2011-2020年高考物理试卷分类汇编之099.全反射（含答案及解析）
文档属性
| 名称 | 2011-2020年高考物理试卷分类汇编之099.全反射（含答案及解析） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 281.5KB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 通用版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-08-11 14:33:27 | ||
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文档简介
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第99节 全 反射
1.2020年山东卷9.截面为等腰直角三角形的三棱镜如图甲所示。DE为嵌在三棱镜内部紧贴BB'C'C面的线状单色可见光光源，DE与三棱镜的ABC面垂直，D位于线段BC的中点。图乙为图甲中ABC面的正视图。三棱镜对该单色光的折射率为，只考虑由DE直接射向侧面AA' C'C的光线。
下列说法正确的是（ ）
A. 光从AA'C'C面出射的区域占该侧面总面积的
B. 光从AA'C'C面出射的区域占该侧面总面积的
C. 若DE发出的单色光频率变小，AA'C'C面有光出射的区域面积将增大
D. 若DE发出的单色光频率变小，AA'C'C面有光出射的区域面积将减小
【答案】AC
【解析】AB．由题可知
可知临界角为45o，因此从D点发出的光，竖直向上从M点射出的光线恰好是出射光线的边缘，同时C点也恰好是出射光线的边缘，如右图所示，因此光线只能从MC段射出，根据几何关系可知，M恰好为AC的中点，因此在AA'C'C 平面上有一半的面积有光线射出，A正确，B错误；
C．由于频率越高，折射率越大，当光源发出的光的频率变小，折射率也会变小，导致临界角会增大，这时M点上方也会有光线出射，因此出射光线区域的面积将增大，C正确，D错误。
故选AC。
2.2020年浙江卷13.如图所示，圆心为O、半径为R的半圆形玻璃砖置于水平桌面上，光线从P点垂直界面入射后，恰好在玻璃砖圆形表面发生全反射；当入射角时，光线从玻璃砖圆形表面出射后恰好与入射光平行。已知真空中的光速为c，则（ ）
A．玻璃砖的折射率为1.5
B．之间的距离为
C．光在玻璃砖内的传播速度为
D．光从玻璃到空气的临界角为30°
答案：C
解析：AB．作出两种情况下的光路图，如图所示
设，在A处发生全反射故有
由于出射光平行可知，在B处射出，故
由于
联立可得，，故AB错误；
C．由，可得，故C正确；
D．由于，所以临界角不为30°，故D错误。
故选C。
3.2019年海南卷18.一透明材料制成的圆柱体的上底面中央有一球形凹陷，凹面与圆柱体下底面可透光，表面其余部分均涂有遮光材料。过圆柱体对称轴线的截面如图所示。O点是球形凹陷的球心，半径OA与OG夹角θ=120°。平行光沿轴线方向向下入射时，从凹面边缘A点入射的光线经折射后，恰好由下底面上C点射出。已知，，。
（i）求此透明材料的折射率；
（ii）撤去平行光，将一点光源置于球心O点处，求下底面上有光出射的圆形区域的半径（不考虑侧面的反射光及多次反射的影响）。
答案：（i） （ii）
解：（i）平行光沿轴线方向向下入射时，折射后恰好由下底面上C点射出，如答图1示。容易看出入射角i=60°，折射角的正切为，所以折射角r=30°，透明材料的折射率为
（ii）见答图2示，由几何关系得
，所以
由于射到圆弧面上的光线不发生折射，设全反射的临界角为，
，即临界角小于45°，
所以下底面上有光出射的圆形区域的半径为
阳 庞留根
4. 2014年理综四川卷
3．如图所示，口径较大、充满水的薄壁圆柱形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
【答案】D
【解析】光从水中进入空气，只要在没有发生全反射的区域，都可以看到光线射出，所以A、B错误；光的频率是由光源决定与介质无关，所以C错误；由n=c/v得，光从水中进入空气后传播速度变大，所以D正确。
5. 2014年理综福建卷
13．如图，一束光由空气射向半圆柱体玻璃砖，O点为该玻璃砖截面的圆心，下图能正确描述其光路图的是 （ ）
答案：A
解析：光从空气进入玻璃，在分界面上会发生折射，且折射角小于入射角，故选项B、D错误；光从玻璃进入空气，折射角应大于入射角，所以C错；若满足入射角大于临界角的情况，则会发生全反射，故A正确。
6.2013年浙江卷
16．与通常观察到的月全食不同，小虎同学在2012年12月10日晚观看月全食时，看到整个月亮是暗红的。小虎画了月全食的示意图，并提出了如下猜想，其中最为合理的是
