由Q点射出,光路图如图所示

    由几何关系可知sin θ

    解得θ60°

    又因为光束平行PQ,由几何关系可知,入射角θ1θ60°

    折射角θ230°

    根据折射定律可知,材料的折射率n

    11(2021·重庆市育才中学)某透明物体的横截面如图所示,其中ABC为等腰直角三角形,AB为直角边,长度为L, ADC为一圆弧,其圆心在AC边的中点。此透明物体的折射率为n2.0。若一束宽度与AB边长度相等的平行光从AB边垂直射入该透明物体,求:

    (1)光线从ADC圆弧射出的区域弧长s

    (2)光线从ADC圆弧射出,在透明物体中的最长时间t

    [答案] (1) (2)

    [解析] (1)由全反射的临界角可知sin θ,透明体的临界角为30°,如下图

    从圆弧ADC射出的边缘光线对应的入射角等于临界角,恰好发生全反射,由几何关系可知

    圆弧EDF的长度s2θ×L

    (2)由几何关系可知,光线经过BC面发生全反射后,经半圆的中心射出时,光线的路径最长,时间最长

    光线在介质中的传播速度为v,光线在介质中的路程为LLL

    光线从ADC圆弧射出,在透明物体中的最长时间t

     

     

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