2020年高考名校物理模拟试题分项解析热点49 光在玻璃砖中的传播(解析版)

热点49 光在玻璃砖中的传播高考真题1．（2017海南高考）如图，空气中有两块材质不同、上下表面平行的透明玻璃板平行放置；一细光束从空气中以某一角度θ（0＜θ＜90°）入射到第一块玻璃板的上表面。

下列说法正确的是_______________。

（填入正确答案标号。

选对1个得2分，选对2个得3分，选对3个得4分；有选错的得0分）A．在第一块玻璃板下表面一定有出射光B．在第二块玻璃板下表面一定没有出射光C．第二块玻璃板下表面的出射光方向一定与入射光方向平行D．第二块玻璃板下表面的出射光一定在入射光延长线的左侧E．第一块玻璃板下表面的出射光线一定在入射光延长线的右侧【答案】ACD【命题意图】本题考查光的折射及其相关的知识点。

【解题思路】根据折射定律，在第一块玻璃板下表面一定有出射光，在第二块玻璃板下表面一定有出射光，选项A正确B错误；第二块玻璃板下表面的出射光方向一定与入射光方向平行，第二块玻璃板下表面的出射光一定在入射光延长线的左侧，选项CD正确E错误。

2.（2017北京）如图所示，一束可见光穿过平行玻璃砖后，变为a、b两束单色光。

如果光束b是蓝光，则光束a可能是（）A．红光B．黄光C．绿光D．紫光【答案】D【解析】根据题意作出完整光路图，如下图所示，a 光进入玻璃砖时光线偏折角较大，根据光的折射定律可知玻璃砖对a 光的折射率较大，因此a 光的频率应高于b 光，故选项D 正确。

最新模拟题1．（2020年1月北京丰台期末）如图3所示，一束光射向半圆形玻璃砖的圆心O ，经折射后分为两束单色光a 和b 。

下列判断不正确．．．的是 A ．a 光的频率小于b 光的频率 B ．a 光光子能量小于b 光光子能量C ．玻璃砖对a 光的折射率大于对b 光的折射率D ．a 光在玻璃砖中的速度大于b 光在玻璃砖中的速度【答案】C【解析】根据光的折射定律可知，玻璃砖对a 光的折射率小于对b 光的折射率，选项C 错误；根据光的频率越高折射率越大，可知a 光的频率小于b 光的频率，选项A 正确；由光子能量与频率关系（光子能量公式）可知，a 光光子能量小于b 光光子能量，选项B 正确；由n=c/v ，可知a 光在玻璃砖中的速度大于b 光在玻璃砖中的速度，选项D 正确。

2.（5分）(2019郑州三模)a 、b 两束相互平行的单色光，以一定的入射角照射到平行玻璃砖上表面，经平行玻璃砖折射后汇聚成一束复色光c ，从平行玻璃砖下表面射出，如图所示。

则下列判断正确的是________（选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分；每选错一个扣3分，最低得分为0分） A ．a 光波长比b 光波长短B ．a 光在玻璃中的传播速度比b 光在玻璃中的传播速度大C ．玻璃砖对a 光的折射率大图3D．双缝干涉时，用a光照射得到条纹间距小E．增大入射角，a光在下表面可发生全反射【答案】ACD【解析】由光路图可知a光偏折的大，所以n a＞n b，关键v=知a光在玻璃中的传播速度比b光在玻璃中的传播速度小，选项B错误，C正确；折射率大，频率大，由λ=知a光波长比b光波长短，选项A正确；双缝干涉时，根据△x=知，用a光照射得到条纹间距小，选项D正确；根据光路可逆知光线一定能从下表面射出，不会发生全反射，故E错误。

【关键点拨】根据光路图，根据光线的偏折程度比较两色光的折射率大小，从而比较出频率的大小和波长的大小，通过波长大小，结合双缝干涉条纹间距公式比较条纹间距的大小。

3.（2019浙江嘉兴、丽水联考模拟）如图所示，玻璃中有一足够长的长方体空气泡。

玻璃中有两束平行的光：甲光（红光）和乙光（紫光），两者相距为d，斜射到空气泡上表面，则A．若甲光经能从矩形空气泡的下表面射出，则乙光一定也能从下表面射出B．若两种光经上表面折射后均能从下表面出射，则出射光线间距离一定小于dC．若两种光经上表面折射后均能从下表面出射，则出射光线间距离一定大于dD．甲、乙两种光，均是原子核外电子受到激发后产生的【答案】.CD【命题意图】本题考查光的折射、全反射、可见光的产生机理及其相关的知识点。

