第八章 微专题24 光的折射和全反射问题的综合应用（Word练习）-【优化指导】2024高考物理一轮复习高中总复习·第1轮（人教版 浙江专用）

微专题24　光的折射和全反射问题的综合应用 1．(2021·浙江奉化模拟)如图，AOB是截面为扇形的玻璃砖的横截面图，其顶角θ＝83°，今有一束单色光线在横截面内从OA的中点E沿垂直OA的方向射入玻璃砖，一部分光线经AB面反射后恰好未从OB面射出，不考虑多次反射作用，则玻璃砖的折射率为(　　) A.　　 B．　　 C．　　 D． A　解析：如图所示 因E点为OA的中点，所以入射角α＝30°，β＝θ＝83°，临界角C＝180°－2α－β＝37°，OB面恰好发生全反射，则sin C＝ ，解得n＝，A正确. 2. (2020·全国卷Ⅰ)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，恰好在玻璃砖圆形表面发生全反射；当入射角θ＝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1.5 B．OP之间的距离为R C．光在玻璃砖内的传播速度为c D．光从玻璃到空气的临界角为30° C　解析：光路图如图所示．设OP距离为x，当θ＝60°时，折射角为r，光从玻璃砖圆形表面射出时与玻璃砖的界面交点为Q.由出射光线与入射光线平行知，过P点的法线与过Q点的法线平行，则玻璃砖的折射率 n＝＝① 又沿P点垂直入射的光恰好发生全反射， 则sin C＝＝② 解①②得x＝R，n＝，A、B错误； 临界角C＝arcsin ，D错误； 光在玻璃砖中的速度v＝＝c，C正确． 3. (2020·浙江1月卷)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(0＜k＜1).若这束光最终进入材料的能量为入射光能量的(1－k2)倍，则该材料折射率至少为(　　) A． B． C．1.5 D．2 A　解析：设入射光能量为E，如果光能够折射进入某材料，则一部分光发生反射(kE)，另一部分光进入该材料(E－kE).反射光在另一界面的入射角为45°，因此光也能够反射和折射进入该材料．根据题意，最终进入材料的能量为(1－k2)E.说明光只经过两次界面的反射与折射，第三次发生全反射，画出光路图如图所示：则n＝ ，n＝ ＝ ，联立得sin α＝ cos α，解得sin α＝ ，则n＝ ＝ ，A正确． 4．(2021·山东济南模拟)一直角梯形棱镜ABCD的横截面如图所示，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n＝1.25，AB＝BC＝6 cm，OA＝1.5 cm，∠OAB＝60°(sin 53°＝0.8). (1)求光线第一次射出棱镜时，出射光线的方向； (2)第一次的出射点距C的距离． 答案：(1) 光线出设方向与CD夹角为 －arcsin 　(2) cm 解析：(1)因为sin C＝ 所以C＝53°，作出光路图如图所示 根据几何关系，α＝30°， 由 ＝n得β＝arcsin 则光线出射方向与CD夹角为 －arcsin . (2)根据几何关系得AE＝EB＝BF＝FC＝3 cm tan α＝ 得CG＝ cm，即第一次的出射点距C的距离为 cm. 5．(2021·山东泰安模拟)如图所示为半径为R的半圆形玻璃砖的截面图，O为圆心，一细光束平行于OO1从M点射入，从AB边的N点射出．已知光在真空中传播的速度为c，∠MOO1＝45°，ON＝R，sin 15°＝ ，cos 15°＝ . (1)求玻璃砖对该光的折射率； (2)若仅将玻璃砖在纸面内以O点为圆心顺时针旋转180°，求光束在玻璃砖内传播的时间． 答案：(1) 　(2) 解析：(1)光路图如图甲所示 甲 设在M点的折射角为θ，在N点的入射角为α，则由正弦定理得 ＝ 由几何关系可知θ＋α＝45° 代入数据解得θ＝30° 根据折射定律有n＝ ＝ (2)将玻璃砖转过180°后，光路图如图乙所示 乙 在圆弧上发生两次全反射，则光线在玻璃砖内传播的路程为 s＝4R sin 45°＝2 R 又n＝，t＝ 联立解得t＝ 学科网（北京）股份有限公司 $