2019-2020年高考物理一輪復習 梯級演練 強技提能 2.1光的折射全反射 滬科版選修3-4.doc

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2019-2020年高考物理一輪復習 梯級演練 強技提能 2.1光的折射全反射 滬科版選修3-4 1.(xx福建高考)一束由紅、紫兩色光組成的復色光,從空氣斜射向玻璃三 棱鏡。下面四幅圖中能正確表示該復色光經三棱鏡折射分離成兩束單色光的 是(　　) 2.(xx淮南模擬)由兩種單色光P、Q組成的細光束自A點沿半徑方向射入半圓形玻璃磚,在圓心O點發(fā)生反射和折射現象,如圖所示。若入射光由A緩慢向B轉動,仍保持沿半徑方向射到O點,則(　　) A.反射光OC增強,單色光P在玻璃中傳播速度小于單色光Q B.反射光OC增強,單色光P在玻璃中傳播速度大于單色光Q C.反射光OC減弱,單色光P在玻璃中傳播速度小于單色光Q D.反射光OC減弱,單色光P在玻璃中傳播速度大于單色光Q 3.(xx合肥模擬)光導纖維是利用全反射傳遞光信號的裝置,如圖為一條光導纖維,AB為其端面,纖維內芯材料的折射率為n1,外套材料的折射率為n2,在如圖所示的情況下,可在此纖維內傳播的光其入射角i的正弦值的范圍是(光由折射率為n1的介質進入折射率為n2的介質時,入射角的正弦與折射角正弦之比等于)(　　) A.sini≤　　　　　　　B.sini≤ C.sini≤ D.sini≤ 4.(2011重慶高考)在一次討論中,老師問道：“假如水中相同深度處有a、b、c三種不同顏色的單色點光源,有人在水面上方同等條件下觀測發(fā)現,b在水下的像最深,c照亮水面的面積比a的大。關于這三種光在水中的性質,同學們能做出什么判斷?”有同學回答如下： ①c光的頻率最大 ②a光的傳播速度最小 ③b光的折射率最大 ④a光的波長比b光的短 根據老師的假定,以上回答正確的是(　　) A.①②　　　　B.①③　　　　C.②④　　　　D.③④ 5.(xx泉州模擬)折射率n=的直角玻璃三棱鏡截面如圖所示,一條光線從AB面入射,入射角為i(圖中未標出),ab為其折射光線,ab與AB面的夾角θ =60。則(　　) A.i=45,光在AC面上不發(fā)生全反射 B.i=45,光在AC面上發(fā)生全反射 C.i=30,光在AC面上不發(fā)生全反射 D.i=30,光在AC面上發(fā)生全反射 6.(多選)(xx冀州模擬)如圖所示,一束入射光AO從某種介質以入射角α射入空氣,以O點為圓心,R1為半徑畫圓C1,與折射光線OB交于M點,過M點向兩介質的交界面作垂線,與入射光線AO的延長線交于N點,以O點為圓心,ON為半徑畫另一個圓C2,測得該圓的半徑為R2,下列判斷正確的是(　　) A.該介質的折射率為 B.若光由介質射入空氣發(fā)生全反射,則臨界角的正弦值為sinC= C.若過圓C1與界面的交點D作界面的垂線交圓C2于P點,則OP與法線所夾的銳角等于全反射的臨界角 D.若入射光的強度保持不變,逐漸增大入射角α,則折射光的強度將逐漸增加 7.(xx龍巖模擬)小明同學設計了一個用刻度尺測半圓形玻璃磚折射率的實驗(如圖所示),他進行的主要步驟是 A.用刻度尺測玻璃磚的直徑AB的大小d B.先把白紙固定在木板上,將玻璃磚水平放置在白紙上,用筆描出玻璃磚的邊界,將玻璃磚移走,標出玻璃磚的圓心O、直徑AB、AB的法線OC C.將玻璃磚放回白紙的原處,長直尺MN緊靠A點并與直徑AB垂直放置 D.調節(jié)激光器,使PO光線從玻璃磚圓弧面沿半徑方向射向圓心O,并使長直尺MN的左右兩端均出現亮點,記下左側亮點到A點距離x1,右側亮點到A點的距離x2。 (1)小明利用實驗數據計算玻璃折射率的表達式n=　　　　。 (2)(多選)關于上述實驗,以下說法正確的是　　　　。 A.在∠BOC的范圍內,改變入射光PO的入射角,直尺MN上可能只出現一個亮點 B.左側亮點到A點的距離x1一定小于右側亮點到A點的距離x2 C.左側亮點到A點的距離x1一定大于右側亮點到A點的距離x2 D.