【解题思路】由于红光在玻璃中的折射率n较小，由全反射临界角公式，sinC=1/n，可知红光的临界角较大，因此若甲光（红光）能从矩形空气泡的下表面射出，说明在上表面甲光的入射角小于临界角，而乙光（蓝光）临界角较小，在上表面乙光的入射角不一定小于临界角，有可能发生全反射，不能从下表面射出，选项A 错误；由于若两种光经上表面折射后均能从下表面出射，由于在玻璃中同样的入射角，在空气泡中的折射角大于入射角，则出射光线间的距离一定大于d ，选项C 正确B 错误；甲、乙两种光，都是可见光，都是原子核外电子受到激发后产生的，选项D 正确。

4．(2019·河北衡水中学调研)(多选)如图所示，一块上、下表面平行的玻璃砖的厚度为L ，玻璃砖的折射率n ＝3，若光从上表面AB 射入的入射角i ＝60°，光在空气中的传播速度视为c ，则________。

A ．折射角r ＝30°B ．光在玻璃中传播的时间为23L 3cC ．光在玻璃中传播的时间为2LcD ．改变入射角i ，光在下表面CD 可能发生全反射E ．光一定能从CD 面射出 【答案】ACE【解析】 由n ＝sin i sin r 得sin r ＝sin i n ＝sin 60°3＝0.5，得r ＝30°，故A 正确；光在玻璃中传播的速度v ＝cn ，由几何知识可知光在玻璃中传播的路程s ＝L cos r ，则光在玻璃中传播的时间t ＝s v ＝nL c cos r ＝3L c cos 30°＝2Lc ，故B错误，C 正确；由于光在CD 面上的入射角等于光在AB 面上的折射角，根据光路可逆性原理可知光一定能从CD 面射出，故D 错误，E 正确。

5.（2020河北第一次大联考）(2)如图,一半径为R 的玻璃半球,O 点是半球的球心,虚线OO ′表示光轴(过球心O 与半球底面垂直的直线).已知玻璃的折射率为1.5.现有一束平行光垂直入射到半球的底面上,有些光线能从球面射出(不考虑被半球的内表面反射后的光线).求 ①从球面射出的光线对应的入射光线与光轴距离的最大值; ②距光轴R3的入射光线经球面折射后与光轴的交点到O 点的距离.【答案】(2)①23R (5分)②2.74R (5分)【解析】（2）(ⅰ)如图,从底面上A 处射入的光线,在球面上发生折射时的入射角为i ,当i 等于全反射临界角i c 时,对应入射光线到光轴的距离最大,设最大距离为l .i ＝i c …………………①设n 是玻璃的折射率,由全反射临界角的定义有 n sin i c ＝1…………………②--------------（2分） 由几何关系有sin i ＝lR …………………③--------------（2分）联立①②③式并利用题给条件,得l ＝23R …………………④--------------（1分） (ⅱ)设与光轴相距R3的光线在球面B 点发生折射时的入射角和折射角分别为i 1和r 1,由折射定律有n sin i 1＝sin r 1…………………⑤--------------（2分） 设折射光线与光轴的交点为C ,在△OBC 中,由正弦定理有 sin ∠C R ＝sin(180°－r 1)OC …………………⑥--------------（2分） 由几何关系有∠C ＝r 1－i 1…………………⑦ sin i 1＝13…………………⑧联立⑤⑥⑦⑧式及题给条件得OC ＝3(22＋3)5R ≈2.74R …………………⑨--------------（1分）6.（2020四川泸州一诊）如图所示，半径为R 的四分之一圆弧玻璃砖平放在水平木板上，一束光从A 点平行于木板射入玻璃砖，经玻璃砖折射后射到水平木板上的F 点。

