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1、 第一講 光的折射 全反射 1．甲在岸上， 乙潛入清澈的水中， 二人互相對看， 甲、乙看到對方的頭部位置是 ( ) A．都比實際位置高 B．都比實際位置低 C．甲看乙低，乙看甲高 ( 與實際位置比較 ) D．甲看乙高，乙看甲低 ( 與實際位置比較 ) 解析 根據(jù)折射定律可知，他們看到的都比實際位置高． 答案 A 2．單色光在真空中的傳播速度是 c，波長為 λ 0，在水中的傳播速度是 v，波長為 λ ， 水對這種單色光的折射率為 n. 當(dāng)這束單色光從空氣斜射入水中時， 入射角為 θ1，折射角為 θ

2、2 ，下列說法中正確的是 ( ) c c A． v＝ n，λ ＝ λ 0v sin θ 2 B． λ 0＝ nλ ，v＝ csin θ 1 v C． v＝ cn，λ ＝ λ 0c λ sin θ 1 D． λ 0＝ n ，v＝ csin θ 2 1 解析 光從真空進入另一種介質(zhì)時，頻率和周期不變，速度將變?yōu)樵瓉淼? n，所以波長 1 v c sin θ2 也將變?yōu)樵瓉淼? n，即 λ ＝λ 0c， λ 0＝ nλ ，v＝ n＝ csin θ1 ，選項 B 正確． 答案 B 3. 甲

3、、乙兩束單色光同時射到兩種介質(zhì)的分界面 MN上，由于發(fā)生折射而合為一束，如 下圖所示 ( 反射光未畫出 ) ，則下列判斷正確的是 ( ) 用心 愛心 專心 1 A．甲光頻率比乙光頻率大 B．相同條件下，甲光比乙光容易發(fā)生衍射 C．對同種介質(zhì)，甲光的折射率比乙光的折射率大 D．在同種介

4、質(zhì)中甲光光速比乙光光速小 解析 由折射情況示意圖可以看出，介質(zhì)對乙單色光的折射率更大，由此可知，乙單 色光頻率較高，波長較短，在同種介質(zhì)中光速較小，所以，選項 B 正確． 答案 B 4．如圖①所示，在平靜的水面下有一個點光源 ，它發(fā)出的兩種不同顏色的 a 光和 b S 光，在水面上形成了一個被照亮的圓形區(qū)域，該區(qū)域的中間為一圓形的由 ab 兩種單色光所 構(gòu)成的復(fù)色光區(qū)域，周邊為一環(huán)狀區(qū)域．且為 a 光的顏色 ( 見圖② ) ．則以下說法中正確的 是()

5、 A．水對 a 光的折射率比 b 光大 B． a 光在水中的傳播速度比 b 光小 C． a 光的頻率比 b 光小 D． a 光在水中的傳播頻率比在空氣中小 用心 愛心 專心 2 1 解析 由圖可知 b 光的全反射臨界角較小，由 sin C＝ n可知 b 光的折射率大， A 錯；由 c v＝ n可知 b 光在水中傳播速度小， B 錯；光在水中和空氣中的頻率相同， D 錯． 答案 C 5．光線從真空中入射到一塊

6、平行透明板上， 入射角為 40， 則反射光線和折射光線的 夾角可能是 ( ) A．小于 40 B．在 40到 100之間 C．大于 40 D．在 100到 140之間 解析 根據(jù)折射定律和反射定律，反射光線與界面的夾角為 50，而折射光線由于折 射率的不確定，使得折射光線與界面的夾角最小為接近 50，最大為接近 90. 答案 D 6. 如下圖所示， 空氣中有一橫截面為半圓環(huán)的均勻透明柱體， 其內(nèi)圓半徑為 r ，外圓半 徑為 R， R＝ 2r . 現(xiàn)有一束單色光垂直于水平端面 A 射入透明柱體，只經(jīng)過兩次全反射就垂

7、直于水平端面 B 射出．設(shè)透明柱體的折射率為 ，光在透明柱體內(nèi)傳播的時間為 t ，若真空 n 中的光速為 c，則 ( ) A． n 可能為 3 B． n 可能為 2 2 2r D． t 可能為 4.8 r C． t 可能為 c c 解析 用心 愛心 專心 3

