備戰(zhàn)2025屆新高考物理一輪總復(fù)習練習第14章光學電磁波相對論第1講光的折射全反射-試卷下載-教習網(wǎng)

基礎(chǔ)對點練
題組一折射定律折射率
1.(2023江蘇卷)地球表面附近空氣的折射率隨高度降低而增大,太陽光斜射向地面的過程中會發(fā)生彎曲。下列光路圖中能描述該現(xiàn)象的是( )

2.(2024廣東惠州統(tǒng)考一模)2021年12月9日,航天員王亞平在中國空間站為青少年帶來了一場精彩紛呈的太空科普課,她在水膜里注水,得到了一個晶瑩剔透的水球,如圖所示,MN是通過該水球球心O的一條直線,與球右表面交于C點,一束單色光AB平行于MN從B點射入球體時,光線從C點射出,已知水球半徑為R,光線AB距MN的距離為R,光在真空中的速度為c。求:
(1)水對此單色光的折射率;
(2)此單色光在水球內(nèi)傳播所用的時間。
題組二全反射的應(yīng)用
3.(2023安徽校聯(lián)考模擬)光纖通信有傳輸容量大、抗干擾性及保密性強等多方面的優(yōu)點,我國的光纖通信起步較早,現(xiàn)已成為技術(shù)先進的幾個國家之一,光纖的示意圖如圖甲所示,光纖簡化示意圖如圖乙所示(內(nèi)芯簡化為長直玻璃絲,外套簡化為真空),玻璃絲長為AC=L,折射率為n,AB、CD代表端面,光從AB端面以某一入射角θ進入玻璃絲,在玻璃絲內(nèi)部恰好發(fā)生全反射,知光在真空中傳播速度為c,下列說法正確的是( )
A.內(nèi)芯相對于外套是光疏介質(zhì)
B.sin θ=
C.光在玻璃絲中傳播的速度為csin θ
D.光在玻璃絲中從AB端面?zhèn)鞑サ紺D端面所用的時間為L
4.(2024廣東廣州模擬)如圖所示,光導(dǎo)纖維的內(nèi)芯折射率為n1、外套折射率為n2,光由光導(dǎo)纖維的一端從空氣進入內(nèi)芯后,經(jīng)多次全反射傳播到另一端射出,則( )
A.n1>n2B.n1n2,A正確,B錯誤;在內(nèi)芯發(fā)生全反射的臨界角為sinC=,圖中發(fā)生全反射,滿足α≥C,所以sinα≥sinC=,C、D錯誤。
5.C 解析紫光的頻率大于綠光的頻率大于紅光的頻率,可知紫光的折射率大于綠光的折射率大于紅光的折射率,根據(jù)折射定律n=,結(jié)合題圖可知a光線的折射率最大,c光線的折射率最小,可知a光線是紫光,A錯誤;增大入射角i,則b光線的折射光線向下偏移,不可能在空腔外表面發(fā)生全反射,B錯誤;如圖所示,根據(jù)幾何知識可知,b光線折射角的正弦值sinθ=,根據(jù)折射定律可得,該透明材料對綠光的折射率n=,C正確;根據(jù)v=,結(jié)合A選項分析可知,c光線在該透明材料中傳播速度最大,D錯誤。
6.B 解析光在c點發(fā)生全反射,有sin∠Sce=,解得n=,光在a點發(fā)生折射,有=n,解得sinθ=,由數(shù)學知識可得lSa=,又因為光在海水中的傳播速度為v=,所以此種顏色光從S到a的傳播時間為t=,故選B。
7.答案 (1)見解析 (2)π
解析 (1)如圖所示,假設(shè)P端發(fā)出的光在水面M點發(fā)生全反射,則形成的光斑是以點O為圓心、MN為直徑的圓,若水深增大時,圓形光斑的直徑EF也增大,即光斑面積增大。
(2)根據(jù)全反射的臨界角C與折射率的關(guān)系得
sinC=
由幾何關(guān)系得
tanC=
設(shè)光斑半徑為r,有
r=htanC+
設(shè)光斑面積為S,有
S=πr2
聯(lián)立解得
S=π。
8.答案 (1)
(2)
解析 (1)根據(jù)題意將光路圖補充完整,如下圖所示,根據(jù)幾何關(guān)系可知i1=θ=30°,i2=60°
根據(jù)折射定律有nsini1=sini2
解得n=。
(2)設(shè)全反射的臨界角為C,則
sinC=
光在玻璃球內(nèi)的傳播速度有v=
根據(jù)幾何關(guān)系可知當θ=45°時,即光路為圓的內(nèi)接正方形,從S發(fā)出的光線經(jīng)多次全反射回到S點的時間最短,則正方形的邊長x=R
則最短時間為t=。