光的折射和全反射高考真题附带答案.docx

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光的折射和全反射高考真题附带答案

考点1光的折射和全反射

1.〔09•全国卷I•15〕某物体左右两侧各有一竖直放置的平面镜,两平面镜相互平

行,物体距离左镜4m右镜8m,如下列图,物体在左镜所成的像中从右向左数的第三个像

与物体的距离是〔B〕

A.24m

B.32m

C.40m

D.48m

解析：

此题考查平面镜成像.从右向左在左镜中的第一个像是物体的像距离物体8cm,第

二个像是物体在右镜所成像的像,第3个像是第一个像在右镜中的像在左镜中的像距离物体

为32cm.

2.〔09•全国卷H-21〕—玻璃砖横截面如下列图,其中ABC为直角三角形〔AC边末

画出〕,AB为直角边NABC=45;ADC^一圆弧,其圆心在BC边的中点.此玻璃的折射率为1.5.P为一贴近玻璃砖放置的、与AB垂直的光屏.假设一束宽度与AB边长度相等的平行

光从AB边垂直射入玻璃砖,那么〔BD〕

A.从BC边折射出束宽度与BC边长度相等的平行光

B.屏上有一亮区,其宽度小于AB边的长度

C.屏上有一亮区,其宽度等于AC边的长度

D.当屏向远离玻璃砖的方向平行移动时,屏上亮区先逐渐变小然后逐渐变大

解析:

此题考查光的折射和全反射.宽为AB的平行光进入到玻璃中直接射到BC面,入射

…o1

角为45＞临界角9=arcsin——,所以在BC面上发生全反射仍然以宽度大小为AB长度的竖

1.5

直向下的平行光射到AC圆弧面上.根据几何关系可得到在屏上的亮区宽度小于AB的长度,B

对.D正确.

3.〔09•广东物理•14〕〔1〕在阳光照射下,充满雾气的瀑布上方常常会出现美丽的

彩虹.彩虹是太阳光射入球形水珠经折射、内反射,再折射后形成的.光的折射发生在两种

不同.

不同介质的上,不同的单色光在同种均匀介质中

答案：

〔1〕界面,传播速度

4.

〔09•四川•21〕如下列图,空气中有一横截面为半圆

环的均匀透明柱体,其内圆半径为r,外圆半径为R,R=J2r.

现有一束单色光垂直于水平端面

A射入透明柱体,只经过两次全反射就垂直于水平端面

射出.设透明柱体的折射率为

n,光在透明柱体内传播的时间为t,假设真空中的光速为c,

（AB）

A.n可能为J3

B.n可能为2

22r

C.t可能为竺仝c

48r

D.t可能为竺

解析：

只经过两次全反射可知第一次入射角为

45.,反射光路图如右图所示.根据全

反射可知临界角CV45°,再根据n=可知n>J2;光在

sinC

透明柱体中运动路程为L=4r,运动时间为t=L/V=4nr/c,那么

t>4?

比,CD均错.

5.〔09•浙江•18〕如下列图,有一束平行于等边三棱镜

截面ABC的单色光从空气射向E点,并偏折到F点,入射方向与边AB的夹角为

e=30o,E、F分别为边AB、BC的中点,那么〔AC

A.该棱镜的折射率为.3

B.光在F点发生全反射

C.光从空气进入棱镜,波长变小

D.从F点出射的光束与入射到E点的光束平行

解析：

在E点作出法结线可知入射角为60°,折射角为30°,折射率为J3;由光路的

可逆性可知,在BC边上的入射角小于临界角,不会发生全反射,B错；由公式舄介=一1,n

可知C对；三棱镜两次折射使得光线都向底边偏折,不会与入射到E点的光束平行,故D

错.

6.〔09•山东•37〕

（物理一一物理3-4）

（2）一束单色光由左侧时的清水的薄壁

圆柱比,图2为过轴线的截面图,调整入射角a,光线拾好在不和空气的界面上发生全反射,

水的折射角为

a的值.

