作業33光的折射、全反射A組基礎達標微練一全反射現象的理解及應用1.(2024浙江桐鄉一中月考)如圖所示的風景照片中,湖水澄澈見底,近處湖面水下的景物都看得很清晰,而遠處則只看到對岸山峰和天空彩虹的倒影,水面下的景物則根本看不到。下列說法正確的是()A.水下的石頭看起來的深度比實際深一些B.彩虹的成因是光的衍射C.遠處對岸山峰和天空彩虹的倒影特殊清晰,是由于光的干涉所引起的D.遠處水面下景物看不到,是由于光線發生了全反射2.如圖甲所示,一種檢測油深度的油量計豎直固定在油桶內,當入射光豎直向下照耀時,通過視察油桶上方的矩形窗口亮暗兩個區域可確定油量。圖乙是油量計結構圖,它是一塊鋸齒形的透亮塑料,鋸齒形的底是一個等腰直角三角形,最右邊的鋸齒剛接觸到油桶的底部,已知透亮塑料的折射率小于油的折射率,則下列說法正確的是()A.透亮塑料的折射率應小于2B.塑料鋸齒和油的界面處發生全反射形成暗區C.油量增加時,亮區范圍變大D.對于透亮塑料和油來說,油是光密介質微練二折射定律與全反射綜合3.(2024浙江嘉興高三一模)某同學將半圓形透亮磚平放在方格紙上,用激光筆將激光束垂直于AC面射入,可以看到光束從圓弧面ABC出射,緩慢平移激光束,在如圖所示位置時,出射光束恰好消逝,則該透亮磚材料的折射率為()A.1.3 B.1.4C.1.6 D.1.94.(多選)(2024浙江寧波高三二模)如圖所示,兩塊完全相同的半圓形玻璃磚的圓心分別為O1和O2,兩直徑平行且拉開一段距離d,現讓一細光束沿玻璃磚A的半徑方向入射,并從O1出射后入射到玻璃磚B。設入射方向與直線O1O2的夾角為i,已知玻璃磚的折射率為1.5,忽視光在每種介質中的二次反射,下列說法正確的是()A.i確定,變更d,玻璃磚B圓弧面的出射光線與入射光線始終平行B.i確定,變更d,光束可能在玻璃磚B的圓弧面發生全反射C.d確定,變更i,始終有光束從玻璃磚A的圓弧面出射D.d確定,變更i,光束可能在玻璃磚B的圓弧面發生全反射B組綜合提升5.(2024浙江溫州高三一模)如圖所示,ABCD是底角為45°的等腰梯形的棱鏡橫截面,與底邊BC平行的兩束單色光a、b(間距可調)從AB邊射入,經BC邊反射從CD邊射出(圖中未畫出)。已知棱鏡對a、b兩束光的折射率滿意na>nb>2,下列說法正確的是()A.a、b兩束光不行能從CD邊同一位置射出B.a光從CD邊射出位置確定離底邊BC更近C.b光從AB邊射入到CD邊射出時間確定更短D.a、b兩束光從AB邊射入到CD邊射出時間可能一樣長6.(2024浙江東陽高三三模)如圖所示,半徑為R的半圓形透亮介質材料固定在地面上,AB面垂直地面,在地面上有一單色點光源P,發出兩束光線,分別射向圓心O和圓弧上與O在同一高度的C點,兩束光從AB面出射后恰好平行,已知PA=43R,光在真空中傳播速度為c。下列說法正確的是(A.光在此介質中的傳播速度為0.75cB.從AB面出射的兩束平行光間距為0.75RC.若光源P向左移動距離23R時,從ABD.若光源P向右移動23R過程中,兩束光都可能在AB7.(2024浙江Z20名校協作體高三二模)如圖甲所示,O點是一半徑為R的勻質玻璃半球體的球心,平面水平放置,有一束光線從距離O點為r=33R的P點入射至玻璃半球內,光線與豎直方向的夾角為θ,當θ=0°時間線恰好在球面發生全反射,若只考慮第一次射到各表面的光線,則(A.玻璃的折射率為3B.若要使光線從球形表面出射后恰好與入射光平行,則θ=30°C.變更夾角θ,光線在半球中傳播的最長時間為(D.如圖乙所示,若半球球面區域均有光線豎直向下入射,則平面有光出射的面積為(2+2)8.人工鋯石的折射率介于一般玻璃和鉆石之間,通常用來代替鉆石做成“物美價廉”的飾品。現有一塊等腰三棱鏡形態的人工鋯石材料,如圖所示。已知AB=BC=a,∠B=120°,一束激光垂直于AB邊由D點入射,BD=14a,在AC面上恰能發生全反射,并由BC面的E點(圖中未畫出)射出,已知光在真空中的速度大小為c,求(1)該人工鋯石的折射率n;(2)光在該人工鋯石中的傳播速度大小;(3)激光在材料中由D到E的傳播時間t。