21光的折射与全反射--2022年高考物理压轴题冲刺提升练习（原卷版）.docx

二十一、光的折射与全反射 1、（2021高考全国乙卷）用插针法测量上、下表面平行的玻璃砖的折射率。实验中用A、B两个大头针确定入射光路，C、D两个大头针确定出射光路。O和O'分别是入射点和出射点，如图（a）所示。测得玻璃砖厚度为h=15.0mm；A到过O点的法线OM的距离AM=10.0mm，M到玻璃砖的距离MO=20.0mm，O'到OM的距离为s=5.0mm。 图（a） 图（b） （i）求玻璃砖的折射率； （ii）用另外一块材料相同，但上下表面不平行的玻璃砖继续实验，玻璃砖的界面如图（b）所示。光从上表面入射，入射角从0逐渐增大，达到45°时，玻璃砖下表面的出射光线恰好消失。求此玻璃砖上下表面的夹角。 2、（2021高考河北物理）将两块半径均为R、完全相同的透明半圆柱体A、B正对放置，圆心上错开一定距离，如图所示。用一束单色光沿半径照射半圆柱体A，设圆心处入射角为。当时，A右侧恰好无光线射出；当时，有光线沿B的半径射出，射出位置与A的圆心相比下移h。不考虑多次反射。求： （ⅰ）半圆柱体对该单色光的折射率； （ⅱ）两个半圆柱体之间的距离d。 3、（2021年高考物理真题湖南卷）我国古代著作《墨经》中记载了小孔成倒像的实验，认识到光沿直线传播。身高的人站在水平地面上，其正前方处的竖直木板墙上有一个圆柱形孔洞，直径为、深度为，孔洞距水平地面的高度是人身高的一半。此时，由于孔洞深度过大，使得成像不完整，如图所示。现在孔洞中填充厚度等于洞深的某种均匀透明介质，不考虑光在透明介质中的反射。 （i）若该人通过小孔能成完整的像，透明介质的折射率最小为多少？ （ii）若让掠射进入孔洞的光能成功出射，透明介质的折射率最小为多少？ 4、（2021年高考物理真题山东卷）超强超短光脉冲产生方法曾获诺贝尔物理学奖，其中用到的一种脉冲激光展宽器截面如图所示。在空气中对称放置四个相同的直角三棱镜，顶角为。一细束脉冲激光垂直第一个棱镜左侧面入射，经过前两个棱镜后分为平行的光束，再经过后两个棱镜重新合成为一束，此时不同频率的光前后分开，完成脉冲展宽。已知相邻两棱镜斜面间的距离，脉冲激光中包含两种频率的光，它们在棱镜中的折射率分别为和。取，，。 （1）为使两种频率的光都能从左侧第一个棱镜斜面射出，求的取值范围； （2）若，求两种频率的光通过整个展宽器的过程中，在空气中的路程差（保留3位有效数字）。 5、（2020年全国三卷）如图，一折射率为的材料制作的三棱镜，其横截面为直角三角形ABC，∠A=90°，∠B=30°。一束平行光平行于BC边从AB边射入棱镜，不计光线在棱镜内的多次反射，求AC边与BC边上有光出射区域的长度的比值。 6、（2020年全国二卷）直角棱镜的折射率n=1.5，其横截面如图所示，图中∠C=90°，∠A=30°。截面内一细束与BC边平行的光线，从棱镜AB边上的D点射入，经折射后射到BC边上。 （1）光线在BC边上是否会发生全反射?说明理由； （2）不考虑多次反射，求从AC边射出光线与最初的入射光线夹角的正弦值。 7、（2021届广东省普通高中学业水平选择考适应性测试物理试题）如图所示，救生员坐在泳池旁边凳子上，其眼睛到地面的高度h0为1.2m，到池边的水平距离L为1.6m，池深H为1.6m，池底有一盲区。设池水的折射率为。当池中注水深度h为1.2m和1.6m时，池底盲区的宽度分别是多少。 8、（2021届重庆市普通高中学业水平选择性考试适应性测试物理试题版）18. 将自然光引入室内进行照明是一种新型的绿色能源技术。某科技兴趣小组设计了一种接收太阳光的实验装置，如图为过装置中心轴线的截面，上部的集光球是半径为R的某种均匀透明材料的半球体，下部为导光管，两部分的交界面是PQ。若只有PQ上方高度范围内的光束平行于PQ射入后，能直接通过PQ面进入导光管（不考虑集光球内表面的反射），求该材料的折射率。 9. (2020·山东省济宁市兖州区高三模拟)有一截面为正方形物体ABCD静止浮在水面上，刚好在一半在水下，正方形边长l=1.2m，AB侧前方处有一障碍物。