1、2022届高考物理一轮复习知识点全方位练习：光的折射、全反射 基础达标1.(多选)一束光从空气射向折射率n=2的某种玻璃的表面,如图所示,i代表入射角,则()A.当入射角i=0时不会发生折射现象B.无论入射角i是多大,折射角r都不会超过45C.欲使折射角r=30,应以i=45的角度入射D.当入射角i=arctan 2时,反射光线跟折射光线恰好互相垂直E.当入射角大于临界角时,会发生全反射2.(多选)直线P1P2过均匀玻璃球球心O,细光束a、b平行且关于P1P2对称,由空气射入玻璃球的光路如图所示,a、b光相比()A.玻璃对a光的折射率较小B.a光从玻璃射
2、入空气发生全反射的临界角较小C.b光在玻璃中的传播速度较小D.b光在玻璃中的传播时间较短E.b光在玻璃中的传播时间较长3.(多选)一光纤通讯中信号传播的主要载体是光导纤维,它的结构如图所示,可看成一段直线,其内芯和外套的材料不同,光在内芯中传播,下列关于光导纤维的说法正确的是()A.内芯的折射率比外套的大,光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射B.内芯的折射率比外套的大,光传播时在外套与外界的界面上发生全反射C.波长越长的光在光纤中传播的速度越大D.频率越大的光在光纤中传播的速度越大E.若紫光以如图所示角度入射时,恰能在光纤中发生全反射,则改用红光以同样角度入射时,不能在光纤中发生全反射
3、051850; 技能提升4.(多选)如图所示,一束黄光和一束蓝光从O点以相同角度沿PO方向射入横截面为半圆形的玻璃柱体,其透射光线分别从M、N两点射出.已知=45,=60,真空中光速c=3108 m/s.下列说法正确的是()A.两束光穿过玻璃柱体所需时间相同B.OM是黄光,ON是蓝光C.玻璃对OM光束的折射率为2D.OM光束在该玻璃中传播的速度为3108 m/sE.若将OM光束从N点沿着NO方向射入,一定不会发生全反射5.(多选)如图所示为一直角三棱镜的横截面,bac=90,abc=60,一平行细光束从O点沿垂直于bc面的方向射入棱镜.已知棱镜材料的折射率n=2,若不考虑原
4、入射光在bc面上的反射光,则()A.有光线从ab面射出B.有光线从ac面射出C.有光线从bc面射出,且与bc面斜交D.有光线从bc面射出,且与bc面垂直E.光线不可能从ab面射出,即在ab面发生全反射6.(多选) 如图所示,一等腰直角三棱镜放在真空中,斜边BC长度为d,一束黄光以60的入射角从AB面的中点D入射,折射后直接射到AC面,不考虑光在AC面的反射.已知三棱镜对黄光的折射率为n=62,真空中的光速为c,则下列说法正确的是()A.黄光在AB面的折射角为45B.黄光通过三棱镜的时间为6d4cC.红光沿相同方向自D点射入,在AC面上可能发生全反射D.白光沿相同方向自D点射入,在AC面右侧屏上
5、出现彩色条纹是光的衍射7.如图所示,图中阴影部分ABC是一透明材料做成的柱形光学元件的横截面,该种材料折射率 n=2,AC是一半径为R的14圆弧,D为圆弧面圆心,ABCD构成正方形,在D处有一点光源.若只考虑首次从圆弧AC直接射向AB、BC的光线,从点光源射入圆弧 AC的光中,有一部分不能从AB、BC面直接射出,求这部分光照射到圆弧AC上的弧长.8.半径为R的固定半圆形玻璃砖的横截面如图所示,O点为圆心,OO为直径MN的垂线,足够大的光屏PQ紧靠在玻璃砖的右侧且与MN垂直.一束复色光沿半径方向且与OO成=30角射向O点,已知复色光中为折射率从n1=2到n2=3的光,因而光屏上出现了彩色光带.(
6、1)求彩色光带的宽度. (2)当复色光入射角逐渐增大时,光屏上的彩色光带将变成一个光点,则角至少为多少? 挑战自我9.如图所示的直角三角形ABC是玻璃砖的横截面,BC长度为L,A=30,B=90,E为BC边的中点.一束平行于AB的光束从AC边上的某点射入玻璃砖,进入玻璃砖后,在BC边上的E点被反射,EF是其反射光线,且EF恰与AC平行.(1)求玻璃砖的折射率;(2)从该光束射入玻璃砖开始计时,光束经BC边上的E点反射后,求到紧接着的一次射出玻璃砖所需要的时间.10. 如图所示,一半径为R、由透明介质制成的球体左侧有一沿竖直方向且与球体相切的墙面,图中过圆
7、心的水平线段为球体的直径,在该直径的最右侧S点沿不同的方向发射出两束光,其中射到A点的光经折射后垂直于墙面到达M点,而射到B点的光恰好在球体的表面发生全反射,OSA=30.求:(1)该透明介质的折射率; (2)S点发出的光在传播过程中,经过SA与AM所用的时间之比;(3)B点到SO的距离.参考答案1.BCD【解析】 当入射角i=0时,光能从空气进入玻璃,故发生了折射现象,A错误;当入射角是90时,根据折射定律得n=sinisinr,解得r=45,所以无论入射角i是多大,折射角r都不会超过45,B正确;欲使折射角r=30,根据折射定律得n=sinisinr,解得i=45,故C正确;当i=arct
