【物理】2020届一轮复习人教版 光的反射 折射 课时作业 17页

‎2020届一轮复习人教版 光的反射 折射 课时作业 ‎ 1、a、b两种单色光组成的光束从空气进入介质时，其折射光束如图所示．则关于a、b两束光，下列说法正确的是（　　）‎ A．介质对a光的折射率大于介质对b光的折射率 B．a光在介质中的速度大于b光在介质中的速度 C．a光在真空中的波长大于b光在真空中的波长 D．光从介质射向空气时，a光的临界角大于b光的临界角 2、一束单色光从真空斜射向某种介质的表面，光路如图所示。下列说法中正确的是 ‎30°‎ 介质 ‎45°‎ 真空 ‎ ‎ A．此介质的折射率等于1.5‎ ‎ B．此介质的折射率等于 ‎ C．入射角小于45°时可能发生全反射现象 ‎ D．入射角小于30°时可能发生全反射现象 ‎3、如图所示，一束光从空气垂直射到直角棱镜的AB面上，已知棱镜材料的折射率为1.4，则这束光进入棱镜后的光路图应为下面四个图中的 （ ）‎ ‎4、频率不同的两束单色光1和2以相同的入射角从同一点射入一厚玻璃板后，其光路如图所示。下列说法正确的是( )‎ A．单色光1的波长大于单色光2的波长 B．在真空中单色光1的传播速度小于单色光2的传播速度 C．单色光1的频率小于单色光2的频率 D．单色光1从玻璃到空气的全反射临界角小于单色光2从玻璃到空气的全反射临界角 ‎5、两束不同频率的单色光a、b从空气射入水中，发生了如图所示的折射现象（α ‎＞β）．下列结论中正确的是（　　）‎ A．光束b的频率比光束a低 B．在水中的传播速度，光束a比光束b小 C．水对光束a的折射率比水对光束b的折射率小 D．若光束从水中射向空气，则光束b的临界角比光束a的临界角大 ‎6、现在高速公路上的标志牌都用“回归反光膜”制成，夜间行车时，它能把车灯射出的光逆向返回，所以标志牌上的字特别醒目。这种“回归反光膜”是用球体反射元件制作的。如图反光膜内部均匀分布着直径为10m的细玻璃珠，所用玻璃的折射率，为使入射的车灯光线经玻璃珠折射一反射一再折射后恰好和入射光线平行，第一次入射时昀入射角i应是( )‎ A．15° B．30° C．45° D．60°‎ ‎7、如图所示，一细光束通过玻璃三棱镜折射后分成a、b、c三束单色光，则这三种单色光比较（　　）‎ A.频率关系是fa＞fb＞fc B.在真空中的传播速度关系是va＜vb＜vc C.全反射临界角关系是Ca＞Cb＞Cc D.通过同一双缝产生的干涉条纹的间距xa＜xb＜xc 8、已知玻璃对某种单色光的折射率n＝，现使一束该单色光沿如图所示方向射到三棱镜的AB面上，最后从棱镜射出．假设光在行进过程中有折射光线存在时不考虑反射，(结果用反三角函数表示．已知一组可能用到的三角函数近似值sin10°＝0.17，sin20°＝0.34，sin40°＝0.64，sin50°＝0.77)则光射出棱镜时的折射角为（ ）．‎ A. arcsin0.90‎ B. arcsin0.50‎ C. arcsin0.77‎ D. arcsin1.41 ‎ ‎9、如图所示，ABCD是一直角梯形棱镜的横截面，位于截面所在平面内的一束光线由O点垂直AD边射入，已知棱镜的折射率η=，AB=BC=8cm，OA=2cm，∠OAB=60°．则下列说法正确的是（　　）‎ A．光线第一次入射到AB界面上时，既有反射又有折射 B．光线第一次从棱镜折射进入空气，应发生在CD界面 C．第一次的出射点距Ccm D．