【高考突破方案】第十二章 第3讲光的折射和全反射 -强化训练（解析版）高考物理一轮复习

第十二章 机械振动和机械波 光学
第3讲 光的折射和全反射
　1.在抗击疫情期间，流畅稳定的网络信号是保证同学们学习效果的关键，网络信号的稳定传输通常需要用到光纤和WiFi无线路由器，下列表述正确的是(　　)
A.光纤通讯利用光纤来传输包含信息的电流信号
B.光纤通讯利用光的全反射原理传输包含信息的光信号
C.WiFi无线路由器发射包含信息的超声波信号
D.WiFi无线信号可以绕过障碍物传播是利用了波的干涉原理
【解析】 B　光纤通讯利用光的全反射原理传输包含信息的光信号，故A错误，B正确；WiFi无线路由器发射包含信息的电磁波信号，故C错误；WiFi无线信号可以绕过障碍物传播是利用了波的衍射原理，故D错误.
　2.如图所示，由某种透明介质制成的长直细圆柱体置于真空中.某种单色光在介质中传输，经过多次全反射后从右端射出.若以全反射临界角传输的光线刚好从右端以张角2θ出射，则此介质的折射率为(　　)
A. B.
C. D.
【解析】 D　设单色光射出时的入射角为α，根据折射定律：n＝，由几何关系可得，发生全反射时入射角为：C＝－α，又n＝，联立解得：n＝，故D选项正确，A、B、C选项错误.
　3.如图所示为长方形玻璃砖一横截面ABQD，BQ边长为L，一束单色光从AB边上的P点进入玻璃砖，在AD边上的某点恰好发生全反射后从Q点射出.已知玻璃砖对这种单色光的折射率为n，光在真空中的传播速度为c，则单色光在玻璃砖中通过的时间为(　　)　　
A. B.
C. D.
【解析】 A　根据折射率公式得sin C＝，n＝，单色光在玻璃砖中通过的光程为s＝＝nL，则单色光在玻璃砖中通过的时间为t＝＝，故选A.
　4.光纤通信采用的光导纤维，由内芯和外套组成，如图所示，一复色光以入射角θ0射入光导纤维后分为a、b两束单色光，a、b两单色光在内芯和外套界面发生全反射，下列说法正确的是(　　)
A.内芯折射率小于外套的折射率
B.a光光子的能量大于b光光子的能量
C.在内芯介质中单色光a的传播速度比b大
D.入射角由θ0逐渐增大时，b光全反射现象先消失
【解析】 C　光在内芯和外套界面发生全反射，可知光从光密介质射入光疏介质，则内芯的折射率大于外套的折射率，A错误；由图可知，a光射入光导纤维后的折射角大于b光，由折射定律可知光导纤维对a的折射率小于b光的折射率，则a光的频率小于b光，b光子的能量大于a光光子的能量，B错误；根据折射率公式v＝可知a光在光导纤维中的速度大于b光，C正确；根据sin C＝可知a光的临界角比b光的大，所以入射角由θ0逐渐增大时，a光全反射现象先消失，D错误.
　5.(多选)如图所示是一束复色光进入水珠后传播的示意图，出射后形成两束单色光a和b，则下列说法正确的是(　　)
A.该复色光斜射入平行玻璃砖时，在另外一侧出射时将分成两束平行光线，其中a光束偏折程度较小
B.两束单色光分别射入到同一双缝干涉装置时，在光屏上b光束入射时得到的相邻明纹中心间距较大
C.该复色光从水下射入到水面时，随着入射角的增大，a光束的折射光先消失
D.两束单色光从空气射入到水中时，a光束在水中传播的速度比b光束大　　【解析】 AD　由图可知，a光的偏折程度小，折射率较小，故A正确；由公式v＝λf可知，由于b光的折射率大即b光的频率大，所以波长较小，由公式Δx＝λ可知，波长越小，相邻明纹中心间距越小，所以a光的较大，故B错误；由全反射的临界角sin C＝可知，折射率越大的，临界角越小，所以b光束的折射光先消失，故C错误；由公式v＝可知，折射率越大的，传播速度越小，所以a光束在水中传播的速度比b光束大，故D正确.
　6.(多选)如图所示为半圆柱体玻璃砖的横截面，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，之后分成两束分别从B、C两点射出，其中从B点射出的为a光，从C点射出的为b光.则下列说法正确的是(　　)
A.从B点射出玻璃砖的a光的频率较小
B.在玻璃砖中，b光的传播速度一定大于a光的传播速度
C.a光和b光在玻璃砖中的传播时间相等
D.将a光和b光通过相同的双缝干涉装置，b光的干涉条纹间距较小　　【解析】 BC　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，选项A错误；连接B、D和C、D，设∠ODB＝α，∠ODC＝β，玻璃砖的半径为R，则有xOB＝2Rsin α，xOC＝2Rsin 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＝，因na>nb，故vaλa，由干涉条纹间距公式Δx＝λ，可知Δxb>Δxa，选项D错误.
　7.(多选)ABCDE为单反照相机取景器中五棱镜的一个截面示意图，AB⊥BC，由a、b两种单色光组成的细光束从空气垂直于AB射入棱镜，经两次反射后光线垂直于BC射出，且在CD、AE边只有a光射出，光路图如图所示，则a、b两束光(　　)
A.a光的频率比b光的频率小
B.在棱镜内，a光的传播速度比b光的大
C.以相同的入射角从空气斜射入水中，b光的折射角较小
D.分别通过同一双缝干涉装置，a光的相邻亮条纹间距小
【解析】 ABC　由图知，光线在CD界面上，以相同的入射角入射的a、b两种光，a光发生了折射，b光发生了全反射，说明b光比a光折射率大，折射率越大，频率越大，所以a光的频率比b光小，A正确；由公式v＝知在棱镜内a光速度大，B正确；由折射率n＝，可知以相同的入射角从空气斜射入水中，b光的折射角较小，C正确；折射率小的光波长大，通过同一双缝干涉装置，根据公式Δx＝λ知a光的相邻亮条纹间距大，D错误.
　8.汽车氙气大灯(前照灯)通常需要透镜(近似看作半球形玻璃砖)才能达到更好的照明效果，保证行车安全，图甲为该系统工作的原理图.图乙是使用近光灯时透镜调节光线的原理图，图中MN为透镜的竖直直径，透镜的半径为R，一束单色光的入射点P与球心O的距离为l＝R，入射光线与MN的夹角为θ＝37°，已知透镜对该入射光的折射率为n＝1.6，透镜距地面的距离为h＝1.0 m(可认为远大于透镜半径)，求近光灯照射的距离L(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，tan 83°＝8.2).
【解析】 单色光的折射路径如图所示.
由题意可得n＝，
解得r＝30°，
由正弦定理可得
＝，
则α＝30°，＝，
则β＝53°，
由几何关系知γ＝30°，
则有L＝h·tan(β＋γ)，解得L＝8.2 m.