浙江省2021版高考物理一轮复习第十一章光电磁波第1节光的折射全反射达标检测含解析 1 7页

第1节 光的折射 全反射 ‎1．(2020·丽水检测)以下说法正确的是(　　)‎ A．真空中蓝光的波长比红光的波长长 B．天空中的彩虹是由光干涉形成的 C．光纤通信利用了光的全反射原理 D．机械波在不同介质中传播，波长保持不变 解析：选C.红光的频率小于蓝光的频率，在真空中红光和蓝光的传播速度相同，由λ＝，得红光波长比蓝光波长长，故选项A错误．天空中的彩虹是水滴对不同色光的折射程度不同造成的，选项B错误．光纤通信利用了光的全反射原理，选项C正确．机械波在不同介质中传播时，其频率不变，但传播速度不同，由v＝λf知，波长也不同，选项D错误．‎ ‎2．(2020·嘉兴调研)如图，一束光由空气射向半圆柱体玻璃砖，O点为该玻璃砖截面的圆心，下图能正确描述其光路的是(　　)‎ 解析：选A.①光从玻璃砖射向空气时，如果入射角大于临界角，则发生全反射；如果入射角小于临界角，则在界面处既有反射光线，又有折射光线，但折射角应大于入射角，选项A正确，选项C错误．②当光从空气射入玻璃砖时，在界面处既有反射光线，又有折射光线，且入射角大于折射角，选项B、D错误．‎ ‎3．如图所示，一个三棱镜的截面为等腰直角△ABC，∠A为直角．此截面所在平面内的光线沿平行于BC边的方向射到AB边，进入棱镜后直接射到AC边上，并刚好能发生全反射．该棱镜材料的折射率为(　　)‎ A. B. ‎ C. D. 解析：选A.根据折射率定义有，sin ∠1＝nsin ∠2，nsin ∠3＝1，已知∠1＝45°，又∠2＋∠3＝90°，解得：n＝.‎ 7‎ ‎4．(2020·1月浙江选考)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(0θ2，光线一定在OP边发生全反射 B．若θ>θ2，光线会从OQ边射出 C．若θ<θ1，光线会从OP边射出 D．若θ<θ1，光线会在OP边发生全反射 解析：选D.题图中，要使光线可在OP边发生全反射，图中光线在OP边上的入射角大于90°－θ2.从OP边上反射到OQ边的光线，入射角大于90°－(180°－3θ1)＝3θ1－90°可使光线在OQ边上发生全反射．若θ>θ2，光线不能在OP边上发生全反射；若θ<θ1，光线不能在OQ边上发生全反射，综上所述，选项D正确．‎ ‎[课后达标]‎ 一、不定项选择题 ‎1．(2020·绍兴检测)一束单色光由空气射入玻璃，这束光的(　　)‎ A．速度变慢，波长变短　　　　‎ B．速度不变，波长变短 C．频率增高，波长变长 ‎ D．频率不变，波长变长 答案：A ‎2．公园里灯光喷泉的水池中有处于同一深度的若干彩灯，在晚上观察不同颜色彩灯的深度和水面上被照亮的面积，下列说法正确的是(　　)‎ A．红灯看起来较浅，红灯照亮的水面面积较小 B．红灯看起来较深，红灯照亮的水面面积较小 C．红灯看起来较浅，红灯照亮的水面面积较大 D．红灯看起来较深，红灯照亮的水面面积较大 答案：D 7‎ ‎3．(2020·嘉兴质检)一束红、紫两色的混合光，从某种液体射向空气，当研究在界面上发生折射和反射现象时，可能发生的情况是下图中的(　　)‎ 答案：C ‎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，则它们可能依次是(　　)‎ 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 解析：选B.由光路图显然可看出a光的偏折程度最大，故a光的折射率最大，选项中应该以“红橙黄绿蓝靛紫”反过来的顺序进行排列，B对．‎ ‎5．