8、 根據(jù)題意可畫出光路圖如上圖所示，則兩次全反射時的入射角均為 45，所以全反射 的臨界角 ≤45，折射率 n ≥ 1 ＝ 2，A、B 項均正確；波在介質(zhì)中的傳播速度 v ＝ c C sin45 n ≤ c ，所以傳播時間 t ＝ x ≥ 4 2r ， C、 D 項均錯誤． 2 v c 答案 AB

9、 7．黃、紅、綠三種單色光從介質(zhì)中以相同的入射角到達介質(zhì)和空氣的界面，若黃光恰 好發(fā)生全反射，則 ( ) A．綠光一定能發(fā)生全反射 B．紅光一定能發(fā)生全反射 C．綠光在該介質(zhì)中波長最短 D．只有紅光從介質(zhì)進入空氣 解析 三種顏色的光中綠光的頻率最高， 折射率最大， 在介質(zhì)中波速最小， 波長最短． 紅 光折射率最低，若黃光恰好發(fā)生全反射，入射角達到了臨界角，則綠光已經(jīng)發(fā)生了全反射． 答案 ACD 8．宇宙飛船以周期為 T 繞地球作圓周運動時，由于地球遮擋陽光，會經(jīng)歷“日全食” 過程，如下圖所示．已知地球的

10、半徑為 R，地球質(zhì)量為 M，引力常量為 G，地球自轉(zhuǎn)周期為 T0，太陽光可看作平行光．宇航員在 A 點測出地球的張角為 α ，則 ( ) 用心 愛心 專心 4 2πR A．飛船繞地球運動的線速度為 sin α T 2 B．一天內(nèi)，飛船經(jīng)歷“日全

11、食”的次數(shù)為 T T0 α T C．飛船每次“日全食”過程的時間為 0 2π D．飛船的周期為 ＝ 2π R R T α α sin GMsin 2 2 R 2π r 2π R 解析 由圖知， 飛船的軌道半徑為 r ＝ α ，飛船

12、的線速度 v＝ T ＝ α ，A 項正 sin 2 Tsin 2 確；飛船每繞地球轉(zhuǎn)一圈經(jīng)歷一次“日全食”，因而，一天內(nèi)飛船經(jīng)歷“日全食”的次數(shù) T0 α T 為 T，B 項錯誤；由于太陽光可看做平行光，飛船每次“日全食”過程的時間為 2π ，C 項錯 Mm 4π 2mr 誤；對于飛船，萬有引力提供向心力， Gr 2 ＝ T2. 所以 T＝ 2πr r 2π R R ， D 項正確． ＝ α G

13、M GMsin α sin 2 2 答案 AD 9．如圖所示，有一束平行于等邊三棱鏡截面 ABC的單色光從空氣射向 E 點，并偏折到 F 點，已知入射方向與邊 AB的夾角為 θ ＝30， E、 F 分別為邊 AB、BC的中點，則 ( ) 用心 愛心 專心 5

14、 A．該棱鏡的折射率為 3 B．光在 F 點發(fā)生全反射 C．光從空氣進入棱鏡，波長變小 D．從 F 點出射的光束與入射到 E 點的光束平行 解析 在 E點作出法線可知入射角為 60，折射角為 30，折射率為 3，A 對；在 BC 邊上的入射角小于臨界角，不會發(fā)生全反射， B 錯；由公式 λ λ空氣 介 ＝ n ，可知 C 對；三棱鏡 兩次折射使得光線都向底面偏折，不會與入射到 E 點的光束平行，故 D 錯． 答案 AC

15、 10. 一玻璃磚橫截面如下圖所示，其中ABC為直角三角形 ( AC邊未畫出 ) ，AB為直角邊， ∠ABC＝45； ADC為一圓弧， 其圓心在 BC邊的中點． 此玻璃的折射率為 1.5. P 為貼近玻璃 磚放置的、與 AB垂直的光屏．若一束寬度與 AB邊長度相等的平行光從 AB邊垂直射入玻璃 磚，則 ( ) 用心 愛心 專心 6

