高效作业26 拓展与归类•专题研析7 光的折射和全反射-【精彩三年】2024-2025学年高中物理选择性必修第一册课程探究与巩固PPT课件（人教版2019）

高效作业26 [拓展与归类•专题研析7　光的折射和全反射] 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 [A级　新教材落实与巩固] C 2．从点光源S发出的一细束白光以一定的角度入射到三棱镜的表面，经过三棱镜折射后发生色散现象，在光屏上的a、b间形成一条彩色光带。下列说法正确的是(　　) A．a侧是红色光，b侧是紫色光 B．在真空中，a侧光的波长小于b侧光的波长 C．三棱镜对a侧光的折射率小于对b侧光的折射率 D．在三棱镜中a侧光的传播速度大于b侧光的传播速度 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 B 3．(多选)如图所示，容器中盛有水，PM为水面，从A 点发出一束复色光，射到水面上的O点后，折射光发生了色散，照到器壁上a、b两点。关于与a、b对应的单色光，下列判断正确的是(　 　) A．由A到O，a光和b光的传播时间不相同 B．若发光点A不变而入射点 O向左移，则b光可能发生全反射 C．若发光点A不变而入射点O向右移，则b光比a光先发生全反射 D．a光在真空中的传播速度比b光大 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 AC 4．一束复色光从空气射入光导纤维后分成a、b两束单色光，光路如图所示，比较内芯中的a、b两束光，a光的(　　) A．频率小，发生全反射的临界角小 B．频率大，发生全反射的临界角小 C．频率小，发生全反射的临界角大 D．频率大，发生全反射的临界角大 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 C 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 5．两束不同频率的单色平行光束a、b从空气射入水中，发生的折射现象如图所示(α>β)。下列结论中正确的是(　　) A．水对a光的折射率比水对b光的折射率小 B．a光在水中的传播速度比b光的小 C．若增大a光的入射角，则可能发生全反射 D．若光从水中射向空气，则b光的临界角比a光的临界角大 A 6．两束单色光1和2以相同的入射角从同一点射入一块厚玻璃板后，光路如图所示。下列说法正确的是(　　) A．单色光1的频率比单色光2的频率低 B．射出后的两束单色光平行 C．在真空中，单色光1的波长比单色光2的波长长 D．在玻璃中，单色光1的传播速度比单色光2的传播速度大 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 B 7．某玻璃砖的横截面是底角为45°的等腰梯形，如图所示，一束由红、绿两色组成的复色光从AB边中点P平行于BC边射入后，两种色光在BC边均发生全反射后再从CD边的E、F两点射出玻璃砖。忽略光在玻璃砖内的多次反射，则下列说法不正确的是(　　) A．在F点射出玻璃砖的一定是红光 B．在CD边射出玻璃砖的红、绿两束光一定是平行的 C．绿光在CD边出射的方向与BC平行 D．增大AB边入射光的入射角，最先从BC边射出的是红光 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 D 【解析】光束从AB边进入玻璃砖后射到BC边发生全反射，根据折射定律及光路的可逆性可判断在CD边射出玻璃砖的红、绿两束光一定平行于BC边射出；由于同一介质对绿光的折射率大于对红光的折射率，根据折射定律结合几何知识可得绿光在CD边的出射点在E点，红光在CD边的出射点在F点，画出光路图如图所示，故A、B、C正确；依题意，可知当增大AB边入射光线的入射角时，则两束光在BC界面上入射角也将增大，所以绿光、红光均不能从BC界面射出，故D错误。 8．(多选)如图所示，两束单色光a、b从空气射向玻璃，经折射后形成复色光c。下列说法正确的是(　 　) A．a光的频率大于b光的频率 B．该玻璃对a光的折射率小于对b光的折射率 C．两束单色光从该玻璃射向空气时，a光的临界角小于b光的临界角 D．在该玻璃中，a光的传播速度大于b光的传播速度 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 BD 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 9．[2023·衢州二中检测] 如图甲所示，我国航天员王亚平在天宫课堂上演示了微重力环境下的神奇现象。液体呈球状，往其中央注入空气，可以在液体球内部形成一个同心球形气泡，如图乙所示。