大题13 光的折射、全反射的应用-【大题精做】冲刺2024年高考物理大题突破+限时集训（江苏专用）

大题13 光的折射、全反射的应用 本专题就是高考的基础热点问题，突出考察光的折射及折射率、全反射、及光传播的计算。题目难度要求大多不是太高，较为基础，但也不排除个别年份题目较难。高考命题考察方向：重点考察光的折射及折射率、全反射相结合的光传播相关问题的计算，几何知识非常重要。 （2024·陕西渭南·统考一模）如图所示，楔形玻璃的横截面POQ的顶角为30°，OP边上的点光源S到顶点O的距离为d，垂直于OP边的光线SN在OQ边的折射角为45°。不考虑多次反射，设真空中光速为c，求能从OQ边上射出的光在玻璃中的传播时间范围。 1．应用光的折射定律解题的一般思路 （1）根据入射角、折射角及反射角之间的关系，作出比较完整的光路图。 （2）充分利用光路图中的几何关系，确定各角之间的联系，根据折射定律求解相关的物理量：折射角、折射率等。 （3）注意在折射现象中，光路是可逆的。 2．光的折射和全反射问题的解题要点 （1）两个技巧 ①解答全反射类问题时，要抓住发生全反射的两个条件：光必须从光密介质射入光疏介质；入射角大于或等于临界角。 ②利用好光路图中的临界光线，准确地判断出恰好发生全反射的光路图是解题的关键，且在作光路图时尽量与实际相符。 （2）四点注意 ①明确哪种是光密介质、哪种是光疏介质。同一种介质，相对于其他不同的介质，可能是光密介质，也可能是光疏介质。 ②如果光线从光疏介质进入光密介质，则无论入射角多大，都不会发生全反射现象。 ③光的反射、折射和全反射现象，光路均是可逆的。 ④当光射到两种介质的界面上时，往往同时发生光的折射和反射现象，但在全反射现象中，只发生反射，不发生折射。 （2024·四川雅安·统考一模）如图，边长为a的等边三角形是一中空玻璃棱镜的横截面，中空部分是圆心在三角形垂心O处、半径为的圆。让一束激光从AB边的D点以的入射角射入棱镜，光线恰能沿平行于BC边的直线，经O点后从AC边射出。 （1）求玻璃的折射率n； （2）若保持入射角不变，使入射点沿AB边向A点缓慢移动，当入射点移至E点（图中未画出）时，恰好没有光线进入中空部分，求A、E两点间的距离x。    1．（2024·陕西商洛·校联考一模）如图所示，一束平行于等边三棱镜横截面ABC的光线从空气中射到E点，折射光线沿路径EF射到F点。已知入射光线与AB边的夹角为θ=30°，折射光线在F点恰好发生全反射。已知光在真空中的传播速度为c，BE=L，求： （1）三棱镜的折射率； （2）光从E传播到F所用的时间。（结果保留根号） 2．（2024·广东惠州·统考二模）如图所示为一块半径为R的半圆形玻璃砖，AB为其直径，O为圆心。一束平行光垂直射向玻璃砖的下表面，第一次到达弧形表面后只有CD间的光线才能从弧形表面射出，已知CO垂直于DO，光在真空中的传播速度为C。求： （1）玻璃砖的折射率； （2）从玻璃砖的下表面射向C点的光束，经弧形表面反射后再次返回玻璃砖的下表面在玻璃砖中传播的时间。 3．（2024·陕西渭南·统考一模）如图所示，三角形为三棱镜的横截面，一细束单色光从的侧面上中点点入射，改变入射角，当侧面的折射光线与边平行时，恰好没有光线从侧面边射出棱镜，已知，且，，空气中的光速，求： （ⅰ）该棱镜对该单色光的折射率； （ⅱ）当AC侧面的折射光线与BC边平行时，该单色光从点入射到第一次从棱镜中射出传播的时间。    4．（2023·江苏苏州市模拟）以光纤通讯为基础，我国千兆宽带已经进入很多家庭，在进入小区的光纤控制箱中，光纤绕成图示形状，已知光纤的折射率为n＝，其直径为d。 （1）求该光纤的临界角； （2）若平行轴线射入的一束光通过圆弧部分不发生漏光，求内圆弧半径的最小值。 5．（2023·江苏百校联考）如图所示，这是一个半球形透明物体的剖视图，现有垂直于左侧平面的平行单色光入射，不考虑光线在透明物体内部的二次反射因素。 （1）距O点距离小于R的单色光均可从右侧半球面出射，而大于R的不能从右侧射出，求透明物体对该单色光的折射率； （2）求距O点0.5R处的一根极细单色光束经半球体折射后，其出射光线与OA轴线的交点与O点间的距离。（已知sin 15°＝） 6．（2023·江苏省七市调研）如图所示，激光笔发出一束激光射向水面O点，经折射后在水槽底部形成一光斑P.已知入射角α＝53°，水的折射率n＝，真空中光速c＝3.0×108 m/s，sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6. （1）求激光在水中传播的速度大小v； （2）打开出水口放水，求水放出过程中光斑P移动的距离x与水面下降距离h的关系。 7． （2021·苏锡常镇四市调研）如图所示，截面为等腰直角三角形ABC的玻璃砖，∠B＝90°，一束频率为f＝6×1014 Hz的光线从AB面中点处垂直射入棱镜，在AC面发生全反