高中物理 加強練習第十四章　133.光的折射和全反射的綜合應用(A)

133.光的折射和全反射的綜合應用(A)(分值：30分)1~5題每題6分1.(2025·四川宜賓市三模)a光、b光分別是氫原子從n=3能級向n=2能級躍遷、從n=4能級向n=2能級躍遷時輻射的可見光。如圖所示，a光、b光均垂直射向三棱鏡的AB邊，已知a光在AC邊折射時偏離入射方向的夾角為15°，則()A.三棱鏡對a光的折射率為3B.b光在BC邊上會發生全反射C.在三棱鏡中，a光的傳播速度等于b光的傳播速度D.在三棱鏡中，a光的波長小于b光的波長答案B解析由題圖可知a光在AC面的入射角為30°，折射角為45°，可得三棱鏡對a光的折射率為na=sin45°sin30°=2，故Aa光射到界面的臨界角為sinCa=1na=22，可知Ca=45°，因氫原子從n=3能級向n=2能級躍遷輻射的光a的頻率小于從n=4能級向n=2能級躍遷時輻射的光b的頻率，可知na<nb，Ca=45°>Cb，b光在BC邊上的入射角為45°，可知b光會在BC邊上會發生全反射，故B根據v=cn，na<nb，可知a光在三棱鏡中的傳播速度大于b光的傳播速度，故C2.(2025·廣東省部分學校聯考)如圖所示，abcde是由透明材料制成的光學元件的橫截面，圓弧ae是半徑為2R的14圓周，O為其圓心，Obcd是邊長為3R的正方形。一單色光從f點垂直于bc邊射入光學元件，b、f間距離為3R，透明材料對該單色光的折射率為n=3，則下列說法正確的是(A.光射在ae弧面上的入射角小于50°B.光射在ae弧面上不會發生全反射C.光從cd邊射出時的折射角為60°D.若僅減小單色光的頻率，則光線從cd邊射出時的折射角增大答案C解析由sinC=1n=33<32，可得設光射在ae弧面上的入射角為θ，由幾何關系有sinθ=32，則θ=60°>C，光射在ae弧面上會發生全反射，故A、B光射在cd邊上時，易知入射角為r=30°，由折射定律有sinisinr=n，代入數據解得折射角為i=60°減小單色光的頻率，透明材料對單色光的折射率變小，光在cd邊上入射角不變，由折射定律可知折射角變小，故D錯誤。3.(2025·重慶市模擬)如圖所示，ABCD是棱鏡的橫截面，是底角為45°的等腰梯形。一單色光平行于底面AB入射，入射點為E，折射后射向F點，F為AB中點，棱鏡的折射率為2，不考慮光的二次反射，則()A.光可能從F點射出AB面B.光可能在BD面發生全反射C.入射點E上移，光的出射點下移D.入射點E上移，光在棱鏡中傳播的路程變長答案C解析根據題意畫出光路圖，如圖所示，AC面上的入射角為45°，棱鏡的折射率為2，則2=sinαsinβ=sin45°sinβ，故AC面上的折射角為β=30°。設光線在F點發生全反射的臨界角為C，則有sinC=12=sin45°，可得C=45°，當光束射向F點時，分析幾何關系知入射角為θ=75°>C，可知光線在F點發生全反射，故光不可能從根據對稱性及光路可逆性可知，光束在BD面上的入射角為30°，故在BD面上不會發生全反射，故B錯誤；入射點E上移，光束在BD面上的入射角為30°，且不發生變化，光線右移在F點右側，光束在BD面上的入射角不發生變化，光的出射點下移，故C正確；入射點E上移，由幾何關系可知，光束在棱鏡中的光程沒有發生變化，故D錯誤。4.鉆戒光彩奪目，深受大家的喜歡，鉆戒的外形多種多樣，有人設計了相對比較簡單的鉆戒外形，其中一個截面的平面圖為如圖所示的五邊形ABCDE，水平虛線MN上側為正六邊形，下側為正三角形，豎直虛線OC為截面中軸線。已知該鉆戒材料的折射率為n=3?，F平行于中軸線的平行光線從AB面射入鉆戒(不含A、B)，考慮光在鉆戒內部的多次反射，則下列分析正確的是()A.光線在BC面內側發生全反射，故沒有光線從BC面射出B.有平行于中軸線的光從DE面射出C.最終發現鉆戒的任何一面都有光線射出，整個鉆戒光彩奪目D.繼續增大AB面入射光的入射角，則這些入射光會在AB面發生全反射答案B解析由題意可知，入射光以60°的入射角從AB面射入，由光的折射定律n=3=sin60°解得折射角為r=30°則折射光線平行BC，后經CD面反射到BC面，作出光路圖如圖所示，可知，光線在BC面的入射角為30°，由光路可逆知光線在BC面內側沒有發生全反射，故A錯誤；由光路可知，有平行于中軸線的光從DE面射出，故B正確；由光路圖可知，AE面始終沒有光射出，故C錯誤；進入AB面的光是從光疏介質到光密介質，不可能在AB面發生全反射，故D錯誤。5.(2025·吉林長春市模擬)夜晚景觀池有可變化形狀的燈光秀，其簡化示意圖如圖(a)所示，水面下水平放置半圓形細燈帶，通過支架(圖中未畫出)可以調節細燈帶距離水面的深度h，隨著h不同，水面上有光射出的區域形狀可能不同。已知半圓形細燈帶的半徑為R，水的折射率為n=43，下列說法中正確的是(A.h越大，水面上有光射出的區域面積越小B.當h=72R時，水面上有光射出的區域呈現類似圖(b)所示的“月牙”C.當h=74R時，水面上有光射出的區域呈現類似圖(c)所示的“愛心”D.當h=73R時，水面上有光射出的區域呈現類似圖(c)所示的“愛心”答案D解析取線光源上某一點作為點光源，點光源發出的光在水面上有光射出的區域形狀為圓形，設此圓形的半徑為r，點光源發出的光線在水面恰好發生全反射的光路圖如圖甲所示根據全反射的臨界角可知sinC=1n=由幾何知識可得r=htanC=37可知h越大，水面上發光區域的面積越大