高考物理一輪復(fù)習(xí) 專(zhuān)題52 光的折射 全反射 光導(dǎo)纖維（測(cè)）（含解析）1

專(zhuān)題52 光的折射 全反射 光導(dǎo)纖維（測(cè)）【滿(mǎn)分：110分 時(shí)間：90分鐘】一、選擇題（本大題共12小題，每小題5分，共60分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中. 18題只有一項(xiàng)符合題目要求； 912題有多項(xiàng)符合題目要求。全部選對(duì)的得5分，選對(duì)但不全的得3分，有選錯(cuò)的得0分。）1一束單色光從真空斜射向某種介質(zhì)的表面，光路如圖所示。下列說(shuō)法中正確的是： （ ）A此介質(zhì)的折射率等于15B此介質(zhì)的折射率等于C入射角小于45時(shí)可能發(fā)生全反射現(xiàn)象D入射角小于30時(shí)可能發(fā)生全反射現(xiàn)象【答案】B【名師點(diǎn)睛】根據(jù)折射定律求折射率，發(fā)生全反射的條件是從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)。 2如圖所示，兩束不同的單色光P和Q射向半圓形玻璃磚，其出射光線(xiàn)都是從圓心O點(diǎn)沿OF方向，由此可知： （ ）AQ光穿過(guò)該玻璃磚所需的時(shí)間比P光短BP光的波長(zhǎng)比Q光的波長(zhǎng)小CP、Q兩束光以相同的入射角從水中射向空氣，若Q光能發(fā)生全反射，則P光也一定能發(fā)生全反射D如果讓P、Q兩束單色光分別通過(guò)同一雙縫干涉裝置，P光形成的干涉條紋間距比Q光的大【答案】D【名師點(diǎn)睛】解決本題的關(guān)鍵是通過(guò)光路圖比較出折射率的大小，要掌握折射率與光速、波長(zhǎng)的關(guān)系，知道折射率越大，相應(yīng)的光的頻率越大。3兩種單色光由水中射向空氣時(shí)發(fā)生全反射的臨界角分別為，已知，用n1、n2分別表示水對(duì)兩單色光的折射率，v1、v2分別表示兩單色光在水中的傳播速度： （ ）A BC D【答案】A【解析】 根據(jù)，結(jié)合可得，根據(jù)公式，結(jié)合可得，故A正確；【名師點(diǎn)睛】解決光學(xué)問(wèn)題的關(guān)鍵要掌握全反射的條件、折射定律、臨界角公式、光速公式，運(yùn)用幾何知識(shí)結(jié)合解決這類(lèi)問(wèn)題4在水（假設(shè)水為透明均勻介質(zhì)）下某深處，放一點(diǎn)光源，在水面上可見(jiàn)到一個(gè)圓形透光圓面，若發(fā)現(xiàn)透光圓面的半徑勻速減小，則點(diǎn)光源正在： （ ）A加速上升 B加速下車(chē) C勻速上升 D勻速下沉【答案】C【解析】 如圖所示，當(dāng)光從水中折射進(jìn)入空氣中且折射角等于90時(shí)對(duì)應(yīng)的半徑最大，即恰好發(fā)生全反射時(shí)，透光水面對(duì)應(yīng)的半徑最大由于發(fā)生全反射時(shí)入射角的大小不變，故對(duì)應(yīng)的入射光線(xiàn)的方向與原來(lái)的入射光線(xiàn)平行，如圖，根據(jù)相似三角形知：透光面的半徑R減小時(shí)，光源S到水面的距離減小，故光源在上浮設(shè)臨界角為C，設(shè)透光圓面的半徑勻速速度大小為，光源上升的速度為據(jù)數(shù)學(xué)知識(shí)知：，得，不變，則知也不變，所以光源將勻速上升，C正確。