參考答案第十三單元光學作業33光的折射、全反射1.D解析水下石頭反射的光線由水中進入空氣時,在水面上發生折射,折射角大于入射角,折射光線進入人眼,人眼會逆著折射光線的方向看去,就會覺得石頭位置變淺了,所以水下的石頭看起來的深度比實際淺一些,故A錯誤;彩虹的成因是光的折射,故B錯誤;遠處對岸山峰和天空彩虹的倒影特殊清晰,是由于光在水面上發生了反射,故C錯誤;遠處水面下景物的光線射到水面上,入射角很大,當入射角大于等于臨界角時間線不能射出水面,因而看不見,故D正確。2.D解析如圖所示光由上面射入塑料板中,在直角部分發生全反射時上面看起來才會光明,光從透亮塑料板射向空氣,此時發生全反射的條件是折射率n>1sin45°=2,即透亮塑料的折射率應大于2,故A錯誤;光從塑料鋸齒和油的界面處發生折射,光線射向油中,在矩形窗口形成暗區,故B3.B解析畫出激光束從玻璃磚射出時恰好發生全反射的光路圖如圖所示則由圖可得sinα=57,所以折射率為n=1sinα4.BCD解析依據題意作出光路如圖甲所示甲i確定,變更d,依據折射定律可知變更d前后入射光線平行,出射光線不平行,故A錯誤;i確定,變更d,如圖乙所示乙角α不變,d越大入射角θ越大,θ越接近等于α,而α>i,故d變大,θ有可能大于i,可知θ有可能大于全反射臨界角,光束有可能在玻璃磚B的圓弧面發生全反射,故B正確;d確定,變更i,始終有光束在O1點被反射,反射光線始終沿玻璃磚A的半徑射出,故C正確;d確定,變更i,當i增大時,光束可能在玻璃磚B的圓弧面的入射角大于臨界角C,會發生全反射,故D正確。5.C解析作出光路圖如圖所示由圖可知,由于a、b光束的間距可調,故a光束上移,b光束下移,a、b光束就有可能從CD邊同一位置射出,故A錯誤;由圖可知,a光束從CD邊射出可能離底邊BC更遠,故B錯誤;依據圖中b光束的光路圖,由正弦定理得EFsin45°=BEsin(90°+β)=BEcosβ,可知EF=sin45°cosβBE,同理可得EG=sin45°cosβCE,b光束在玻璃中的路程為sb=EF+EG=sin45°cosβ(CE+BE)=12cosβBC,b光束在玻璃中運動的速度vb=cnb=csin45°sinβ6.C解析從C點入射的光線,經玻璃磚折射后,從AB面出射的光線與PC平行,射向圓心O光線PO不變更傳播方向,從AB面出射后,兩出射光線平行,兩束光的光路如圖所示設光線在O點的入射角為i,折射角為r,依據幾何關系可得tani=R43R=34,tanr=R43R-R=3,可得sini=35,sinr=310,故折射率為n=sinrsini=102,光在此介質中的傳播速度為v=cn=105c,A錯誤;在玻璃磚中的兩光線平行,光線在C點的折射角為i,則從AB面出射的兩束平行光間距為Δd=Rtani·cosr=31040R,B錯誤;設當PA=x時,從AB面出射的兩束光平行,則n=sin7.D解析當θ=0°時間線恰好在球面發生全反射,即在球面處入射角恰好等于全反射臨界角C,光路圖如圖1所示,依據幾何關系可得sinC=rR,依據全反射臨界角C滿意的條件可得sinC=1n,解得n=3,故圖1若要使光線從球形表面出射后恰好與入射光平行,那么出射光線與入射光線以及法線必在同一平面內,且入射點與出射點的法線平行,入射光線必需在豎直平面內,光路圖如圖2所示,出射點必在O點的正上方;依據幾何關系可得tanβ=rR,解得β=30°,依據折射定律可知,光線與豎直方向的夾角θ必大于30°,故B圖2要使光線在半球中傳播的時間最長,因只考慮第一次射到各表面的光線,當θ臨界等于90°時,光線在半球中傳播路程最長,光路圖如圖3所示,其中路程s滿意要求;圖3因入射角臨界為90°,故折射角等于C,由余弦定理得R2=r2+s2-2rs·cos(90°-C),解得s=(7+1)R3,光在介質中傳播速度為v=cn,最長時間為t能從平面出射的臨界光路圖如圖4所示,光線在平面的B點恰好發生全反射,以OB的長L為半徑的圓形區域有光出射;設臨界光線在A點入射角為α,折射角為γ,在B點出射時入射角等于全反射臨界角C;由折射定律得n=sinαsinγ;由幾何關系