A．地球上有人用红色激光照射月球
B．太阳照射到地球的红光反射到月球
C．太阳光中的红光经地球大气层折射到月球
D．太阳光中的红光在月球表面形成干涉条纹
答案：C
解析：因大气层对红光的折射率较小，红光发生全反射的临界角较大，而其他色光的临界角较小，因此在同等条件下，红光比较难发生全反射，红光经大气层折射到月球，再经月球反射回地球，因此月球呈现暗红色。此题考查学生的推理能力和对知识的理解能力。
7.2013年天津卷
8．固定的半圆形玻璃砖的横截面如图。O点为圆心，OO′为直径MN的垂线。足够大的光屏PQ紧靠玻瑞砖右侧且垂直于MN。由A、B两种单色光组成的一束光沿半径方向射向O点，入射光线与OO′夹角θ较小时，光屏NQ区城出现两个光斑，逐渐增大θ角．当θ= 时，光屏NQ区城A光的光斑消失，继续增大θ角，当θ=β时，光屏NQ区域B光的光斑消失，则
A．玻璃砖对A光的折射率比对B光的大
B．A光在玻璃砖中传播速度比B光的大
C． <θ<β时，光屏上只有1个光斑
D．β<θ<π/2时，光屏上只有1个光斑
【答案】AD
【解析】本题主要考察几何光学和物理光学的基础知识应用。 根据题干描述“当θ =时，光屏NQ区域A光的光斑消失，继续增大θ角，当θ=β时，光屏NQ区域B光的光斑消失”，结合发生全反射的临界角C满足：sinC= 1/ n 可知，A选项“玻璃砖对A光的折射率比对B光的大”正确； B选项错误，由n = c / v ，结合A选项可知； C选项错误，当α < θ < β 时，B光尚未发生全反射现象，故光屏上应该看到2个亮斑，其中包含NP侧的反射光斑（A、B重合）以及NQ一侧的B光的折射光线形成的光斑； D选项正确。当β< θ < π/ 2 时，A、B两光均发生了全反射，故仅能看到NP侧的反射光斑（A、B重合） 。
8.2011年理综重庆卷
18．在一次讨论中，老师问道：“假如水中相同深度处有a、b、c三种不同颜色的单色点光源，有人在水面上方同等条件下观测发现，b在水下的像最深，c照亮水面的面积比a的大。关于这三种光在水中的性质，同学们能做出什么判断？”有同学回答如下：①c光的频率最大；②a光的传播速度最小；③b光的折射率最大；④a光的波长比b光的短。根据老师的假定，以上回答正确的是
A．①② B．①③ C．②④ D．③④
答案：C
解析：根据视深公式说明频率最小的光，水对它的折射率最小，在水下的像最深，所以b的折射率最小，频率最小，波长最大，传播速度最大，③错误，④正确；照亮水面的圆面积的半径R与临界角C满足，又，c照亮水面的面积比a的大，则c的临界角大，水对c的折射率小，所以a的折射率最大，a的频率最大，a的传播速度最小，①错误，②正确。所以正确的说法是②和④，选择C。
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第99节 全 反射
1.2020年山东卷9.截面为等腰直角三角形的三棱镜如图甲所示。DE为嵌在三棱镜内部紧贴BB'C'C面的线状单色可见光光源，DE与三棱镜的ABC面垂直，D位于线段BC的中点。图乙为图甲中ABC面的正视图。三棱镜对该单色光的折射率为，只考虑由DE直接射向侧面AA' C'C的光线。
下列说法正确的是（ ）
A. 光从AA'C'C面出射的区域占该侧面总面积的
B. 光从AA'C'C面出射的区域占该侧面总面积的
C. 若DE发出的单色光频率变小，AA'C'C面有光出射的区域面积将增大
D. 若DE发出的单色光频率变小，AA'C'C面有光出射的区域面积将减小
【答案】AC
【解析】AB．由题可知
可知临界角为45o，因此从D点发出的光，竖直向上从M点射出的光线恰好是出射光线的边缘，同时C点也恰好是出射光线的边缘，如右图所示，因此光线只能从MC段射出，根据几何关系可知，M恰好为AC的中点，因此在AA'C'C 平面上有一半的面积有光线射出，A正确，B错误；
C．由于频率越高，折射率越大，当光源发出的光的频率变小，折射率也会变小，导致临界角会增大，这时M点上方也会有光线出射，因此出射光线区域的面积将增大，C正确，D错误。
故选AC。
2.2020年浙江卷13.如图所示，圆心为O、半径为R的半圆形玻璃砖置于水平桌面上，光线从P点垂直界面入射后，恰好在玻璃砖圆形表面发生全反射；当入射角时，光线从玻璃砖圆形表面出射后恰好与入射光平行。已知真空中的光速为c，则（ ）
A．玻璃砖的折射率为1.5
B．之间的距离为
C．光在玻璃砖内的传播速度为
D．光从玻璃到空气的临界角为30°
答案：C
解析：AB．作出两种情况下的光路图，如图所示
设，在A处发生全反射故有
由于出射光平行可知，在B处射出，故
由于
联立可得，，故AB错误；
C．由，可得，故C正确；
D．由于，所以临界角不为30°，故D错误。
故选C。
