2016物理大一轮复习第十三章光学电磁波相对论简介第1讲光的折射全反射2年模拟

第1讲光的折射全反射A组2014—2015年模拟·基础题组时间:35分钟分值:40分一、选择题(每题6分,共18分)1.(2015浙江调研)为了表演“隐形的大头针”节目,某同学在半径为r的圆形软木片中心垂直插入一枚大头针,并将其放入盛有水的碗中,如图所示。已知水的折射率为,为了保证表演成功(在水面上看不到大头针),大头针末端离水面的最大距离h为()A.rB.rC.rD.r2.(2014湖北黄梅一中质检)如图,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.3.(2014江苏盐城一模)(多选)如图所示,空气中有一横截面为半圆环的均匀透明柱体,其内圆半径为r,外圆半径为R,R=r。现有一束单色光垂直于水平端面A射入透明柱体,只经过两次全反射后垂直于水平端面B射出。设透明柱体的折射率为n,光在透明柱体内传播的时间为t,若真空中的光速为c,则()A.n可能为B.n可能为2C.t可能为D.t可能为二、非选择题(共22分)4.(2014内蒙古包头质检)(11分)如图所示,一直角三棱镜截面ABC,∠ABC=30°,∠ACB=90°,斜边长为L=10cm,其折射率为n=,一束平行光从斜边距A点处的O点平行于BC边射入该棱镜。(光在真空中的速度c=3.0×108m/s,不考虑光的反射)①作出光的折射光路图,并求出光射出棱镜时光的偏向角;②求出光在棱镜中传播的时间。5.(2015湖北八市联考)(11分)如图所示,在MN的下方足够大的空间是玻璃介质,其折射率为n=,玻璃介质的上边界MN是屏幕。玻璃中有一正三角形空气泡,其边长l=40cm,顶点与屏幕接触于C点,底边AB与屏幕平行。一束激光a垂直于AB边射向AC边的中点O,结果在屏幕MN上出现两个光斑。①求两个光斑之间的距离L。②若任意两束相同激光同时垂直于AB边向上入射进入空气泡,求屏幕上相距最远的两个光斑之间的距离。B组2014—2015年模拟·提升题组时间:40分钟分值:45分一、选择题(每题6分,共12分)1.(2015河南三市联考)(多选)如图所示,O1O2是半圆柱形玻璃体的对称面和纸面的交线,A、B是关于O1O2轴等距且平行的两束不同单色细光束,从玻璃体右方射出后的光路图如图所示。MN是垂直于O1O2放置的光屏,沿O1O2方向不断左右移动光屏,可在光屏上得到一个光斑P,根据该光路图,下列说法正确的是()A.该玻璃体对A光的折射率比对B光的折射率小B.在真空中,A光的波长比B光的波长长C.在该玻璃体中,A光比B光的速度大D.A光的频率比B光的频率高E.A光从空气进入该玻璃体后,其频率变高2.(2015贵州六校联盟第二次联考)(多选)如图所示,实线为空气和水的分界面,一束蓝光从空气中的A点沿AO1方向(O1点在分界面上,图中O1点和入射光线都未画出)射向水中,折射后通过水中的B点。图中O点为A、B连线与分界面的交点。下列说法正确的是()A.O1点在O点的右侧B.蓝光从空气中射入水中时,速度变小C.若沿AO1方向射向水中的是一束紫光,则折射光线有可能通过B点正下方的C点D.若沿AO1方向射向水中的是一束红光,则折射光线有可能通过B点正上方的D点E.若蓝光沿AO方向射向水中,则折射光线有可能通过B点正上方的D点二、非选择题(共33分)3.(2015辽宁抚顺六校联合体期中)(11分)如图所示,AOB是由某种透明物质制成的圆柱体的横截面(O为圆心),折射率为。今有一束平行光以45°的入射角射向柱体的OA平面,这些光线中有一部分不能从柱体的AB面上射出,设凡射到OB面的光线全部被吸收,也不考虑OA面的反射,求圆柱体AB面上能射出光线的部分占AB表面的几分之几?4.(2014山西太原一模)(11分)如图所示,由某种透明物质制成的直角三棱镜ABC,折射率n=,∠A=30°。一束与BC面成30°角的光线从O点射入棱镜,从AC面上O'点射出。不考虑光在BC面上的反射,求从O'点射出的光线的方向。