要使左側亮點到A點的距離x1增大,應減小入射角 8.(xx寧波模擬)(1)如圖所示是一觀察太陽光譜簡易裝置,一加滿清水的碗放在有陽光的地方,將平面鏡M斜放入水中,調整其傾斜角度,使太陽光經水面折射再經水中平面鏡反射,最后由水面折射回空氣射到室內白墻上,即可觀察到太陽光譜的七色光帶。逐漸增大平面鏡的傾斜角度,各色光將陸續(xù)消失,則此七色光帶從上到下的排列順序以及最先消失的光分別是(　　) A.紅光→紫光,紅光　　　　　　　B.紫光→紅光,紅光 C.紅光→紫光,紫光 D.紫光→紅光,紫光 (2)一束細光束由真空沿著直徑方向射入一塊半圓柱形透明體,如圖甲所示,對其射出后的折射光線的強度進行記錄,發(fā)現折射光線的強度隨著θ的變化而變化,如圖乙的圖線所示。此透明體的臨界角為　　　　,折射率為　　　　。 (3)如圖所示,ABCD是一直角梯形棱鏡的橫截面,位于截面所在平面內的一束光線由O點垂直AD邊射入。已知棱鏡的折射率n=,AB=BC=8cm,OA=2cm,∠OAB=60。 ①求光線第一次射出棱鏡時,出射光線的方向。 ②第一次的出射點距C　　　　　　cm。 9.(xx泉州模擬)(1)如圖所示,橫截面為等腰三角形的兩個玻璃三棱鏡,它們的頂角分別為α、β,且α<β。a、b兩細束單色光分別以垂直于三棱鏡的一個腰的方向射入,從另一個腰射出,射出的光線與入射光線的偏折角均為θ。則a、b兩種單色光的頻率f1、f2間的關系是(　　) A.f1=f2　　　　　　　　　　B.f1>f2 C.f1vQ, 當入射角增大時,反射光增強,選項B正確,A、C、D錯誤。 3.【解析】選A。光線在纖維內恰好傳播的光路如圖所示, 設進入纖維內芯時的折射角為r,則n1= 在分界面上有=,即sinC=,而r+C=90,由以上各式可求得sini=,滿足條件的應是A項。 4.【解析】選C。折射率越大,在水中的像看起來就越淺,b在水下的像最深,說明b光的折射率最小;c照亮水面的面積比a的大,說明c光的臨界角大于a光的臨界角,則c光的折射率小于a光的折射率,這樣就能判斷出三種光的折射率大小關系是na>nc>nb,由此可知,a光的頻率最大,傳播速度最小,波長最短,b光的頻率最小,波長最長,故選項C正確。 【總結提升】解決視深問題的一般思路 (1)一般都是沿著界面的法線方向去觀察,作圖時要畫開一定的角度,方便看圖。 (2)構建幾何圖形,尋找邊角關系。 (3)利用折射定律把折射角、入射角與幾何圖形的各邊聯系起來。 (4)當沿豎直方向看水中的物體時,“視深”是實際深度的;當從水中沿豎直方向看空氣中的物體時,“視深”是實際深度的n倍,n是水的折射率。 5.【解析】選B。由折射定律,n=,r=30,解得i=45,光在AC面的入射角為60,全反射臨界角為sinC=,解得C=45,即光在AC面上的入射角大于臨界角,發(fā)生全反射,選項B正確。 6.【解析】選A、B、C。由圖可知,介質的折射率n=,而sinβ=,sinα=,得n=,A對;全反射的臨界角sinC=,sinC=,B正確;過D作DP,sin∠OPD=,故∠OPD=C,因而C選項正確;當α增大時,折射光強度應減弱,D錯。 7.【解析】(1)作出光路圖如圖所示, 折射光線交于MN上的E點,反射光線交于MN上的F點。折射率等于折射角的正弦與反射角的正弦的比,即 n===。 (2)當入射角大于等于臨界角時,發(fā)生全反射,則只有反射光線照射到MN上,所以MN上可能只出現一個亮點,故A項正確;由圖知,θ角大于α角,所以左側亮點到A的距離總是比右側亮點到A的距離小,故B正確,C項錯誤;要想左側亮點到A點的距離增大,必須減小折射角,由折射率公式可知,要減小折射角,必須減小入射角,故D項正確。 答案：(1)　(2)A、B、D 【加固訓練】 (xx石家莊模擬)如圖所示為某種透明介質的截面圖,△AOC為等腰直角三角形,BC為以O為圓心、半徑R=12cm的四分之一圓弧,AB與水平屏幕MN垂直并接觸于A點。由紅光和紫光兩種單色光組成的復色光從BC面射向圓心O,在AB界面上的入射角i=45,結果在水平屏幕MN上出現兩個亮斑。