（江蘇專用）2020版高考物理大一輪復(fù)習 第十四章 機械振動與機械波 光電磁波與相對論 第三節(jié) 光的折射 全反射（實驗：測定玻璃的折射率）檢測

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1、第三節(jié) 光的折射 全反射（實驗：測定玻璃的折射率） (建議用時：40分鐘) 一、選擇題 1．如圖，一束光沿半徑方向射向一塊半圓柱形玻璃磚，在玻璃磚底面上的入射角為θ，經(jīng)折射后射出a、b兩束光線．則(　　) A．在玻璃中，a光的傳播速度小于b光的傳播速度 B．在真空中，a光的波長小于b光的波長 C．玻璃磚對a光的折射率小于對b光的折射率 D．若改變光束的入射方向使θ角逐漸變大，則折射光線a首先消失 解析：選ABD.通過光路圖可看出，折射后a光的偏折程度大于b光的偏折程度，玻璃磚對a光的折射率大于b光的折射率，選項C錯誤；a光的頻率大于b光的頻率，a光的波長小于b光的波長，

2、選項B正確；由n＝知，在玻璃中，a光的傳播速度小于b光的傳播速度，選項A正確；入射角增大時，折射率大的光線首先發(fā)生全反射，a光首先消失，選項D正確． 2. 如圖所示，口徑較大、充滿水的薄壁圓柱形淺玻璃缸底有一發(fā)光小球，則(　　) A．小球必須位于缸底中心才能從側(cè)面看到小球 B．小球所發(fā)的光能從水面任何區(qū)域射出 C．小球所發(fā)的光從水中進入空氣后頻率變大 D．小球所發(fā)的光從水中進入空氣后傳播速度變大 解析：選D.發(fā)光小球沿水平方向發(fā)出的光，均能射出玻璃缸，不發(fā)生全反射，選項A錯誤；小球發(fā)出的光射到水面上時，當入射角大于等于臨界角時，會發(fā)生全反射，選項B錯誤；光的頻率由光源決定，

3、光由一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì)時，光的頻率不變，選項C錯誤；根據(jù)n＝，光在水中的傳播速度較小，選項D正確． 3. 中國古人對許多自然現(xiàn)象有深刻認識，唐人張志和在《玄真子·濤之靈》中寫道：“雨色映日而為虹”．從物理學角度看，虹是太陽光經(jīng)過雨滴的兩次折射和一次反射形成的．如圖是彩虹成因的簡化示意圖，其中a、b是兩種不同頻率的單色光，則兩光(　　) A．在同種玻璃中傳播，a光的傳播速度一定大于b光 B．以相同角度斜射到同一玻璃板透過平行表面后，b光側(cè)移量大 C．分別照射同一光電管，若b光能引起光電效應(yīng)，a光也一定能 D．以相同的入射角從水中射入空氣，在空氣中只能看到一種光時，一定是a光

4、 解析：選C.由題圖可知，a光在同一介質(zhì)中的折射率大，其頻率大．根據(jù)n＝，知a光在玻璃中的傳播速度小，選項A錯誤；當a、b光以相同的角度斜射到同一玻璃板上后，其光路圖如圖所示，由圖可知，a光的側(cè)移量大，選項B錯誤；由于a光的頻率大，且頻率越大，越容易引起光電效應(yīng)，選項C正確；由sin C＝，可知a光的臨界角小，即a光比b光容易發(fā)生全反射，因此在空氣中只能看到一種光時，一定是b光，選項D錯誤． 4．半圓形玻璃磚橫截面如圖，AB為直徑，O點為圓心．在該截面內(nèi)有a、b兩束單色可見光從空氣垂直于AB射入玻璃磚，兩入射點到O的距離相等．兩束光在半圓邊界上反射和折射的情況如圖所示，則a、b兩束光(　

