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第十四章　第73练　光的折射、全反射[A]
[分值：100分]
1~8题每小题8分，共64分
1.(2023·江苏海安市期末)由两种不同单色光组成的一束复色光，沿图示方向从空气射向圆柱形玻璃砖，经过玻璃砖两次折射后射出，可能的光路是(　　)
2.(2024·江苏卷·6)现有一光线以相同的入射角θ，打在不同浓度NaCl的两杯溶液中，折射光线如图所示(β1<β2)，已知折射率随浓度增大而变大。则(　　)
A.光在甲中折射率大 B.甲的NaCl浓度小
C.光在甲中速度大 D.甲的临界角大
3.(2025·江苏南通市检测)在潜水员看来，岸上的所有景物都出现在一个倒立的圆锥里，若水的折射率n=2，则这个圆锥的顶角是(　　)
A.30° B.60°
C.90° D.120°
4.(2025·江苏苏州市开学考)如图为水流导光实验，出水口受激光照射，下方桶中的水被照亮，不计空气阻力，则(　　)
A.激光在水和空气中传播的速度大小相等
B.激光在水与空气的界面上发生了全反射
C.改用频率更低的激光，“水流导光”现象更明显
D.改用折射率较小的液体，“水流导光”现象更明显
5.(2024·江苏镇江市模拟)如图所示是光由空气经过O点射入半圆形玻璃砖，再由玻璃砖射向空气中的光路图，O点是半圆形玻璃砖的圆心。下列叙述正确的是(　　)
A.光线在圆弧界面ABC上会发生全反射
B.在圆弧界面ABC上始终有光线出射
C.增大角度θ，光线会在下界面AOC发生全反射
D.增大角度θ，玻璃的折射率增大
6.(2023·江苏卷·5)地球表面附近空气的折射率随高度降低而增大，太阳光斜射向地面的过程中会发生弯曲。下列光路图中能描述该现象的是(　　)
7.(2024·江苏盐城市期末调研)在光学仪器中，“道威棱镜”被广泛用来进行图形翻转。如图所示，ABCD是棱镜的横截面，其中∠A=∠D=45°、∠B=∠C=135°。现有与BC面平行的三条同频率的光线1、2、3从AB面射入，经AD面全反射后直接从CD面射出。设三条光线在棱镜中传播的时间分别为t1、t2和t3。则(　　)
A.t1>t2>t3 B.t1=t2=t3
C.t18.(2025·江苏泰州市检测)如图所示，“阶跃型”光导纤维由“纤芯”和“包层”两个圆柱体组成，其截面为同心圆，中心部分是“纤芯”，“纤芯”以外的部分称为“包层”。下列说法正确的是(　　)
A.光导纤维只能传输可见光
B.光导纤维中“纤芯”的折射率小于“包层”的折射率
C.不同频率的光从同一根光导纤维的一端传输到另一端的时间相同
D.光从“纤芯”一端传到另一端的时间与从“纤芯”端面射入时的入射角有关
9~12题每小题9分，共36分
9.(2024·广东卷·6)如图所示，红绿两束单色光，同时从空气中沿同一路径以θ角从MN面射入某长方体透明均匀介质。折射光束在NP面发生全反射，反射光射向PQ面。若θ逐渐增大，两束光在NP面上的全反射现象会先后消失。已知在该介质中红光的折射率小于绿光的折射率。下列说法正确的是(　　)
A.在PQ面上，红光比绿光更靠近P点
B.θ逐渐增大时，红光的全反射现象先消失
C.θ逐渐增大时，入射光可能在MN面发生全反射
D.θ逐渐减小时，两束光在MN面折射的折射角逐渐增大
10.如图为某材料的横截面，O为圆心，圆心角为90°，OA=AB=R。一束光垂直AB从D点入射，进入材料后在BC界面恰好发生全反射后从C点射出，已知光速为c，则(　　)
A.光在这种材料的临界角为30°
B.入射点D距离O的长度为R
C.光在这种材料中传播的路程为2R
D.光在这种材料中传播的时间为
11.(2024·江苏南京市期末)如图甲所示为小勇同学收集的一个“足球”玻璃球，他学了光的折射后想用激光对该球进行研究，某次实验过程中他将激光水平向右照射且过球心所在的竖直截面，其正视图如乙所示，AB是沿水平方向的直径。当光束从C点射入时恰能从右侧射出且射出点为B，已知点C到AB竖直距离h=R，玻璃球的半径为R，且球内的“足球”是不透光体，不考虑反射光的情况下，下列说法正确的是(　　)
A.B点的出射光相对C点入射光方向偏折了30°
B.该“足球”的直径为R
C.继续增加h(hD.用频率更小的激光入射时，光在玻璃球中的传播时间将变短
12.(2024·江苏扬州市二模)如图所示，桌面上放一枚硬币，一个透明圆柱体放在硬币上。从圆柱体侧面任意位置观察硬币，均未能看到。则圆柱体的折射率可能等于(　　)
A.1.30 B.1.33 C.1.38 D.1.48
参考解析
1.B　[