1

解析：

（2）当光线在水面发生全放射时有sinC=一,当光线从左侧射入时,由折射

n

=n,联立这两式代入数据可得sina=—

二一3

sin%-C）

考点：

光的折射和全放射

7.（09-江苏物理•12.B）

（1）如图甲所示,强强乘电梯速度为0.9c（C为光速）的

宇宙飞船追赶正前方的壮壮,壮壮的飞行速度为0.5C,强强向壮壮发出一束光进行联络,

那么壮壮观测到该光束的传播速度为.（填写选项前的字母）

0,9c0,5c

强强光束壮壮

（第12B题图甲）

（A）0.4c（B）0.5c（C）0.9c（D）1.0c

（3）图丙是北京奥运会期间安置在游泳池底部的照相机拍摄的一张照片,照相机的镜

头竖直向上.照片中,水利方运动馆的景象呈现在半径r=11cm的圆型范围内,水面上的

4

您动贝手到脚的长度I=10cm,右水的折射率为n=—,请根据运发动的实际身高估算

3

该游泳池的水深h,（结果保存两位有效数字）

〔笫电国丙；

答案：

〔1〕D;〔3〕设照片圆形区域的实际半径为R,运发动的实际长为L折射定律

nsin：

=sin90

几何关系sin二

_RR_L

R2h2,rI

得h=Jn2-1Lr

I

取L=2.2m,解得h=2.1〔m〕〔1.6~2.6m都算对〕

解析：

〔1〕根据爱因斯坦相对论,在任何参考系中,光速不变.D项正确.

〔3〕根据题意能画出光路图,正确使用物象比解决此题的

关键.

设照片圆形区域的实际半径为R,运发动的实际长为L,光路如图:

折射定律nsin：

•=sin90

几何关系E=jR,物象比R—

R2h2rl

得h=寸n2T'r

l

取L=2.2m,解得h=2.1（m）

〔此题为估算题,在取运发动实际长度时可以有一个范围,但要符合实际,故求得

值可以不同1.6~2.6m均可〕

〔09-海南物理-

18.

（1）:

如图,

一透明半圆柱体||

一一

8.

折射率为n=2,半径为R、长为L.一平行光束从半圆柱体

的矩形外表垂直射入,从局部柱面有光线射出.球该局部柱

面的面积S.

解析：

半圆柱体的横截面如下列图,OO'为半径.设从

A点入射的光线在B点处恰好

满足全反射条件,由折射定律有

nsin-1

式中,e为全反射临界角.由几何关系得

NOO'B0②

S=2RL,NO'OB③

代入题所给条件得

S=—RL④

3

9.（09•宁夏•35.

（2））一棱镜的截面为直角三角形ABCZA=3&,斜边AB=a.棱镜材料的折射率为nK.在此截面所在的平面内,一条光线以45°的入射角从AC边的中点M射入棱镜射出的点的位置（不考虑光线沿原来路返回的情况）.

解析：

设入射角为i,折射角为r,由折射定律得

sini

=n

sinr

由条件及①式得

AB

①

r=30°

如果入射光线在法线的右侧,光路图如图1所示.设出射点为F,由几何关系可得

3

AF=一a③

8

3

即出射点在AB边上离A点-a的位置.

8

如果入射光线在法线的左侧,光路图如图2所示.设折射光线与AB的交点为Do

由几何关系可知,在D点的入射角

□-60°

设全发射的临界角为ec,那么

..1sin^c=—⑤

cn

由⑤和条件得

6c=45°⑥

因此,光在D点全反射.

设此光线的出射点为E,由几何关系得

ZDEB=9Q°

BD=a—2AF⑦

BE=BDsin3Q°⑧

联立③⑦⑧式得

“1-

BE=—a⑨

8

即出射点在BC边上离B点1a的位置.

8

1Q.〔Q8•全国I•21〕一束由红、蓝两单色光组成的光线从一平板玻璃砖的上外表以

入射角0射入,穿过玻璃砖自下表射出.该玻璃对红光的折射率为1.5.设红光与蓝光

穿过玻璃砖所用的时间分别为

11和t2,那么在.从Q°逐渐增大至90°的过程中

A.t1始终大于t2B.

t1始终小于12

C.t1先大于后小于t2

D.

t1先小于后大于t2

解析：

设折射角为

h

中的时间为t=M

a,玻璃砖的厚度为h,由折射定律n=SL^,且n如,在玻璃砖sinav

4

2n

联立解得t8n2sin2°,红光频率较小,0为零时,t1

为9Q°时,趋近渐近线,初步判定该函数为单调函数,通过带入0为其它特殊值,仍然有

t1

11.〔Q8•全国H-15〕一束单色光斜射到厚平板玻璃的一个外表上,经两次折射后从玻璃板另一个外表射出,出射光线相对于入射光线侧移了一段距离.在以下情况下,出射光线

侧移距离最大的是〔D〕

A.红光以3Q°的入射角入射

B.红光以45°的入射角入射

C.紫光以30°的入射角入射

D.紫光以45°的入射角入射

解析：

由于同种介质对紫光的折射率较大,故入射角相同时,紫光侧移距离较大,A、B

项错；设入射角为i,折射角为r,那么侧移距离Ax=g^写竿.,可见对于同一种色光

、一sin2i

入射角越大,侧移距离越大,D项正确.

