第第頁高考物理總復習《光的折射和全反射》專項檢測卷及答案學校:___________姓名：___________班級：___________考號：___________A組必備知識基礎練題組一折射率與光路1.(2024遼寧大連高二期末)如圖所示,MN是空氣與某種液體的分界面,一束紅光由空氣射到分界面,一部分光被反射,一部分光進入液體中。當入射角是45°時,折射角為30°,則以下說法正確的是()A.反射光線與折射光線的夾角為90°B.該液體對紅光發生全反射的臨界角為45°C.該液體對紅光的折射率為3D.當紫光以同樣的入射角從空氣射到分界面時,折射角也是30°2.(2024浙江湖州高二月考)如圖所示,平面上有一個厚度不計的發光圓環,半徑為r,圓心為O。現用一個半徑為R的透明半球蓋住圓環(球心與圓環圓心重合),若圓環發出的光能全部射出半球,則半球的折射率可能為()A.2Rr B.C.3R2r D.3.(2024山東青島高二月考)如圖所示,AOB是截面為扇形的玻璃磚的橫截面圖,其頂角θ=83°,今有一束單色光在橫截面內從OA的中點E沿垂直OA的方向射入玻璃磚,一部分光線經AB面反射后恰好未從OB面射出,不考慮多次反射作用,sin37°=0.6,則玻璃磚的折射率為()A.53 B.C.3 D.54.(2024江蘇鹽城高二月考)在桌面上有一倒立的玻璃圓錐,其頂點恰好與桌面接觸,圓錐的軸(圖中虛線)與桌面垂直,過軸線的截面為等邊三角形,如圖所示。有一半徑為r的圓柱形平行光束垂直入射到圓錐的底面上,光束的中心軸與圓錐的軸重合。已知玻璃的折射率為1.5,則光束在桌面上形成的光斑半徑為()A.r B.1.5r C.2r D.2.5r題組二光的折射與全反射的綜合問題5.(多選)(2024山西運城期中)如圖所示,一束光由空氣射到透明介質球的A點,入射角為i,則()A.當i足夠大時,在A點將發生全反射B.當i足夠大時,光從球內向外射出時將發生全反射C.無論i多大,在A點都不會發生全反射D.無論i多大,光從球內向外射出時,都不會發生全反射6.(2024江西南昌高二月考)某玻璃棱鏡的截面如圖所示,由半徑為R的四分之一圓和直角三角形構成,∠C=30°,玻璃折射率為2,一平行細光束從AC邊上的D點射入該玻璃棱鏡,OD=22A.有光從AB邊射出B.有光從BC邊水平射出C.有光從AO邊射出D.有光從OC邊射出7.(2024山東臨沂月考)如圖所示,半徑為R、球心為O的半球內為真空,M為其頂點,半球外介質的折射率為2。一束以MO為中心,截面半徑r=12A.πR2 B.πC.π(3-1)2R2 D.π(2-1)2R2B組關鍵能力提升練8.(2024安徽合肥高二期末)如圖所示,玻璃三棱鏡的截面為直角三角形,其中∠A=60°,∠B=30°,∠C=90°,一束單色光照射到BC面上的D點,當入射角i=60°時,光線折射到AB邊上沒有光線射出,光線反射到AC面上與BC平行,則該玻璃的折射率為()A.3 B.2 C.1+32 9.如圖所示,AB為空氣與某種介質的界面,直線MN垂直于界面AB,光由空氣射入折射率n=3的這種介質。已知光在空氣中的傳播速度約為3×108m/s。(1)當入射角i=60°時,求折射角r;(2)求光在這種介質中的傳播速度大小v;(3)若光由這種介質射向空氣,求發生全反射的臨界角的正弦值sinC。10.如圖所示,三角形ABC為三棱鏡的截面圖,∠C=90°,∠B=30°,BC邊與水平面平行,O、D分別為AC、AB兩邊的中點,AC邊長為L。位于截面所在平面內的一束單色光,與水平方向成i0=60°角由O點入射,折射光線由BC邊上的E點射出,且OC=CE。當光在O點的入射角減小至某一值時,折射光線在BC邊上的F點(圖中未畫出)恰好發生全反射。