【物理】2020届一轮复习人教版　光的折射　全反射　光的色散课时作业

【物理】2020届一轮复习人教版　光的折射　全反射　光的色散课时作业

‎2020届一轮复习人教版 　光的折射　全反射　光的色散 课时作业 ‎ (建议用时：40分钟)‎ ‎[基础对点练]‎ 题组一：光的折射、折射率 ‎1．(多选)如图所示，实线为空气和水的分界面，一束蓝光从空气中的A点沿AO1方向(O1点在分界面上，图中O1点和入射光线都未画出)射向水中，折射后通过水中的B点，图中O点为A、B连线与分界面的交点，下列说法正确的是(　　)‎ A．O1点在O点的右侧 B．蓝光从空气中射入水中时，速度变小 C．若沿AO1方向射向水中的是一束紫光，则折射光线有可能通过B点正下方的C点 D．若沿AO1方向射向水中的是一束红光，则折射光线有可能通过B点正上方的D点 E．若蓝光沿AO方向射向水中，则折射光线有可能通过B点正上方的D点 BCD　[由折射定律n＝知，蓝光从空气射向水中，入射角比折射角大，O1点在O点的左侧，A错误；由v＝知，蓝光进入水中的速度变小，B正确；若沿AO1方向射向水中的是一束紫光，紫光折射率大，折射角小，则折射光线有可能通过B点正下方的C点，C正确；若沿AO1方向射向水中的是一束红光，红光折射率小，折射角大，则折射光线有可能通过B点正上方的D点，D正确；若蓝光沿AO方向射向水中，则折射光线有可能通过B点正下方的C点，不可能通过B点正上方的D点，E错误。]‎ ‎2．(多选)(2019·武汉模拟)如图所示，有一束平行于等边三棱镜截面ABM的单色光从空气射向E点，并偏折到F点。已知入射方向与边AB的夹角为θ＝30°，E、F分别为边AB、BM的中点，则(　　)‎ A．该三棱镜对该单色光的折射率为 B．光在F点发生全反射 C．光从空气进入棱镜，波长变短 D．从F点出射的光束与入射到E点的光束可能平行 E．从F点出射的光束与入射到E点的光束偏向角为60°‎ ACE　[在E点作出法线可知入射角为i＝60°，折射角为r＝30°，由折射定律可知折射率n＝＝，A正确；由sin C＝可知全反射的临界角大于30°，由光路可知，在边BM上的入射角等于30°，小于全反射的临界角，故不会发生全反射，B错误；根据公式n＝＝＝，得λ介＝，可知光从空气进入棱镜，波长变短，C正确；三棱镜两次折射使得光线都向AM边偏折，不会与入射到E点的光束平行，D错误；从F点出射的光束与入射到E点的光束偏向角为2(i－r)＝60°，E正确。]‎ ‎3.(2017·全国卷Ⅰ)如图所示，一玻璃工件的上半部是半径为R的半球体，O点为球心；下半部是半径为R、高为2R的圆柱体，圆柱体底面镀有反射膜。有一平行于中心轴OC的光线从半球面射入，该光线与OC之间的距离为0.6R。已知最后从半球面射出的光线恰好与入射光线平行(不考虑多次反射)。求该玻璃的折射率。‎ 解析：如图，根据光路的对称性和光路可逆性，与入射光线相对于OC轴对称的出射光线一定与入射光线平行。这样，从半球面射入的折射光线，将从圆柱体底面中心C点反射。‎ 设光线在半球面的入射角为i，折射角为r。由折射定律有 sin i＝nsin r ①‎ 由正弦定理有 ＝ ②‎ 由几何关系，入射点的法线与OC的夹角为i。由题设条件和几何关系有 sin i＝ ③‎ 式中L是入射光线与OC的距离。由②③式和题给数据得 sin r＝ ④‎ 由①③④式和题给数据得 n＝≈1.43。 ⑤‎ 答案：1.43‎ 题组二：光的色散　光的全反射 ‎4．(多选)下列光线由空气射入半圆形玻璃砖，或者由玻璃砖射入空气的光路图中，正确的是(玻璃的折射率为1.5)(　　)‎ A　　　B　　　C　　　D　　　E BDE　[光由空气进入玻璃时，折射角小于入射角，A图错误，B图正确；光由玻璃进入空气时，发生全反射的临界角sin C＝＝，sin 45°＝＞，将发生全反射，C图错误，D图正确；sin 30°＝＜，不会发生全反射，E图正确。]‎ ‎5．(多选)关于光的传播现象及应用，下列说法正确的是(　　)‎ A．一束白光通过三棱镜后形成了彩色光带是光的色散现象 B．光导纤维丝内芯材料的折射率比外套材料的折射率大 C．海面上的海市蜃楼将呈现倒立的像，位置在实物的上方，又称上现蜃景 D．一束色光从空气进入水中，波长将变短，色光的颜色也将发生变化 E．一束白光从空气斜射进入水中，也将发生色散 ABE　[一束白光通过三棱镜后形成了彩色光带是光的色散现象，A正确；由全反射的条件可知，内芯材料的折射率比外套材料的折射率要大，故B正确；海市蜃楼将呈现正立的像，位置在实物的上方，又称上现蜃景，C错误；色光进入水中，光的频率不变，颜色不变，D错误；白光斜射入水中，由于水对不同色光的折射率不同，各种色光将分开，故E正确。]‎ ‎6．如图所示，在MN的下方足够大的空间是玻璃介质，其折射率n＝，玻璃介质的上边界MN是屏幕。玻璃中有一个正三角形空气泡，其边长l＝40 cm，顶点与屏幕接触于C点，底边AB与屏幕平行。一束激光a垂直于AB边射向AC边的中点O，结果在屏幕MN上出现两个光斑。‎ ‎(1)求两个光斑之间的距离L；‎ ‎(2)若任意两束相同的激光同时垂直于AB边向上射入空气泡，求屏幕上相距最远的两个光斑之间的距离。‎ 解析：(1)画出光路图如图甲所示，在界面AC，入射角i＝60°，由折射定律＝n，解得折射角r＝30°‎ 甲 由光的反射定律得反射角θ＝60°‎ 由几何关系得，△ODC是边长为l的正三角形，△OEC为等腰三角形，且CE＝OC＝，‎ 则两个光斑之间的距离L＝DC＋CE＝40 cm。‎ ‎(2)作出入射点在A、B的光线的光路图，如图乙所示，‎ 乙 由图及几何关系可得屏幕上相距最远的两个光斑之间的距离PQ＝2l＝80 cm。‎ 答案：(1)40 cm　(2)80 cm 题组三：测定玻璃的折射率 ‎7．(2019·福州检测)如图所示，某同学用“插针法”测定一块两面不平行的玻璃砖的折射率，以下是几个主要操作步骤：‎ 甲　　　　　　乙 a．在平木板上固定白纸，将玻璃砖放在白纸上；‎ b．用笔沿玻璃砖的边缘画界面AA′和BB′(如图甲所示)；‎ c．在AA′上方竖直插针P1、P2；‎ d．在BB′下方竖直插针P3、P4，使P1、P2、P3、P4在一条直线上如图甲。‎ ‎(1)(多选)以上步骤有错误的是________(填步骤的字母代号)。‎ ‎(2)改正了错误操作并进行正确的操作和作图后，该同学作出的光路图如图乙所示，其中P1P2垂直于AA′，测量出了θ、β的角度，则该玻璃砖的折射率n＝________。‎ 解析：(1)由用“插针法”测定玻璃砖的折射率实验中的注意事项可知，不能用玻璃砖的光学面边界代替直尺，可知b步骤错误；P3、P4所在直线与P1、P2所在直线平行，但不在同一直线上，故d步骤错误。‎ ‎(2)由题图乙易得，n＝＝＝。‎ 答案：(1)bd　(2) ‎8．