第1講光的折射全反射練習(xí)

1、專業(yè)文檔配餐作業(yè)光的折射全反射?見學(xué)生用書P391A組基礎(chǔ)鞏固題1.如圖所示，口徑較大、充滿水的薄壁圓柱形淺玻璃缸底有一發(fā)光小球，則（）A .小球必須位于缸底中心才能從側(cè)面看到小球B.小球所發(fā)的光能從水面任何區(qū)域射出C .小球所發(fā)的光從水中進(jìn)入空氣后頻率變大D .小球所發(fā)的光從水中進(jìn)入空氣后傳播速度變大解析 小球在缸底的其他位置也能從側(cè)面看到，A項(xiàng)錯(cuò)誤；光線由水射向空氣時(shí)，有可能發(fā)生全反射，B項(xiàng)錯(cuò)誤；光在不同介質(zhì)中的頻率是不變的，C項(xiàng)錯(cuò)誤；由vc=n可知，光在水中的速度小于在空氣中的速度，d項(xiàng)正確。答案 D2.侈選）如圖為一直角棱鏡的橫截面，/ bac= 90 / abc= 60 一平行細(xì)光束

2、從 0點(diǎn)沿垂直于bc面的方向射入棱鏡。已知棱鏡材料的折射率 n= 2，若不考慮原 入射光在bc面上的反射光，則有光線（）A .從ab面射出B.從ac面射出C .從bc面射出，且與bc面斜交D .從bc面射出，且與bc面垂直解析 由棱鏡材料的折射率 n=V2可知，全反射臨界角為 45平行細(xì)光束在ab 面上入射角為60大于臨界角，發(fā)生全反射，反射光在 ac面上入射角為30小 于臨界角，既有反射又有折射，光線在 bc面上垂直出射，B、D項(xiàng)正確。答案 BD3現(xiàn)在高速公路上的標(biāo)志牌都用“回歸反光膜”制成。夜間行車時(shí)，它能把車燈射出的光逆向返回，標(biāo)志牌上的字特別醒目。這種“回歸反光膜”是用球體反射元 件制

3、成的，反光膜內(nèi)均勻分布著一層直徑為 10 am的細(xì)玻璃珠，所用玻璃的折射 率為3,為使入射的車燈光線經(jīng)玻璃珠折射-反射-再折射后恰好和入射光線平 行，鋁板D. 60如圖所示,1545C.解析 通過“回歸反光膜”的光路圖可知入射角i是折射角丫的2倍，即i = 2y 由折射定律，有n =詈=2sSfSL 2cos尸V3，得尸30 i= 2尸60故D項(xiàng)siny siny正確。 答案 D【解題技巧】考查理論聯(lián)系實(shí)際問題的能力，作出光路圖是基礎(chǔ)，由幾何知識(shí)分析入射角與折 射角的關(guān)系是關(guān)鍵。4. 華裔科學(xué)家高錕獲得2009年諾貝爾物理獎(jiǎng)，他被譽(yù)為“光纖通信之父”。光纖 通信中信號(hào)傳播的主要載體是光導(dǎo)纖維，

4、它的結(jié)構(gòu)如圖所示，其內(nèi)芯和外套材料 不同，光在內(nèi)芯中傳播。下列關(guān)于光導(dǎo)纖維的說法正確的是（）外套 內(nèi)芯A .內(nèi)芯的折射率比外套的大，光傳播時(shí)在內(nèi)芯與外套的界面上發(fā)生全反射B.內(nèi)芯的折射率比外套的小，光傳播時(shí)在內(nèi)芯與外套的界面上發(fā)生全反射C .波長(zhǎng)越短的光在光纖中傳播的速度越大D .頻率越大的光在光纖中傳播的速度越大解析 光纖內(nèi)芯比外套折射率大，在內(nèi)芯與外套的界面上發(fā)生全反射，A項(xiàng)對(duì)，B項(xiàng)錯(cuò)；頻率大的光波長(zhǎng)短，折射率大，在光纖中傳播速度小，C、D項(xiàng)錯(cuò)。答案A5. 如圖所示為一束復(fù)色光 A0從某一介質(zhì)射向空氣時(shí)發(fā)生折射的情況，圖中入射 光束A0與分界面成60角，折射光束0B與入射光束A0延長(zhǎng)線的夾