(2020·湖州质检)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种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(　　)‎ 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 解析：选AD.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大小，取决于玻璃的折射率和玻璃的厚度，玻璃越厚，则入射光偏折越大，观察到范围也就越大．‎ ‎6．酷热的夏天，在平坦的柏油公路上，你会看到在一定距离之外，地面显得格外明亮，仿佛是一片水面，似乎还能看到远处车、人的倒影．但当你靠近“水面”时，‎ 7‎ 它却随你靠近而后退．对此现象正确的解释是(　　)‎ A．出现的是“海市蜃楼”，是由于光的全反射造成的 B．“水面”不存在，是由于酷热难耐，人产生的幻觉 C．太阳辐射到地面，使地面温度升高，折射率大，发生全反射 D．太阳辐射到地面，使地面温度升高，折射率小，发生全反射 解析：选AD.酷热的夏天地面温度高，地面附近空气的密度小，空气的折射率下小上大，远处车、人反射的太阳光由光密介质射入光疏介质发生全反射．‎ ‎7.(2020·杭州调研)某学习小组在探究三棱镜对光的色散的实验中，用一束含有两种A、B不同颜色的光束以一定的角度从三棱镜的一边射入，并从另一面射出，如图所示．由此我们可以知道(　　)‎ A．在同种介质中，A光的波长比B光的波长长 B．从空气中以相同的入射角射入同样的介质，A光的折射角比B光的小 C．A、B两种光在水中的速度一样大 D．A、B两种光从相同的介质入射到空气中，逐渐增大入射角，B光先发生全反射 解析：选AD.由图可知，B光折射率较大，B光的频率大．在同种介质中，A光的波长比B光的波长长，选项A正确；从空气中以相同的入射角射入同样的介质，A光的折射角比B光的大，选项B错误；A、B两种光在水中的速度，A光较大，选项C错误；由于B光的折射率较大，B光的全反射临界角较小，A、B两种光从相同的介质入射到空气中，逐渐增大入射角，B光先发生全反射，选项D正确．‎ ‎8．光纤通信采用的光导纤维是由内芯和外套组成，如图所示，其中内芯的折射率为n1，外套的折射率为n2，下列说法正确的是(　　)‎ A．内芯和外套的折射率应满足n1＞n2‎ B．内芯和外套的折射率应满足n1＜n2‎ C．从左端面入射的光线，其入射角θ必须大于某值，全部光才能被传导 D．从左端面入射的光线，其入射角θ必须小于某值，全部光才能被传导 解析：选AD.光纤通信是利用光的全反射原理来工作的，光只有从光密介质进入光疏介质中时，才能发生全反射，因而内芯和外套的折射率应满足n1＞n2.从图中看由左端面入射的光线，其入射角越小，进入介质后，在n1与n2的界面上入射角越大，越易发生全反射，故A、D对．‎ ‎9．(2020·宁波质检)如图，半圆形玻璃砖置于光屏PQ的左下方．一束白光沿半径方向从A点射入玻璃砖，在O点发生反射和折射，折射光在光屏上呈现七色光带．若入射点由A向B缓慢移动，并保持白光沿半径方向入射到O点，观察到各色光在光屏上陆续消失．在光带未完全消失之前，反射光的强度变化以及光屏上最先消失的光分别是(　　)‎ 7‎ A．减弱，紫光 B．减弱，红光 C．增强，紫光 D．增强，红光 解析：选C.同一介质对各色光的折射率不同，各色光对应的全反射的临界角也不同．七色光中紫光折射率最大，由n＝可知，紫光的临界角最小，所以入射点由A向B缓慢移动的过程中，最先发生全反射的是紫光，折射光减弱，反射光增强，故C正确．‎ ‎10．以往，已知材料的折射率都为正值(n>0)．现已有针对某些电磁波设计制作的人工材料，其折射率可以为负值(n<0)，称为负折射率材料．