现要估测一矩形玻璃砖的折射率n，给定的器材有：待测玻璃砖、白纸、铅笔、大头针1枚、直尺、直角三角板。实验时，先将直尺的一端O和另一点M标上明显的标记，再将玻璃砖平放在白纸上，沿其两个长边在白纸上画出两条直线AB、CD，再将直尺正面紧贴玻璃砖的左边缘放置，使O点与直线CD相交，并在白纸上记下点O、M的位置，如图所示，然后在右上方通过AB所在界面向左下方观察，调整视线方向，直到O点的像与M点的像重合，再在AB直线上插上大头针，使大头针挡住M、O的像，记下大头针P点的位置。‎ ‎(1)请在原图上作出光路图；‎ ‎(2)计算玻璃砖的折射率的表达式为：n＝________(用字母P和图中已知线段字母表示)。‎ 解析：(1)调整视线方向，当O点的像和M点的像重合时，从O点发出的光线经玻璃砖折射后与从M点发出的光线经AB面反射后重合。在观察的一侧插上大头针，使大头针挡住M、O的像，则大头针的位置为折射光线射出玻璃砖的点和从M点发出的光线在AB面上的反射点，如图所示。‎ ‎(2)折射率n＝＝＝。‎ 答案：(1)光路图见解析　(2) ‎[考点综合练]‎ ‎9．(2016·全国卷Ⅰ)如图所示，在注满水的游泳池的池底有一点光源A ‎，它到池边的水平距离为3.0 m。从点光源A射向池边的光线AB与竖直方向的夹角恰好等于全反射的临界角，水的折射率为。‎ ‎(1)求池内的水深；‎ ‎(2)一救生员坐在离池边不远处的高凳上，他的眼睛到池面的高度为2.0 m。当他看到正前下方的点光源A时，他的眼睛所接受的光线与竖直方向的夹角恰好为45°。求救生员的眼睛到池边的水平距离(结果保留1位有效数字)。‎ 解析：(1)如图，设到达池边的光线的入射角为i，依题意，水的折射率n＝，光线的折射角θ＝90 °。由折射定律有 nsin i＝sin θ ①‎ 由几何关系有 sin i＝ ②‎ 式中，l＝3.0 m，h是池内水的深度。联立①②式并代入题给数据得 h＝ m≈2.6 m。 ③‎ ‎(2)设此时救生员的眼睛到池边的距离为x。依题意，救生员的视线与竖直方向的夹角为θ′＝45 °。由折射定律有 nsin i′＝sin θ′ ④‎ 式中，i′是光线在水面的入射角。设池底点光源A到水面入射点的水平距离为a。由几何关系有 sin i′＝ ⑤‎ x＋l＝a＋h′ ⑥‎ 式中h′＝2 m。联立③④⑤⑥式得 x＝m≈0.7 m。 ⑦‎ 答案：(1)2.6 m　(2)0.7 m ‎10．如图所示是一个半球形透明物体的侧视图，现在有一细束单色光沿半径OA方向入射，保持入射方向不变，不考虑光线在透明物体内部的反射。‎ ‎(1)将细光束平移到距O点R处的C点，此时透明体左侧恰好不再有光线射出，求透明体对该单色光的折射率；‎ ‎(2)若细光束平移到距O点0.5R处，求出射光线与OA轴线的交点到O点的距离。‎ 解析：(1)如图甲所示，光束由C处水平射入，在B处发生全反射，∠OBC为临界角 甲 sin∠OBC＝＝＝，‎ 由临界角公式得：‎ n＝＝。‎ ‎(2)如图乙所示，光束由D点水平射入，在E点发生折射，入射角为∠OED＝α，折射角为∠NEF＝β，折射率n＝＝ 乙 sin α＝＝ 以上两式联立，解得：‎ sin β＝，β＝60°，α＝30°‎ 由几何关系可知：∠FOE＝α＝30°，‎ ‎∠OFE＝β－α＝30°，‎ 则出射光线与OA轴线的交点F与O点的距离为：OF＝2Rcos 30°＝R。‎ 答案：(1)　(2)R