2021届（人教版）新高三高考物理一轮复习题型练习卷：光的折射全反射

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1、光的折射全反射题型一光的折射对折射率的理解(1)公式n=中,不论是光从真空射入介质,还是从介质射入真空,1总是真空中的光线与法线间的夹角,2总是介质中的光线与法线间的夹角。(2)折射率由介质本身性质决定,与入射角的大小无关。(3)折射率与介质的密度没有关系,光密介质不是指密度大的介质。(4)折射率的大小不仅与介质本身有关,还与光的频率有关。同一种介质中,频率越大的色光折射率越大,传播速度越小。(5)同一种色光,在不同介质中虽然波速、波长不同,但频率相同。典例1 甲、乙两束单色光同时射到两种介质的分界面MN上,由于发生折射后合为一束,如图所示(反射光未画出),则下列判断正确的是()A.甲光频率比

2、乙光频率大B.相同条件下,甲光比乙光容易发生衍射C.对同种介质,甲光的折射率比乙光的折射率大D.在同种介质中甲光传播速度比乙光传播速度小变式1:“B超”可用于探测人体内脏的病变状况。如图是超声波从肝脏表面入射,经折射与反射,最后从肝脏表面射出的示意图。超声波在进入肝脏发生折射时遵循的规律与光的折射规律类似,可表述为=(式中1是入射角, 2是折射角,v1,v2分别是超声波在肝外和肝内的传播速度),超声波在肿瘤表面发生反射时遵循的规律与光的反射规律相同。已知v2=0.9v1,入射点与出射点之间的距离是d,入射角是i,肿瘤的反射面恰好与肝脏表面平行,则肿瘤离肝脏表面的深度h为()A. B.C.D.题

3、型二光的全反射1.对全反射现象的理解和应用(1)光线射向两种介质的界面上时,往往同时发生光的折射和反射现象,但在全反射现象中,只发生反射现象,不发生折射现象。折射角等于90时,实际上就已经没有折射光线了。(2)光导纤维:简称“光纤”,它是非常细的特制玻璃丝(直径在几微米到一百微米之间),由内芯和外套两层组成。内芯的折射率比外套大,光在内芯中传播时,在内芯与外套的界面上发生了全反射。光纤通信就是利用了全反射原理。(3)发生全反射现象时的光能量的变化光从光密介质射入光疏介质,在入射角逐渐增大的过程中,反射光的能量逐渐增强,折射光的能量逐渐减弱,一旦入射角等于临界角时,折射光的能量实际上已减为零,即

4、此时已经发生了全反射。2.解答全反射类问题的技巧(1)解答全反射类问题时,要抓住发生全反射的两个条件。光必须从光密介质射入光疏介质;入射角大于或等于临界角。(2)利用好光路图中的临界光线,准确地判断出恰好发生全反射的光路图是解题的关键,且在作光路图时尽量与实际相符。3.解决全反射问题的一般方法(1)确定光是从光密介质进入光疏介质。(2)应用sin C=确定临界角。(3)根据题设条件,判定光在传播时是否发生全反射。(4)如发生全反射,画出入射角等于临界角时的临界光路图。(5)运用几何关系或三角函数关系以及反射定律等进行分析、判断、运算,解决问题。典例2 (多选)一束光从空气射向折射率n=的某种玻

5、璃表面,如图所示,1代表入射角,则()A.当145时会发生全反射现象B.无论入射角1是多大,折射角2都不会超过45C.欲使折射角2=30,应以1=45的角度入射D.当入射角满足tan 1=,反射光线跟折射光线恰好互相垂直变式2:很多公园的水池底都装有彩灯,当一细束由红、蓝两色组成的灯光从水中斜射向空气时,关于光在水面可能发生的反射和折射现象,下列光路图中正确的是()题型三光路控制问题分析类别项目平行玻璃砖三棱镜圆柱体(球)结构玻璃砖上下表面是平行的横截面为三角形的三棱镜横截面是圆对光线的作用通过平行玻璃砖的光线不改变传播方向,但要发生侧移通过三棱镜的光线经两次折射后,出射光线向棱镜底面偏折圆界