一潜水员在障碍物前方处下潜到深度为的P处时，看到A点刚好被障碍物挡住。已知水的折射率。求： （1）深度； （2）继续下潜恰好能看见CD右侧水面上方的景物，则为多少？ 10. (2020·四川省成都市三诊)如图表示一个盛有某种液体的槽，槽的中部扣着一个横截面为等腰直角三角形的薄壁透明罩CAB，罩内为空气，整个罩子浸没在液体中，底边AB上有一个点光源D，其中BD=AB。 P为BC边的中点，若要在液面上方只能够看到被照亮的透明罩P点的上半部分，试 （1）作出光线从D点传播到液面光路图 （2）求槽内液体的折射率应为多大？ 11. (2020·天津市塘沽一中高三二模)如图，有一玻璃圆柱体，横截面半径为R=10cm，长为L=100cm．一点光源在玻璃圆柱体中心轴线上的A点，与玻璃圆柱体左端面距离d=4cm，点光源向各个方向发射单色光，其中射向玻璃圆柱体从左端面中央半径为r=8cm圆面内射入的光线恰好不会从柱体侧面射出．光速为c=3×108m/s；求： ①玻璃对该单色光的折射率； ②该单色光通过玻璃圆柱体的最长时间． 12. (2021·北京市朝阳区校际联考)如图所示为用某种透明材料制成的一块柱体形棱镜的截面图，圆弧DF半径为R的圆周，圆心为O，且┃BO┃=┃AD┃=。光线以入射角a=53°射AB面上的某点，进入棱镜后到达BF面上的O点并恰好不会从BF面射出。已知光在真空中的传播速度为c，sin53°=cos37°=0.8，求： ①该棱镜材料的折射率n；(结果可用根式表示，下同） ②光线从AB面进入棱镜起，到光线第一次射出棱镜经历的时间。 13. (2020·陕西省西安中学三模)如图所示，真空中有一个半径为R＝0.1m、质量分布均匀的玻璃球，频率为f＝5.0×1014Hz的细激光束在真空中沿直线BC传播，在玻璃球表面的C点经折射进入小球，并在玻璃球表面的D点又经折射进入真空中．已知∠COD＝120°，玻璃球对该激光束的折射率为.求： ①此激光束在真空中的波长； ②此激光束进入玻璃时入射角α； ③此激光束穿越玻璃球的时间． 14、(2021·湖北八校第一次联考)图为一光导纤维(可简化为一长玻璃丝)的示意图，玻璃丝长为L，折射率为n，AB代表端面．已知光在真空中的传播速度为c. (ⅰ)为使光线能从玻璃丝的AB 端面传播到另一端面，求光线在端面AB上的入射角应满足的条件； (ⅱ)求光线从玻璃丝的AB端面传播到另一端面所需的最长时间． ⑨ 15、(2021·广东省六校联盟高三上第一次联考)用折射率为n的透明物质做成内、外径分别为a、b的球壳，球壳的内表面涂有能完全吸收光的物质，如图所示，当一束平行光从左侧射向该球壳时，被吸收掉的光束在射进球壳左侧外表面前的横截面积有多大？ 16、(2020·云南省红河自治州第三次统测)一正三棱柱形透明体的横截面如图所示，AB＝AC＝BC＝6R，透明体中心有一半径为R的球形真空区域，一束平行单色光从AB面垂直射向透明体。已知透明体的折射率为，光在真空中的传播速度为c。求： (1)从D点射入透明体的光束要经历多长时间从透明体射出； (2)为了使光线不能从AB面直接进入中间的球形真空区域，则必须在透明体AB面上贴至少多大面积的不透明纸？(不考虑AC和BC面的反射光线影响) 17、(2020·山东日照市二模)如图所示，一直角玻璃三棱镜置于真空中，已知∠A＝60°，∠C＝90°.一束极细的光束于BC边上的D点以入射角i1＝45°入射，BD＝a，CD＝b，棱镜的折射率n＝.求光从进入棱镜到它第一次射入真空所经历的时间．(设光在真空中传播的速度为c) 18、(2020·北京市海淀区查漏补缺)如图所示，三角形ABC为某透明介质的横截面，O为BC边的中点，位于截面所在平面内的一束光线自O以角i入射，第一次到达AB边恰好发生全反射．已知θ＝15°，BC边长为2L，该介质的折射率为，求： (1)入射角i； (2)从入射到发生第一次全反射所用的时间(设光在真空中的速度为c，可能用到：sin 75°＝或tan 15°＝2－)．