光线第一次射出棱镜时，折射角为45° 10、如图所示是一个透明圆柱的横截面，其半径为R，折射率是，AB是一条直径．今有一束平行光沿AB方向射向圆柱体．若一条入射光线经折射后恰经过B点，则这条入射光线到AB的距离是多少？‎ ‎ 11、如图所示，一束光从空气射到等腰直角三棱镜ABC的侧面AB上，进入三棱镜后从另一 侧面AC射出，调整入射光的方向，当光线第一次射到侧面AC恰不穿出时，测出入射光与AB面的夹角θ为30°，求此三棱镜的折射率。‎ ‎12、一个半径为R,横截面积为四分之一圆的透明柱体水平放置，如图所示，该柱体的BC面涂有反光物质，一束光竖直向下以射向柱体的BD面，入射角i=600；进入柱体内部后，经过一次反射恰好从柱体的D点射出；已知光在真空中的光速为c，求；‎ Ⅰ、透明体的折射率 Ⅱ、光在该柱体内的传播时间t.‎ ‎13、如图是一个用折射率n＝的透明介质做成的四棱柱镜的截面图。其中∠A＝∠C＝90°，∠B＝60°，AD＝DC＝L。棱镜放在真空中，真空中的光速为c，一束平行光垂直入射到棱镜的AB面，求：‎ I．从棱镜中射出的光与镜面的夹角多大？‎ II．光在棱镜中运动的最短时间为多少？‎ ‎14、如图所示，横截面为圆周的柱状玻璃棱镜AOB，有一束单色光垂直于OA面的C点射入玻璃砖，经AB面折射后与OB延长线相交于P点，已知玻璃砖半径R=5cm，CO之间的距离=3 cm，P到O的距离=14.5 cm．取tan74°＝3.5，sin37°=0.6，cos37°=0.8，求：‎ ‎①该玻璃砖的折射率；‎ ‎②若该单色光可以上下平移，则该单色光距离OB至少多远时，它将不能从AB面直接折射出来．‎ ‎15、如图所示，有一个截面是半径为R的1/4圆形玻璃砖，当一束光从D处垂直于半径OB射人时恰能在弧面上发生全反射，此时OD =R。现改变入射光的方向使之与直线0C平行，在O点上方平行于OC射向OA边，当人射光线与OC的距离OE= R时，经玻璃砖作用后投射到右侧的光屏MN上形成亮点，已知∠AOC=300，光屏距离玻璃砖上C点的距离为R,试求：‎ ‎（1）玻璃砖的折射率；（2）光屏上的亮点到OC的垂直距离.‎ ‎16、如右图所示，一玻璃砖的截面为直角三角形ABC，其中，AB=9cm；现有两细束平行且相同的单色光a、b，分别从AC边上的D点、E点以角入射，且均能从AB边上的F点射出，已知AD=AF=3cm，求：‎ ‎（i）玻璃砖的折射率；‎ ‎（ii）D、E两点之间的距离。‎ ‎17、如图所示，△ABC为折射率为，顶角θ=30°的直角三棱镜的截面，P为垂直于直线BCD的光屏．一束宽度d=AB的单色平行光束垂直射向AB面，经三棱镜折射后在屏P上形成一条光带．求 ‎①图中编号为b的光线经棱镜后传播方向改变的角度；‎ ‎②在屏P上形成的光带宽度．‎ ‎ 18、如图所示，某透明材料制成的半球形光学元件直立放置，其直径与水平光屏垂直接触于M点，球心O与M间的距离为10cm．一束激光与该元件的竖直圆面成30°角射向圆心O，结果在光屏上出现间距为d=40cm的两个光斑，请完成光路图并求该透明材料的折射率．‎ ‎ 19、如图所示是一种折射率n=1.5的棱镜，现有一束光线沿MN的方向射到棱镜的AB界面上，入射角的正弦值为sin i=0.75．求:‎ ‎（Ⅰ）光在棱镜中传播的速率； ‎ ‎（Ⅱ）通过计算说明此束光线射出棱镜后的方向并画出光路图（不考虑返回到AB面上的光线）. ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎20、如图所示，横截面为一圆周的柱状玻璃棱镜AOB，有一束单色光垂直于OA面C点经玻璃砖AB面折射后与OB延长线相交于P点，已知玻璃砖半径R=5cm，CO之间的距离d1=3cm，P到O的距离d2=14.5cm.取tan74°＝3.5,sin37°=0.6,cos37°=0.8，求：‎ ‎①该玻璃砖的折射率．‎ ‎②该单色光向A平移距离OB至少多远时，它将不能从AB面直接折射出来． ‎ 参考答案 ‎1、答案：A ‎【考点】光的折射定律 ‎【分析】由折射率的定义，可确定介质对a光的折射率较大，光的折射率越大，其频率越大，波长越短；由公式v=分析光在介质中速度关系．由公式sinC=分析临界角关系．‎ ‎【解答】解：A、根据折射率的定义n=，知入射角相等，a光的折射角较小，则a光的折射率较大，故A正确．‎ B、由公式v=分析可知，a光在介质中的速度较小，故B错误．‎ C、光的折射率越大，其频率越大，波长越短，则a光在真空中的波长较短，故C错误．‎ D、根据临界角公式sinC=分析知，a光的折射率大，临界角小，故D错误．‎ 故选：A 本题关键要掌握光的折射定律n=、全反射临界角公式sinC=和光速公式v=等多个知识点，同学们只要加强对光学基础知识的学习，就能轻松解答． 2、答案：B 3、答案：D 试题分析：求出光在介质中发生全反射的临界角，判断光是否发生全反射，从而判断出光路图．‎ 光垂直于AB面射入时，光的传播方向不变，射到斜边时，入射角为60°，则．在斜边上发生全反射，射到底边上时的入射角为30°，因为，所以光在底边上不能发生全反射，既有反射，也有折射，折射角大于入射角．故D正确，A、B、C错误．‎ 故选D．‎ 考点：光的折射定律．‎ 点评：解决本题的关键知道发生全反射的条件，当光从光密介质进入光疏介质时，入射角大于等于临界角，会发生全反射．‎ ‎4、答案：D AC、由图看出,光在玻璃板上表面发生折射时,入射角相等,单色光1的折射角小于单色光2的折射角,根据折射定律得知，玻璃对单色光1的折射率大于单色光2的折射率，单色光1的频率大于单色光2的频率，由c=λf得知，单色光1的波长小于单色光2的波长。故A错误，C错误。‎ B. 由分析得知，在玻璃中单色光1的传播速度小于单色光2的传播速度，故B错误；‎ D. 玻璃对单色光1的折射率大于单色光2的折射率,由临界角公式分析得知，单色光1从玻璃到空气的全反射临界角小于单色光2从玻璃到空气的全反射临界角。故D正确。‎ 故选：D。 5、答案：C ‎【考点】光的折射定律；全反射 ‎【分析】由题，两束光的入射角相等，折射角α＞β，根据折射定律n=，判断水对两束光折射率的大小．水对光的折射率越大，此光的频率越大．由v=分析光在水中速度大小．由临界角公式sinC=分析临界角的大小．‎ ‎【解答】解：A、C由n= 知，b光的折射率较大，则b的频率较大．故A错误，C正确．‎ ‎ B、由v=分析可知，b光的折射率较大，在同种介质传播速度较小．故B错误．‎ ‎ D、由临界角公式sinC=分析得到，b光的折射率较大，对同种介质的临界角较小．故错误．‎ 故选C 光的折射率、频率、光速、临界角的对应关系需清楚，有些学生弄不清它们之间的关系，得出错误的答案．属于中等难度题． 6、答案：D 试题分析：由光的折射定律可知，，i=2r 即，解得i=60°，故选项D正确；‎ 考点：光的折射定律.