【名師點(diǎn)睛】光由水傳播到水面時(shí)，透光面邊緣的光剛好發(fā)生了全反射根據(jù)折射率及數(shù)學(xué)知識(shí)，可求出透光圓的半徑；當(dāng)此透光水面的直徑變小時(shí)，根據(jù)幾何知識(shí)分析光源正在上浮還是正在下沉。5半徑為R的玻璃半圓柱體，截面如圖所示，圓心為O，兩束平行單色光沿截面射向圓柱面，方向與底面垂直，AOB=60，若玻璃對(duì)此單色光的折射率n=，則兩條光線(xiàn)經(jīng)柱面和底面折射后的交點(diǎn)與O點(diǎn)的距離為 ： （ ）A B C DR【答案】B由幾何知識(shí)得：CO=CB，所以 在OCD中可得：所求距離，故選項(xiàng)B正確。【名師點(diǎn)睛】先根據(jù)折射定律求出光線(xiàn)2在玻璃半圓柱體圓弧面上和底面上的折射角，再運(yùn)用折射定律求出光線(xiàn)1在底面上的折射角，根據(jù)幾何知識(shí)求解即可。6雨后太陽(yáng)光入射到水滴中發(fā)生色散而形成彩虹設(shè)水滴是球形的，圖中的圓代表水滴過(guò)球心的截面，入射光線(xiàn)在過(guò)此截面的平面內(nèi)，a、b、c、d代表四條不同顏色的出射光線(xiàn)，則它們可能依次是： （ ）A紫光、黃光、藍(lán)光和紅光 B紫光、藍(lán)光、黃光和紅光C紅光、藍(lán)光、黃光和紫光 D紅光、黃光、藍(lán)光和紫光【答案】B【名師點(diǎn)睛】根據(jù)折射圖象可得出各光的偏折程度，即可得出折射率的大小，則可得頻率、波長(zhǎng)等的大小時(shí)關(guān)系，即可判斷各光可能的順序7如圖所示，黃光和紫光以不同的角度，沿半徑方向射向半圓形透明的圓心O，它們的出射光線(xiàn)沿OP方向，則下列說(shuō)法中正確的是： （ ）AAO是黃光，穿過(guò)玻璃磚所需時(shí)間短BAO是紫光，穿過(guò)玻璃磚所需時(shí)間短CAO是黃光，穿過(guò)玻璃磚所需時(shí)間長(zhǎng)DAO是紫光，穿過(guò)玻璃磚所需時(shí)間長(zhǎng)【答案】D【解析】 由圖看出兩光束的折射角r相同，因BO的入射角i較大，由折射定律，得知BO的折射率較小，故BO是黃光，AO是紫光；由知，黃光在玻璃磚中傳播較大，而在玻璃中兩光的光程相等，故BO（黃光）穿過(guò)玻璃磚所需時(shí)間短，AO（紫光）穿過(guò)玻璃磚所需時(shí)間長(zhǎng)故D正確，ABC錯(cuò)誤故選D【名師點(diǎn)睛】本題考查對(duì)光的色散的理解和掌握情況關(guān)鍵要抓住玻璃對(duì)紅光的折射率最小，紫光的折射率最大。8下圖是一個(gè)1/4圓柱體棱鏡的截面圖，圖中E、F、G、H將半徑OM分成5等份，虛線(xiàn)EE1、FF1、GG1、HH1平行于半徑ON，ON邊可吸收到達(dá)其上的所有光線(xiàn)已知該棱鏡的折射率n=5/3，若平行光束垂直入射并覆蓋OM，則光線(xiàn)： （ ）A不能從圓孤NF1射出 B只能從圓孤NG1射出C能從圓孤G1H1射出 D能從圓孤H1M射出【答案】B【名師點(diǎn)睛】此題是對(duì)光的折射及全反射的考查；解題時(shí)要畫(huà)出規(guī)范的光路圖，要知道當(dāng)光從介質(zhì)射向界面時(shí)，要考慮光線(xiàn)在界面上是否發(fā)生全反射本題比較容易。