6、面的法线是过圆心的直线,经过两次折射后向圆心偏折应用测定玻璃的折射率全反射棱镜,改变光的传播方向改变光的传播方向 典例3 一束复色光由空气射向一块平行玻璃砖,经折射分成两束单色光a,b。已知a光的频率小于b光的频率。图中哪个光路图可能是正确的()变式3:空气中两条光线a和b从方框左侧入射,分别从方框下方和上方射出,其框外光线如图甲所示。方框内有两个折射率n=1.5的玻璃全反射棱镜。图乙给出了两棱镜四种放置方式的示意图,其中能产生图甲效果的是()题型四光的色散各种色光的比较颜色红橙黄绿青蓝紫频率低高同一介质中的折射率小大同一介质中的速度大小波长大小临界角大小通过棱镜的偏折角小大典例4 雨后太阳光

7、入射到水滴中发生色散而形成彩虹。设水滴是球形的,图中的圆代表水滴过球心的截面,入射光线在过此截面的平面内,a,b,c,d代表四条不同颜色的出射光线,则它们依次可能是()A.紫光、黄光、蓝光和红光B.紫光、蓝光、黄光和红光C.红光、蓝光、黄光和紫光D.红光、黄光、蓝光和紫光变式4:实验表明,可见光通过三棱镜时各色光的折射率n随着波长的变化符合科西经验公式:n=A+,其中A,B,C是正的常量。太阳光进入三棱镜后发生色散的情形如图所示,则()A.屏上c处是紫光B.屏上d处是红光C.屏上b处是紫光D.屏上a处是红光同步练习1.(光的反射与折射)如图所示,空气中有一折射率为的玻璃柱体,其横截面是圆心角为

8、90、半径为R的扇形OAB,一束平行光平行于横截面,以45入射角照射到OA上,OB不透光,若只考虑首次入射到圆弧AB上的光,则圆弧AB上有光透出部分的弧长为()A.RB.RC.RD.R2.(光的全反射)某种液体的折射率为,距液面下深h处有一个点光源,从液面上看液面被光源照亮的圆形区域的直径为()A.2hB.2hC.hD.h3.(对光路的控制)(多选)如图所示,两块相同的玻璃等腰三棱镜ABC置于空气中,两者的AC面相互平行放置,由红光和蓝光组成的细光束平行于BC面从P点射入,通过两棱镜后,变为从a,b两点射出的单色光,对于这两束单色光()A.红光在玻璃中传播速度比蓝光小B.从a点射出的为红光,从

9、b点射出的为蓝光C.从a,b两点射出的单色光不平行D.从a,b两点射出的单色光仍平行,且平行于BC4.(光的色散)虹和霓是太阳光在水珠内分别经过一次和两次反射后出射形成的,可用白光照射玻璃球来说明.两束平行白光照射到透明玻璃球后,在水平的白色桌面上会形成MN和PQ两条彩色光带,光路如图所示.M,N,P,Q点的颜色分别为()A.紫、红、红、紫B.红、紫、红、紫C.红、紫、紫、红D.紫、红、紫、红5. (多选)为了从坦克内部观察外部目标,在厚度为20 cm的坦克壁上开了一个直径为12 cm的孔,若在孔内分别安装由同一材料制成的如图所示的三块玻璃,其中两块玻璃的厚度相同.坦克内的人在同一位置通过玻璃

10、能看到的外界的角度范围是()A.图1的大于图2的B.图1的小于图3的C.图2的小于图3的D.图2的等于图3的6.如图所示,一束单色光从空气入射到棱镜的AB面上,经AB和AC两个面折射后从AC面进入空气。当出射角i和入射角i相等时,出射光线相对于入射光线偏转的角度为。已知棱镜顶角为,则计算棱镜对该色光的折射率表达式为()A.B.C. D.7.(2020浙江1月选考,12) 如图所示,一束光与某材料表面成45角入射,每次反射的光能量为入射光能量的k倍(0k45时会发生全反射现象B.无论入射角1是多大,折射角2都不会超过45C.欲使折射角2=30,应以1=45的角度入射D.当入射角满足tan 1=,

11、反射光线跟折射光线恰好互相垂直答案:BCD变式2:很多公园的水池底都装有彩灯,当一细束由红、蓝两色组成的灯光从水中斜射向空气时,关于光在水面可能发生的反射和折射现象,下列光路图中正确的是(C)题型三光路控制问题分析类别项目平行玻璃砖三棱镜圆柱体(球)结构玻璃砖上下表面是平行的横截面为三角形的三棱镜横截面是圆对光线的作用通过平行玻璃砖的光线不改变传播方向,但要发生侧移通过三棱镜的光线经两次折射后,出射光线向棱镜底面偏折圆界面的法线是过圆心的直线,经过两次折射后向圆心偏折应用测定玻璃的折射率全反射棱镜,改变光的传播方向改变光的传播方向 典例3 一束复色光由空气射向一块平行玻璃砖,经折射分成两束单色

