69 课下巩固精练卷(三十五) 光的折射 全反射(Word练习)-【正禾一本通】2025年高考物理高三一轮总复习高效讲义

[课下巩固精练卷(三十五)]　光的折射　全反射 ________________________________________________________________________ (选择题每题5分，解答题每题10分，建议用时：50分钟) 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 考点 基础题 综合题 光的折射　折射率 3 5，6，9 全反射 1，2，4 8 光的色散　光路控制 — 7 【基础落实练】 1．图示为光导纤维(可简化为长玻璃丝)的示意图，玻璃丝长为L，折射率为n＝，真空中光速为c，AB代表端面。一束单色光从玻璃丝的AB端面以入射角θ入射，若光能传播到另一端面，则入射角需要满足条件(　　) A．入射角θ≤45°，若θ＝45°，则光在光导纤维中的传播时间为 B．入射角θ≤45°，若θ＝45°，则光在光导纤维中的传播时间为 C．入射角θ<90°，若θ＝45°，则光在光导纤维中的传播时间为 D．入射角θ<90°，若θ＝45°，则光在光导纤维中的传播时间为 解析：选C。设光束在光导纤维端面的入射角为θ，折射角为α，折射光线射向侧面时的入射角为β，要保证不会有光线从侧壁射出来，其含义是能在侧壁发生全反射，由折射定律n＝，由几何关系α＋β＝90°，sin α＝cos β，恰好发生全反射临界角的公式为sin β＝，得cos β＝，联立得sin θ＝＝1，即θ＝90°，要保证从端面射入的光线能发生全反射，应有θ<90°，若θ＝45°，则折射角sin α＝＝，光在光导纤维中传播时间为t＝＝，故C正确。 2．(2023·浙江高三联考)冰雕展上有一种由冰块制作的装饰灯，冰块为立方体，在立方体的中心安装着一个很小的灯，灯向各个方向均匀发光。已知冰的折射率为，冰块在各侧面上有光射出的地方用空白表示，没有光射出的地方用阴影表示，下列四幅图能正确表示光从侧面射出情况的是(　　) 解析：选A。光从冰块射向空气发生全反射的临界角sin C＝＝，光从6个侧面射出的情况相同，以光射向底面为例，临界情况1：当光垂直射向底边时如图甲所示， 则sin α＝<sin C，不会发生全反射，有光射出，临界情况2：当光刚好射到顶角时如图乙所示，则sin β＝>sin C，会发生全反射，没有光射出，故A正确。 3．厚度不计的透明圆柱形玻璃杯中，装有适量的两种密度不同且不相溶的透明液体1和2，液体稳定后界面清晰，液体1的密度小于液体2的密度，红光在液体1中的速度与蓝光在液体2中的速度相等。现将一根筷子竖直插入玻璃杯左侧，由于光的折射，从侧面观察会发现筷子折断的现象，以下四个图中正确的是(　　) 解析：选A。红光的波长大于蓝光，在同种介质中红光的速度大于蓝光，根据v＝可知，介质的折射率越大，光在其中的传播速度越小，在液体1中有v红1＝，在液体2中，有v红2＝，v蓝2＝，因为v红1＝v蓝2，所以n红1＝n蓝2，又因为n红2<n蓝2，所以n红2<n红1，即液体1的折射率大于液体2，根据折射定律可知，筷子在液体中的像向杯子边缘方向偏移，折射率越大，偏移量也越大，故A正确。 4．(多选) 如图所示，某兴趣小组想测量类似玻璃的新型物体的折射率，该物体为足够长的薄长方体，物质均匀分布，折射率约为1.3。MN、PQ为空气和物体的界面，两界面平行，在空气中用激光照射物体的上界面MN，激光从下界面PQ出射，回到空气中。下列说法正确的是(　　) A．该新型物质相对外部的空气为光疏介质 B．增大入射角(小于90°)，激光在PQ界面都不会发生全反射 C．使激光用不同的入射角照射物体上界面MN，激光可能在界面MN发生全反射 D．入射光线和出射光线一定平行 解析：选BD。该新型物质相对外部的空气为光密介质，选项A错误；增大入射角(小于90°)，但是因为光在MN面上的折射角等于在PQ面上的入射角，则光在PQ面上的入射角不会达到临界角，即激光在PQ界面都不会发生全反射，选项B正确；让激光用不同的入射角照射物体上界面MN，因为是从光疏介质进入光密介质，则激光不可能在界面MN发生全反射，选项C错误；因为光在MN面上的折射角等于在PQ面上的入射角，且MN与PQ平行，则入射光线和出射光线一定平行，选项D正确。 【综合提升练】 5．(10分)如图所示，为了测量某种液体的折射率，取一底部涂有反光物质的足够长玻璃缸，在玻璃缸的边缘沿竖直方向放置一挡光板，在玻璃缸中注入深度为h＝ cm的液体。现让一细光束远离挡光板一边斜射入该液体，光束与液面的夹角为θ＝45°，结果在挡光板上形成两个光点，其中一个为光束在液面发生反射后形成，另一个为光束经过两次折射，一次缸底反射后形成，且该两点之间的距离为x＝2 cm。求： (1)该液体的折射率。(4分) (2)如果光在真空中的速度大小为c＝3.0×108 m/s，该光束在液体中的运动时间(不考虑光在液体中的二次反射，结果保留一位小数)。