9一束光從空氣射向折射率為n=的某種玻璃的表面，i 代表入射角，則： （ ）A當(dāng)i 45時(shí)，會(huì)發(fā)生全反射現(xiàn)象B無(wú)論入射角i多大，折射角都不會(huì)超過(guò)45C欲使折射角等于30，應(yīng)以i =45的角度入射D當(dāng)tan i = 3 時(shí)，反射光線(xiàn)跟折射光線(xiàn)恰好互相垂直【答案】BC【解析】 因?yàn)楣馐菑目諝膺M(jìn)入玻璃，不可能發(fā)生全反射故A錯(cuò)誤當(dāng)入射角是90時(shí)，根據(jù)，則=45，所以無(wú)論入射角i是多大，折射角r都不會(huì)超過(guò)45故B正確當(dāng)折射角r=30，由，解得i=45故C正確當(dāng)反射光線(xiàn)跟折射光線(xiàn)恰好互相垂直時(shí)，設(shè)入射角為i，折射角為，有i+=90，所以i=arctan故D錯(cuò)誤故選BC?！久麕燑c(diǎn)睛】解決本題的關(guān)鍵掌握折射定律，以及掌握全反射的條件：一從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)，二是入射角大于等于臨界角。10.如圖所示，兩束平行的甲光和乙光，相距為d，斜射到置于空氣中的矩形玻璃磚上，若光線(xiàn)在玻璃磚內(nèi)部重疊，當(dāng)它們從玻璃磚的下表面射出時(shí)： （ ）A、若甲為紫光，乙為紅光，則兩條出射光線(xiàn)間距離一定大于dB、若甲為紫光，乙為紅光，則兩條出射光線(xiàn)間距離可能小于dC、若甲為紅光，乙為紫光，則兩條出射光線(xiàn)間距離可能大于dD、若甲為紅光，乙為紫光，則兩條出射光線(xiàn)間距離一定小于d【答案】AC【名師點(diǎn)睛】本題根據(jù)折射定律和光路的可逆性理解平行玻璃磚的光學(xué)特性要知道：當(dāng)光由空氣斜射進(jìn)入水中或其它透明介質(zhì)中時(shí)，折射光線(xiàn)向法線(xiàn)偏折，折射角小于入射角；當(dāng)光由水中或其它透明介質(zhì)斜射進(jìn)入空氣中時(shí)，折射光線(xiàn)遠(yuǎn)離法線(xiàn)偏折，折射角大于入射角。11如圖所示，一段呈直線(xiàn)的光導(dǎo)纖維，當(dāng)光線(xiàn)射入光導(dǎo)纖維的入射角為i時(shí)，這束光剛好能全部通過(guò)光導(dǎo)纖維從另一端面射出，則： （ ）A當(dāng)入射角大于i時(shí)，光也能全部從另一端面射出B當(dāng)入射角小于i時(shí)，光也能全部從另一端面射出C光導(dǎo)纖維的折射率至少為D光導(dǎo)纖維的折射率至少為【答案】BC【名師點(diǎn)睛】解決光學(xué)問(wèn)題的關(guān)鍵要掌握全反射的條件、折射定律、臨界角公式、光速公式，運(yùn)用幾何知識(shí)結(jié)合解決這類(lèi)問(wèn)題12如圖所示，一束由兩種色光混合的復(fù)色光沿PO方向射向一上、下表面平行且足夠大的厚玻璃平面鏡的上表面，得到三束光、，則： （ ）A光束仍為復(fù)色光，光束、為單色光，且三束光一定相互平行B增大角且，光束、會(huì)靠近光束C玻璃對(duì)光束的折射率大于對(duì)光束的折射率D減小角且，光束可能會(huì)由于全反射而從上表面消失E光束比光束更容易發(fā)生明顯衍射【答案】ABE【名師點(diǎn)睛】本題由于光線(xiàn)在玻璃中的折射率不同，可通過(guò)光的折射而產(chǎn)生了色散要掌握光的反射定律、折射定律和光的全反射條件，熟練運(yùn)用光路性原理分析光路。二、非選擇題（本大題共4小題，第13、14題每題10分；第15、16題每題15分；共50分）13（10分）如圖所示為安全防盜門(mén)上觀(guān)察孔（俗稱(chēng)“貓眼”），直徑為d，為了擴(kuò)大向外觀(guān)察的范圍，在孔中完全嵌入折射率為n=的玻璃，玻璃由圓柱體和頂角為60的球冠組成，貓眼的平面部分正好和安全門(mén)內(nèi)表面平齊，球冠的邊緣恰好和防盜門(mén)外表面平齊。