《(新課標(biāo))2022屆高考物理一輪復(fù)習(xí) 第14章 波與相對論 第三節(jié) 光的折射 全反射達(dá)標(biāo)診斷高效訓(xùn)練》由會員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《(新課標(biāo))2022屆高考物理一輪復(fù)習(xí) 第14章 波與相對論 第三節(jié) 光的折射 全反射達(dá)標(biāo)診斷高效訓(xùn)練(4頁珍藏版)》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、(新課標(biāo))2022屆高考物理一輪復(fù)習(xí) 第14章 波與相對論 第三節(jié) 光的折射 全反射達(dá)標(biāo)診斷高效訓(xùn)練
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(lán)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(cè)
B.藍(lán)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(lán)光沿
2、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(yīng)在O點的左側(cè),故A錯;光從光疏介質(zhì)(空氣)進(jìn)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(lán)光,所以折射角要小于藍(lán)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(lán)光,折射角大于藍(lán)光的,則可能通過B點正上方的D點,故D對;若藍(lán)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
3、個界面,如圖所示.在玻璃磚的一側(cè)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(cè)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(yīng)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(yīng)同時擋住P1、P2的像;在插P4時,應(yīng)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(jīng)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
4、人造樹脂材料的折射率n.
解析:設(shè)折射角為γ,由折射定律知:=n
由幾何關(guān)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(xué)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(jīng)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(zhuǎn)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(shè)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
5、角等于θ,α是折射角.
現(xiàn)假設(shè)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(shè)線段OA在立方體上表面的投影長為RA,由幾何關(guān)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(yīng)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(xì)束單色光經(jīng)球心O從空氣中射入玻璃體內(nèi)(入射面即紙面),入射角為4
6、5°,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(nèi)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(nèi)的多次反射.
解析:當(dāng)光線經(jīng)球心O入射時,光路圖如圖(a)所示.設(shè)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(shè)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(nèi),根據(jù)正弦
7、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(nèi),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(shè)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
8、
設(shè)圖中N點為光線在球冠內(nèi)底面上的反射點,則光線的光路圖如圖所示.設(shè)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(guān)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(jīng)球面再次折射后不改變方向.所以,經(jīng)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°