(6分) 解析：(1)由题意作出光路图，如图所示， 光线经a点发生反射和折射，设第一次折射时折射角为r，由几何关系可知光线ae与cd平行，由几何关系可知 ac＝＝2 cm 则sin r＝＝ 根据折射定律n＝ 代入数据解得n＝。 (2)光束在该液体的速度为v＝ 代入数据得v＝×108 m/s 由几何关系知，光束在液体中传播的距离为 L＝ab＋bc＝8 cm 则光束在液体中运动的时间t＝ 代入数据解得 t＝×10－10 s＝3.1×10－10 s。 答案：(1)　(2)3.1×10－10 s 6．(10分)(2023·山东高三二模)如图所示为一个长方体容器，已知其长CD＝3a，宽DD′＝2a，高BD＝2a，其中A′B′C′D′内侧面涂有反光物质，只考虑该反光面反射的光。容器内充入某种溶液，深度为h＝a，在CD边中点E处放一点光源，观察发现，经长方体几何中心点F射出的两束光相互垂直。已知光在真空中的速度为c，结果可用根式表示。求： (1)该液体的折射率n；(4分) (2)从F点射出的两束光在液体中传播的时间差Δt。(6分) 解析：(1)根据几何关系有sin i1＝＝，sin i2＝＝，根据折射定理可得＝n，根据几何关系有sin2r1＋sin2r2＝1，带入得＋＝1，解得n＝。 (2)两束光在液体中传播的距离差 Δs＝FE′－EF＝4a－a 两束光在液体中传播的时间差Δt＝ 解得Δt＝。 答案：(1)　(2) 7．(10分)(2023·四川成都三模)如图为放置在水平面上的某矩形容器的剖面图，右侧壁CD为镀银镜面，左侧壁AB为屏幕，容器底部S处发射一束与BC夹角为θ＝53°的激光束，光束经CD反射后打到AB上的E点。已知BS＝1 cm，SC＝7 cm，sin 53°＝0.8。 (1)求E、B的距离H；(4分) (2)向容器内缓慢注入某溶液至AB上的光点位置下降至E′点，已知E′、B的距离h＝13 cm，溶液对该光束的折射率n＝，求液面的深度d。(6分) 解析：(1)光束经右侧壁CD反射的光路如图1， 由反射定律知反射角为θ，由数学关系有 H＝SC tan θ＋(BS＋SC)tan θ 将θ＝53°，BS＝1 cm，SC＝7 cm代入 解得H＝20 cm。 (2)光束经液面折射，再经右侧壁CD反射的光路如图2，其中O点、F点分别为折射点、反射点， 设液面深度为d，过O点的法线与BC的交点为G，光束在O点的入射角为i＝90°－θ＝37° 由折射定律有n＝ 代入数据解得折射角为r＝53° 故光束在F点的入射角也等于i 由数学关系有SG＝，GC＝SC－SG 又h＝d＋GC tan i＋BC tan i 代入数据解得液面深度为d＝4 cm。 答案：(1)20 cm　(2)4 cm 8．(10分)如图所示，在深h＝ m的游泳池底部有一点光源S，水面上放置一半径为r＝1 m的薄圆形遮光板AB，遮光板的圆心O位于S的正上方，已知水的折射率为n＝，＝12.69，π取3.14。求： (1)点光源照亮水面的面积大小；(4分) (2)如果水面上方H＝2 m高处有一物体，点光源S发出的光由水面射出后刚好从与水面成45°的方向射到物体上，则物体到O点的水平距离为多大。(结果均保留两位小数)(6分) 解析：(1)点光源照亮水面的边缘位置恰好发生全反射，则有sin C＝，令点光源照亮水面的圆心区域的半径为R，根据几何关系有R＝h tan C，解得R＝3 m，则点光源照亮水面的面积大小S＝πR2－πr2，解得S＝25.12 m2。 (2)点光源S发出的光由水面射出后刚好与水面成45°的方向射到物体上，则折射角为θ＝45°，令入射角为α，则有n＝，解得sin α＝，则有tan α＝，物体到O点的水平距离为x＝H tan θ＋h tan α，解得x≈3.66 m。 答案：(1)25.12 m2　(2)3.66 m 9．(10分)某同学研究安全防盗门上的观察孔(俗称“猫眼”)，房间里的人通过移动位置刚好能看到门外全部的景象，猫眼的平面部分正好和安全门内表面平齐，球冠的边缘恰好和防盗门外表面平齐。他将该材料从“猫眼”里取下，如图所示，CD是半径为d的一段圆弧，圆弧的圆心为O，∠COD＝60°，Ox轴是材料的对称轴，他将一束平行于x轴的光照射到该材料，结果最外侧的光线射到x轴上的E点，测得OE的长度为d。求： 　 (1)该材料的折射率；(4分) (2)防盗门的厚度。(6分) 解析：(1)最外侧的光线射到x轴上的E点，光路如图所示， 已知圆弧半径为d，∠COD＝60°，OE＝d，由几何关系得r＝30°，∠OCE＝120°，则i＝60°，根据折射定律得n＝＝＝。 (2)房间里的人通过移动位置刚好能看到门外全部的景象，则沿平行门方向射向C处的光线能够折射经过A点即可，光路如图所示， 由几何关系知，β＝60°，根据光的折射定律有可得n＝，解得α＝30°，由几何关系知∠CAB＝30°，AB＝d，则门的厚度BC＝AB tan 30°＝d。 答案：(1)　(2)d 学科网（北京）股份有限公司 $$