8、an 2时,tan i=2,设入射角为i,折射角为r,根据折射定律得n=sinisinr=tan i,解得sin r=cos i,所以反射光线跟折射光线恰好互相垂直,故D正确;光从空气射入玻璃时,不会发生全反射,E错误.2.ACE【解析】 由图可知a、b两入射光线的入射角i1=i2,折射角r1r2,折射率n=sinisinr,可知玻璃对b光的折射率较大,选项A正确;设光从玻璃射入空气发生全反射的临界角为C,sin C=1n,所以a光的临界角较大,故选项B错误;光在介质中的传播速度v=cn,则a光的传播速度较大,b光的传播速度较小,故选项C正确;b光的传播速度小,且通过的路程长,故b光在玻璃中传
9、播的时间长,故选项D错误,E正确.3.ACE【解析】 当内芯的折射率比外套的大时,光传播时在内芯与外套的界面上才能发生全反射,故选项A正确,B错误;波长越长的光,其频率越小,介质对它的折射率n越小,根据公式v=cn,光在光纤中传播的速度越大,故选项C正确,D错误;根据sin C=1n知,折射率越大,则全反射的临界角越小,由于红光的折射率小,所以全反射的临界角大,若紫光恰能发生全反射,则红光不能发生全反射,故选项E正确.4.BCE【解析】 由图可知,从M点射出的光的折射率较小,从N点射出的光的折射率较大,根据折射率与光速的关系可知,从M点射出的光的速度较大,两束光穿过玻璃柱体的路程相等,速度不同
10、,所需时间不相同,选项A错误;根据蓝光折射率大于黄光可知,OM是黄光,ON是蓝光,选项B正确;由折射定律可知,玻璃对OM光束的折射率为n=sin45sin30=2,选项C正确;OM光束在该玻璃中传播的速度为v=cn=322108 m/s,选项D错误;若将OM光束从N点沿着NO方向射入,则入射角小于全反射临界角,一定不会发生全反射,选项E正确.5.BDE【解析】 由棱镜材料的折射率n=2可知,全反射临界角为45,平行细光束在ab面上入射角为60,大于临界角,发生全反射,反射光在ac面上入射角为30,小于临界角,既发生反射又发生折射,光线在bc面上垂直射出,光路图如图所示,故B、D、E正确.6.A
11、B【解析】 黄光在AB面上发生折射,光路图如图所示,根据折射定律得n=sin60sin=62,解得=45,因为DEBC,而且DE=12BC=12d,黄光在三棱镜中传播的速度为v=cn=2c6,所以黄光通过三棱镜的时间为t=DEv=6d4c,故A、B正确;红光的折射率小于黄光的折射率,故红光在AB面的折射角大于黄光在AB面的折射角,DE光线向上偏,故在AC面的入射角变小,根据sin C=1n可知,红光的全反射临界角更大,此时红光不可能发生全反射,故C错误;白光沿相同方向自D点射入,在AC面右侧屏上出现彩色条纹是光的色散,故D错误.7.R6 【解析】 光线在AC圆弧折射,以零度角入射时,以零度角折
12、射,如图所示,设光线恰好在AB面上的P1点处发生全反射,则sin C=1n=12,解得C= 30,同理,光线恰好在BC面上的P2点处发生全反射,光路如图所示,DP1、DP2范围内的光线不能射出,由几何关系可得=90-2C=30,对应的AC面上Q1Q2的圆弧长为l=3602R=R6.8.(1)1-33R(2)45【解析】 (1)由折射定律得sinsin 1=1n1sinsin 2=1n2解得1=45,2=60故彩色光带的宽度为x=Rtan 45-Rtan 30=1-33R.(2)当所有光线均发生全反射时,光屏上的光带消失,反射光束将在PN上形成一个光点,则折射率为n1的单色光在玻璃砖的表面上恰好
13、发生全反射时角最小,有sin C=1n1=12则最小入射角min=C=45.9.(1)3(2)23Lc【解析】 (1)作出光路图,光线在AC边的入射角为60,折射角为30,根据折射定律得,玻璃砖的折射率n=sin60sin30=3.(2)因为发生全反射的临界角C满足12sin C=1332所以光线在F点发生全反射,在E、H点不发生全反射.作出光束经BC面反射后的光路图如图所示因光在介质中的传播速度v=cn故时间t=GE+EF+FHv=12L+L+12Lc3=23Lc.10.(1)3(2)61(3)223R【解析】 (1)已知OSA=30,由几何关系知,光在A点的入射角i=30,折射角r=60,则该透明介质的折射率n=sinrsini=3(2)光在球体中的传播速度v=cn光由S点传到A点的时间t1=SAv=2Rcos30v=3Rc 光由A点传到M点的时间t2=AMc=R-Rcos60c=R2c 解得t1t2=61(3)由题意可知,临界角C=OBS,又sin C=1n=33,则cos C=63 B点到SO的距离d=SBsin C=2Rcos Csin C=223R