5、角為15，折 射光束0B與折射光束0C間的夾角也為15則以下說法正確的是（）珍貴文檔A. 0B光的頻率大于0C光的頻率B. 全反射時(shí)0B光的臨界角小于0C光的臨界角C .介質(zhì)對(duì)0B光和0C光的折射率之比為，6 : 2D. 0B光和0C光在介質(zhì)中的速度之比為，6 ： 2解析 過0點(diǎn)作法線，根據(jù)折射定律，對(duì)于 0B光有nBSin 30 =sin 45，對(duì)于0C 光有ncsin 30 = sin 60 /解得nB= 2和 = .3,因?yàn)樵谕环N介質(zhì)中，介質(zhì)對(duì)頻 率大的光的折射率也大，故 A項(xiàng)錯(cuò)；根據(jù)sinC臨=1可知，0B光的折射率較小，n其全反射臨界角較大，故 B項(xiàng)錯(cuò)；介質(zhì)對(duì)0B光和0C光的折射率

6、之比為 6 : 3, 故C項(xiàng)錯(cuò)；由公式v = C可知，D項(xiàng)對(duì)。n答案 Da、b兩束單色光6. （2017北京）如圖所示，一束可見光穿過平行玻璃磚后，變?yōu)槿绻馐鴅是藍(lán)光，則光束A .紅光B.黃光C .綠光D .紫光解析 根據(jù)題意作出完整光路圖，如圖所示，a光進(jìn)入玻璃磚時(shí)光線偏折角較大，根據(jù)光的折射定律可知玻璃磚對(duì) a光的折射率較大，因此a光的頻率應(yīng)高于b光, 故選D項(xiàng)。答案 D7. （多選）如圖所示，一光束包含兩種不同頻率的單色光，從空氣射向兩面平行玻 璃磚的上表面，玻璃磚下表面有反射層，光束經(jīng)兩次折射和一次反射后，從玻璃 磚上表面分為a、b兩束單色光射出。下列說法正確的是（）反射層A. a光

7、的頻率大于b光的頻率B. 光束a在空氣中的波長(zhǎng)較大C .出射光束a、b 一定相互平行D. a、b兩色光從同種玻璃射向空氣時(shí)，a光發(fā)生全反射的臨界角大解析 作出光路圖如圖所示，可知光從空氣射入玻璃時(shí)a光的偏折程度較大，則a 光的折射率較大，頻率較大，故 A項(xiàng)正確；a光的頻率較大，則波長(zhǎng)較小，故 B 項(xiàng)錯(cuò)誤；因?yàn)閍、b兩光在玻璃磚上表面的折射角與反射后在上表面的入射角分別 相等，根據(jù)幾何知識(shí)可知出射光束一定相互平行，故C項(xiàng)正確；因?yàn)閍光的折射率較大，由臨界角公式sinC=1,知a光的臨界角小，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。應(yīng)7：/玻璃反射層答案 AC8. （多選）固定的半圓形玻璃磚的橫截面如圖，0點(diǎn)為圓心，00為直

8、徑MN的垂線。足夠大的光屏PQ緊靠玻璃磚右側(cè)且垂直于 MN。由A、B兩種單色光組成的 一束光沿半徑方向射向0點(diǎn)，入射光線與00夾角B較小時(shí)，光屏NQ區(qū)域出現(xiàn) 兩個(gè)光斑，逐漸增大B角，當(dāng)0= a時(shí)，光屏NQ區(qū)域A光的光斑消失，繼續(xù)增大 B角，當(dāng)0= B時(shí)，光屏NQ區(qū)域B光的光斑消失，則（）A .玻璃磚對(duì)A光的折射率比對(duì)B光的大B. A光在玻璃磚中的傳播速度比 B光的大C. a 0 B時(shí)，光屏上只有1個(gè)光斑d . x enB, A項(xiàng)正確；根據(jù)n= ,得vAvB, B項(xiàng)錯(cuò)誤；當(dāng)a 0 B時(shí)，A光發(fā)生全 反射，B光發(fā)生折射和反射，在光屏 PQ上有兩個(gè)光斑，C項(xiàng)錯(cuò)誤；當(dāng)（3 0步寸,A、B兩光都發(fā)生全反

