《2020版高中物理 第十三章 專(zhuān)題突破與題型專(zhuān)練 光的折射與全反射練習(xí)（含解析）新人教版選修3-4》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2020版高中物理 第十三章 專(zhuān)題突破與題型專(zhuān)練 光的折射與全反射練習(xí)（含解析）新人教版選修3-4（8頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、專(zhuān)題突破與題型專(zhuān)練　光的折射與全反射 題型一　折射定律和折射率的理解及應(yīng)用 1.一束單色光從空氣射向某種介質(zhì)的表面,光路如圖所示.則該介質(zhì)的折射率為(　B　) A.2.00 B.1.73 C.0.58 D.0.50 解析:題中單色光從空氣射向該介質(zhì)時(shí),入射角i=60°,折射角r= 30°,則該介質(zhì)的折射率為n==≈1.73,故選B. 2.一束復(fù)色光由空氣射向一塊平行平面玻璃磚,經(jīng)折射后分成兩束單色光a,b.已知a光的頻率大于b光的頻率.下列光路圖可能正確的是(　A　) 解析:光線經(jīng)平行平面玻璃磚兩次折射后,根據(jù)折射定律和光路可逆性原理可知出射光線與入射光線平行.a光

2、的頻率大于b光的頻率,則玻璃磚對(duì)a光的折射率大于b光的折射率,當(dāng)入射角相同時(shí),由折射定律分析得知a光的折射角小于b光的折射角,在玻璃磚內(nèi)部,a光在b光左側(cè),a,b光線從玻璃射向空氣的折射角相等,即通過(guò)玻璃磚后兩光線平行,故A正確. 3.某研究性學(xué)習(xí)小組在探究光的折射過(guò)程中,研究折射角與入射角之間的關(guān)系,當(dāng)光由空氣斜射入玻璃中時(shí),測(cè)得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表: 序號(hào) 入射角 θ1 折射角 θ2 θ1-θ2 sin θ1- sin θ2 1 10° 6.7° 1.50 1.49 3.3° 0.057 2 20° 13.3° 1.50 1.49 6.7° 0

3、.112 3 30° 19.6° 1.53 1.49 10.4° 0.165 4 40° 25.2° 1.59 1.51 14.8° 0.217 5 50° 30.7° 1.63 1.50 19.3° 0.256 6 60° 35.1° 1.71 1.51 24.9° 0.291 7 70° 38.6° 1.81 1.50 31.4° 0.316 8 80° 40.6° 1.97 1.51 39.4° 0.334 由此實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以初步得到的結(jié)論是(　B　) A.在誤差允許范圍內(nèi),入射角與折射角之比總是定值

4、 B.在誤差允許范圍內(nèi),入射角正弦值與折射角正弦值之比總是定值 C.在誤差允許范圍內(nèi),入射角與折射角之差總是定值 D.在誤差允許范圍內(nèi),入射角正弦值與折射角正弦值之差總是定值 解析:由表中數(shù)據(jù)可得,在誤差允許范圍內(nèi),入射角正弦值與折射角正弦值之比總是定值.故B正確. 4.如圖所示,將筷子豎直插入盛水玻璃杯內(nèi),從俯視圖中的P點(diǎn)沿水平方向看到的應(yīng)該是下列圖中的哪個(gè)圖形(　D　) 解析:筷子在水中部分反射的光到達(dá)P點(diǎn)后折射,如圖所示.筷子的上半部分偏左,下半部分更偏左,由于圓柱形盛水部分玻璃杯有放大作用,故下半部分會(huì)變粗.故選D. 5.如圖所示,發(fā)出白光的細(xì)線光源ab,長(zhǎng)度為

5、l0,豎直放置,上端a恰好在水面以下,如圖.現(xiàn)考慮線光源ab發(fā)出的靠近水面法線(圖中的虛線)的細(xì)光束經(jīng)水面折射后所成的像,由于水對(duì)光有色散作用,若以l1表示紅光成的像的長(zhǎng)度,l2表示藍(lán)光成的像的長(zhǎng)度,則(　D　) A.l1l2>l0 C.l2>l1>l0 D.l2l2.故選D. 6.一等腰三角形玻璃磚放在某液體中,其截面如圖所示,三個(gè)頂