若要讓房間里的人能看到門(mén)外全部的景象，門(mén)的厚度不能超過(guò)多少？【答案】【解析】 若要讓房間里的人能看到門(mén)外全部的景象，則沿平行門(mén)方向射向C處的光線(xiàn)能夠折射經(jīng)過(guò)A點(diǎn)即可。光路如圖所示根據(jù)光的折射原理可得i=30 有幾何關(guān)系知?jiǎng)t門(mén)的厚度最大為BC=ABtan30=【名師點(diǎn)睛】此題考查光的折射定律；作出光路圖如圖，若要讓房間里的人能看到門(mén)外全部的景象，則沿平行門(mén)方向射向C處的光線(xiàn)能夠折射經(jīng)過(guò)A點(diǎn)即可根據(jù)折射定律求出折射角，由幾何知識(shí)求門(mén)的厚度；正確畫(huà)出光路圖是解答的基礎(chǔ)，同時(shí)要充分運(yùn)用幾何知識(shí)，輔助求解。14（10分）單色細(xì)光束射到折射率n的透明球面，光束在過(guò)球心的平面內(nèi)，入射角i45，研究經(jīng)折射進(jìn)入球內(nèi)后，又經(jīng)內(nèi)表面反射一次，再經(jīng)球面折射后射出的光線(xiàn)，如下圖所示（圖上已畫(huà)出入射光和出射光）。在圖上大致畫(huà)出光線(xiàn)在球內(nèi)的路徑和方向。求入射光與出射光之間的夾角【答案】光路如圖；30由幾何關(guān)系及對(duì)稱(chēng)性，有r=（ir）+ /2 （其他幾何關(guān)系得也給分）把r30，i45代入得30【名師點(diǎn)睛】此題主要考察了光的折射定律；解題時(shí)畫(huà)出正確規(guī)范的光路圖是解題的關(guān)鍵，同時(shí)要充分利用幾何關(guān)系，根據(jù)光的折射定律列方程求解.15（15分）如圖所示為某種透明介質(zhì)的截面圖，AOC為等腰直角三角形，OBC為半徑R10 cm的四分之一圓弧，AB與水平屏幕MN垂直并接觸于A點(diǎn)。由紅光和紫光兩種單色光組成的復(fù)色光射向圓心O，在AB分界面上的入射角i45，結(jié)果在水平屏幕MN上出現(xiàn)兩個(gè)亮斑。已知該介質(zhì)對(duì)紅光和紫光的折射率分別為n1，n2。判斷在AM和AN兩處產(chǎn)生亮斑的顏色；求兩個(gè)亮斑間的距離?！敬鸢浮考t色和紫色的混合色；由幾何知識(shí)可得：，解得：由幾何知識(shí)可得OAP2為等腰直角三角形，解得AP210 cm所以【名師點(diǎn)睛】本題是對(duì)光的折射定律及全反射的考查；首先要能正確作出光路圖，掌握全反射的條件，并能正確應(yīng)用幾何關(guān)系和折射定律結(jié)合進(jìn)行解題。16（15分）一半徑為R的半圓形玻璃磚橫截面如圖137所示，O為圓心，一束平行光線(xiàn)照射到玻璃磚MO面上，中心光線(xiàn)a沿半徑方向射入玻璃磚后，恰在O點(diǎn)發(fā)生全反射，已知aOM45. （1）求玻璃磚的折射率n； （2）玻璃磚底面MN出射光束的寬度是多少？（不考慮玻璃磚MON面的反射）【答案】光線(xiàn)右側(cè)的光線(xiàn)經(jīng)半球面折射后，射到MN面上的入射角均小于臨界角，能從MN面上射出最右邊射向半球的光線(xiàn)與球面相切，入射角i=90由折射定律知： 則：r=45故光線(xiàn)將垂直MN射出，所以在MN面上射出的光束寬度應(yīng)是：【名師點(diǎn)睛】本題要掌握光的折射定律及全反射臨界角公式，要注意分析發(fā)應(yīng)全反射光線(xiàn)的邊界的確定，作出光路圖，靈活運(yùn)用幾何關(guān)系即可求解。