(新課標)2019屆高考物理一輪復習 第14章 波與相對論 第三節(jié) 光的折射 全反射達標診斷高效訓練.doc
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第三節(jié) 光的折射 全反射 (建議用時:60分鐘) 一、選擇題 1.(2018貴州六校聯(lián)考)如圖所示,實線為空氣和水的分界面,一束藍光從空氣中的A點沿AO1方向(O1點在分界面上,圖中O1點和入射光線都未畫出)射向水中,折射后通過水中的B點.圖中O點為A、B連線與分界面的交點.下列說法正確的是( ) A.O1點在O點的右側 B.藍光從空氣中射入水中時,速度變小 C.若沿AO1方向射向水中的是一束紫光,則折射光線有可能通過B點正下方的C點 D.若沿AO1方向射向水中的是一束紅光,則折射光線有可能通過B點正上方的D點 E.若藍光沿AO方向射向水中,則折射光線有可能通過B點正上方的D點 解析:選BCD.據(jù)折射定律,知光由空氣斜射入水中時入射角大于折射角,則畫出光路圖如圖所示,知O1點應在O點的左側,故A錯;光從光疏介質(空氣)進入光密介質(水)中時,速度變小,故B對;紫光的折射率大于藍光,所以折射角要小于藍光的,則可能通過B點正下方的C點,故C對;若是紅光,折射率小于藍光,折射角大于藍光的,則可能通過B點正上方的D點,故D對;若藍光沿AO方向射入,據(jù)折射定律,知折射光線不可能過B點正上方的D點,故E錯. 2.(2015高考北京卷)“測定玻璃的折射率”的實驗中,在白紙上放好玻璃磚,aa′和bb′分別是玻璃磚與空氣的兩個界面,如圖所示.在玻璃磚的一側插上兩枚大頭針P1和P2,用“”表示大頭針的位置,然后在另一側透過玻璃磚觀察,并依次插上大頭針P3和P4.在插P3和P4時,應使( ) A.P3只擋住P1的像 B.P4只擋住P2的像 C.P3同時擋住P1、P2的像 解析:選C.實驗中,在插P3時,應同時擋住P1、P2的像;在插P4時,應同時擋住P3和P1、P2的像.選項C正確. 二、非選擇題 3.(2015高考江蘇卷)人造樹脂是常用的眼鏡鏡片材料.如圖所示,光線射在一人造樹脂立方體上,經折射后,射在桌面上的P點.已知光線的入射角為30,OA=5 cm,AB=20 cm,BP=12 cm,求該人造樹脂材料的折射率n. 解析:設折射角為γ,由折射定律知:=n 由幾何關系知:sin γ= 且OP= 代入數(shù)據(jù)得n=≈1.5. 答案:(或1.5) 4.(2018桂林市桂林中學模擬)一玻璃立方體中心有一點狀光源.今在立方體的部分表面鍍上不透明薄膜,以致從光源發(fā)出的光線只經過一次折射不能透出立方體.已知該玻璃的折射率為,求鍍膜的面積與立方體表面積之比的最小值. 解析:將題所描述的光現(xiàn)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(jù)折射定律有 nsin θ=sin α ① 式中,n是玻璃的折射率,入射角等于θ,α是折射角. 現(xiàn)假設A點是上表面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 sin θA= ③ 式中a為玻璃立方體的邊長.由①②③式得 RA= ④ 由題給數(shù)據(jù)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:= 5.如圖,半徑為R的半球形玻璃體置于水平桌面上,半球的上表面水平,球面與桌面相切于A點.一細束單色光經球心O從空氣中射入玻璃體內(入射面即紙面),入射角為45,出射光線射在桌面上B點處.測得AB之間的距離為.現(xiàn)將入射光束在紙面內向左平移,求射入玻璃體的光線在球面上恰好發(fā)生全反射時,光束在上表面的入射點到O點的距離.不考慮光線在玻璃體內的多次反射. 解析:當光線經球心O入射時,光路圖如圖(a)所示.設玻璃的折射率為n,由折射定律有 n= ① 式中,入射角i=45,γ為折射角. △OAB為直角三角形,因此sin γ= ② 發(fā)生全反射時,臨界角C滿足sin C= ③ 在玻璃體球面上光線恰好發(fā)生全反射時,光路圖如圖(b)所示.設此時光線入射點為E,折射光線射到玻璃體球面的D點.由題意有∠EDO=∠C ④ 在△EDO內,根據(jù)正弦定理有= ⑤ 聯(lián)立以上各式并利用題給條件得OE=R. 答案:R 6.(2016高考全國卷Ⅲ)如圖,玻璃球冠的折射率為,其底面鍍銀,底面的半徑是球半徑的;在過球心O且垂直于底面的平面(紙面)內,有一與底面垂直的光線射到玻璃球冠上的M點,該光線的延長線恰好過底面邊緣上的A點.求該光線從球面射出的方向相對于其初始入射方向的偏角. 解析:設球半徑為R,球冠底面中心為O′,連接OO′,則OO′⊥AB.令∠OAO′=α,有 cos α== ① 即α=30 ② 由題意MA⊥AB 所以∠OAM=60 ③ 設圖中N點為光線在球冠內底面上的反射點,則光線的光路圖如圖所示.設光線在M點的入射角為i,折射角為r,在N點的入射角為i′,反射角為i″,玻璃折射率為n,由于△OAM為等邊三角形,有i=60 ④ 由折射定律有sin i=nsin r ⑤ 代入題給條件n= 得r=30 ⑥ 作底面在N點的法線NE,由于NE∥AM,有i′=30 ⑦ 根據(jù)反射定律,有i″=30 ⑧ 連接ON,由幾何關系知△MAN≌△MON,故有 ∠MNO=60 ⑨ 由⑦⑨式得∠ENO=30 ⑩ 于是∠ENO為反射角,ON為反射光線.這一反射光線經球面再次折射后不改變方向.所以,經一次反射后射出玻璃球冠的光線相對于入射光線的偏角為β=180-∠ENO=150. 答案:150- 配套講稿:
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