由于两种不同单色光的折射率不同，在由空气进入玻璃砖时，入射角相同，根据n＝可知，两单色光的折射角不同，作出完整光路图如图所示，故选B。]
2.A　[入射角θ相同，β1<β2，由n＝可知n甲>n乙，故甲浓度大；根据v＝，可知光线在甲中的传播速度较小，由sin C＝可知折射率越大临界角越小，故甲临界角小。故选A。]
3.B　[根据sin C＝，可得C＝30°，即这个圆锥的顶角是60°，故选B。]
4.B　[光在介质中的速度为v＝，故激光在水中的传播速度小于在空气中的传播速度，故A错误；水流导光的原理为光在水中射到水与空气分界面时入射角大于等于临界角，发生了全反射，故B正确；改用频率更低的激光，激光全反射的临界角变大，“水流导光”现象减弱，故C错误；改用折射率较大的液体，激光全反射的临界角变小，“水流导光”现象更明显，故D错误。]
5.B　[根据题意可知，O点是半圆形玻璃砖的圆心，可知，光线一定垂直射到圆弧界面ABC上，则光线一定能从圆弧界面ABC上射出，不可能发生全反射，故A错误，B正确；发生全反射需要光从光密介质射入光疏介质，则光线不会在下界面AOC发生全反射，故C错误；折射率是介质的固有属性，与入射角无关，故D错误。]
6.A　[
由n1sin θ上＝n2sin θ下可知，越靠近地球表面，空气的折射率越大，从光疏介质射入光密介质的光路如图所示，随着折射率不断变大，太阳光不断向法线方向偏折，A正确。]
7.B　[光路图如图所示
根据几何关系及对称性可知，三束光的光程相等，由于三束光频率相等，在同一种介质中的折射率n相等，且v＝，所以光在棱镜中的速度相等，由t＝知，光在棱镜中的传播时间相等，故选B。]
8.D　[只要满足全反射条件，光导纤维能传播电磁波，A错误；在光导纤维发生全反射，光导纤维中“纤芯”的折射率应大于“包层”的折射率，B错误；设光程为s，光导纤维长度为l，则sin C＝，又n＝，t＝，解得t＝，频率不同则折射率不同，光从同一根光导纤维的一端传输到另一端的时间不相同，C错误；入射角不同，则光程不同，时间不同，D正确。]
9.B　[在MN面，入射角相同，红光的折射率小于绿光的折射率，根据折射定律n＝，可知绿光在MN面的折射角较小，由题图可知绿光比红光更靠近P点，故A错误；根据发生全反射的临界条件sin C＝可知红光发生全反射的临界角较大，θ逐渐增大时，折射光线与NP面的交点左移过程中，在NP面的入射角先小于红光发生全反射的临界角，所以红光的全反射现象先消失，故B正确；
在MN面，光是从光疏介质到光密介质，无论θ多大，在MN面都不可能发生全反射，故C错误；根据折射定律n＝可知θ逐渐减小时，两束光在MN面折射的折射角逐渐减小，故D错误。]
10.B　[如图所示，
由几何关系，△OED、△OEF、△OCF全等，因此临界角为C＝60°，故A错误；入射点D到O的距离xOD＝2Rsin C＝R，故B正确；光在这种材料传播的路程s＝3xDE＝3×2Rcos C＝3R，故C错误；根据全反射定律sin C＝
可知折射率n＝
光在这种材料中的速度为
v＝
传播时间为t＝，故D错误。]
11.D　[从C点入射的光线，进入玻璃球后光线如图所示，设入射角为i，折射角为r，法线与直径AB夹角为θ，则根据几何关系θ＝i，θ＝2r，
而sin θ＝，可知i＝60°，r＝30°，
进入玻璃时，光线沿顺时针偏转了30°，根据光的折射定律，从B点射出时，光线沿顺时针又偏转了30°，因此从B点的出射光相对C点入射光方向偏折了60°，故A错误；根据几何关系，“足球”的直径d＝2Rsin r＝R，故B错误；由于光线从C点射入玻璃中的折射角等于从B点出射时的入射角，离开玻璃球的折射角等于射入玻璃球时的入射角，因此光线不会发生全反射，故C错误；如果用频率更小的激光入射时，进入玻璃的折射角增大，从而在玻璃内传播的距离减小，而频率更小时，光在玻璃中的传播速度增大，从而光在玻璃球中的传播时间变短，故D正确。]
12.D　[硬币反射的光线在圆柱体中的路径如图所示，
设硬币反射光进入圆柱体的入射角(图中未画出)为α，折射角为β，在圆柱体侧面的入射角为θ。因为在侧面不能看到硬币，即光线在侧面一定发生了全反射，设发生全反射的临界角为C，则θ≥C，由几何关系可知，β＋θ＝90°，设圆柱体的折射率为n，则n＝，n＝，所以α越大时，β越大，θ越小，则临界情况为当α＝90°时恰好有θ＝C，此时由n＝得sin β＝＝sin C，即β＝C，则β＋θ＝90°＝2C，解得C＝45°，则最小的折射率为n＝，综上，圆柱体的折射率n≥，故选D。]

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