6、點(diǎn)分別為A,B,C,∠ABC=∠ACB=75°.AC面鍍一層反光膜.CB的延長(zhǎng)線上有一D點(diǎn),從D點(diǎn)發(fā)射一束光線射到AB面上的E點(diǎn),從E點(diǎn)進(jìn)入玻璃磚的光在AC面經(jīng)過(guò)第一次反射后沿原路返回.已知∠EDB=45°.求液體相對(duì)于玻璃磚的折射率. 解析:過(guò)E點(diǎn)作AB的垂線,交AC于F,設(shè)折射光線射到AC面上的為點(diǎn)G,因折射進(jìn)玻璃磚的光在AC面經(jīng)過(guò)第一次反射后原路返回.則可得到折射光線與AC面垂直. 可得折射角∠GEF=30° 由幾何關(guān)系可得入射角θ=60° 根據(jù)光路可逆知,液體相對(duì)于玻璃的折射率為n==. 答案: 7.如圖所示,半圓形玻璃磚的半徑為R,AB邊豎直,一紙面內(nèi)的單色光束從

7、玻璃磚的某一定點(diǎn)射入,入射角θ可以任意變化,現(xiàn)要求只考慮能從AB邊折射的情況(不考慮從AB上反射后的情況),已知:α=45°, 玻璃磚對(duì)該單色光的折射率n=,光在真空中的速度為c.求: (1)光在玻璃磚中傳播的最短時(shí)間t; (2)能從AB邊出射的光線與AB交點(diǎn)的范圍寬度d. 解析:(1)光在玻璃磚中傳播的速度為v==c 光在玻璃磚中傳播的最短距離為x=R 所以最短時(shí)間為t==. (2)能從AB邊出射的光線與AB交點(diǎn)的范圍寬度d=R. 答案:(1)　(2)R 題型二　全反射與折射定律的綜合應(yīng)用 1.夏天雨后荷葉上的水珠看起來(lái)格外透亮,晶瑩剔透,對(duì)這一現(xiàn)象有下列不同的解釋,

8、其中正確的是(　C　) A.水珠對(duì)光有聚集作用,起到了類(lèi)似凸透鏡的作用,所以人看到的光很強(qiáng),感覺(jué)很亮 B.水珠對(duì)光有發(fā)散作用,所以人看到的光增多,感覺(jué)很亮 C.光從水珠射向底下的荷葉時(shí),在到達(dá)水與空氣膜的交界處,一部分光發(fā)生了全反射 D.從空氣射向水珠時(shí),在空氣與水交界處一部分光發(fā)生了全反射 解析:水珠看起來(lái)格外透亮,晶瑩剔透,肯定是進(jìn)入人眼的光線較多,這是因?yàn)楣鈴乃樯湎虻紫碌暮扇~時(shí),在到達(dá)水與空氣膜的交界處,一部分光發(fā)生了全反射.故C正確. 2.如圖所示,置于空氣中的厚玻璃磚,AB,CD分別是玻璃磚的上、下表面,且AB∥CD,光線經(jīng)AB表面射向玻璃磚時(shí),折射光線射到CD表面時(shí),

9、下列說(shuō)法正確的是(　A　) A.不可能發(fā)生全反射 B.有可能發(fā)生全反射 C.只要入射角θ1足夠大就能發(fā)生全反射 D.不知玻璃的折射率,無(wú)法判斷 解析:據(jù)光路可逆原理可知A正確,B,C,D錯(cuò)誤. 3.(多選)在沒(méi)有月光的夜里,清澈透明寬大而平靜的水池底部中央,有一盞點(diǎn)亮的燈(可視為點(diǎn)光源).小鳥(niǎo)在水面上方飛,小魚(yú)在水中游,關(guān)于小鳥(niǎo)、小魚(yú)所見(jiàn),下列說(shuō)法正確的是(　BD　) A.小魚(yú)向上方看去,看到水面到處都是亮的 B.小魚(yú)向上方看去,看到的是一個(gè)亮點(diǎn),它的位置與魚(yú)的位置無(wú)關(guān) C.小鳥(niǎo)向下方水面看去,看到水面中部有一個(gè)圓形區(qū)域是亮的,周?chē)前档? D.小鳥(niǎo)向下方水面看去,看到的

10、是一個(gè)亮點(diǎn),它的位置與鳥(niǎo)的位置 有關(guān) 解析:畫(huà)出光路圖,由光路圖可知,距離圓心越遠(yuǎn)越容易發(fā)生全反射,所以只有中間圓形是亮的,池底光源發(fā)出的光線經(jīng)過(guò)水面反射后進(jìn)入魚(yú)眼,交水面于O點(diǎn),它的位置與魚(yú)的位置無(wú)關(guān),故A錯(cuò)誤,B正確;小鳥(niǎo)看燈是折射現(xiàn)象,小鳥(niǎo)在不同位置射入小鳥(niǎo)眼中的折射光線不同,折射光線的延長(zhǎng)線在不同位置交于不同點(diǎn),故C錯(cuò)誤,D正確. 4.現(xiàn)在高速公路上的標(biāo)志牌都用“回歸反光膜”制成.夜間行車(chē)時(shí),它能把車(chē)燈射出的光逆向返回,標(biāo)志牌上的字特別醒目.這種“回歸反光膜”是用球體反射元件制成的,反光膜內(nèi)均勻分布著一層直徑為10 μm的細(xì)玻璃珠,所用玻璃的折射率為,為使入射的車(chē)燈光線經(jīng)玻璃