16、 A．從 BC邊折射出一束寬度與 BC邊長度相等的平行光 B．屏上有一亮區(qū)，其寬度小于 AB邊的長度 C．屏上有一亮區(qū)，其寬度等于 AC邊的長度 D．當(dāng)屏向遠離玻璃磚的方向平行移動時，屏上亮區(qū)先逐漸變小然后逐漸變大 解析 本題考查光的折射、全反射等知識，意在考查考生運用光的基本知識解決實際 問題的能力．作光路圖可知平行光從 AB 邊射入后不發(fā)生折射，射到 BC邊上時，由臨界角 1 1 2 2 公式可得 sin C＝n＝ 1.5 ＝ 3，得 C＝arcsin 3＜45，故全部光線發(fā)生全反射， A 錯誤； BC

17、 邊反射的光射向 ADC弧形邊后，由于弧 ADC對于平行光有會聚作用，可知 B 正確， C 錯誤； 同時當(dāng)屏向下移動時，屏上亮區(qū)將先變小后變大，所以 D 正確． 答案 BD 11. 雨過天晴，人們常看到天空中出現(xiàn)彩虹，它是由陽光照射到空中彌漫的水珠上時出 現(xiàn)的現(xiàn)象．在說明這個現(xiàn)象時，需要分析光線射入水珠后的光路．一束細光射入水珠，水 珠可視為一個半徑為 R的球，球心 O到入射光線的垂直距離為 d，水的折射率為 n. (1) 在如圖所示的圖上畫出該束光線射入水珠內(nèi)經(jīng)一次反射后又從水珠中射出的光路 圖；

18、 用心 愛心 專心 7 (2) 求 (1) 中的光線從射向水珠到射出水珠每一次偏轉(zhuǎn)的角度．解析 (1) 根據(jù)光的折射定律作圖，光路如圖①所示． (2) 以 i 、 r 表示入射光線的入射角、折射角，由折射定律有 sin i ＝ nsin r ， 所以 δ 1、δ 2、 δ 3 表

19、示每一次偏轉(zhuǎn)的角度，如圖②所示，由反射定律、折射定律和幾 d d 何關(guān)系可知 sin i ＝ ， sin r ＝ ， R nR δ 1＝ i － r ， δ2＝π － 2r ， δ3＝i － r . 由以上各式解得 d d 1 － arcsin nR δ ＝ arcsin R d δ 2＝ π － 2arcsin nR d d 3 － arcsin. δ ＝ arcsin R nR 答案 見解析 12．某有線制導(dǎo)導(dǎo)彈發(fā)射時，在導(dǎo)彈發(fā)射基地和導(dǎo)彈間連一根細如蛛絲的特制光纖， 它雙向傳輸信號，

20、能達到有線制導(dǎo)作用．光纖由纖芯和包層組成，其剖面如圖，其中纖芯 用心 愛心 專心 8 材料的折射率 1＝ 2，包層折射率 n 2＝ 3，光纖長度為 3 3 km.( 已知當(dāng)光從折射率為 n 1 的 n 介質(zhì)射入折射率為 n2 的介質(zhì)時，入射角 θ 1、折射角 θ 2 間滿足關(guān)系： n1sin θ 1＝ n2sin θ 2) (1) 試通過計算說明從光纖一端入射的光信號是否會通過包層“泄漏”出去； (2) 若導(dǎo)彈飛行

21、過程中，將有關(guān)參數(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)楣庑盘?，利用光纖發(fā)回發(fā)射基地經(jīng)瞬間處理后轉(zhuǎn)化為指令光信號返回導(dǎo)彈，求信號往返需要的最長時間． 解析 (1) 由題意在纖芯和包層分界面上全反射臨界角 C滿足 n1sin C＝ n2sin90 得 C＝ 60 當(dāng)在端面上的入射角最大 ( i m＝90) 時， 折射角 r 也最大， 在纖芯與包層分界面上的入 射角 i ′最?。? sin90 在端面上 i m＝90時，由 n1＝ sin r m 得 r m＝30 這時 i ′＝

22、 90－ 30＝ 60＝ C， 所以，從端面入射到光纖中的信號不會從包層中“泄漏”出去． 2L (2) 當(dāng)在端面上入射角最大時所用的時間最長，這時光在纖芯中總路程 s＝cos r m c 光纖中光速 v＝ n1 s ＝ 2Ln1 23 31032 － 5 s. 時間 t ＝ ＝ 8 s＝810 v ccos r m 310 cos30 答案 (1) 不會 (2)8 10 － 5s 用心 愛心 專心 9