1、【 精品教育资源文库 】 第 1 讲 光的折射、全反射 板块三限时规范特训 时间： 45 分钟 满分： 100 分 一、选择题 (本题共 8 小题，每小题 8 分，共 64 分。其中 1 5 为单选， 6 8 为多选 ) 1.如图所示，一束光从空气垂直射到直角三棱镜的界面 AB 上，棱镜材料的折射率为 1.414，这束光线从BC 边射出棱镜后与界面 BC 的夹角为 ( ) A 90 B 60 C 30 D 45 答案 D 解析 由 sinC 1n 12得 C 45 ，如图所示，则光在 AC 界面射向真空时发生全 反射。由几何关系可求得在 BC 面的入射角 i 30 ，由折射定律 n sinr
2、sini得 sinr nsini 2sin30 22 ，所以 r 45 ，则这束光线从 BC 边射出棱镜后与界面 BC 的夹角为 45 ，故 D 正确。 2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的是 ( ) 答案 A 解析 光沿玻璃砖截面半径射向 O 点，在界面处，入射角大于临界角时，发生全反射，小于临界角时，在空气中的折射角大于 入射角， A 正确， C 错误；光由空气射向玻璃砖时，不会发生全反射，在玻璃中的折射角应小于入射角， B、 D 错误。 3空气中悬浮着一颗球形小水珠，一缕阳光水平射入其中，如图所示。 n 甲 、 n 乙 和 n 丙
3、分别表示水对甲光、乙光和丙光的折射率。则以下表述正确的是 ( ) 【 精品教育资源文库 】 A n 甲 n 乙 n 丙 B波长 的关系 甲 乙 丙 D光由水珠出射到空气的折射角关系 甲 乙 丙 答案 D 解析 由题图可知，丙光的偏折最大，折射率最大，甲光的偏折最小，折射率最小， A 错误；根据频率与波长的关系， 丙光的波长最小，甲光的波长最大， B 错误；根据折射率与频率的关系，频率越大，折射率越大，知丙光的频率最大，甲光的频率最小， C 错误；如图所示，由几何知识可知，光从水珠到空气的入射角 i 与光从空气到水珠的折射角 r 相等，又 n sinisinr sinsini ，故 i，三种光
4、从空气到水珠的入射角 i 相同，所以由水珠出射到空气的折射角关系 甲 乙 丙 ， D 正确。 4图甲为某同学利用半圆形玻璃砖测定玻璃折射率 n 的装置示意图。他让光从空气射向玻璃砖，在正确操作后，他利用测 出的数据作出了图乙所示的折射角正弦 (sinr)与入射角正弦 (sini)的关系图象。则下列说法正确的是 ( ) A 该玻璃的折射率 n 23 B该玻璃的折射率 n 1.5 【 精品教育资源文库 】 C光由空气进入该玻璃砖中传播时，光波频率变为原来的 23倍 D光由空气进入该玻璃砖中传播时，光波波长变为原来的 1.5 倍 答案 B 解析 由折射定律 n sinisinr可知，折射角正弦 (
5、sinr)与入射角正弦 (sini)的关系图象的斜率的倒数表示折射率，所以 n 32 1.5， A 错误， B 正确；光由空气进入该玻璃砖中传播时，光波频率不变，由 n cv 12可知，光波波长变为原来的 23， C、 D 错误。 5 2016 四川高考 某同学通过实验测定半圆形玻璃砖的折射率 n。如图甲所示， O 是圆心， MN 是法线，AO、 BO 分别表示某次测量时光线在空气和玻璃砖中的传播路径。该同学测得多组入射角 i 和折射角 r，作出sinisinr 图象如图乙所示。则 ( ) A光由 A 经 O 到 B， n 1.5 B光由 B 经 O 到 A， n 1.5 C光由 A 经 O
6、到 B， n 0.67 D光由 B 经 O 到 A， n 0.67 答案 B 解析 在本题中，介质折射率为空气中角度的正弦和介质中角度的正弦之比，则 n sinrsini 0.90.6 1.5。由题给信息知入射角为 i， i 介 ， C 正确；三棱镜两次折射使得光线都向底边偏折，不会与入射到 E 点的【 精品教育资源文库 】 光束平行， D 错误。 8.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
7、 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 答案 BCD 解析 根据折射定律可知，光由空气斜射入水中时入射角大于折射角，则画出光路图如图所示，可知 O1点应在 O 点的左侧，故 A 错误。光从光疏介质 (空气 )进入光密介质 (水 )中时，速度变小，故 B 正确。紫光的折射率大于蓝光，所以入射角相同时，折射角要小于蓝光的，则可能通
8、过 B 点正下方的 C 点，故 C 正确。若是红光，折射率小于蓝光，入射角相同时，折射角大于蓝光的，则可能通过 B 点上方的 D 点，故 D 正确。若蓝光沿AO 方向射入，根据折射定律可知，折射光线应该在 O1B 线的右侧，不能通过 B 点正上方的 D 点，故 E 错误。 二、非选择题 (本题共 5 小题，共 36 分 ) 9.(4 分 )如图所示，某同学用插针法测定一半圆形玻璃砖的折射率。在平铺的白纸上垂直纸面插大头针 P1、P2 确定入射光线 ，并让入射光线过圆心 O，在玻璃砖 (图中实线部分 )另一侧垂直纸面插大头针 P3，使 P3 挡住P1、 P2的像，连接 OP3，图中 MN 为分界