假设此液体球内、外半径之比为1∶3，当由a、b、c三种颜色的光组成的细光束在过球心的平面内，从A点以i＝45°的入射角射入球中时，其中b光的折射光线刚好与液体球内壁相切，则下列说法正确的是(　　) C A．该液体材料对a光的折射率小于对c光的折射率 B．若继续增大入射角i，b光可能因发生全反射而无法射出液体球 C．c光在液体球中的传播速度最大 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 10．半圆柱体玻璃砖的横截面如图所示，OD为直径，一束由a光和b光组成的复色光沿AO方向由真空从OD面射入玻璃砖，之后分成两束分别从B、C两点射出(不考虑光在玻璃砖中的反射)，其中从B点射出的为a光，从C点射出的为b光。下列说法正确的是(　　) A．从B点射出玻璃砖的a光的频率较小 B．从C点射出玻璃砖的b光的波长较短 C．a光和b光在玻璃砖中的传播时间相等 D．若将a光和b光的光源放在水面足够大的池塘底部同一位置，则a光照亮的水面区域大 C 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 [B级　素养养成与评价] 11．如图所示，一束由两种色光混合的复色光沿PO方向射向一块上、下表面平行且足够大的厚玻璃平面镜的上表面，得到三束光Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，则(　　) A．光束Ⅰ仍为复色光，光束Ⅱ、Ⅲ为单色光，且三束光一定相互平行 B．增大α角且α≤90°，光束Ⅱ、Ⅲ会远离光束Ⅰ C．玻璃对光束Ⅲ的折射率大于对光束Ⅱ的折射率 D．减小α角且α>0°，光束Ⅲ可能会由于全反射从上表面消失 A 【解析】所有色光都能发生反射，反射角相同，如图所示， 可知光束Ⅰ是复色光，而折射率的不同导致光束Ⅱ、Ⅲ偏折分离，因为厚玻璃平面镜的上、下表面是平行的，根据光路的可逆性可知，两光束均与光束Ⅰ平行射出，且光束Ⅱ、Ⅲ是单色光，故A正确；增大α角且α≤90°，即减小入射角，折射角随之减小，则光束Ⅱ、Ⅲ会靠近光束 Ⅰ，故B错误；由图可知，光束进入玻璃砖时，光束Ⅱ的偏折程度大于光束Ⅲ的偏折程度，根据折射定律可知，玻璃对光束Ⅱ的折射率大于对光束Ⅲ的折射率，故C错误；减小α角且α>0°，复色光沿PO方向射入玻璃砖，经过折射和反射，在上表面的入射角等于光束进入玻璃砖时的折射角，所以由光路的可逆性可知，光束Ⅲ不会在上表面发生全反射，一定能从上表面射出，故D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 B 光垂直射到直径AB时，玻璃砖的弧面上有光射出的区域所对应的圆心角为2C；若在纸面内将玻璃砖绕圆心顺时针旋转60°，设此时能在圆弧AB面上发生全反射的两条临界光线在直径上的折射角为θ，如图乙所示，则∠DFG＝180°－C－(90°－θ)＝90°－C＋θ，∠HFE＝180°－C－(90°＋θ)＝90°－C－θ，则∠GFH＝180°－(∠DFG＋∠HFE)＝2C，可知有复色光射出的区域弧长不变，选项D错误。 13．提高玻璃折射率的有效措施是掺入铅和钡的氧化物。由某种玻璃材料制成的玻璃砖截面图如图所示，△ABC为直角三角形，∠A＝60°，∠B＝90°，AB边的长度为l。一细束绿光从AB边中点D垂直入射，恰好在BC边发生全反射。光在真空中的传播速度为c。求： (1)该玻璃材料对绿光的折射率。 (2)该束光从进入玻璃砖到第一次射出玻璃砖经历的时间。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 感谢聆听，再见！ 1．如图所示，一束复色光从空气射到水面，进入水中分成a、b两束单色光，它们与水面的夹角分别是α、β，则a、b两束单色光在水中的传播速度大小之比为(　　) A． B． C． D． 【解析】设入射角为θ，根据光的折射定律可知nb＝＝＝，na＝＝＝，所以＝，C正确。 【解析】红光的折射率小于紫光的折射率，经过三棱镜，红光的偏折角小于紫光的偏折角，则b侧是红色光，a侧是紫色光，故A错误；由题图可知，a侧光的偏折角大，三棱镜对a侧光的折射率大，a侧光的波长小，故B正确，C错误；三棱镜对a侧光的折射率大，由公式v＝可知，在三棱镜中a侧光的传播速度小于b侧光的传播速度，故D错误。 【解析】由题图可知，两束光在水中的入射角相同，而a光在空气中的折射角较小，由折射定律可知a光的折射率要小于b光的折射率；由v＝可知，在水中a光的传播速度要大于b光，故由A到O，a光和b光的传播时间不相同，故A正确；若发光点A不变而入射点O向左移，则入射角减小，都不会发生全反射，两光都不会消失，故B错误；若发光点A不变而入射点O向右移，则入射角变大，根据折射定律可知b光的折射率大于a光的折射率，先达到b光的临界角，则b光比a光先发生全反射，故C正确；介质决定波速，a光与b光在真空中的传播速度一样大，故D错误。 