1、课时跟踪检测（二十一）光的折射、全反射课时跟踪检测（二十一）光的折射、全反射 A组重基础 体现综合 1 如图所示， 在长方体玻璃砖的底面中心和实心玻璃半球的球心处， 分别放有点光源， 人从上面观察，看到的像点位置( ) A均在点光源位置 B均在点光源上方 C玻璃砖的在光源上方，玻璃半球的在光源处 D玻璃砖的在光源处，玻璃半球的在光源上方 解析：选 C 玻璃砖底面中心点光源发出的光，经玻璃表面折射后，折射角大于入射角，人逆着折射光看去，看到的虚像在光源上方，玻璃半球球心处的点光源发出的光射出时不发生偏折，看到的像点仍在光源处，选项 C 正确，A、B、D 错误。 2(多选)有一束单色光从介质 A
2、穿过介质 B 再折向介质 C，如图所示，下面说法中正确的是( ) A介质 B 的折射率最大 B介质 C 的折射率最大 C光在介质 B 中的速度最大 D光在介质 C 中的速度最大 解析：选 BC 由光路的可逆性，假设光分别由介质 B 进入介质 A 和介质 C，根据折射率的物理意义知介质 C 的折射率比介质 A 的大，即 nCnAnB，故选项 B 正确；利用 ncv可以判断出，光在介质 B 中传播速度最大，在介质 C 中传播速度最小，故选项 C 正确。 3 一个等腰直角三棱镜的截面如图所示， 一细束蓝光从 AC 面的 P 点沿平行底面 AB 方向射入棱镜后，经 AB 面反射，再从 BC 面的 Q
3、点射出，且有 PQAB(图中未画光在棱镜内的光路)。如果将一细束绿光仍从 P 点沿平行底面 AB 方向射入三棱镜，则从 BC 面射出的光线( ) A仍从 Q 点射出，出射光线平行于 AB B仍从 Q 点射出，出射光线不平行于 AB C可能从 Q点射出，出射光线平行于 AB D可能从 Q点射出，出射光线平行于 AB 解析：选 D 将蓝光换成绿光，其折射率变小，在 AC 面的折射角变大，光路如图所示，可能从 Q 点射出且平行于 AB，故 D 正确。 4(多选)某同学用插针法测量玻璃砖的折射率，他的实验方法和操作步骤正确无误，但他处理实验记录时发现玻璃砖的两个光学面 aa与 bb不平行，如图所示。则
4、( ) AAO 与 OB 两条直线平行 BAO 与 OB 两条直线不平行 C他测出的折射率偏大 D他测出的折射率不受影响 解析：选 BD 如图所示，在光线由 aa面进入玻璃砖的折射现象中，由折射定律知：nsin sin 。在光线由 bb面射出玻璃砖的偏折现象中，同理得 nsin rsin i。若 aa与 bb平行，则 i，因此 r，此时入射光线 AO 与出射光线 OB 平行； 若 aa与 bb不平行， 则 i， r， 此时入射光线 AO 与出射光线 OB不平行，选项 B 正确。在具体测定折射率时，要求实验方法、光路均准确无误，折射率的测量值不受 aa与 bb是否平行的影响，选项 D 正确。 5
5、(多选)如图所示，一束复色光从空气中沿半圆形玻璃砖半径方向射入，从玻璃砖射出后分成 a、b 两束单色光。则( ) A玻璃砖对 a 光的折射率为 2 B玻璃砖对 a 光的折射率为 1.5 Cb 光在玻璃砖中的传播速度比 a 光的小 Db 光在玻璃砖中的传播速度比 a 光的大 解析：选 AC 由题图可知 a 光的偏折程度比 b 光的小，则玻璃砖对 a 光的折射率较小，a 光在玻璃砖中的传播速度较大，故 C 正确，D 错误；根据折射定律可知玻璃砖对 a 光的折射率 nsin 45sin 30 2，故 A正确，B 错误。 6.如图所示是一个14圆柱体棱镜的截面图，图中 E、F、G、H 将半径 OM 分
6、成 5 等份，虚线 EE1、FF1、GG1、HH1平行于半径 ON，ON 边可吸收到达其上的所有光线。已知该棱镜的折射率 n53，若平行光束垂直入射并覆盖 OM，则光线( ) A不能从圆弧 NF1射出 B只能从圆弧 NG1射出 C能从圆弧 G1H1射出 D能从圆弧 H1M 射出 解析：选 B 由该棱镜的折射率为 n53，可知其临界角 C 满足 sin C1n35，由题图中的几何关系可求出 GG1右边的入射光线全部发生全反射，GG1左边的入射光线没有发生全反射，所以光线只能从圆弧 NG1射出，选项 B 正确。 7.如图所示，直角三角形 ABC 为一透明介质制成的三棱镜截面，且BAC30 ，有一束
7、平行光线垂直射向 AC 面，已知这种介质的折射率 n2，则( ) A可能有光线垂直 AB 边射出 B光线只能从 BC 边垂直射出 C光线只能从 AC 边垂直射出 D一定既有光线垂直 BC 边射出，又有光线垂直 AC 边射出 解析：选 D 因为 n2，而 sin C1n，所以 sin C12，C30 ，射到 AB 边的入射角 i30 ，发生了全反射，此光线反射到 AC 边的入射角 i60 ，再次发生全反射而垂直射到 BC 边上，从 BC 边射出，同理，射到 BC 边上的光线，经两次全反射后垂直 AC 边射出，故选项 D 正确。 8.在桌面上有一倒立的玻璃圆锥，其顶点恰好与桌面接触，圆锥的轴(图中
