高中物理人教版 阶段检测题第十三章 第1节　光的折射　全反射 Word版含解析

1．(2016·高考上海卷)一束单色光由空气进入水中，则该光在空气和水中传播时(　　)
A．速度相同，波长相同　　　 B．速度不同，波长相同
C．速度相同，频率相同 D．速度不同，频率相同
解析：选D.不同的单色光频率不相同，同一单色光在不同的介质内传播过程中，光的频率不会发生改变；由公式v＝可以判断，水的折射率大于空气的，所以该单色光进入水中后传播速度减小，故选项D正确．
2.光导纤维是利用光的全反射来传输光信号的，光导纤维由内、外两种材料制成，内芯材料的折射率为n1，外层材料的折射率为n2，如图所示的一束光信号与界面间的夹角为α，由内芯射向外层，要想在此界面发生全反射，必须满足的条件是(　　)
A．n1>n2，α大于某一值 B．n1C．n1>n2，α小于某一值 D．n1解析：选C.光在内芯和外层的界面上发生全反射，则内芯的折射率n1大于外层的折射率n2，由于入射角要大于或等于临界角，所以α应小于某一值，故C正确．
3.(多选)(2019·唐山模拟)如图所示，MN是空气与某种液体的分界面，一束红光由空气射到分界面，一部分光被反射，一部分光进入液体中．当入射角是45°时，折射角为30°.以下说法正确的是(　　)
A．反射光线与折射光线的夹角为105°
B．该液体对红光的折射率为
C．该液体对红光的全反射临界角为45°
D．当紫光以同样的入射角从空气射到分界面，折射角也是30°
解析：选AC.根据光的反射定律可知，反射光线与折射光线的夹角为45°＋60°＝105°，选项A正确；根据光的折射定律可知，该液体对红光的折射率为n＝＝，选项B错误；该液体对红光的全反射临界角为C＝arcsin＝45°，选项C正确；因紫光的折射率大于红光，故当紫光以同样的入射角从空气射到分界面时，折射角小于30°，选项D错误．
4.(多选)如图所示，一细束白光通过玻璃三棱镜折射后分为各种单光色，取其中a、b、c三种色光，下列说法正确的是(　　)
A．c光的频率最高
B．在真空中c光的波长最长
C．玻璃对c光的折射率最小
D．在三棱镜中c光传播速度最小
解析：选BC.根据光的色散规律可知，a光的频率最高，选项A错误；c光的频率最小，周期最大，故在真空中c光的波长最长，选项B正确；由光路可知，玻璃对a光的折射率最大，对c光的折射率最小，选项C正确；在三棱镜中c光传播速度最大，选项D错误．
5.如图所示，光液面传感器有一个像试管模样的玻璃管，中央插一块两面反光的玻璃板，入射光线在玻璃管内壁与反光板之间来回发生反射，进入到玻璃管底部，然后在另一侧反射而出(与光纤原理相同)．当透明液体的折射率大于玻璃管壁的折射率时，就可以通过光液面传感器监测出射光的强弱来判定玻璃管是否被液体包住了，从而了解液面的高度．以下说法正确的是(　　)
A．玻璃管被液体包住之后，出射光强度增强
B．玻璃管被液体包住之后，出射光消失
C．玻璃管被液体包住之后，出射光强度减弱
D．玻璃管被液体包住之后，出射光强度不变
解析：选C.玻璃管被液体包住之前，由于玻璃管之外是光疏介质空气，光线发生全反射，没有光线从玻璃管中射出．当玻璃管被透明液体包住之后，液体的折射率大于玻璃管壁的折射率时，光线不再发生全反射，有一部分光线进入液体，反射光的强度会减弱，故C正确．
6．虹和霓是太阳光在水珠内分别经过一次和两次反射后出射形成的，可用白光照射玻璃球来说明．两束平行白光照射到透明玻璃球后，在水平的白色桌面上会形成MN和PQ两条彩色光带，光路如图所示．M、N、P、Q点的颜色分别为(　　)
A．紫、红、红、紫 B．红、紫、红、紫
C．红、紫、紫、红 D．紫、红、紫、红
解析：选A.七色光中红光的折射率最小，紫光的折射率最大，故经玻璃球折射后红光的折射角较大，由玻璃球出来后将形成光带，而两端分别是红光和紫光，根据光路图可知M、Q点为紫光，N、P点为红光．
7.如图所示，口径较大、充满水的薄壁圆柱形浅玻璃缸底有一发光小球，则(　　)
A．小球必须位于缸底中心才能从侧面看到小球
B．小球所发的光能从水面任何区域射出
C．小球所发的光从水中进入空气后频率变大
D．小球所发的光从水中进入空气后传播速度变大
解析：选D.发光小球沿水平方向发出的光，均能射出玻璃缸，不发生全反射，选项A错误；小球发出的光射到水面上时，当入射角大于等于临界角时，会发生全反射，选项B错误；光的频率由光源决定，光由一种介质进入另一种介质时，光的频率不变，选项C错误；根据n＝，光在水中的传播速度较小，选项D正确．
8.(多选)如图所示为一横截面为等腰直角三角形的玻璃棱镜，两种颜色不同的可见细光束a、b垂直于底边从空气射向玻璃，光路如图所示，则下列说法正确的是(　　)
A．玻璃对a光的折射率小于对b光的折射率
B．a光和b光由空气进入玻璃棱镜后频率都变小
C．a光和b光在玻璃中传播时a光的波长小于b光的波长
D．在相同条件下进行双缝干涉实验，a光的条纹间距比b光的大
解析：选AD.两束光在直角边的入射角i相同，折射角ravb，且faλb，选项C错误；由双缝干涉条纹间距公式Δx＝λ知，Δxa>Δxb，选项D正确．
【B级　能力题练稳准】
9．玻璃半圆柱体的半径为R，横截面如图所示，圆心为O，A为圆柱面的顶点．两条单色红光分别按如图方向沿截面入射到圆柱体上，光束1指向圆心，方向与AO夹角为30°，光束2的入射点为B，方向与底面垂直，∠AOB＝60°，已知玻璃对该红光的折射率n＝，求两条光线经底面折射后的交点与O点的距离d.
解析：光路图如图所示，光线2在B点折射时，入射角i＝60°
由折射定律有n＝得
sin r＝＝＝
r＝30°
入射到底面的入射角
i′＝60°－r＝30°
则sin r′＝nsin i′，r′＝60°
折射光线交AO延长线于D点
根据几何知识知LO C＝＝R
同理，光线1从O点射出，折射光线与CD交于E点，折射角∠EOD＝60°
则△EOD为等边三角形，d＝OE＝OD＝LO Ctan 30°＝.
答案：
10.(2019·湖南师大附中模拟)如图所示，横截面为矩形ABCD的玻璃砖竖直放置在水平面上，其厚度为d，AD面镀有水银，用一束与BC面成45°角的细微光向下照射在BC面上，在水平面上出现两个光斑，距离为d，求玻璃砖的折射率．
解析：作出光路图，由光的反射定律和光路图可逆性可知，反射光线OH与FG平行，且OH与水平面的夹角为45°.
由几何关系得
OF＝GH＝d
IE＝OF＝d
tan r＝＝，可得r＝30°
所以折射率n＝＝.
答案：
11.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
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＝＝
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