12.

〔08•四川•21〕如图,一束单色光射入一玻璃球体,入

射角为60°.己知光线在玻璃球内经一次反射后,再次折射回到空

气中时与入射光线平行.此玻璃的折射率为

〔C〕

A.2B.1.5C...3D.2

平

B

解析：

如图,为光线在玻璃球内的光路图.A、C为折射点,B为反射点,作OD,

行于入射光线,故匕AOD=2^0.=60〞,所以ZOA^3^,玻璃的

折射率

sin60c

n==、,3

sin30

E、F、G

一、,….1一,

N§

0EFGHM

13.〔08-重庆•19〕如图是一个一圆柱体棱镜的截面图,图中

4

H将半径OM^成5等份,虚线EE、FFi、GG、HH平行于半径ON,ONfe可吸

收到达其上的所有光线.该棱镜的折射率n=5,假设平行光束垂直入射并覆

3

盖OM那么光线

A.不能从圆孤南射出

B.

只能从圆孤砧射出

C.能从圆孤f涂射出

D.

能从圆孤众射出

解析：

此题考查光的折射有关的知识,此题为中等难度题目.由该棱镜的折射率为

513

n=—可知其临界角C洒足：

sinC=—=一,可求出GG右边的入射光线没有发生全反射,

3n5

其左边的光线全部发生全反射.所以光线只能从圆弧NG射出.

14.〔08•宁夏•32〕一半径为R的1/4球体放置在水平面上,球体由折射率为J3的

透明材料制成.现有一束位于过球心O的竖直平面内的光线,平行于桌面射到球体外表上,

折射入球体后再从竖直外表射出,如下列图.入射光线与桌面的距离为把R/2.求出射角.

解析：

设入射光线与1/4球体的交点为G连接OCOC即为入射点的法线.因此,图

B.依题意,/COBa.

中的角a为入射角.过C点作球体水平外表的垂线,垂足为

又由△OBC知sina

设光线在C点的折射角为3,由折射定律得

sin:

sin:

"3

由①②式得

上=30

由几何关系知,光线在球体的竖直外表上的入射角

丫（见图）为30°.由折射定律得

sin1

sin3

因仕匕sin=技,食军得口=60

2

此题考查几何光学知识,通过画光路图,根据折射定律,由几何关系列式求解.

15.（08•山东•37）麦克斯韦在1865年发表的〈〈电磁场的动力学理论?

一文中揭示了电、磁现象与光的内在联系及统一性,即光是电磁波.

（1）一单色光波在折射率为1.5的介质中传播,某时刻电场横波图象如图1所示.求该光波的频率.

（2）图2表示两面平行玻璃砖的截面图,一束平行于CD边的单色光入射到AC界面上,a、b是其中的两条

平行光线.光线a在玻璃砖中的光路已给出.画出光线b从玻璃砖中首次出射的光路图.并标出出射光线与

界面法线夹角的度数.

0

452胃B

2琳/5号必1105）b

CD

图2

答案见解析

解析：

（1）设光在介质中的传播速度为V,波长为入.频率为f,那么

片①

c

V=_②

n

联立①②式得f=号③

n人

从波形图上读出波长入=4X10-7m,代人数据解得

f=5X1014Hz④

（2）光路如下列图

16.（08•广东物理•14）

（1）大海中航行的轮船,受到大风大浪冲击时,为了预防

倾覆,应当改变航行方向和

使风浪冲击力的频率远离轮船摇摆的.

（2）光纤通信中,光导纤维递光信号的物理原理是利用光的现象,要发生这种现象,必须满足的条件是：

光从光密介质射向,且入射角等于或大于.

答案

（1）速度频率

（2）全反射光疏介质临界角