9、射，光屏 PQ上有一個(gè)光斑，D項(xiàng)正確。答案 ADB組能力提升題9. （2017天津）明代學(xué)者方以智在陽燧倒影中記載：“凡寶石面凸，貝y光成一 條，有數(shù)棱則必有一面五色”，表明白光通過多棱晶體折射會(huì)發(fā)生色散現(xiàn)象。如 圖所示，一束復(fù)色光通過三棱鏡后分解成兩束單色光 a、b,下列說法正確的是（）A. 若增大入射角i,則b光先消失B. 在該三棱鏡中a光波長(zhǎng)小于b光C. a光能發(fā)生偏振現(xiàn)象，b光不能發(fā)生D .若a、b光分別照射同一光電管都能發(fā)生光電效應(yīng)，則a光的遏止電壓低解析 設(shè)折射角為a在右界面的入射角為根據(jù)幾何關(guān)系有a+ B= A,根據(jù)折射定律：n=鄲，增大入射角i,折射角a增大，B減小，而B增大才

10、能使b光發(fā) sin a生全反射，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；由光路圖可知，a光的折射率小于b光的折射率（叫%）, 則a光的波長(zhǎng)大于b光的波長(zhǎng)（入?b），故B項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)光電效應(yīng)方程和遏止電壓 的概念可知：最大初動(dòng)能 Ek = hv Wo,再根據(jù)動(dòng)能定理：eUc= 0 Ek，即遏止 電壓Uc= h v瞥，可知入射光的頻率越大，需要的遏止電壓越大，nanb,則a光的頻率小于b光的頻率（v v）,a光的遏止電壓小于b光的遏止電壓，故D項(xiàng)正確； 光是一種橫波，橫波有偏振現(xiàn)象，縱波沒有，有無偏振現(xiàn)象與光的頻率無關(guān)，故C項(xiàng)錯(cuò)誤。答案 D10.如圖所示，AOB為透明扇形玻璃磚，圓心角/ AOB= 60 OM為/AOB的角

11、平分線，平行于0M的單色光在空氣中由0A邊射入玻璃磚，經(jīng)0A面折射后的光 線恰平行于0B。貝S下列說法正確的是（）A .該玻璃的折射率為2B.經(jīng)0A面折射后的光線射到 AMB面都將發(fā)生全反射C .該入射光在空氣中的波長(zhǎng)與玻璃磚中的波長(zhǎng)相等D .該入射光在空氣中的頻率與玻璃磚中的頻率相等 解析 依題意作出光路圖（圖略），由幾何知識(shí)得，入射角 匸60折射角 尸30 由折射定律n= SinY得n=3, A項(xiàng)錯(cuò)誤；由sinC=*可知，光在此介質(zhì)中發(fā)生全 反射的臨界角C大于30,經(jīng)0A面折射后照射到AM面這一范圍的光線可能發(fā)生 全反射，經(jīng)0A面折射后照射到MB范圍的光線不能發(fā)生全反射，B項(xiàng)錯(cuò)誤；光在 不

12、同介質(zhì)中傳播的過程中頻率不變，D項(xiàng)正確；若光在真空中的傳播速度為 c,則 光在玻璃磚中的傳播速度為v = C = c,由v =入可知，該入射光在空氣和玻璃磚n 3中的波長(zhǎng)不同，C項(xiàng)錯(cuò)誤。答案 D11. 如圖所示，折射率為.2的兩面平行的玻璃磚，下表面涂有反射物質(zhì)，右端垂直地放置一標(biāo)尺M(jìn)N。一細(xì)光束以45角入射到玻璃磚的上表面，會(huì)在標(biāo)尺上的兩個(gè) 位置出現(xiàn)光點(diǎn)，若兩光點(diǎn)之間的距離為 a（圖中未畫出），則光通過玻璃磚的時(shí)間是多少？（設(shè)光在真空中的速度為C,不考慮細(xì)光束在玻璃磚下表面的第二次反射 ）解析 作出光路圖如圖所示，由光的折射定律有n=sini sinY尸30所以在玻璃磚內(nèi)的光線與玻璃磚的上表