12、光a,b。已知a光的频率小于b光的频率。图中哪个光路图可能是正确的()答案:B变式3:空气中两条光线a和b从方框左侧入射,分别从方框下方和上方射出,其框外光线如图甲所示。方框内有两个折射率n=1.5的玻璃全反射棱镜。图乙给出了两棱镜四种放置方式的示意图,其中能产生图甲效果的是(B)题型四光的色散各种色光的比较颜色红橙黄绿青蓝紫频率低高同一介质中的折射率小大同一介质中的速度大小波长大小临界角大小通过棱镜的偏折角小大典例4 雨后太阳光入射到水滴中发生色散而形成彩虹。设水滴是球形的,图中的圆代表水滴过球心的截面,入射光线在过此截面的平面内,a,b,c,d代表四条不同颜色的出射光线,则它们依次可能是(

13、)A.紫光、黄光、蓝光和红光B.紫光、蓝光、黄光和红光C.红光、蓝光、黄光和紫光D.红光、黄光、蓝光和紫光答案:B变式4:实验表明,可见光通过三棱镜时各色光的折射率n随着波长的变化符合科西经验公式:n=A+,其中A,B,C是正的常量。太阳光进入三棱镜后发生色散的情形如图所示,则(D)A.屏上c处是紫光B.屏上d处是红光C.屏上b处是紫光D.屏上a处是红光同步练习1.(光的反射与折射)如图所示,空气中有一折射率为的玻璃柱体,其横截面是圆心角为90、半径为R的扇形OAB,一束平行光平行于横截面,以45入射角照射到OA上,OB不透光,若只考虑首次入射到圆弧AB上的光,则圆弧AB上有光透出部分的弧长为

14、(B)A.RB.RC.RD.R2.(光的全反射)某种液体的折射率为,距液面下深h处有一个点光源,从液面上看液面被光源照亮的圆形区域的直径为(B)A.2hB.2hC.hD.h3.(对光路的控制)(多选)如图所示,两块相同的玻璃等腰三棱镜ABC置于空气中,两者的AC面相互平行放置,由红光和蓝光组成的细光束平行于BC面从P点射入,通过两棱镜后,变为从a,b两点射出的单色光,对于这两束单色光(BD)A.红光在玻璃中传播速度比蓝光小B.从a点射出的为红光,从b点射出的为蓝光C.从a,b两点射出的单色光不平行D.从a,b两点射出的单色光仍平行,且平行于BC4.(光的色散)虹和霓是太阳光在水珠内分别经过一次

15、和两次反射后出射形成的,可用白光照射玻璃球来说明.两束平行白光照射到透明玻璃球后,在水平的白色桌面上会形成MN和PQ两条彩色光带,光路如图所示.M,N,P,Q点的颜色分别为(A)A.紫、红、红、紫B.红、紫、红、紫C.红、紫、紫、红D.紫、红、紫、红5. (多选)为了从坦克内部观察外部目标,在厚度为20 cm的坦克壁上开了一个直径为12 cm的孔,若在孔内分别安装由同一材料制成的如图所示的三块玻璃,其中两块玻璃的厚度相同.坦克内的人在同一位置通过玻璃能看到的外界的角度范围是(AD)A.图1的大于图2的B.图1的小于图3的C.图2的小于图3的D.图2的等于图3的6.如图所示,一束单色光从空气入射到棱镜的AB面上,经AB和AC两个面折射后从AC面进入空气。当出射角i和入射角i相等时,出射光线相对于入射光线偏转的角度为。已知棱镜顶角为,则计算棱镜对该色光的折射率表达式为(A)A.B.C. D.7.(2020浙江1月选考,12) 如图所示,一束光与某材料表面成45角入射,每次反射的光能量为入射光能量的k倍(0k1)。若这束光最终进入材料的能量为入射光能量的(1-k2)倍,则该材料折射率至少为(A)A.B.C.1.5D.2- 14 - / 14