5、　) A．在同種均勻介質(zhì)中傳播，a光的傳播速度較大 B．以相同的入射角從空氣斜射入水中，b光的折射角大 C．讓a光向A端逐漸平移，將發(fā)生全反射 D．分別通過同一雙縫干涉裝置，a光的相鄰亮條紋間距大 解析：選ACD.由題圖可知，b光發(fā)生了全反射，a光沒有發(fā)生全反射，即a光發(fā)生全反射的臨界角Ca大于b光發(fā)生全反射的臨界角Cb，根據(jù)sin C＝，知a光的折射率小，即navb，選項A正確；根據(jù)n＝，當i相等時，ra>rb，選項B錯誤；a光束向A端平移，射到圓面的入射角增大到大于臨界角，發(fā)生全反射，故選項C正確；根據(jù)條紋間距離公式Δx＝λ知，用a光時條紋間距大，選

6、項D正確．　 5. 如圖，一束光經(jīng)玻璃三棱鏡折射后分為兩束單色光a、b，波長分別為λa、λb，該玻璃對單色光a、b的折射率分別為na、nb，則(　　) A．λa<λb，na>nb　　　　　 B．λa>λb，naλb，na>nb 解析：選B.一束光經(jīng)過三棱鏡折射后，折射率小的光偏折較小，而折射率小的光波長較長．所以λa>λb，na

7、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(cè) 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 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(yīng)在O點的左側(cè)，故A錯；光從光疏介質(zhì)(空氣)進入光密介質(zhì)(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

8、于藍光的，則可能通過B點正上方的D點，故D對． 7．以往，已知材料的折射率都為正值(n>0)．現(xiàn)已有針對某些電磁波設(shè)計制作的人工材料，其折射率可以為負值(n<0)，稱為負折射率材料．位于空氣中的這類材料，入射角i與折射角r依然滿足＝n，但是折射線與入射線位于法線的同一側(cè)(此時折射角取負值)．現(xiàn)空氣中有一上下表面平行的負折射率材料，一束電磁波從其上表面射入，下表面射出．若該材料對此電磁波的折射率n＝－1，正確反映電磁波穿過該材料的傳播途徑的示意圖是(　　) 解析：選B.由題意知，折射線和入射線位于法線的同一側(cè)，n＝－1，由折射定律可知，入射角等于折射角，所以選項B正確． 8．關(guān)于光的傳

9、播現(xiàn)象及應(yīng)用，下列說法正確的是(　　) A．一束白光通過三棱鏡后形成了彩色光帶是光的色散現(xiàn)象 B．光導纖維絲內(nèi)芯材料的折射率比外套材料的折射率大 C．海面上的海市蜃樓將呈現(xiàn)倒立的像，位置在實物的上方，又稱上現(xiàn)蜃景 D．一束色光從空氣進入水中，波長將變短，色光的顏色也將發(fā)生變化 解析：選AB.一束白光通過三棱鏡后形成了彩色光帶是光的色散現(xiàn)象，A正確；由全反射的條件可知，內(nèi)芯材料的折射率比外套材料的折射率要大，故B正確；海市蜃樓將呈現(xiàn)正立的像，位置在實物的上方，又稱上現(xiàn)蜃景，C錯誤；色光進入水中，光的頻率不變，顏色不變，D錯誤． 9．(2019·西安質(zhì)檢)如圖所示，從點光源S發(fā)出的一細

10、束白光以一定的角度入射到三棱鏡的表面，經(jīng)過三棱鏡的折射后發(fā)生色散現(xiàn)象，在光屏的ab間形成一條彩色光帶．下面的說法中正確的是(　　) A．a(chǎn)側(cè)是紅色光，b側(cè)紫色光 B．在真空中a側(cè)光的波長小于b側(cè)光的波長 C．三棱鏡對a側(cè)光的折射率大于對b側(cè)光的折射率 D．在同種條件下做雙縫干涉實驗，a光的條紋間距小于b光 解析：選BCD.紅光的折射率小，所以偏折角小，故b側(cè)為紅色光，a側(cè)為紫色光，紅色光的波長比紫色光的波長長，干涉條紋間距也大，在玻璃中的傳播速率也大，B、C、D正確，A錯誤． 10. 彩虹是由陽光進入雨滴，先折射一次，然后在雨滴的背面反射，最后離開水滴時再折射一次形成的．