11、珠折射——反射——折射后恰好和入射光線平行,如圖所示,那么第一次入射的入射角應(yīng)是(　D　) A.15° B.30° C.45° D.60° 解析:作光路圖如圖所示,設(shè)入射角為θ,折射角為α, 則θ=2α,n==, cos α==,α=30°, 所以θ=60°,故選項(xiàng)D正確. 5.如圖所示,ABC是半徑為R的圓弧形光屏,ADC則是半徑為R的圓弧形軌道,它們的圓心均為O,直線AOC是它們的直徑.在光屏和軌道的中央安裝半圓形玻璃磚,玻璃磚的平直面與直徑AOC重合,在軌道ADC上安裝光源P,從光源射出的光線沿著半圓形玻璃磚的半徑射到它平直面上的中點(diǎn)O,在軌道上移動(dòng)光源P可以改變?nèi)?/p>

12、射光線PO與CO之間的夾角θ.現(xiàn)有兩塊尺寸相同,折射率不同的玻璃磚,在保持θ角相同時(shí),分別安裝甲、乙玻璃磚,折射光線分別射至光屏上M點(diǎn)和N點(diǎn),則下列說(shuō)法中正確的是(　C　) A.甲玻璃磚的折射率小于乙玻璃磚的折射率 B.光在OM段的傳播速度大于光在ON段的傳播速度 C.光線沿P→O→M的傳播時(shí)間大于光線沿P→O→N的傳播時(shí)間 D.移動(dòng)光源P逐漸增大θ角,則折射光線將會(huì)從光屏上消失 解析:在保持θ角相同時(shí),分別安裝甲、乙玻璃磚,折射光線分別射至光屏上M點(diǎn)和N點(diǎn),可以看出M的偏折程度較大,即甲玻璃磚的折射率較大,則光在甲玻璃中的傳播速度v=較小,則在甲玻璃磚中的傳播時(shí)間較長(zhǎng),故A,B

13、錯(cuò)誤,C正確;移動(dòng)光源P逐漸增大θ角,入射角減小,不會(huì)發(fā)生全反射,D錯(cuò)誤. 6.如圖所示,空氣中有一折射率為的玻璃柱體,其橫截面是圓心角為90°、半徑為R的扇形OAB.一束平行光平行于橫截面,以45°入射角照射到OA上,OB不透光.若只考慮首次入射到圓弧AB上的光,則AB上有光透出部分的弧長(zhǎng)為(　B　) A.πR B.πR C.πR D.πR 解析:由sin C=可知光在玻璃柱中發(fā)生全反射的臨界角C=45°.據(jù)折射定律可知所有光線從AO進(jìn)入玻璃柱后的折射角均為30°.從O點(diǎn)入射后的折射光線將沿半徑從C點(diǎn)射出.假設(shè)從E點(diǎn)入射的光線經(jīng)折射后到達(dá)D點(diǎn)時(shí)剛好發(fā)生全反射,則∠ODE=45°.

14、如圖所示,由幾何關(guān)系可知θ=45°,故弧長(zhǎng)DC=πR,故B正確. 7.某種透明材料制成的空心球體的外徑是內(nèi)徑的2倍,其過(guò)球心的某截面(紙面內(nèi))如圖所示.一束單色光(紙面內(nèi))從外球面上A點(diǎn)入射,入射角為45°時(shí),光束經(jīng)折射后恰好與內(nèi)球面相切. (1)求該透明材料的折射率n; (2)欲使光束從A點(diǎn)入射后,恰好在內(nèi)球面上發(fā)生全反射,則應(yīng)將入射角變?yōu)槎嗌俣? 解析:(1)如圖1,設(shè)光束經(jīng)折射后到達(dá)內(nèi)球面上的B點(diǎn),由題意知,入射角 i=45°,折射角r=∠BAO 由幾何關(guān)系有sin r==0.5 由折射定律有n= 代入數(shù)據(jù)解得n=. (2)如圖2,設(shè)在A點(diǎn)的入射角為i′時(shí),光束經(jīng)折射后到達(dá)內(nèi)球面上的E點(diǎn),并在E點(diǎn)恰好發(fā)生全反射,則光束在內(nèi)球面上的入射角∠AED恰等于臨界角C. 由sin C= 可得∠AED=C=45° 由正弦定理有= AO=2R,EO=R,sin∠AED=sin∠AEO 解得sin∠EAO== 由折射定律有n= 解得sin i′=0.5, 即此時(shí)的入射角i′=30°. 答案:(1)　(2)30° - 8 -