‎ ‎7、答案：C ‎【考点】： 光的折射定律．‎ ‎【专题】： 光的折射专题．‎ ‎【分析】： 根据光的偏折程度比较光的折射率大小，从而比较出光的频率大小，偏折程度越大，折射率越大．光在真空中的传播速度都相等．由临界角公式sinC=分析临界角大小．根据公式双缝干涉条纹间距公式△x=λ比较干涉条纹的间距大小．‎ 解：A、由图看出，c光的偏折程度最大，a光的偏折程度最小，知c光的折射率最大，频率最大，a光的折射率最小，频率最小，即fc＞fb＞fa．故A错误．‎ B、各种色光在真空中的传播速度都相等，都为c．故B错误．‎ C、c光的折射率最大，a光的折射率最小，根据临界角公式sinC=知，Ca＞Cb＞Cc．故C正确．‎ D、a光的频率最小，则波长最长，根据双缝干涉条纹的间距公式△x=λ，知a光照射产生的条纹间距最大，c光照射产生的条纹间距最小．即xc＜xb＜xa．故D错误．‎ 故选：C．‎ ‎： 解决本题的突破口在于通过光的偏折程度比较出光的折射率大小，知道折射率、频率、波长等大小的关系． 8、答案：A 由折射定律得：‎ sinθ＝＝‎ 故θ＝30°‎ 由几何关系可得：α＝40°‎ 临界角C＝arcsin＝45°‎ 即该束光在玻璃中折射光线与三棱镜BC边平行，故它在玻璃中的折射光线一定射到AC面，而射到AC面的入射角α＝40°，小于全反射的临界角C，故光在AC面会射出．‎ sinβ＝nsin40°＝0.90‎ 故β＝arcsin0.90 9、答案：BCD ‎【考点】光的折射定律．‎ ‎【专题】定量思想；方程法；光的折射专题．‎ ‎【分析】ABD、根据sinC=，求出临界角的大小，从而作出光路图，根据几何关系，结合折射定律求出出射光线的方向．‎ C、根据几何关系，求出第一次的出射点距C的距离．‎ ‎【解答】解：ABD、因为sinC=，临界角C=45°‎ 第一次射到AB面上的入射角为60°，大于临界角，所以发生全发射，反射到BC面上，入射角为60°，又发生全反射，射到CD面上的入射角为30°‎ 根据折射定律得，n=，解得θ=45°．‎ 即光从CD边射出，与CD边成45°斜向左下方，故A错误，BD正确．‎ C、根据几何关系得，AF=4cm，则BF=4cm．‎ ‎∠BFG=∠BGF，则BG=4cm．所以GC=4cm．‎ 所以CE=cm，故C正确．‎ 故选：BCD．‎ 解决本题的关键掌握全发射的条件，以及折射定律，作出光路图，结合几何关系进行求解． 10、答案：这条入射光线到AB的距离是R． 【考点】光的折射定律 ‎【分析】画出光路图，由折射定律得到入射角与折射角的关系，由几何关系也得到入射角与折射角的关系，即可求出入射角与折射角，再根据几何知识求解这条入射光线到AB的距离．‎ ‎【解答】解：设光线P经C折射后过B点，光路如图所示．根据折射定律有：‎ n==…①‎ 在△OBC中，由几何关系得：α=2β…②‎ 由①、②得：2cosβ=…③‎ 可得：β=30°，α=60°…④‎ 所以CD=Rsin60°=R…⑤‎ 答：这条入射光线到AB的距离是R．‎ 对于几何光学问题，首先要正确作出光路图，其次要充分运用几何知识分析入射角与折射角的关系，再根据折射定律进行解题． 11、答案：‎ 试题分析：光路图如图所示．光线在AC面上恰好发生了全反射，则有：‎ 有：，根据几何知识得：‎ 则得：，‎ 在AB面上有：，则 折射率值为：‎ 解得：‎ 考点：考查了光的折射，全反射 名师名师点评：解决光学问题的关键要掌握全反射的条件、折射定律、临界角公式、光速公式，运用几何知识结合解决这类问题． 