8、虚线)与桌面垂直，过轴线的截面为等边三角形，如图所示。有一半径为 r 的圆柱形平行光束垂直射入到圆锥的底面上，光束的中心轴与圆锥的轴重合。已知玻璃的折射率为 1.5，则光束在桌面上形成的光斑半径为( ) Ar B1.5r C2r D2.5r 解析： 选 C 若折射率大于233， 则临界角小于 60 ， 光路如图所示， 由几何关系可知 ONr， OA2r，AOMOMA30 ，即 AMOA2r，故光斑半径为 2r，故 C 正确。 9一厚度为 h 的大平板玻璃水平放置，其下表面贴有一半径为 r 的圆形发光面。在玻璃板上表面放置一半径为 R 的圆纸片，圆纸片与圆形发光面的中心在同一竖直线上。已知圆纸片
9、恰好能完全遮挡住从圆形发光面发出的光线(不考虑反射)，求平板玻璃的折射率。 解析：如图，考虑从圆形发光面边缘的 A 点发出的一条光线，假设它斜射到玻璃上表面的 A点发生折射，根据折射定律有 nsin sin 式中，n 是玻璃的折射率， 是入射角， 是折射角。现假设 A恰好在纸片边缘。由题意，在 A点刚好发生全反射，故 2 设 AA线段在玻璃上表面的投影长为 L，由几何关系有 sin LL2h2 由题意，纸片的半径应为 RLr 联立以上各式得 n 1hRr2。 答案： 1hRr2 B组重应用 体现创新 10(多选)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 BBCC 面的
10、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 2，只考虑由 DE 直接射向侧面 AACC 的光线。下列说法正确的是( ) A光从 AACC 面出射的区域占该侧面总面积的12 B光从 AACC 面出射的区域占该侧面总面积的23 C若 DE 发出的单色光频率变小，AACC 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，AACC 面有光出射的区域面积将减小 解析：选 AC 由全反射临界角与折射率的关系 sin C 1n12可知，临界角为 45 ，即光线垂直 BC 方向射出在AACC
11、面恰好发生全反射， 由几何知识可知光从AACC面出射的区域占该侧面总面积的12，所以 A 项正确，B 项错误；若 DE 发出的单光色频率变小，则折射率 n 随之减小，由 sin C1n可知，其临界角增大，所以 AACC 面有光出射的区域面积将增大，C 项正确，D 项错误。 11.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 60 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 BOP 之间的距离为22R C光在玻璃砖内的传播速度为33c D光从
12、玻璃到空气的临界角为 30 解析：选 C 光路图如图所示，设 OP 距离为 x，当 60 时，折射角为 r，光从玻璃砖圆形表面射出时与玻璃砖的界面交点为 Q，由出射光线与入射光线平行知过 P 点的法线与过 Q 点的法线平行，则玻璃砖的折射率 nsin sin r R2x2 sin x，又沿 P 点垂直入射的光恰好发生全反射，则 sin C1nxR，联立解得 x33R，n 3，故 A、B 项错误。临界角 Carcsin33，光在玻璃砖中的速度 vcn33c，故 C 项正确，D项错误。 12如图，平静湖面岸边的垂钓者，眼睛恰好位于岸边 P 点正上方 h10.9 m 的高度处，浮标 Q 离 P点 s
13、11.2 m 远，PQ 水平，鱼饵灯 M 在浮标正前方 s21.8 m 处的水下，垂钓者发现鱼饵灯刚好被浮标挡住，已知鱼饵灯离水面的深度 h22.4 m，求： (1)水的折射率 n； (2)若让鱼饵灯继续缓慢竖直下沉至恰好有光线从 P 处射出，则下沉距离 h 多大？( 72.6) 解析：(1)设空气中和水中光线与法线的夹角分别为 i、r 则有：sin is1s12h12，sin rs2s22h22 根据光的折射定律可知 nsin isin r， 联立并代入数据得：n43。 (2)当光线恰好从 P 处射出时，鱼饵灯与 P 点的连线和竖直方向夹角为临界角 C 则有 sin C1n，又 sin Cs1s2s1s22h2h2， 解得 h 7 m2.4 m0.2 m。 答案：(1)43 (2)0.2 m