已知該介質對紅光和紫光的折射率分別為n1=,n2=。 (1)判斷在屏幕MN上產生的兩處亮斑分別是由什么色光組成的; (2)求兩個亮斑間的距離。 【解析】(1)設紅光和紫光的臨界角分別為C1、C2, sinC1==,C1=60 同理C2=45,i=45=C2nb,f1>f2,B項正確。 (2)若半圓形玻璃磚轉過θ角時在半圓形玻璃磚直徑一側恰好看不到P1、P2的像,那么此時恰好發(fā)生了全反射。則過P1、P2的光線在玻璃磚內的入射角為θ,在空氣中折射角為90,根據折射定律得n==,只要測出θ,就可求出玻璃磚的折射率。 (3)光路圖如圖所示,由折射定律可得： n=,且θ1<90, 故nsinθ2<1　 ① n=且θ3<90 故ncosθ2<1　 ② ①和②平方后聯立得(nsinθ2)2+(ncosθ2)2<2 解得：n< 答案：(1)B (2)玻璃磚直徑邊繞O點轉過的角度θ　 (3)n< 【加固訓練】 (1)一束復色光由空氣射向一塊平行平面玻璃磚,經折射分成兩束單色光a、b。已知a光的頻率小于b光的頻率。下面哪個光路圖可能是正確的(　　) (2)如圖所示,含有兩種單色光的一細光束,以入射角θ射入厚度為d的平行玻璃磚中,該玻璃磚對兩種單色光的折射率分別為n1和n2,且n1>n2。求兩束單色光從下表面射出時出射點之間的距離。 【解析】(1)選B。由于a光的頻率小于b光的頻率,可知a光的折射率小于b光的折射率。在上表面a、b兩束單色光的入射角相同,由折射定律可判斷出a光的折射角大于b光的折射角。在下表面,光線由玻璃射向空氣,光線折射率為折射角正弦比入射角正弦,故下表面的折射角應與上表面的入射角相同,即通過玻璃磚后的出射光線應與原入射光線平行。 (2)光路圖如圖所示, 則n1= n2= tanr1= tanr2= Δx=x2-x1 聯立各式解得Δx=dsinθ(-) 答案：(1)B　(2)dsinθ(-) 10.【解析】(1)進行實驗時,應保持玻璃磚的光學面清潔,不能用手直接觸摸光學面。計算玻璃的折射率時,需將c點與d點或e點連接,即為出射光線,連接d點時,入射光ab的折射角較大,計算出的折射率較小。因為玻璃磚的兩光學面平行,出射光與入射光應該平行,根據圖中d、e兩點的位置,用e點時出射光與入射光更接近于平行,誤差較小。 (2)將題目所描述的光現象的立體圖轉化為平面圖,考慮從玻璃立方體中心O發(fā)出的一條光線,假設它斜射到玻璃立方體上表面發(fā)生折射,如圖所示,根據折射定律有 nsinθ=sinα　 ① 式中,n是玻璃的折射率,入射角等于θ,α是折射角。 現假設A點是上表面表面積最小的不透明薄膜邊緣上的一點。由題意,在A點剛好發(fā)生全反射,故 αA=　 ② 設線段OA在立方體上表面的投影長為RA, 由幾何關系有 sinθA=　 ③ 式中a為玻璃立方體的邊長。 由①②③式得 RA=　 ④ 由題給數據得 RA=　 ⑤ 由題意,上表面所鍍的面積最小的不透明薄膜應是以RA為半徑的圓。所求的鍍膜面積S′與玻璃立方體的表面積S之比為 =　 ⑥ 由⑤⑥得= 答案：(1)光學　d　e　(2) 【加固訓練】 如圖所示是關于“測定玻璃的折射率”的實驗,請回答以下問題： (1)請證明圖中的入射光線和射出玻璃磚的光線是平行的。 (2)如果光射入和射出玻璃磚的兩個平面是平行的,射出玻璃磚的光線相對入射光線來說產生了側移。證明：入射角越大側移越大。 (3)為了減小實驗誤差,入射角大一些好還是小一些好? 【解析】(1)證明：n==, 而r1=i2,所以i1=r2, 所以入射光線平行于出射光線。 (2)設玻璃磚厚度為d,側移為s,如圖所示。 則s=sin(i-r),當入射角i增大時,折射角r亦增大,但由于n=>1,因此入射角i比折射角r增加得快,即(i-r)增大,則有sin(i-r)增大,cosr減小,故入射角越大,側移越大。 (3)當入射角i增大時,折射角r也增大,圖中N、E之間的距離x也就會增大,因為tanr=,而玻璃磚厚度d一定,tanr增大,這樣就會減小測量誤差。因此,入射角大一些好。 答案：見解析