5.(2014东北三省四市协作体联考)(11分)如图所示,为一玻璃圆柱体的截面图,其半径为R,O为圆柱截面的圆心,AB为截面圆的直径。在B点放一个能发某种单色光的点光源,照射到直径AB上方,只有圆弧AMN段有光线折射出来,其中从M点折射出的光线恰好平行AB,已知∠ABM=θ。求:直线BN的长度(用R、θ表示)第1讲光的折射全反射A组2014—2015年模拟·基础题组一、选择题1.A设光由水射向空气的临界角为i,则sini===,解得h=r。2.A如图所示,由θ2+θ3=,n=与n=,解得n=。3.AB光线从A端面右端点C射入,光路如图。因为sinθ=,R=r,可得θ=45°,CE=r,则光线EF与半径为r的内圆相切,由几何关系和题意,经两次反射,可知满足条件的只有此条光线,所以临界角C≤θ=45°,则n=≥,故A、B正确。根据光在介质中传播距离s=4r,介质中光速v=,光传播时间t=,解得t≥,故C、D错。二、非选择题4.答案①光路图见解析60°②×10-9s解析①光路图如图所示。设光在AB面和AC面两次折射的入射角分别为i、i',折射角分别为r、r',由光的折射定律得n=,又知i=60°可得:r=30°由几何关系知:i'=30°又n=可得:r'=60°所以光射出棱镜时光的偏向角为60°②由于v=在介质中传播的距离为s=时间为t=联立解得:t=×10-9s5.答案①40cm②80cm解析①画出光路图如图所示在界面AC,a光的入射角θ1=60°由光的折射定律有:=n代入数据求得折射角θ2=30°由光的反射定律得反射角θ3=60°由几何关系易得:△ODC是边长为l/2的正三角形,△COE为等腰三角形,CE=OC=故两光斑之间的距离L=DC+CE=l=40cm②光路图如图所示屏幕上相距最远的两个光斑之间的距离为PQ=2l=80cmB组2014—2015年模拟·提升题组一、选择题1.ABCB光的偏折程度比A光大,则B光的折射率大于A光的折射率,说明B光的频率较大,由c=λν知,A光的波长较长,故A、B正确,D错误;根据v=得,A光的折射率较小,则A光在玻璃中的速度较大,故C正确;光由一种介质进入另一种介质时频率不变,故E错误。2.BCD据折射定律,知光由空气斜射入水中时入射角大于折射角,则画出光路图如图所示,知O1点应在O点的左侧,故A错。光从光疏介质(空气)进入光密介质(水)中时,速度变小,故B对。紫光的折射率大于蓝光,所以入射角相同时紫光的折射角要小于蓝光的,则紫光的折射光线可能通过B点下方的C点,故C对。红光的折射率小于蓝光,入射角相同时红光的折射角大于蓝光的,则红光的折射光线可能通过B点上方的D点,故D对。若蓝光沿AO方向射入,据折射定律,知折射光线不能通过B点正上方的D点,故E错。二、非选择题3.答案解析在OA面上,入射角i=45°,设折射角为r,则sinr==,r=30°。光路图如图所示,从O点射入的光沿半径从E点射出,BE段无光射出。临界角C=arcsin=45°,设∠FDO=C=45°,则由几何关系可得∠AOD=15°,照到AD弧上的光均发生全反射,不能射出。综上所述,光线不能从弧AD和BE射出,对应的圆心角为45°,故能射出光线的部分占AB表面的。4.答案见解析解析光从O点射入,折射角为r1=nsinC=r1=30°,sinC=,C45°i2=90°-r1=60°C,故光在AB面发生全反射光在AC面折射,i3=30°=nr3=60°光经AC面反射后,垂直射向AB面,再次反射,之后光在AC面再次折射,有i4=i3,由对称性知r4=r3=60°5.答案见解析解析设光线BM在M点发生折射对应的入射角为i,折射角为r,由几何知识可知,i=θ,r=2θ,根据折射定律得:n=,代入数据得:n=2cosθ光线BN恰好在N点发生全反射,则∠BNO为临界角C。sinC=;sinC=由几何知识可知,等腰三角形NOB中,BN的距离:BN=2R·cosC联立以上各式求得:BN=结果的表达式也可以是:BN=或其他结果正确都得分。