3.2019年海南卷18.一透明材料制成的圆柱体的上底面中央有一球形凹陷，凹面与圆柱体下底面可透光，表面其余部分均涂有遮光材料。过圆柱体对称轴线的截面如图所示。O点是球形凹陷的球心，半径OA与OG夹角θ=120°。平行光沿轴线方向向下入射时，从凹面边缘A点入射的光线经折射后，恰好由下底面上C点射出。已知，，。
（i）求此透明材料的折射率；
（ii）撤去平行光，将一点光源置于球心O点处，求下底面上有光出射的圆形区域的半径（不考虑侧面的反射光及多次反射的影响）。
答案：（i） （ii）
解：（i）平行光沿轴线方向向下入射时，折射后恰好由下底面上C点射出，如答图1示。容易看出入射角i=60°，折射角的正切为，所以折射角r=30°，透明材料的折射率为
（ii）见答图2示，由几何关系得
，所以
由于射到圆弧面上的光线不发生折射，设全反射的临界角为，
，即临界角小于45°，
所以下底面上有光出射的圆形区域的半径为
阳 庞留根
4. 2014年理综四川卷
3．如图所示，口径较大、充满水的薄壁圆柱形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
【答案】D
【解析】光从水中进入空气，只要在没有发生全反射的区域，都可以看到光线射出，所以A、B错误；光的频率是由光源决定与介质无关，所以C错误；由n=c/v得，光从水中进入空气后传播速度变大，所以D正确。
5. 2014年理综福建卷
13．如图，一束光由空气射向半圆柱体玻璃砖，O点为该玻璃砖截面的圆心，下图能正确描述其光路图的是 （ ）
答案：A
解析：光从空气进入玻璃，在分界面上会发生折射，且折射角小于入射角，故选项B、D错误；光从玻璃进入空气，折射角应大于入射角，所以C错；若满足入射角大于临界角的情况，则会发生全反射，故A正确。
6.2013年浙江卷
16．与通常观察到的月全食不同，小虎同学在2012年12月10日晚观看月全食时，看到整个月亮是暗红的。小虎画了月全食的示意图，并提出了如下猜想，其中最为合理的是
A．地球上有人用红色激光照射月球
B．太阳照射到地球的红光反射到月球
C．太阳光中的红光经地球大气层折射到月球
D．太阳光中的红光在月球表面形成干涉条纹
答案：C
解析：因大气层对红光的折射率较小，红光发生全反射的临界角较大，而其他色光的临界角较小，因此在同等条件下，红光比较难发生全反射，红光经大气层折射到月球，再经月球反射回地球，因此月球呈现暗红色。此题考查学生的推理能力和对知识的理解能力。
7.2013年天津卷
8．固定的半圆形玻璃砖的横截面如图。O点为圆心，OO′为直径MN的垂线。足够大的光屏PQ紧靠玻瑞砖右侧且垂直于MN。由A、B两种单色光组成的一束光沿半径方向射向O点，入射光线与OO′夹角θ较小时，光屏NQ区城出现两个光斑，逐渐增大θ角．当θ= 时，光屏NQ区城A光的光斑消失，继续增大θ角，当θ=β时，光屏NQ区域B光的光斑消失，则
A．玻璃砖对A光的折射率比对B光的大
B．A光在玻璃砖中传播速度比B光的大
C． <θ<β时，光屏上只有1个光斑
D．β<θ<π/2时，光屏上只有1个光斑
【答案】AD
【解析】本题主要考察几何光学和物理光学的基础知识应用。 根据题干描述“当θ =时，光屏NQ区域A光的光斑消失，继续增大θ角，当θ=β时，光屏NQ区域B光的光斑消失”，结合发生全反射的临界角C满足：sinC= 1/ n 可知，A选项“玻璃砖对A光的折射率比对B光的大”正确； B选项错误，由n = c / v ，结合A选项可知； C选项错误，当α < θ < β 时，B光尚未发生全反射现象，故光屏上应该看到2个亮斑，其中包含NP侧的反射光斑（A、B重合）以及NQ一侧的B光的折射光线形成的光斑； D选项正确。当β< θ < π/ 2 时，A、B两光均发生了全反射，故仅能看到NP侧的反射光斑（A、B重合） 。
8.2011年理综重庆卷
18．在一次讨论中，老师问道：“假如水中相同深度处有a、b、c三种不同颜色的单色点光源，有人在水面上方同等条件下观测发现，b在水下的像最深，c照亮水面的面积比a的大。关于这三种光在水中的性质，同学们能做出什么判断？”有同学回答如下：①c光的频率最大；②a光的传播速度最小；③b光的折射率最大；④a光的波长比b光的短。根据老师的假定，以上回答正确的是
A．①② B．①③ C．②④ D．③④
答案：C
解析：根据视深公式说明频率最小的光，水对它的折射率最小，在水下的像最深，所以b的折射率最小，频率最小，波长最大，传播速度最大，③错误，④正确；照亮水面的圆面积的半径R与临界角C满足，又，c照亮水面的面积比a的大，则c的临界角大，水对c的折射率小，所以a的折射率最大，a的频率最大，a的传播速度最小，①错误，②正确。所以正确的说法是②和④，选择C。
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