12、答案：（1）（2）3R/c Ⅰ．如图，根据反射成像的对称性，可知 ‎∠ACD = 2∠CAE = 60°‎ ‎∠CAE = 30° ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ Ⅱ． ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 则： 13、答案：Ⅰ从DC面射出的光线与镜面夹角为45°；从BC面全反射的光线与镜面夹角为90°；‎ Ⅱ Ⅰ.光从梭镜到空气发生全反射的临界角sinC＝，得C＝45°①‎ ‎①入射到DC面的光．入射角？＝30°＜C＝45°‎ 此时既有折射又有反射．折射角为r，由得C＝45°‎ 从DC面射出的光线与镜面夹角为45°‎ 从DC面反射的光线射到BC面时，入射角？＝60°＞C＝45°．发生全反射 从BC面全反射的光线将从AB面垂直射出，与镜面夹角为90°‎ ‎②入射到BC面的光，入射角？＝60°＞C＝45°，仍将发生全反射；一部分全反射光射到DC面，与①光路可逆．在DC面上有折射光．光线与镜面夹角为45°；有反射的光将从AB面垂直射出，与镜面夹角为90°；入射到BC面的另一部分光发生全反射后将射到AD面．入射角为30°；‎ 与上类似．既有折射又有反射，折射光与AD面夹角为45°，反射光将垂直于BC射出；‎ 综上所述，从梭镜AB、BC面射出的光与镜面的夹角为90°；从棱镜AD、DC面射出的光与镜而的夹角为45°.‎ Ⅱ．光在棱镜中的速度为 光在棱镜中运动的最短距离s＝L 光在棱镜中运动的最短时间 14、答案：①1.33 ②3.75 cm ‎ 试题分析： ①由光路图可知；解得，则 则 解得 ‎②设单色光入射点到OB距离为d d=RsinC 解得d=3．75cm 考点：光的折射；全反射 ‎【名师名师点评】此题是对光的折射以及全反射问题的考查；关键是画出光路图，找到临界光线，结合几何关系及光的折射定律列方程求解． 15、答案：① ②R ‎①因从D点垂直半径OB射入的光束到AB弧上能发生全反射，表面∠OFD等于临界角C，由 可得 ‎ ‎②改变入射光的方向，由几何关系知道入射角，由 可得折射角，即光束恰好射到C点处，由几何关系可知入射角，由知出射角为于是光屏上的亮斑P到OC的距离满足： ‎ ‎16、答案：（i），（ii）12cm.‎ 试题分析：（i）由题意画出光路图，由数学知识求出入射光a经AC边的折射角，再由折射定律求玻璃砖的折射率．（ii）根据求出全反射临界角C，可知光线在BC边上发生了全反射，由几何知识求出D、E两点之间的距离．‎ ‎（i）作出的光路图如图所示 由于AD=AF，，则入射光a经AC边的折射角为：‎ 玻璃砖的折射率为：‎ ‎（ii）设光在玻璃砖中发生全反射的临界角为C 则有：‎ 解得： ‎ 由图可知，b光经AC边折射后，在BC边上的入射角为，大于临界角C 所以此光线在G点发生了全反射 由几何知识可知，四边形DEGF是平行四边形，由于，AF=3cm 则有：‎ 且，又 FG=DE 联立解得：DE=12cm 名师点评：对于几何光学的解题关键，就是要结合题意作出光路图，并且灵活运用几何知识帮助解决物理问题．同时还要掌握光的折射定律、全反射条件等光学基础知识． 