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1、高考物理 第13章第1节 知能演练强化闯关 新人教版选修3-41.如图1318所示, 一束光从空气中射向折射率n的某种玻璃的表面, i表示入射角, 则下列说法中正确的是()图1318A. 当i45时会发生全反射现象B. 无论入射角是多大, 折射角r都不会超过45C. 欲使折射角r30, 光应以i45的角度入射D. 当入射角iarctan时, 反射光线跟折射光线恰好垂直解析: 选BCD.当入射光由光疏介质射入光密介质时, 无论入射角多大, 都不会发生全反射, 故A错. 由n, 当i90时, r45, 故B对. 由, 当r30时, i45, C对. 由iarctan, 得到tani, 设折射角为r
2、, 从而求出sinicosr, cosisinr, 可知ir90, 反射光线跟折射光线恰好垂直, D对. 2. (2011高考重庆理综卷)在一次讨论中, 老师问道: “假如水中相同深度处有a、b、c三种不同颜色的单色点光源, 有人在水面上方同等条件下观测发现, b 在水下的像最深, c照亮水面的面积比a的大. 关于这三种光在水中的性质, 同学们能做出什么判断？”有同学回答如下: c光的频率最大a光的传播速度最小b光的折射率最大 a光的波长比b光的短根据老师的假定, 以上回答正确的是()A. B. C. D. 解析: 选C.由视深与实深的关系式h视可知b光的折射率最小, 故错误, 即B、D两项均
3、错; c光从水下照亮水面的面积比a的大说明c光不容易发生全反射, 即c光的折射率比a光的小, 其频率也小于a的频率, 故错误, A项错误, 综上可知nbncna, vbvcva, 再由v及cf可得均正确. 3. (2011高考浙江理综卷)“B超”可用于探测人体内脏的病变状况, 如图1319是超声波从肝脏表面入射, 经折射与反射, 最后从肝脏表面射出的示意图. 超声波在进入肝脏发生折射时遵循的规律与光的折射规律类似, 可表述为 (式中1是入射角, 2是折射角, v1、v2分别是超声波在肝外和肝内的传播速度), 超声波在肿瘤表面发生反射时遵循的规律与光的反射规律相同. 已知v20.9v1, 入射点
4、与出射点之间的距离是d, 入射角为i, 肿瘤的反射面恰好与肝脏表面平行, 则肿瘤离肝脏表面的深度h为()图1319A. B.C. D.解析: 选 D.如图所示, 由题意可得, 将v20.9v1代入, 得sinrsini, 由几何关系可得肿瘤离肝脏表面的深度为: hcotr, 选项D正确. 4. (2010高考课标全国卷)如图13110, 一个图13110三棱镜的截面为等腰直角ABC, A为直角. 此截面所在平面内的光线沿平行于BC边的方向射到AB边, 进入棱镜后直接射到AC边上, 并刚好能发生全反射. 该棱镜材料的折射率为()A. B.C. D.解析: 选A.光路图如图所示, 设光在AB边上的
5、折射角为r, 在AC边发生全反射的临界角为C, 则C90r, 由折射定律得, n, sinC, 联立以上式子得, n, 选项A正确. 5.如图13111所示用某种透明材料制成的一块柱体形棱镜的水平截面图, FD为圆周, 圆心为O, 光线从AB面入射, 入射角i60, 它射入棱镜后射在BF面上的O点并恰好不从BF面射出. 图13111(1)画出光路图; (2)求该棱镜的折射率n和光线在棱镜中传播的速度大小v(光在真空中的传播速度c3.0108 m/s). 解析: (1)光路图如图所示. (2)设光线在AB面的折射角为r, 折射光线与OD的夹角为C, 则n.由题意知, 光线在BF面恰好发生全反射,
6、 则sinC, 由图可知, rC90, 联立以上各式解出n1.3又n, 故解出v2.3108 m/s.答案: (1)见解析图(2)1.32.3108 m/s一、选择题1. (2012河北唐山模拟)酷热的夏天, 在平坦的柏油公路上你会看到在一定距离之外, 地面显得格外明亮, 仿佛是一片水面, 似乎还能看到远处车、人的倒影. 但当你靠近“水面”时, 它也随你靠近而后退. 对此现象正确的解释是()A. 出现的是“海市蜃楼”, 是由于光的折射造成的B. “水面”不存在, 是由于酷热难耐, 人产生的幻觉C. 太阳辐射到地面, 使地表温度升高, 折射率大, 发生全反射D. 太阳辐射到地面, 使地表温度升高
7、, 折射率小, 发生全反射解析: 选 D.酷热的夏天地面温度高, 地表附近空气的密度小, 空气的折射率下小上大, 远处车、人反射的太阳光由光密介质射入光疏介质发生全反射. 2. 如图13112所示, 用透明材料做成一长方体形的光学器材, 要求从上表面射入的光线能从右侧面射出, 那么所选的材料的折射率应满足()图13112A. 折射率必须大于B. 折射率必须小于C. 折射率可取大于1的任意值D. 无论折射率是多大都不可能解析: 选 B.从图中可以看出, 为使上表面射入的光线经两次折射后从右侧面射出, 2必须小于临界角C, 又1小于临界角C, 即1C, 245, nsin30, 即C30, 所以在
8、F点, 不会发生全反射, B选项错误; 光从空气进入棱镜, 频率f不变, 波速v减小, 所以减小, C选项正确; 由上述计算结果, 作出光路图, 可知D选项错误. 9.在桌面上有一倒立的玻璃圆锥, 其顶点恰好与桌面接触, 圆锥的轴(图中虚线)与桌面垂直, 过轴线的截面为等边三角形, 如图13119所示. 有一半径为r的圆柱形平行光束垂直入射到圆锥的底面上, 光束的中心轴与圆锥的轴重合. 已知玻璃的折射率为1.5, 则光束在桌面上形成的光斑半径为()图13119A. r B. 1.5rC. 2r D. 2.5r解析: 选C.因为玻璃的折射率为1.5, 所以光线垂直射入圆锥后, 第一次在侧面的入射
9、角为60, 玻璃的临界角C满足sinC, 所以Carcsinarcsin, C60, 即光线在侧面上发生全反射, 光路图如图所示. 根据以上分析可判断光线即为边界光线. 光束在桌面上形成的光斑半径即为CE.由数学关系得ABDCr, ADCDcot30r, DEADcot303r, 所以所求半径CEDEDC2r.选项C正确. 二、非选择题10. (2011高考山东理综卷)如图13120所示, 扇形AOB为透明柱状介质的横截面, 圆心角AOB60.一束平行于角平分线OM的单色光由OA射入介质, 经OA折射的光线恰平行于OB.图13120(1)求介质的折射率. (2)折射光线中恰好射到M点的光线_(填“能”或“不能”)发生全反射. 解析: (1)由几何知识可知,
