专题78 几何光学中的光的折射和全反射-【鼎力高考】2024年高考物理一轮复习热点重点难点夯练与提升

2024年高考物理一轮复习热点重点难点夯练与提升 专题78 几何光学中的光的折射和全反射 特训目标 特训内容 目标1 圆形边界光学问题（1T—4T） 目标2 多边形边界光学问题（5T—8T） 目标3 立体空间光学问题（9T—12T） 目标4 实际情景中几何光学问题（13T—16T） 【特训典例】 1、 圆形边界光学问题 1．如图所示的圆面是一透明的圆柱形物体的截面，圆心为，半径为为边界上的三点，为水平直径，一束平行于的光线从点射入圆柱休，从点射出，光在真空中的传播速度为，则光线从点传播到点用的时间为（    ） A． B． C． D． 2．地球大气层对光线的折射会使我们提前看到日出，称为蒙气差效应。地理老师制作了教具来演示这一效应，如图所示为教具中“地球”的北极俯视图，“地球”半径，绕“地轴”逆时针自转周期为。折射率为的“大气层”厚度为，以平行光入射充当“太阳光”，则由于“大气层”的存在，“地球赤道”上的点相对于没有大气层将提前约多长时间看到“太阳光”（    ） A． B． C． D． 3．真空中半径为R的半圆柱体玻璃砖的截面图如图所示，平行于半圆柱体底面固定放置一块平面镜。一束单色光从玻璃砖底面上的P点垂直射入玻璃砖，从玻璃砖侧面上的Q点射出，经平面镜反射后从玻璃砖侧面再次进入玻璃砖，从M点垂直玻璃砖底面射出。已知O、P两点间的距离为，玻璃砖的折射率，则平面镜与玻璃砖底面间的距离为（　　）      A． B． C．2R D． 4．2021年12月9日，“天宫课堂” 第一课正式开讲，某同学在观看太空水球光学实验后，想研究光在含有气泡的水球中的传播情况，于是找到一块环形玻璃砖模拟光的传播，俯视图如图所示。已知玻璃砖的折射率为，外圆半径为2R，光线a沿半径方向射入玻璃砖，光线b与光线a平行，两束光线之间的距离为x=R，光线b经折射后恰好与内柱面相切；光在真空中的传播速度为c。求： （1）该玻璃砖的内圆半径r； （2）光线a、b在外圆界面内传播的时间差∆t （不考虑光线反射）。 2、 多边形边界光学问题 5．如图所示为一横截面为直角三角形的透明三棱柱，其中ac边长为L，∠abc＝30°。一细束激光从ab边中点垂直ab边射入三棱柱。若只考虑一次反射，进入三棱柱中的光线，在三棱柱中传播的最长时间与最短时间之差为。已知光在真空中的速度为c，则该三棱柱的折射率为（　　）    A． B． C． D． 6．如图甲所示，每年夏季，我国多地会出现日晕现象，日晕是日光通过卷层云时，受到冰晶的折射或反射形成的。如图乙所示为一束太阳光射到正六角形冰晶上时的光路图，a、b为其折射出的光线中的两种单色光，其中，下列说法正确的是（　　）    A．a光在冰晶中的波长小于b光在冰晶中的波长 B．a光光子的能量大于b光光子的能量 C．冰晶对b光的折射率为 D．冰晶对a光的折射率可能为2 7．如图是一个用折射率 n=2.4 的透明介质做成的四棱柱的横截面图，其中∠A=∠C=90°，∠B=60°，现有一束光垂直入射到棱镜的 AB 面上， 则（    ）    A．光在介质中的传播速度为0.8×108m/s B．光在介质内会发生三次全反射 C．与入射时相比，光从介质中射出时可能偏转了60° D．若将入射光沿AB面平行下移，光可能垂直AD面射出 8．如图所示，直角三角形ABC为一棱镜的横截面，∠A=30°，该棱镜对红光的折射率，对紫光的折射率。AC边的右侧、到AC边的距离m处有一与AC边平行的光屏MN，在截面所在的早面内，有由红光.紫光两种单色光组成的很细的光束垂直AB边射入按镜，从AC边上的D点射出棱镜并在光屏上留下E、F两个光点。求： （1）红光和紫光在校镜中的传播速度大小之比； （2）E、F两光点间的距离。      3、 立体空间光学问题 9．如图所示为一半径为的透明半球体，为半球体的直径，为半球体的球心，A为的中点，现有一束平行光垂直圆面射入半球体，其中由A点射入半球体的光线射出半球体的偏转角为。如果在入射面放一圆形遮光板，使其余位置射入的光线都能发生全反射，则遮光板面积的最小值为（    ） A． B． C． D． 10．如图所示为一个边长为的实心透明正立方体，在正立方体中心O点放置一个红色点光源，该点光源发出的部分光通过透明正立方体折射出来。已知该单色光在透明正立方体材料中的折射率为（不考虑光线在正立方体内的反射，为真空中的光速）。对该光现象的描述正确的是（　　） A．红色光从正立方体表面射出后光子能量减小 B．有光线射出的区域占正立方体表面积的 C．从立方体表面直接射出的光线在正立方体内经过的最长时间为 D．若把红色点光源换成蓝色点光源，正立方体表面有光线射出的面积变小 11．一个高为h的玻璃圆柱体中心S处装有一个小彩灯。小彩