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1、限时集训(三十九)光的折射全反射(限时：40分钟满分：100分)一、选择题(本题共10小题，每小题6分，共60分)1.(2013济南模拟)光纤维通信是一种现代化的通信手段，它可以为客户提供大容量、高速度、高质量的通信服务，为了研究问题方便，我们将光导纤维简化为一根长直玻璃管，如图1所示。设此玻璃管长为L，折射率为n。已知从玻璃管左端面射入玻璃内的光线在玻璃管的侧面上恰好能发生全反射，最后从玻璃管的右端面射出。设光在真空中的传播速度为c，则光通过此段玻璃管所需的时间为() 图1A.B.C. D.2(2012石家庄质检)如图2所示，一束光从空气垂直射到直角棱镜的AB面上，已知棱镜材料的折射率为1.
2、4，则这束光进入棱镜后的光路图应为图3中的()图2图33.(2013杭州质检)如图4所示，匀质透明球体的球心为O，半径为R，置于真空中。一条光线CD平行于直径AOB射向球体，若CD与AOB的距离HR，光线从D射入球体经一次反射后由E(图中未标出)再次折射回真空中，此时的出射光线刚好与入射光线平行，已知光在真空中的速度为c，则() 图4A球体的折射率为n2B球体的折射率为n2C光线从D点射入到从E点射出球体的总时间为6R/cD适当改变入射点的位置，光线进入球体后，可在球体内发生全反射现象4.频率不同的两束单色光1和2以相同的入射角从同一点射入一厚玻璃板后，其光路如图5所示，下列说法正确的是()
3、A单色光1的波长小于单色光2的波长B在玻璃中单色光1的传播速度大于单色光2的传播速度 图5C单色光1垂直通过玻璃板所需的时间小于单色光2垂直通过玻璃板所需的时间D单色光1从玻璃到空气的全反射临界角小于单色光2从玻璃到空气的全反射临界角5.如图6所示，两块相同的玻璃等腰三棱镜ABC置于空气中，两者的AC面相互平行放置，由红光和蓝光组成的细光束平行于BC面从P点射入，通过两棱镜后变为从a、b两点射出的单色光，对于这两束单色光，下列说法正确的是() A从a、b两点射出的单色光不平行图6B从a、b两点射出的单色光仍平行，且平行于BC面C红光在玻璃中的传播速度比蓝光小D从a点射出的单色光为蓝光，从b点射
4、出的单色光为红光6.夏天海面上，下层空气的温度比上层低，我们设想海面上的空气是由折射率不同的许多水平气层组成的，远处的景物发出的光线由于不断被折射，越来越偏离原来的方向，以致发生全反射。人们逆着光线看去就出现了蜃景，如图7所示，则下列说法中正确的是() 图7A海面上，上层空气的折射率比下层空气的折射率要小B海面上，上层空气的折射率比下层空气的折射率要大CA是蜃景，B是景物DB是蜃景，A是景物7.自行车上的红色尾灯不仅是装饰品，也是夜间骑车的安全指示灯，它能把来自后面的光线反射回去。某种自行车尾灯可简化为由许多整齐排列的等腰直角棱镜(折射率n )组成，棱镜的横截面如图8所示。一平行于横截面的光线
5、从O点垂直AB边射入棱镜，先后经过AC边和CB边反射后，从AB边的O点射出，则出射光线是() 图8A平行于AC边的光线B平行于入射光线的光线C平行于CB边的光线D平行于AB边的光线8.如图9所示，MN是位于竖直平面内的光屏，放在水平面上的半圆柱形玻璃砖的平面部分ab与屏平行。由光源S发出的一束白光从半圆沿半径射入玻璃砖，通过圆心O再射到屏上。在水平面内以O点为圆心沿逆时针方向缓缓转动玻璃砖，在光屏上出现了彩色光带。当玻璃砖转动角度大于某一值时，屏上彩色光带中的某种颜色的色光首先消失。有关彩色的排列顺序和最先消失的色光是() 图9A左紫右红，紫光 B左红右紫，紫光C左紫右红，红光 D左红右紫，红
6、光9.DVD光盘由塑料保护层和信息记录层组成。如图10所示，激光束以入射角从空气入射到厚度为d、折射率为n的塑料保护层后，聚焦到信息记录层的光斑宽度为a，才能有效获取信息。在保证a不变的前提下，减小激光束照到塑料保护层的宽度l(la2b)，则() 图10A须满足sin B须满足sin C在和n不变时，须减小dD在和d不变时，须减小n10.(2011浙江高考)“B超”可用于探测人体内脏的病变状况。如图11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 图11是超声波在肝
