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Word教参（人教版2019）

多学科网书城四 品神书店·知名教辅·正版资源 b.2xXk.com● 您身边的互联网+教辅专家 高效作业26拓展与归类·专趣研析7光的折射和全反射 [A级新教材落实与巩固] 1.如图所示，一束复色光从空气射到水面，进入水中分成、b两束单色光， 它们与水面的夹角分别是a、B,则a、b两束单色光在水中的传播速度大小之比 vanb为C) 空气 B 水 A.sin asin阝 B.sin Bsin a C.cos acos B D.cos Bcos a 【解析】设入射角为0，根据光的折射定律可知=sin6sin(90°一)=sin Ocos B=cvb,n.=sin0sim(90°-a)=sin Ocos a=cva,所以vnb=cos acos B,C正确。 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α、b间形成一条彩色光带。下列说法正 确的是(B) 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α侧光的传播速度大于b侧光的传播速度 【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o=cm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。 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(AC) 独家授权侵权必究· 多学科网书城四 品牌书店·知名教辅·正版资源 6.2xXk.com● 您身边的互联网+教辅专家 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 【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)=cm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。 4.一束复色光从空气射入光导纤维后分成4、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(C) 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 【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snC=1n可知，折射率越小，发生全反射的临界角越大，故选项C 正确。 5.两束不同频率的单色平行光束、b从空气射入水中，发生的折射现象如 图所示()。下列结论中正确的是(A) A.水对a光的折射率比水对b光的折射率小 。 独家授权侵权必究 多学科网书城四 品神书店·知名教辅·正版资源 ■b2XXk.com 您身边的互联网+教辅专家 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 【解析】根据已知条件，可知两束光入射角相等，折射角满足B,根据折 射定律n=n81sn02,可知水对b光的折射率较大，A正确：根据o=cm,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sinC=1m,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α光的临界角小，D错误。 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(B) 空气 玻璃板 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 【解析】由趣图可知，两束单色光的入射角（设为）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=sn1sim2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的颜率，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一可知，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o=c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。 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(D) R A.在F点射出玻离砖的一定是红光 B.在CD边射出玻璃砖的红、绿两束光一定是平行的 独家授权侵权必究 多学科网书城四 品神书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com○ 您身边的互联网+教辅专家 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 【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α、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(BD) 空气 玻璃 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，α光的传播速度大于b光的传播速度 【解析】根据折射定律n=sn01smO2,两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=1snC可知， a光的临界角大于b光的临界角，故C错误：根据n=cv可知，在该玻璃中，a光 的传播速度较大，故D正确。 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) 独家授权侵权必究· 多学科网书城■ 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 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，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 D.该液体材料对b光的折射率为2)6 【解析】由题图乙可知，α光在液体材料中的折射角比c光的小，由折射率公 式n=sin isin r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，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 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=sin isin r可知，c光的折射率最小， 由n=cv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snB=13,由折射率公式n=ssmB可得，该液体材 料对b光的折射率为n=sn4513=2)2,故D错误。 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(C) 真空 玻璃 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光的光源放在水而足够大的池塘底部同一位置，则a光照亮 的水面区域大 【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，c=对，可知>元，即b光的波长较长，B错误。 连接B、D,C、D,设∠ODB=a,∠ODC=B,玻璃砖半径为R,则有xoB=2R sina,xoc=2 R sin B:设玻璃砖对a光的折射率为n.,对b光的折射率为n,则有 独家授权侵权必究· 多学科网书城■ 品神书店·知名教辅·正版资源 6.2xXk.c0m● 您身边的互联网+教辅专家 a=cma,=cmb,故a光和b光在玻璃砖中的传播时间分别为1。=xOBva,6= xOCb;设复色光从真空射入玻璃砖时的入射角为0，则有n.=sm0sima=cva,% =sin6sinB=cb,联立以上各式解得t。==2Rsin6c,C正确。a光和b光在水 中传播时有n>n6,由n=1snC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。 B级素养养成与评价们 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1、Ⅱ、山，则A) 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a角且a≤90°，光束Ⅱ、Ⅲ会远离光束1 C.玻璃对光束Ⅲ的折射率大于对光束Ⅱ的折射率 D.减小a角且a0°，光束I可能会由于全反射从上表面消失 【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【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a角且a≤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a角且a心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。 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53和2，已知sin37°=0.6，不考虑二次反射，则(B) 独家授权侵权必究 多学科网书城四 品牌书店·知名教辅·正版资源 6.2xXK.com● 您身边的互联网+教辅专家 O 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πR3 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sinC.=lna=35,则C.=37°，玻璃 砖的弧面上有a光射出的区域弧长为1。=2×373602元R=37xR90:同理，b光射 到圆弧而上的临界角满足sinC6=1nb=I2,则Cb=30°，玻璃砖的弧面上有b光 射出的区域弧长为1。=2×30°3602元R=R3<1: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πR3,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a,如图甲所示，则折射角B满足sin asin B=35 ,由正弦定理得Rsin (B-ad=Fsin(亿一)，可得PM=Rr(9-25sin2a5,则a光 线在上的入射角a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，a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。 A 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0，如图乙所示，则∠DFG=180°一C (90°-)=90°-C+0,∠HFE=180°-C-(90°+0=90°-C-0,则∠GFH=180 o一（∠DFG+∠HFE)=2C,可知有复色光射出的区域弧长不变，选项D错误。 独家授权侵权必究 多学科网书城四 品牌书店·知名教辅·正版资源 6.2xXK.com● 您身边的互联网+教辅专家 0 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，△4BC为直角三角形，∠A=60°，∠B=90°，AB边 的长度为1。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。 答案：(1)2(2)31C 【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。 A 由几何关系可知，恰好发生全反射时临界角为30°，因为snC=1n,解得n =2 (2)由几何关系，光进入玻璃砖内传播的路程 s=3)21+1r3)+12r3)=31 光在玻璃砖中的传播速度？=cn 光从进入玻璃砖到第一次射出玻璃砖经历的时间 t=sy=3)lc 独家授权侵权必究