1、课时规范练40光的折射全反射基础对点练1.(对折射率的理解)(2020北京房山一模)下表是在20 时,波长为589.3 nm的光在几种介质中的折射率,根据表中数据结合所学知识,下列判断正确的是()表:几种介质的折射率(=589.3nm,t=20)介质折射率介质折射率金刚石2.42玻璃1.51.8氯化钠1.54水1.33二硫化碳1.63水晶1.55酒精1.36空气1.000 28A.这种光在玻璃中的速度大于在水中的速度B.水晶对不同颜色的光的折射率都是1.55C.这种波长的光从玻璃射入水中可能发生全反射D.这种波长的光从水射入空气比从水晶射入空气更容易发生全反射2.(光在玻璃砖中的传播)(202
2、0北京通州一模)如图所示,上、下表面平行的玻璃砖放在空气中,光以入射角从玻璃砖的上表面A点射入,从下表面的B点射出的光线相对于入射光线的侧移距离为d,当增大一个小角度时,下列说法正确的是()A.侧移距离d增大B.在A点可能发生全反射C.在B点一定发生全反射D.光在玻璃中的传播时间变短3.(光的折射)(2020山东高三一模)在一次讨论中,老师问道:“假如水中相同深度处有a、b、c三种不同颜色的单色点光源,有人在水面上方同等条件下观测发现,b在水下的像最深,c照亮水面的面积比a的大,关于这三种光在水中的性质,同学们能做出什么判断?”有同学回答如下:c光的频率最大;a光的传播速度最小;b光的折射率最
3、大;a光的波长比b光的短。根据老师的假定,以上回答正确的是()A.B.C.D.4.(光的折射)(2020山东滨州高三三模)如图所示,ACDB为圆柱形玻璃的横截面,AB为其直径。现有两单色光组成的复合光沿EA方向射向玻璃,其折射光线分别沿AC、AD方向,光从A到C的时间为tAC,从A到D的时间为tAD。则()A.tAC=tADB.tACtADD.无法确定5.(多选)(折射和全反射)(2020山东济宁高三一模)如图所示,足够大的平行玻璃砖厚度为d,底面镀有反光膜CD,反光膜厚度不计,一束光线以45的入射角由A点入射,经底面反光膜反射后,从顶面B点射出(B点图中未画出)。已知玻璃对该光线的折射率为2
4、,c为光在真空中的传播速度,不考虑多次反射。则下列说法正确的是()A.该光线在玻璃中传播的速度为cB.该光线在玻璃中的折射角为30C.平行玻璃砖对该光线的全反射临界角为45D.为了使从A点以各种角度入射的光线都能从顶面射出,则底面反光膜面积至少为4d26.(全反射)(2020安徽高三三模)如图所示,阴影部分为一透明材料做成的柱形光学元件的横截面,其中ABCD是边长为80 cm的正方形,中空截面是正方形ABCD的内切圆,圆心为O。O处有一点光源,射向四周的光束中,只有一部分能从正方形ABCD边所在的面射出。已知此透明材料对该光束的折射率为n=53,不考虑光在透明材料中的多次反射。求:(1)该透明
5、材料的临界角;(2)光从正方形横截面ABCD上射出的长度。7.(光的折射和全反射)(2020辽宁高三一模)如图所示是一个水平横截面为圆形的平底玻璃缸,玻璃缸深度为2h,缸底面圆心处有一单色点光源S,缸中装有某种液体,深度为h,O点为液面的圆心,OS垂直于水平面。用面积为h2的黑纸片覆盖在液面上,则液面上方恰好无光线射出。若在上述黑纸片上,以O为圆心剪出一个面积为13h2的圆孔,把余下的黑纸环仍放置在液面上原来的位置,使所有出射光线都从缸口射出,则缸口的最小面积为多少?素养综合练8.(2020浙江卷)如图所示,圆心为O、半径为R的半圆形玻璃砖置于水平桌面上,光线从P点垂直界面入射后,恰好在玻璃砖
6、圆形表面发生全反射;当入射角=60时,光线从玻璃砖圆形表面出射后恰好与入射光平行。已知真空中的光速为c,则()A.玻璃砖的折射率为1.5B.OP之间的距离为22RC.光在玻璃砖内的传播速度为33cD.光从玻璃到空气的临界角为309.(多选)(2020浙江高三一模)一个高为h的玻璃圆柱体中心S处装有一个小彩灯。小彩灯可以发出红、蓝两种颜色变换的光,已知圆柱体的玻璃对红、蓝两种光的折射率分别为n1、n2,则()A.在玻璃圆柱体内,红光的传播速度大于蓝光的传播速度B.若圆柱体的半径足够大,红光在上表面的圆形透光面比蓝光小C.若要使两种色光均可从玻璃圆柱体上表面的各个方向射出,则玻璃圆柱体上表面的半径