已知A 点到圆弧圆心O 点的距离，玻璃砖对该光束的折射率为，光在真空中的传播速度为c （不考虑光在玻璃界面处的反射）。

求：①光线射出玻璃砖时的折射角为多大；②光线从A 点射入玻璃砖后，到达木板上F 点所用的时间。

【解析】○1由折射定律，sinr/sini=n ， sini=1/2 解得：r=60°○2由几何关系，光线在玻璃砖内运动距离x 1=0.5Rtan60°R 光在玻璃砖中的速度v=c/n 传播时间t 1= x 1/v=3R /2c在玻璃砖外运动距离x 2=R ，传播时间t 2=R/c光线从A 点射入玻璃砖后，到达木板上F 点所用的时间 t= t 1+ t 2=5R /2c7．（2019福建泉州5中高考适应性考试）如图，有一玻璃圆柱体，横截面半径为R ＝10cm ，长为L ＝100cm ．一点光源在玻璃圆柱体中心轴线上的A 点，与玻璃圆柱体左端面距离d ＝4cm ，点光源向各个方向发射单色光，其中射向玻璃圆柱体从左端面中央半径为r ＝8cm 圆面内射入的光线恰好不会从柱体侧面射出。

光速为c ＝3×108m/s ；求：（i）玻璃对该单色光的折射率；（ii）该单色光通过玻璃圆柱体的最长时间。

【解析】（i）由题意可知，光线AB从圆柱体左端面射入，其折射光BD射到柱面D点恰好发生全反射．设光线在B点的入射角为i．则sini＝＝由折射定律得：n＝sinC＝根据几何知识得：sinθ＝cosC＝得：n＝（ii）折射光BD在玻璃柱体内传播路程最长，因而传播时间最长．最长的路程为：S＝＝nL光在玻璃中传播的速度为：v＝则该单色光通过玻璃圆柱体的最长时间为：t＝＝＝6×10﹣9s答：（i）玻璃对该单色光的折射率是；（ii）该单色光通过玻璃圆柱体的最长时间是6×10﹣9s．8. （2019江苏七市三模）如图所示，水平地面上放有一长方形玻璃砖，光源S1发出与水平方向夹角为θ的一细束光，光线进入玻璃砖后经过一次反射从右侧面折射而出，恰好照到玻璃砖右侧地面上与S1关于玻璃砖对称的点S2.已知光线射入玻璃砖的位置到玻璃砖上表面的距离为a、玻璃砖左右两表面间的距离为b，真空中光速为c.求：①玻璃砖的折射率n ；②该束光在玻璃砖中传播的时间t. 【解析】：① 光线从空气以入射角θ射入玻璃时，设折射角为α，由折射定律有n ＝sin θsin α(1分)光线经玻璃砖反射后，射到玻璃砖右侧面时的入射角等于α，折射角为θ，S 1和S 2到玻璃砖距离相等，由对称性可知光线进入与射出玻璃砖的位置等高，则sin α＝aa 2＋（b 2）2(1分) 解得n ＝4a 2＋b 2sin θ2a (1分)②该束光在玻璃砖中传播的距离s ＝2a 2＋（b2）2传播的速度v ＝cn(1分)则有t ＝s v ＝（4a 2＋b 2）sin θ2ac(1分)9.（2020辽宁大连模拟）如图所示，用折射率2=n 的玻璃做成内径为R 、外径为R R 2='的半球形空心球壳，一束平行光射向此半球的外表面，与中心对称轴O O '平行，试求： （1）球壳内部有光线射出的区域；（2）要使球壳内部没有光线射出，至少用多大的遮光板，如何放置才行?【解析】（II ）（1）设光线a a '射入外球面，沿ab 方向射向内球面，刚好发生全反射，则211sin ==n C ∴45=C （2分）在Oab ∆中，ROa 2=，R Ob = ∴ R rRC sin 2)180sin(=-（2分） ，212sin sin ==C r 即30=r （1分），则153045=-=-=∠r C θ（1分） 又 i Oa O ='∠，由 sin sin in r= （2分） ，得 22sin sin ==r n i∴45=i （1分）即601545=+=+='∠θi Ob O （1分） 当射向外球面的入射光线的入射角小于45=i 时，这些光线都会射出内球面．因此，以O O '为中心线，上、下（左、右） 各60的圆锥球壳内有光线射出．（2分）（2）由图中可知，R R i R h =⋅='=222sin ， 所以，至少用一个半径为R 的遮光板，圆心过O O '轴并垂直该轴放置，才可以挡住射出球壳的全部光线，这时球壳内部将没有光线射出．（3分）10．(2020广东湛江调研)如图所示，扇形AOB为透明柱状介质的横截面半径为R，圆心角∠AOB＝30°．一R，束平行于OA的单色光由OB面上D点射入介质，经OB折射后直接射到A点，已知O、D两点间距3光在真空中传播速度为c，求：①介质的折射率；②光从D点射到A点所用的时间。