位于空气中的这类材料，入射角i与折射角r依然满足＝n，但是折射线与入射线位于法线的同一侧(此时折射角取负值)．现空气中有一上下表面平行的负折射率材料，一束电磁波从其上表面射入，下表面射出．若该材料对此电磁波的折射率n＝－1，正确反映电磁波穿过该材料的传播途径的示意图是(　　)‎ 解析：选B.由题意知，折射线和入射线位于法线的同一侧，n＝－1，由折射定律可知，入射角等于折射角，所以选项B正确．‎ ‎11.(2020·杭州质检)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的波长小于单色光2的波长 B．在玻璃中单色光1的传播速度大于单色光2的传播速度 C．单色光1垂直通过玻璃板所需的时间小于单色光2垂直通过玻璃板所需的时间 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 7‎ 解析：选AD.本题考查光的色散、全反射现象、光速和折射率之间的关系等知识点．由题图知单色光1在界面折射时的偏折程度大，则单色光1的折射率大，因此单色光1的频率大于单色光2的频率，那么单色光1的波长就小于单色光2的波长，A项对；由n＝知，折射率大的单色光1在玻璃中传播速度小，当单色光1、2垂直射入玻璃时，二者通过玻璃板的路程相等，此时单色光1通过玻璃板所需的时间大于单色光2的，B、C项都错；由sin C＝及单色光1的折射率大知，D项对．‎ ‎12.(2020·舟山高二期中)平面MN、PQ、ST为三个相互平行的界面，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ为三种不同的介质，平面ST的上表面涂有反射层(光线不能通过)，某种单色光线射向界面MN后，发生了一系列的反射和折射现象，光路如图所示．则(　　)‎ A．当入射角β适当减小时，光线c、d都可能会消失 B．当入射角β适当增大时，光线d可能会消失 C．对于三种介质，光在介质Ⅱ中的传播速度最小 D．出射光线b、c、d不一定平行 解析：选BC.a光在MN界面不会发生全反射，但随着β角增大，a光就可能会在PQ界面发生全反射，则光线d消失，选项B正确．Ⅱ介质折射率最大，光在Ⅱ中速度最小，选项C正确．如光线b、c、d都有，由几何关系可知必相互平行，故选项D错误．‎ 二、非选择题 ‎13.如图，△ABC是一直角三棱镜的横截面，∠A＝90°，∠B＝60°.一细光束从BC边的D点折射后，射到AC边的E点，发生全反射后经AB边的F点射出．EG垂直于AC交BC于G，D恰好是CG的中点．不计多次反射．‎ ‎(1)求出射光相对于D点的入射光的偏角；‎ ‎(2)为实现上述光路，棱镜折射率的取值应在什么范围？‎ 解析：(1)光线在BC面上折射，由折射定律有 sin i1＝nsin r1 ①‎ 式中，n为棱镜的折射率，i1和r1分别是该光线在BC面上的入射角和折射角．光线在AC面上发生全反射，由反射定律有 i2＝r2 ②‎ 式中i2和r2分别是该光线在AC面上的入射角和反射角 光线在AB面上发生折射，由折射定律有 nsin i3＝sin r3 ③‎ 式中i3和r3分别是该光线在AB面上的入射角和折射角 7‎ 由几何关系得i2＝r2＝60°，r1＝i3＝30° ④‎ F点的出射光相对于D点的入射光的偏角为 δ＝(r1－i1)＋(180°－i2－r2)＋(r3－i3) ⑤‎ 由①②③④⑤式得δ＝60°. ⑥‎ ‎(2)光线在AC面上发生全反射，光线在AB面上不发生全反射，有 nsin i2≥nsin C>nsin i3 ⑦‎ 式中C是全反射临界角，满足 nsin C＝1 ⑧‎ 由④⑦⑧式知，棱镜的折射率n的取值范围应为≤n<2. ⑨‎ 答案：见解析 7‎