2021届高三一轮复习 折射与全反射01 参考答案
1．ABE【解析】一束白光通过三棱镜后形成了彩色光带是光的色散现象，A正确；由全反射的条件可知，内芯材料的折射率比外套材料的折射率要大，故B正确；海市蜃楼将呈现正立的像，位置在实物的上方，又称上现蜃景，C错误；色光进入水中，光的频率不变，颜色不变，D错误；白光斜射入水中，由于水对不同色光的折射率不同，各种色光将分开，故E正确。
2．CDE【解析】介质的折射率是一个反映介质光学性质的物理量，由介质本身和光的频率共同决定，与入射角、折射角无关，故A、B均错误，E正确；由于真空中的光速是一个定值，故n与v成反比是正确的，C正确；由于v＝λf，当f一定时，v与λ成正比，又n与v成反比，故n与λ也成反比，D正确．
3．D【解析】由科西经验公式可知，光的波长越长，折射率越小．太阳光经三棱镜发生色散，从红光到紫光的波长越来越短，即折射率越来越大，所以a处是红光，d处是紫光，则A、B、C错误，D正确．
4．ABD【解析】通过光路图可看出，折射后a光的偏折程度大于b光的偏折程度，玻璃砖对a光的折射率大于b光的折c
射率，C错误；a光的频率大于b光的频率，a光的波长小于b光的波长，B正确；由n＝知，在玻璃中，a光的传播速
v度小于b光的传播速度，A正确；入射角增大时，折射率大的光线首先发生全反射，a光首先消失，D正确；做双缝干涉 l
实验时，根据Δx＝λ得a光的干涉条纹间距小于b光的干涉条纹间距，E错误．
d
5．B【解析】若使膜能消除不镀膜时玻璃表面反射回来的热效应，即让膜的前后两表面反射光叠加作用减弱,为减小反射的热效应显著的红外线，则要求红外线在薄膜的前后表面反射后叠加作用减弱，即光程差为半波长的奇数倍，故膜的最小厚度为红外线在该膜中波长的1/4。
6．D【解析】从图中可以看出，a光干涉条纹的间距比b光干涉条纹的间距要小，由于是在同一双缝干涉装置上形成的干涉图样，因此a光的波长小于b光的波长，a光的频率大于b光的频率，a光的折射率大于b光的折射率，所以在同种均匀介质中传播时，a光的速度小于b光的速度，A错误；从同种介质射入真空发生全反射时，a光的临界角小于b光的临界角，B错误；发生光电效应的光电流大小与光子的能量和光强有关，故无法判断饱和电流的大小，选项C错误；a光的频率高，光子的能量大，故由氢原子能级跃迁产生这两种光时，产生a光的能级能量差大，D正确．
7．AD【解析】远离中心点处亮环的分布较密，故A正确；用白光照射时，仍然会出现干涉形成的圆环，故B错误；是透镜曲面上反射光与玻璃平面上的反射光干涉形成的．故C错误；当光程差为波长的整数倍时是亮条纹，与同一亮环相对应的各处空气薄膜的厚度是相同的，故D正确．
8．ABD【解析】薄膜干涉形成的条纹是膜的上、下表面的反射光干涉产生的，若观察到的条纹如题图甲所示，则说明厚玻璃板上表面是平整的，故A正确；薄膜干涉是等厚干涉，即亮条纹处空气膜的厚度相同，从弯曲的条纹可知，检查平面左边处的空气膜厚度与后面的空气膜厚度相同，知该处凹陷，故B正确，C错误；若是用黄色滤光片产生的黄色光做该实验，因波长变短，则干涉条纹变密，故D正确．
sin θπ
9．D【解析】设单色光射出时的入射角为α，根据折射定律：n＝，由几何关系可得，发生全反射时入射角为：C＝
sin α2－α，又n＝
1
，联立解得：n＝1＋sin2θ，故D选项正确，A、B、C选项错误。 sin C
10．AD【解析】对甲、乙、丙，人眼的位置一定，入射光线经玻璃折射后进入眼睛，如图所示，可知甲的角度范围大于乙、丙的，乙、丙的角度范围相同．
11．ACE【解析】当内芯的折射率比外套的大时，光传播时在内芯与外套的界面上才能发生全反射，故A正确，B错误；c
波长越长的光，频率越小，介质对它的折射率n越小，根据公式v＝，光在光纤中传播的速度越大，故C正确，D错误；