7、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() A. B.C. D.二、非选择题(本题共2小题，共40分)11(20分)(2012包头一模)如图12所示，一水池深为h，一根长直木棍竖直地插入水底，棍露出水面部分的长度为L，当太阳光与水平面夹角为60斜射到水面时，求棍在水底的影子的长度。(已知水的折射率为n)图1212(20分)(2013石家庄质检)如图13所示，某透明介质的截面为直角三角形ABC，其中A30，AC边长为L，一束单色光从
8、AC面上距A为的D点垂直于AC面射入，恰好在AB面发生全反射。已知光速为c，求： 图13(1)该介质的折射率n；(2)该光束从射入该介质到第一次穿出经历的时间t。答 案限时集训(三十九)1选A用C表示临界角，则有sin C，光在玻璃管中的传播速度为v，光在沿玻璃管轴线的方向上做匀速传播，所用时间为t，故A正确。2选D光线垂直AB面射入，在到达AC面上时入射角i60，因光线的临界角C满足sin C，C45，iC，所以光线在AC面发生全反射，选项A错误；光线到达BC面上的入射角i30，选项C错误；由于iC，所以有部分光线从BC面射出，还有部分光线经BC面反射到AC面上，此时入射角等于零度，光线垂直
9、于AC面射出，选项B错误，D正确。3选C连接OD并延长，作出法线，连接DB作出折射光线，可知OBDODBr，设入射角为，则有2r，sin ，得60，r30，由折射定律有n ，则选项A、B错误；而DB2Rcos r R，在球体内光速v，因出射光线刚好与入射光线平行，由对称性可知光在球体内传播的路程为s2DB2R，故光在球体内的总时间为t，选项C正确；因光入射时的最大入射角为90，最大折射角为临界角，故在球体内的最大入射角为临界角，光在球体内不会发生全反射，则选项D错误。4选AD由图知单色光1在界面折射时的偏折程度大，则单色光1的折射率大，因此单色光1的频率大于单色光2的，那么单色光1的波长小于单
10、色光2的，A项对；由n知，折射率大的单色光1在玻璃中传播速度小，当单色光1、2垂直射入玻璃时，二者通过玻璃板的路程相等，此时单色光1通过玻璃板所需的时间大于单色光2的，B、C项都错；由sin C及单色光1的折射率大知，D项对。5选B等腰三棱镜如题图放置可认为是平行玻璃砖，不改变光的传播方向，选项A错，B对；红光频率低于蓝光，故红光速度大于蓝光，C错；蓝光的折射率大，故b点应该是蓝光，D错。6选AC由全反射原理和图示光线的偏折方向可知，海面上上层空气的折射率比下层空气的折射率要小，A是蜃景，B是景物，故选项A、C正确。7选B光线经两次全反射后平行于入射光线射出，选B。8选B在水平面内以O为圆心沿
11、逆时针方向缓慢转动玻璃砖，光线发生如图所示的折射，折射程度最大的是紫光，折射程度最小的是红光，因此左红右紫，随着转动，紫光的折射角最先达到90，因此紫光最先发生全反射，最先消失，B项正确。9选AC设折射角为，则n，则sin ，A正确，B错误；在和n不变时，减小d，则b会相应减小，l会减小，C正确；和d不变时，减小n，则折射角又会增大，l会增大，D错误。10.选D画出波的传播示意图，如图所示，则有 ，得sin0.9sin i。由几何关系得tan ，即，所以h ，选项D正确。11解析：依题意画出如图所示的示意图，且AO长为L，因AOO60，所以BCOOLtan 30L因为n所以sin rCDhtan rh所以棍在水底的影子长为BDBCCDL。答案：L12解析：(1)由于光线垂直于AC面射入，故光线在AB面上的入射角为30，由题意知，光线恰好在AB面上发生全反射，由全反射条件可求得：n2(2)由图可知，DFADtan 30FE2DFEGECcos 30故光在介质中的传播距离为：sDFFEEG光在该介质中的传播速度：v光在介质中的传播时间：t答案：(1)2(2)