11、形成示意圖如圖所示，一束白光L由左側(cè)射入雨滴，a、b是白光射入雨滴后經(jīng)過一次反射和兩次折射后的其中兩條出射光(a、b是單色光)．下列關(guān)于a光與b光的說法中正確的是(　　) A．雨滴對a光的折射率大于對b光的折射率 B．a(chǎn)光在雨滴中的傳播速度小于b光在雨滴中的傳播速度 C．用同一雙縫干涉儀做光的雙縫干涉實驗，a光條紋間距大于b光條紋間距 D．若a光、b光在同一介質(zhì)中，以相同的入射角由介質(zhì)射向空氣，若b光能夠發(fā)生全反射，則a光也一定能夠發(fā)生全反射 解析：選ABD.從光的折射光路可知，a光折射率大，即na＞nb，選項A對；根據(jù)n＝，折射率越大，在介質(zhì)中的傳播速度越小，即a光在雨滴中傳播速度

12、小，選項B對；折射率越大，頻率越高，波長越短，即a光波長短，雙縫干涉實驗中，由Δx＝知波長越長條紋間距越寬，所以a光雙縫干涉條紋間距窄，選項C錯；光線從介質(zhì)到空氣，發(fā)生全反射的臨界角sin C＝，即a光全反射的臨界角小，當b光能夠發(fā)生全反射時，已經(jīng)超過了a光的臨界角，a光也一定能夠發(fā)生全反射，選項D對． 二、非選擇題 11. 如圖所示，某同學用插針法測定一半圓形玻璃磚的折射率．在平鋪的白紙上垂直紙面插大頭針P1、P2確定入射光線，并讓入射光線過圓心O，在玻璃磚(圖中實線部分)另一側(cè)垂直紙面插大頭針P3，使P3擋住P1、P2的像，連接OP3，圖中MN為分界線，虛線半圓與玻璃磚對稱，B、

13、C分別是入射光線、折射光線與圓的交點，AB、CD均垂直于法線并分別交法線于A、D點． (1)設(shè)AB的長度為l1，AO的長度為l2，CD的長度為l3，DO的長度為l4，為較方便地表示出玻璃磚的折射率，需用刻度尺測量________，則玻璃磚的折射率可表示為________． (2)該同學在插大頭針P3前不小心將玻璃磚以O(shè)為圓心順時針轉(zhuǎn)過一小角度，由此測得玻璃磚的折射率將________(選填“偏大”“偏小”或“不變”)． 解析：(1)sin θ1＝，sin θ2＝，因此玻璃磚的折射率 n＝＝＝，因此只需測量l1和l3即可． (2)當玻璃磚順時針轉(zhuǎn)過一個小角度時，在處理數(shù)據(jù)時，認為l1是

14、不變的，即入射角不變，而l3減小，所以測量值n＝將偏大． 答案：(1)l1和l3　　(2)偏大 12. 一個半圓柱形玻璃磚，其橫截面是半徑為R的半圓，AB為半圓的直徑，O為圓心，如圖所示．玻璃的折射率為n＝ . (1)一束平行光垂直射向玻璃磚的下表面，若光線到達上表面后，都能從該表面射出，則入射光束在AB上的最大寬度為多少？ (2)一細束光線在O點左側(cè)與O相距R處垂直于AB從下方入射，求此光線從玻璃磚射出點的位置． 解析： (1)在O點左側(cè)，設(shè)從E點射入的光線進入玻璃磚后在上表面的入射角恰好等于全反射的臨界角θ，則OE區(qū)域的入射光線經(jīng)上表面折射后都能從玻璃磚射出，如圖，由全反射條件有sin θ＝① 由幾何關(guān)系有OE＝Rsin θ② 由對稱性可知，若光線都能從上表面射出，光束的寬度最大為l＝2OE③ 聯(lián)立①②③式，代入已知數(shù)據(jù)得l＝R.④ (2)設(shè)光線在距O點R的C點射入后，在上表面的入射角為α，由幾何關(guān)系及①式和已知條件得 α＝60°>θ 光線在玻璃磚內(nèi)會發(fā)生三次全反射，最后由G點射出，如圖，由反射定律和幾何關(guān)系得 OG＝OC＝R 射到G點的光有一部分被反射，沿原路返回到達C點射出． 答案：(1)R　(2)光線從玻璃磚射出點的位置在O點左、右側(cè)分別與O相距 R處 7