17、答案：①图中编号为b的光线经棱镜后传播方向改变的角度为30°；‎ ‎②在屏P上形成的光带宽度是d． 【考点】光的折射定律 ‎【分析】①根据几何知识求出AC面上的入射角，由折射定律求解折射角，即可得到光线经棱镜后传播方向改变的角度．‎ ‎②‎ 平行光束经棱镜折射后的出射光束仍是平行光束，画出光路图，由几何知识求解光带宽度．‎ ‎【解答】解：①光线从AB面垂直进入，方向不变，由几何知识得：光线射到AC面的入射角 θ1=θ=30°‎ 根据折射定律得 =n 得 sinθ2=nsinθ1=‎ 则得光线从AC面射出时折射角为 θ2=60°‎ 故方向改变 α=θ2﹣θ1=30°‎ ‎②作出光路图如图．由几何关系有 ‎ BC=dtan30°‎ ‎ C1C2=BCtan30°‎ ‎ EF=C2C﹣C2C1‎ 联立解得 EF=d 答：‎ ‎①图中编号为b的光线经棱镜后传播方向改变的角度为30°；‎ ‎②在屏P上形成的光带宽度是d．‎ 本题的解题关键能正确作出光路图，根据几何知识求解入射角，再运用几何知识求解光屏P上形成的光带的宽度． 18、答案：该透明材料的折射率为． 【考点】光的折射定律 ‎【分析】画出折射光线和反射光线，结合几何知识求出入射角和折射角，根据折射定律求出折射率．‎ ‎【解答】解：光屏上的两个光斑分别是激光束经光学元件反射与折射的光线形成，其光路图如图所示：‎ 依题意，令，据反射规律与几何关系知，反射光线形成光斑P1与M点的距离为：d1=Rtan30°‎ 激光束的入射角i=60°，设其折射角为γ，由几何关系可知折射光线形成光斑P2与M点间距为：d2=Rcotγ 据题意有：d1+d2=d 联立各式并代入数据解得：，即γ=30°‎ 据折射规律得：‎ 答：该透明材料的折射率为．‎ 本题是简单的几何光学问题，关键是画出光路图，利用好几何知识研究光路． 19、答案：（Ⅰ）光在棱镜中传播的速率为2×108 m/s；‎ ‎（Ⅱ）通过计算说明此束光线射出棱镜后的方向为与AC边垂直，并画出光路图如图．‎ 考点:光的折射定律．‎ 专题:光的折射专题．‎ 分析:光在棱镜中传播的速率应根据公式v=求解．‎ 已知折射率n和入射角的正弦sini，根据折射定律n=求出折射角．由公式sinC=求得临界角C．由几何知识求出光线射到BC面的入射角，根据入射角与临界角的大小关系，判断光线在BC面上能否发生全反射，再进一步确定此束光线射出棱镜后的方向．‎ 解答:解：①由n=得v==2×108 m/s．‎ ‎②设光线进入棱镜后的折射角为r，由=n，‎ 得sin r==0.5，r=30°‎ 光线射到BC界面时的入射角i1=90°﹣45°=45°‎ 由于sin 45°＞，所以光线在BC边发生全反射，光线沿DE方向射出棱镜后的方向与AC边垂直，光路图如图所示：‎ 答：（Ⅰ）光在棱镜中传播的速率为2×108 m/s；‎ ‎（Ⅱ）通过计算说明此束光线射出棱镜后的方向为与AC边垂直，并画出光路图如图．‎ 点评:本题是折射定律、光速公式和全反射知识的综合应用．当光从光密介质射入光疏介质时要考虑能否发生全反射．‎ ‎ ‎ ‎20、答案：（1）1.33（2）3.75cm 试题分析： ①由光路图可知；解得，则 则 解得 ‎②设单色光入射点到OB距离为d d=RsinC 解得d=3．75cm 考点：光的折射；全反射 ‎【名师名师点评】此题是对光的折射以及全反射问题的考查；关键是画出光路图，找到临界光线，结合几何关系及光的折射定律列方程求解． ‎