真空中光速為c。(1)求該棱鏡對該單色光的折射率n;(2)光在F點發生全反射時,求AC邊上的入射角及光由O點傳播至F點所用的時間。C組核心素養拔高練11.(2022全國甲卷)如圖所示,邊長為a的正方形ABCD為一棱鏡的橫截面,M為AB邊的中點。在截面所在平面內,一光線自M點射入棱鏡,入射角為60°,經折射后在BC邊的N點恰好發生全反射,反射光線從CD邊的P點射出棱鏡。求棱鏡的折射率以及P、C兩點之間的距離。參考答案1.B解析由反射定律可知反射角為45°,由幾何知識可得反射光線與折射光線的夾角為180°-45°-30°=105°,A錯誤;由折射定律可得該液體對紅光的折射率為n=sinθ1sinθ2=sin45°sin30°=2,C錯誤;由全反射的臨界角公式可得sinC=1n=22,解得2.B解析設恰好發生全反射,如圖所示,則臨界角sinC=rR=1n,得n=Rr,若圓環發出的光能全部射出半球,說明球面不能發生全反射,則半球的折射率應小于Rr,故A、3.A解析如圖所示,因E點為OA的中點,所以入射角α=30°,β=θ=83°,臨界角C=180°-2α-β=37°,OB面恰好發生全反射,則sinC=1n,解得n=53,故4.C解析光路圖如圖所示,α=60°,sinα=32,而sinC=1n=23,所以α>C,光線將在BC面發生全反射,反射光線正好垂直于AC面射出,由對稱性可知CD即是光斑的半徑。由幾何知識可得,CD=OC,在三角形OCE中,∠COE=30°,CE=r,則5.CD解析光從光密介質射向光疏介質時才可能發生全反射,因此光在A點由空氣進入介質球時,肯定不能發生全反射。如圖所示,對于球上任意一點B,球面法線一定過球心O,設r為光從A點射入時的折射角,則r和i'為等腰三角形的兩底角,因此有i'=r,根據折射定律n=sinisinr,得sinr=sinin,即隨著i的增大,r增大,但顯然r不可能大于臨界角C,故i'也不可能大于臨界角,即光從B點射出時,不可能發生全反射,在B點的反射光射向D點,同樣在D點也不會發生全反射,6.D解析作出光路圖如圖所示可得∠1=45°,由于玻璃折射率為2,根據全反射臨界角公式sinC=1n,可得全反射的臨界角為45°,則該光線在AB邊恰好發生全反射,反射光線從E點沿著平行于AC邊的EF方向傳播,根據幾何關系可得,光線在BC邊的入射角為∠2=60°,大于臨界角,所以在BC邊繼續發生全反射,再根據幾何關系可知,光線在AC邊的入射角為∠3=30°<45°,此時將不再發生全反射,光線將從OC邊射出,故D7.C解析根據幾何關系,光束邊緣的光線進入半球時的入射角為30°,根據折射定律可知n=sinθsin30°,解得θ=45°,設到達底面時與O點距離為l,則有lsin45°=Rsin75°,解得l=(3-1)R,則能從底面透射出光的面積為S=π(38.A解析光束在BC邊上折射,sinisinr=n,由幾何關系r=α=30°,解得n=3,9.解析(1)根據折射定律n=sinisinr=sin解得折射角為r=30°。(2)光在這種介質中的傳播速度大小為v=cn=3×1083m/s=(3)光由這種介質射向空氣,發生全反射的臨界角的正弦值為sinC=1n答案(1)30°(2)3×108m/s(3)310.解析(1)由題意,光路如圖甲所示。甲根據OC=CE可知折射角r0=45°,則根據折射定律有n=sin(2)由臨界角公式知sinC0=1則cosC0=1乙光在F點恰好發生全反射時,設AC邊上的入射角為i,折射角為r,光路圖如圖乙所示。由幾何關系知r=90°-C0根據折射定律n=sin代入可得sini=2即i=45°根據幾