n
1
根据sin C＝知，折射率越大，全反射临界角越小，红光的折射率小，则全反射临界角大，若紫光恰能发生全反射，则
n红光不能发生全反射，故E正确．
1
12．ABE【解析】根据题述可知．b光发生全反射的临界角较小，由sin C＝可知，水对b光的折射率较大，对a光的折
n射率较小，a、b光从Ⅰ区域某点倾斜射出时，a光的折射角小，A正确，C错误；由折射率随光的频率的增大而增大可知，a光的频率较小，波长较长，B正确；水下b光能射到题图中Ⅱ区域，由于水下b光在题图中Ⅱ区域发生了全反射，Ⅱ区域只有a光射出，D错误；水下a、b光能射到题图中Ⅱ区域以外区域，由于发生了全反射，不能射出水面，E正确。 sin i13．ACE【解析】在E点作出法线可知入射角为i＝60°，折射角为r＝30°，由折射定律可知折射率n＝＝3，A正
sin r1
确；由sin C＝可知全反射的临界角大于30°，由光路可知，在边BM上的入射角等于30°，小于全反射的临界角，故不
nλ空cλ空fλ空
会发生全反射，B错误；根据公式n＝＝＝，得λ介＝，可知光从空气进入棱镜，波长变短，C正确；三棱镜两次
vλ介fλ介n折射使得光线都向AM边偏折，不会与入射到E点的光束平行，D错误；从F点出射的光束与入射到E点的光束偏向角为2(i－r)＝60°，E正确。
14．ABD【解析】由题意画出如图所示的光路图，可知光束Ⅰ是反射光线，所以仍是复色光，而光束Ⅱ、Ⅲ由于折射率的不同导致偏折分离，所以光束Ⅱ、Ⅲ是单色光，故A正确；由于光c
束Ⅱ的偏折程度大于光束Ⅲ，所以玻璃对光束Ⅱ的折射率大于对光束Ⅲ的折射率，根据v＝可
n知，光束Ⅱ在玻璃中的传播速度比光束Ⅲ小，故B正确；当增大α角且α<90°，即入射角减小时，
光束Ⅱ、Ⅲ会靠近光束Ⅰ，故C错误；因为厚玻璃平面镜的上下表面是平行的，根据光的入射角与反射角相等以及光的可逆性，可知改变α角且α<90°，光束Ⅱ、Ⅲ一定与光束Ⅰ平行，故D正确；减小α角且α>0，根据折射定律，光的折射角增大，根据光的可逆性知，光束Ⅲ不可能在上表面发生全反射，故E错误。
15．ABE【解析】由图可知，a光发生了全反射，b光没有发生全反射，即a光发生全反射的临界角C小于b光发生全反1csinθ1射的临界角C，由sinC＝，知b光的折射率小，即na>nb，故D错误；根据n＝，知va nvsinθ2θ1相等时，b光的折射角较大，B正确；由于na>nb，则fa>fb，由c＝fλ知λa<λb，C错误；当b光逆时针转动时，b光在玻璃砖下表面的入射角会增大，当该角大于b光的临界角时，b光就会发生全反射，E正确． c 16．AD【解析】因A光先消失，说明A光先发生全反射，所以玻璃对A光的折射率大于B光，A项正确．由v＝可知 n折射率越大则速度v越小，B项错误．当α<θ<β时，A光发生全反射，只有反射光斑与B光的折射光斑，共2个，C项π 错误．当β<θ<时，A、B光均发生全反射，光屏上只剩下1个反射光斑，D项正确． 2 17．A【解析】如图所示，设AB面上的折射角为γ，AC面上的入射角为γ′，由于i′＝i，由光的折射定律及光路可逆知γ′α ＝γ，又设两法线的夹角为β，则由几何关系得：γ＋γ′＋β＝180°，又由α＋β＝180°，则解得：γ＝，又由几何关系得：γ 2α＋θsin 2α＋θsini ＋γ′＋θ＝i＋i′，解得：i＝，则棱镜对该色光的折射率n＝＝，故A正确． 2sinγα sin2 sinαsin60° 18．