13、面構(gòu)成等邊三角形，其邊長(zhǎng)等于a光在玻璃中的速度為c_V2cn_ 2 ，t玻=2a 2 2av = c答案2 2ac12. （2017全國(guó)卷I ）如圖，一玻璃工件的上半部是半徑為R的半球體，O點(diǎn)為球心；下半部是半徑為R、高為2R的圓柱體，圓柱體底面鍍有反射膜。有一平行于 中心軸0C的光線從半球面射入，該光線與0C之間的距離為0.6R。已知最后從半 球面射出的光線恰好與入射光線平行（不考慮多次反射）。求該玻璃的折射率。解析 如圖，根據(jù)光路的對(duì)稱性和光路可逆性，與入射光線相對(duì)于0C軸對(duì)稱的出射光線一定與入射光線平行。這樣，從半球面射入的折射光線，將從圓柱體底面 中心C點(diǎn)反射。設(shè)光線在半球面的入射角為

14、i,折射角為Y由折射定律有sini= nsinY 由正弦定理有警s!nRpY,由幾何關(guān)系，入射點(diǎn)的法線與 0C的夾角為i。由題設(shè)條件和幾何關(guān)系有 sini = R, 式中L是入射光線與0C的距離。由式和題給數(shù)據(jù)得 siny= 2j5，由式和題給數(shù)據(jù)得n= 2.05 1.43。答案1.4313. （2017全國(guó)卷H ）直桶狀容器的高為21，底面是邊長(zhǎng)為I的正方形；容器內(nèi)裝 滿某種透明液體，過容器中心軸 DD 、垂直于左右兩側(cè)面的剖面圖如圖所示。容 器右側(cè)內(nèi)壁涂有反光材料，其他內(nèi)壁涂有吸光材料。在剖面的左下角處有一點(diǎn)光 源，已知由液體上表面的D點(diǎn)射出的兩束光線相互垂直，求該液體的折射率。L21/點(diǎn)

15、光源解析 設(shè)從光源發(fā)出直接射到 D點(diǎn)的光線的入射角為h,折射角為y，在剖面內(nèi)做光源相對(duì)于反光壁的鏡像對(duì)稱點(diǎn) C,連接CD，交反光壁于E點(diǎn)，由光源射向E 點(diǎn)的光線，反射后沿ED射向D點(diǎn)；光線在D點(diǎn)的入射角為i2，折射角為Y,如 圖所示。設(shè)液體的折射率為n,由折射定律有nsinii= sir， nsini2 = sinY，依題意Y +y= 90 聯(lián)立解得n sin2ii + sin2i2，由幾何關(guān)系sinii =3lsini2 =2 3聯(lián)立式解得n= 1.55。412 + 9廣 5，答案1.5514. （2017全國(guó)卷皿）如圖，一半徑為R的玻璃半球，0點(diǎn)是半球的球心，虛線00 表示光軸（過球心0與半球底面垂直的直線）。已知玻璃的折射率為1.5?，F(xiàn)有一束 平行光垂直入射到半球的底面上，有些光線能從球面射出（不考慮被半球的內(nèi)表面 反射后的光線）。求：從球面射出的光線對(duì)應(yīng)的入射光線到光軸距離的最大值。R(2)距光軸亍處的入射光線經(jīng)球面折射后與光軸的交點(diǎn)到0點(diǎn)的距離解析(1)如圖，從底面上A處射入的光線，在球面上發(fā)生折射時(shí)的入射角為i,當(dāng)i等于全反射臨界角io時(shí)，對(duì)應(yīng)入射光線到光軸的