7、不能超过h2n12-1D.从玻璃圆柱体上表面正上方观看小彩灯,看到的灯比实际高,且蓝光比红光更高10.(2020北京第一六六中学高三模拟)如图甲所示,某种油量计是由许多透明等厚的薄塑料片叠合而成的,每个薄片的形状如图乙所示,其底部为等腰直角三角形,薄片的长度不等。把这一油量计固定在油箱内,通过观察窗口可以清晰看到油量计的上表面有一条明暗分界线,从而可知箱内剩余油的多少。已知塑料的折射率为n,且小于油的折射率,当油箱中有半箱油时,油量计的上表面()A.左明右暗,且n2B.左明右暗,且n2D.左暗右明,且nAC,故tACtAD,故B正确。5.BC玻璃砖的折射率为n=2=cv,则该光线在玻璃中传播的
8、速度为v=c2,故A错误;由折射定律得n=sinsin,可得=30,选项B正确;设临界角为C,则有sinC=1n=22,得C=45,故C正确;为了使从A点以各种角度入射的光线都能从顶面射出,则底面反光膜半径至少为r=dtanC=d,面积d2,故D错误。6.答案(1)37(2)240 cm解析(1)设该种材料临界角为CsinC=1n得:C=37(2)如图所示,若沿OE方向射到AB上的光刚好发生全反射,则GOE=37,则EG=OGtan37=30cm同理,若沿OH方向射到AB上的光刚好发生全反射,则GOH=37,则HG=OGtan37=30cm。所以能从AB射出的区域长度为60cm,可见光能从正方
9、形横截面ABCD上射出的长度为240cm。7.答案4+233h2解析用面积为S1=h2的黑纸片覆盖在液面上,液面上方恰好无光线射出,则从点光源S发出的光线射到黑纸片的边缘处恰发生全反射,临界角为C,光路图如图甲所示。甲S1=r12=h2由几何关系得tanC=r1h由全反射知识有sinC=1n解得n=2剪出一个面积为S2=13h2圆孔后,设透光部分的半径为r2,射出光线的最大入射角为i,对应的折射角为,光路图如图乙所示。乙S2=r22=13h2由几何关系得tani=r2h根据折射定律有n=sinsini缸口的最小半径为r3=r2+htan缸口的最小面积为S3=r32解得S3=4+233h28.C
10、设玻璃砖的半径为R,全反射的临界角为C0,入射角为60时,折射角为,发生全反射时,有n=1sinC0,折射率n=sinsin,由图中几何关系可得OP=RsinC0,tan=sincos=OPR=RsinC0R=1n=sinsin60,可得出cos=sin60,=30,折射率n=sinsin=sin60sin30=3,选项A错误;OP=RsinC0=R1n=R3=3R3,选项B错误;光在玻璃砖中的传播速度v=cn=c3=3c3,选项C正确;sinC0=1n=33,临界角不是30,选项D错误。9.AD由题可知n1n2,根据公式v=cn可知,在玻璃圆柱体内,红光的传播速度大于蓝光的传播速度,故A正确
11、;由于红光的折射率小于蓝光的折射率,即发生全反射时红光的临界角大,若圆柱体的半径足够大,红光在上表面的圆形透光面比蓝光大,故B错误;设玻璃圆柱体上表面的半径为R,若要使两种色光均可从玻璃圆柱体上表面的各个方向射出,则入射角小于蓝光的临界角,如图所示:则根据几何关系,有sinC=1n2RR2+14h2,整理可以得到:Rh2n22-1,C错误;由于红光的折射率小于蓝光的折射率,在玻璃内如果以相同的入射角射出,则射出的光线红光的折射角要小些,则根据光路的可逆性,从玻璃圆柱体上表面正上方观看小彩灯,看到的灯比实际高,且蓝光比红光更高,故D正确。故选AD。10.A在右侧,塑料薄片插入油中,由于油的折射率
12、大于塑料的折射率,光线在塑料和油的界面处发生折射进入油中,看起来是暗的;而在左侧塑料的折射率又大于空气的折射率,光线在塑料和空气的界面处发生全反射,返回油量计的上端面并射出,故人看起来是明亮的。所以是左明右暗。要使光线在塑料和空气的界面处发生全反射,临界角必须满足C1sin45=2,即n2,选项A正确,B、C、D错误。11.答案n2解析垂直尾灯右侧面入射的光线恰好发生全发射时,由折射定律nmin=sin90sin45解得nmin=2故尾灯材料的折射率n212.答案(1)2.1108 m/s(2)2RL解析(1)由n=cv得v=cn=2.1108m/s;(2)光线经过玻璃砖上表面到达下方的半圆柱面出射时可能发生全反射,如图,设恰好发生全反射时的临界角为C,由折射定律n=1sinC得C=4则有光线射出的部分圆柱面的面积为S=2RL。