A【解析】由几何知识得到激光束在C点的折射角γ＝30°，则玻璃球对该激光束的折射率为n＝＝＝3， sinγsin30°c3 A正确；激光在玻璃中的传播速度为v＝＝c，根据v＝λf可知，激光由真空射入玻璃球时频率f不变，故波长与波速 n3成正比，即该激光在玻璃中的波长是在真空中波长的 3 倍，B错误；根据激光光子的能量E＝hf，可知h为常数，激光3 由真空射入玻璃球时频率f不变，故该激光束的光子在玻璃球中的能量等于在真空中的能量，C错误；激光束从C点进入玻璃球时，无论怎样改变入射角，折射角都小于临界角，根据几何知识可知光线在玻璃球内表面的入射角不可能大于临界角，所以都不可能发生全反射，D错误． 19．【解析】(1)为了减小实验误差，选用玻璃砖前后表面间距应尽量大些，即使玻璃砖内的折射光线尽量长些，A正确；测量折射率时，只需找出入射光线和折射光线，因此玻璃砖的两光学表面可以不平行，B错误；为了减小实验误差应选用较细的大头针完成实验，C错误；两枚大头针之间的距离尽量大些，描绘出的光线误差会小一些，D正确；(2)由题图可知，选用玻璃砖两光学表面平行，则入射光线应与出射光线平行，B、C错误；又光线在玻璃砖中与法线的夹角应小于AC sin∠AOCAOAC 光线在空气中与法线的夹角，A错误，D正确；(3)由折射定律可知n＝＝＝． sin∠BODBDBD BOAC 【答案】(1)AD (2)D (3) BD 20．【解析】(1)由于在插P3、P4时，是通过棱镜观察P1和P2的像，则此后正确的操作步骤是：插上大头针P3，使P3挡住P1、P2的像；插上大头针P4，使P4挡住P1、P2的像和P3，B、D正确． sin αDE(2)设入射角为α，折射角为β，辅助圆半径为R，根据折射定律有n＝．根据几何关系，在图乙中有sin α＝、sin β sin βR＝ GFDEGF ；在图丙中有sin α＝，sin β＝，可知能够仅通过测量ED、FG的长度便可正确计算出折射率的是图丙，折射OGRR ED sin αODED率n＝＝＝． sin βFGFG OG【答案】(1)BD (2)丙 ED FG 21．【解析】(1)设光束从水面射出的点到桅杆的水平距离为x1，到P点的水平距离为x2；桅杆高度为h1，P点处水深为h2；激光束在水中与竖直方向的夹角为θ．由几何关系有 x1 ＝tan 53° h1 x2 ＝tan θ h2 ① ② 由折射定律有sin 53°＝nsin θ ③ 设桅杆到P点的水平距离为x，则x＝x1＋x2 ④ 联立①②③④式并代入题给数据得x＝7 m． ⑤ (2)设激光束在水中与竖直方向的夹角为45°时，从水面出射的方向与竖直方向夹角为i′，由折射定律有 sin i′＝nsin 45° ⑥ 设船向左行驶的距离为x′，此时光束从水面射出的点到桅杆的水平距离为x′1，到P点的水平距离为x′2，则 x′1＋x′2＝x′＋x x′1 ＝tan i′ h1 ⑦ ⑧ x′2 ＝tan 45° h2 ⑨ 联立⑤⑥⑦⑧⑨式并代入题给数据得x′＝(62－3) m≈5.5 m 【答案】(1)7 m (2)5.5 m 22．【解析】(1)光线在BC面上折射，由折射定律有sin i1＝nsin r1 ①式中，n为棱镜的折射率，i1和r1分别是该光线在 BC面上的入射角和折射角．光线在AC面上发生全反射，由反射定律有i2＝r2 ② 式中i2和r2分别是该光线在AC面上的入射角和反射角 光线在AB面上发生折射，由折射定律有nsin i3＝sin r3 ③式中i3和r3分别是该光线在AB面上的入射角和折射角 由几何关系得i2＝r2＝60°，r1＝i3＝30° ④ F点的出射光相对于D点的入射光的偏角为δ＝(r1－i1)＋(180°－i2－r2)＋(r3－i3) ⑤ 由①②③④⑤式得δ＝60° ⑥ (2)光线在AC面上发生全反射，光线在AB面上不发生全反射，有nsin i2≥nsin C>nsin i3⑦ 式中C是全反射临界角，满足nsin C＝1 ⑧ 由④⑦⑧式知，棱镜的折射率n的取值范围应为23 3≤n<2
2021届高三一轮复习 折射与全反射01参考答案