9、线，虚线半圆与玻璃砖对称， B、 C 分别是入射光线、折射光线与圆的交点， AB、 CD 均垂直于法线并分别交法线于 A、 D 点。 【 精品教育资源文库 】 (1)设 AB 的长度为 l1， AO 的长度为 l2， CD 的长度为 l3， DO 的长度为 l4，为较方便地表示出玻璃砖的折射率，需用刻度尺测量 _，则玻璃砖的折射率可表示为 _。 (2)该同学在插大头针 P3前不小心将玻璃砖以 O 为圆心顺时针转过一小角度，由此 测得玻璃砖的折射率将_(选填 “ 偏大 ”“ 偏小 ” 或 “ 不变 ”) 。 答案 (1)l1和 l3 n l1l3(2)偏大 解析 (1)sin 1 l1BO，
10、sin 2 l3CO，玻璃砖的折射率 n sin 1sin2l1BOl3CO l1l3，因此只需测量 l1和 l3即可。 (2)当玻璃砖顺时针转过一个小角度时， 入射角增大，折射角也增大，但增大较小，折射光线顺时针偏转一个小角度，在处理数据时，认为玻璃砖没有转动，原法线 AD 位置不变，因此，由于入射光线与 AD 夹角没变，圆形玻璃砖半径不变，所以 l1不变，而折射光线与 AD 夹角变小，所以 l3减小，所以测量值 n l1l3将偏大。 10.2017 陕西宝鸡一模 (8 分 )有一个上、下表面平行且足够大的玻璃平板，玻璃平板的折射率为 n 43、厚度为 d 12 cm。现在其上方的空气中放置
11、一点光源 S，点光源距玻璃板的距离为 l 18 cm，从 S 发出 的光射向玻璃板，光线与竖直方向夹角最大为 53 ，经过玻璃板后从下表面射出，形成一个圆形光斑，如图所示。求玻璃板下表面圆形光斑的半径 (sin53 0.8)。 答案 33 cm 解析 由题意可知光在玻璃板上表面发生折射时的最大入射角为 ，设其折射角为 r，由折射定律可得 n sinsinr ，代入数据可得 r 37 。光在玻璃板下表面发生折射时，由于最大入射角为 r 37 ， sin37 351n，故 r 小于玻璃板的临界角，所以不会发生全反射。光在玻 璃板中传播的光路图如图所示。 【 精品教育资源文库 】 光从玻璃板下表面
12、射出时形成一个圆形发光面，设其半径大小为 R，则 R ltan dtanr，代入数据可得R 33 cm。 11.2017 广西南宁一模 (8 分 )半径为 R 的固定半圆形玻璃砖的横截面如图所示， O 点为圆心， OO 与直径 AB 垂直。足够大的光屏 CD 紧靠在玻璃砖的左侧且与 AB 垂直。一光束沿半径方向与 OO 成 30 射向 O点，光屏 CD 区域出现两个光斑，两光斑间的距离为 ( 3 1)R。求： (1)此玻璃的折射率； (2)当 变为多大时，两光斑恰好变为一 个。 答案 (1) 2 (2)45 解析 (1)光束在 AB 界面，一部分发生反射，另一部分发生折射，设折射角为 ，光路图
13、如图所示。 由几何关系得： l1 Rtan Rtan30 3R。 根据题意两光斑间的距离为 l1 l2 ( 3 1)R，所以 l2 R，所以 AOD 45 ，则 45 。 【 精品教育资源文库 】 根据折射定律，折射率 n sinsin sin45sin30 2。 (2)若光屏 CD 上恰好只剩一个光斑，则说明该光束恰好发生全反射。由 sinC 1n得临界角为 C 45 ，即当 45 时，光屏上两个光斑恰好变为一个光斑。 12.2017 广东梅州一模 (8 分 )如图所示，一玻璃球体的半径为 R， O 为球心， AB 为直径。来自 B 点的光线 BM 在 M 点射出，出射光线平行于 AB，另
14、一光线 BN 恰好在 N 点发生全反射。已知 ABM 30 。求： (1)玻璃的折射率； (2)球心 O 到 BN 的距离。 答案 (1) 3 (2) 33 R 解析 (1)设光线 BM 在 M 点的入射角为 2，折射角为 1，由几何知识可知 2 30 ， 1 60 ， 根据折射定律得 n sin 1sin2，代入数值得 n 3。 (2)光线 BN 恰好在 N 点发生全反射，则 BNO 为临界角 C， sinC 1n 设球心到 BN 的距离为 d，由几何知识可知 d RsinC Rn 33 R。 13.2017 威海二模 (8分 )如图所示，半径为 R的透明半球体对某种光的折射率为 53，在离透明半球体 2.8R处有一与透明半球体平面平行的光屏。该种平行光垂直透明半球体的平面射入，在光屏上形成一个圆形亮斑。 (1)求光屏上亮斑的直径； (不考虑光线在半球体内的多次反射 ) (2)若入射光的频率变大，则亮斑的直径如何变化？ 答案 (1)6.8R (2)光斑直径变大 【 精品教育资源文库 】 解析 (1)sinC 1