【解析】由光路图可知a光的偏折程度没有b光的大，因此a光的折射率小，频率小，由sin C＝可知，折射率越小，发生全反射的临界角越大，故选项C正确。 【解析】 根据已知条件，可知两束光入射角相等，折射角满足α>β，根据折射定律n＝，可知水对b光的折射率较大，A正确；根据v＝，因水对b光的折射率较大，所以b光在水中的传播速度较小，B错误；发生全反射的条件必须满足光从光密介质射到光疏介质，则光从空气射入水中不可能发生全反射，C错误；根据全反射临界角公式sin C＝，因水对b光的折射率较大，则光从水中射向空气时，b光的临界角比a光的临界角小，D错误。 【解析】由题图可知，两束单色光的入射角(设为θ1)相等，单色光1的折射角小于单色光2的折射角，根据折射定律n＝可知，玻璃对单色光1的折射率大于玻璃对单色光2的折射率，单色光1的频率大于单色光2的频率，A错误；根据几何关系可知，折射光射到平行玻璃板下表面的入射角等于上表面的折射角，根据光路可逆性可知，光射出下表面时的折射角等于射入上表面的入射角，故两条出射光平行，B正确；由c＝λf可知，在真空中单色光1的波长小于单色光2的波长，C错误；根据v＝可知，在玻璃中，单色光1的传播速度小于单色光2的传播速度，D错误。 【解析】根据折射定律n＝，两束单色光从空气射向玻璃，由题图可知，该玻璃对a光的折射率小于对b光的折射率，a光的频率小于b光的频率，故A错误，B正确；两束单色光从该玻璃射向空气时，根据折射率n＝可知，a光的临界角大于b光的临界角，故C错误；根据n＝可知，在该玻璃中，a光的传播速度较大，故D正确。 　　 D．该液体材料对b光的折射率为 【解析】由题图乙可知，a光在液体材料中的折射角比c光的小，由折射率公式n＝可知，该液体材料对a光的折射率大于对c光的折射率，故A错误；若继续增大入射角i，b光的折射角增大，光线远离同心球形气泡，光线从液体材料射出时的入射角与射入液体材料时的折射角大小相等，根 据光路可逆性可知b光不会发生全反射，故B错误；由题图乙可知，a、b、c三种颜色的光的入射角相同，c光的折射角最大，由折射率公式n＝可知，c光的折射率最小，由n＝可知，c光在液体球中的传播速度最大，故C正确；由题图乙可得，b光在液体材料中的折射角满足sin β＝，由折射率公式n＝可得，该液体材料对b光的折射率为n＝＝，故D错误。 【解析】由题图可知，玻璃砖对a光的折射率大于对b光的折射率，所以a光的频率较大，A错误。由fa>fb，c＝λf，可知λb>λa，即b光的波长较长，B错误。连接B、D，C、D，设∠ODB＝α，∠ODC＝β，玻璃砖半径为R，则有xOB＝2R sin α，xOC＝2R sin β；设玻璃砖对a光的折射率为na，对b光的折射率为nb，则有va＝，vb＝，故a光和b光在玻璃砖中的传播时间分别为ta＝，tb＝；设复色光从真空射入玻璃砖时的入射角为θ， 则有na＝＝，nb＝＝，联立以上各式解得ta＝tb＝，C正确。a光和b光在水中传播时有na>nb，由n＝可知，b光的全反射临界角较大，所以b光照亮的水面区域更大，D错误。 12．[2023·嘉兴一中检测] 如图所示，一半径为R的半圆形玻璃砖，OO′是其对称轴。两束平行单色光a、b垂直照射到AB面，玻璃砖对a光、b光的折射率分别为和2，已知sin 37°＝0.6，不考虑二次反射，则(　　) A．b光从AB弧面出射弧长比a光长 B．玻璃砖的AB弧面上有复色光射出的区域弧长为 C．a光、b光从AB弧面上出射后会分别会聚于一点 D．若在纸面内将玻璃砖绕圆心顺时针旋转60°，则有复色光射出的区域弧长变小 【解析】a光射到圆弧面上的临界角满足sin Ca＝＝，则Ca＝37°，玻璃砖的弧面上有a光射出的区域弧长为la＝2πR＝；同理，b光射到圆弧面上的临界角满足sin Cb＝＝，则Cb＝30°，玻璃砖的弧面上有b光射出的区域弧长为lb＝2πR＝<la；综合上述分析可知，玻璃砖的AB弧面上有复色光射出的区域弧长为，选项A错误，B正确。设能从圆弧上射出的某条a光线在上的入射角为α，如图甲所示，则折射角 β满足＝，由正弦定理得＝，可得FM＝，则a光线在上的入射角α不同，光线与OO′的交点不同，即射出的a光线不是都将会聚于一点，入射光线距OO′越远，α越大，出射光线与OO′的交点离AB面越近；同理b光从AB弧面上出射后也不是都将会聚于一点，选项C错误。 答案：(1)2　(2) 【解析】(1)由题意可知，光恰好在BC边发生全反射，光路图如图所示。 由几何关系可知，恰好发生全反射时临界角为30°，因为sin C＝，解得n＝2 (2)由几何关系，光进入玻璃砖内传播的路程 s＝l＋＋＝l 光在玻璃砖中的传播速度v＝ 光从进入玻璃砖到第一次射出玻璃砖经历的时间 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