2017-2018學(xué)年高中物理第4章光的折射階段質(zhì)量檢測教科版選修3-4

1、圖 1第 4 章光的折射階段質(zhì)量檢測（時間：60 分鐘滿分：100 分）、選擇題（共 8 小題，每小題 6 分，共 48 分。每小題至少有一個選項正確，全選對得6 分，選不全得 3 分，錯選不得分）1 某廣場在夜間打開了音樂噴泉，在噴水池中同一深度排列著四個不同顏色的射燈。如果從水面上方垂直俯視各燈，感覺最淺的是B.黃燈D 紫燈解析：選 D 當(dāng)垂直俯視時，視深公式為h=H,H為實(shí)際深度，n為折射率，由于紫光n所以可以得到折射光線與法線夾角為75,大于入射角，故光是從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)。 下述現(xiàn)象中由全反射造成的是（）解析：選 ABC 水珠看起來格外耀眼、海市蜃樓等現(xiàn)象都屬于全反射現(xiàn)象，故確；

2、光導(dǎo)纖維傳輸信號的原理是全反射原理，故 C 正確；筷子在水中看起來向上折了是光的 折射現(xiàn)象，故 D 錯。在水中的折射率最大，所以紫光的視深最淺,2.光從甲介質(zhì)射到乙介質(zhì)時，入射角為D 正確，AB、C 錯誤。30,且折射光線與反射光線的夾角為75,A. 乙為光疏介質(zhì)B. 光在甲中傳播較快C. 光從甲射到乙中時可能發(fā)生全反射D.光從乙射到甲中時可能發(fā)生全反射解析：選 AC 因?yàn)榉瓷涔饩€與界面夾角為60,而折射光線與反射光線的夾角為75,A.紅燈C.綠燈3.A.B.C.D.露珠或噴泉的水珠，在陽光的照耀下格外耀眼沙漠中的海市蜃樓-Tk丫 *NJ用光導(dǎo)纖維傳輸圖像信號插在水中的筷子看起來向上折了24.

3、如圖 1 所示，有一束平行于等邊三棱鏡截面ABC勺單色光從空氣射向E點(diǎn)，并偏折到F點(diǎn)。已知入射方向與邊AB的夾角為0= 30,E、F分別為邊AB BC的中點(diǎn)，則（）3A.該棱鏡的折射率為3B.光在 F 點(diǎn)發(fā)生全反射C.光從空氣進(jìn)入棱鏡，波長變小D.從F點(diǎn)出射的光束與入射到E點(diǎn)的光束平行解析：選 AC 在E點(diǎn)作出法線可知入射角為 60,折射角為 30,折射率為 3, A 正入空氣確；在BC邊上的入射角小于臨界角，不會發(fā)生全反射，B 錯；由公式 入介=n，可知 C正確；三棱鏡兩次折射使得光線都向底邊偏折，不會與入射到E點(diǎn)的光束平行，故 D 錯。5.A.B.足夠大時，在A點(diǎn)將發(fā)生全反射足夠大時，光從

4、球內(nèi)向外射出時將發(fā)生全反射C.無論i多大，在A點(diǎn)都不會發(fā)生全反射D. 無論 i 多大，從球內(nèi)向外射出時，都不會發(fā)生全反射解析：選 CD 光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)才有可能發(fā)生全反射，因* 2此光在A點(diǎn)由空氣進(jìn)入介質(zhì)時，肯定不能發(fā)生全反射。畫出完整光路圖，如圖所示，由圖可知A點(diǎn)的入射角i與B、D點(diǎn)的折射角始終相等。假設(shè)B點(diǎn)剛好發(fā)生全反射，則光將沿圓切線方向射出。那么A點(diǎn)光也沿切線方向傳播，根本不會進(jìn)入球內(nèi)，這與假設(shè)矛盾。所以，當(dāng)光進(jìn)入球內(nèi)，則一Jr定會從球內(nèi)射出，一定不會發(fā)生全反射。故C、D 均正確。6.如圖 3 中，一束平行單色光從真空垂直射入折射率為2、半徑為R的半球形玻璃體,則從右側(cè)向左看（

5、如圖4A.半球表面都發(fā)光5B.半球表面無光線射出Rc.半球表面中央有截面半徑為2 的圓亮斑D.半球表面中央有截面半徑為#R的圓亮斑1解析：選 C 光線在球的弧面發(fā)生折射，連接圓心和入射點(diǎn)，根據(jù)公式 sinC=-可得,n1 一 一 1 一sinC=，故可得當(dāng)距離圓心2R以外的光線在弧面上發(fā)生全反射，從右側(cè)將看不到光線，1 一所以半球表面中央有截面半徑為 qR的圓亮斑，故 c 正確。7.一玻璃磚橫截面如圖 4 所示，其中ABC為直角三角形（AC邊未畫出），AB為直角邊， /ABC=45。NDC為一圓弧，其圓心在BC邊的中點(diǎn)。此玻璃的折射率為 1.5。P為一貼近 玻璃磚放置的、與AB垂直的光屏。若一

6、束寬度與AB邊長度相等的平行光從AB邊垂直射入 玻璃磚，則（）圖 4A. 從BC邊折射出一束寬度與BC邊長度相等的平行光B.屏上有一亮區(qū)，其寬度小于AB邊的長度C 屏上有一亮區(qū)，其寬度等于AC邊的長度D.當(dāng)屏向遠(yuǎn)離玻璃磚的方向平行移動時，屏上亮區(qū)先逐漸變小然后逐漸變大7選 BD 寬為AB的平行光進(jìn)入到玻璃中直接射到BC面，入射角為 45臨界角0=arcsin 3，所以在BC面上發(fā)生全反射仍然以寬度大小為AB長度的豎直向下的平行光射到ADC上。畫出光路圖如圖所示，可以知道以AD折射后的光向右偏折，經(jīng)DC折射后的光向左偏折。當(dāng)向下移動光屏?xí)r，屏上亮區(qū)先逐漸減小然后逐漸增大。故B、D 均正確。&am

7、p;如圖 5 所示，空氣中有一橫截面為半圓環(huán)的均勻透明柱體，其內(nèi)圓半徑為r，外圓半徑為R, R=2r?，F(xiàn)有一束單色光垂直于水平端面A射入透明柱體，只經(jīng)過兩次全反射就6垂直于水平端面B射出。設(shè)透明柱體的折射率為n光在透明柱體內(nèi)傳播的時間為t，若真空中的光速為C,則（）A. n 可能為_3C. t 可能為C9. （10 分）如圖 6 所示，半球形玻璃磚的平面部分水平，底部中點(diǎn)有一小電珠，利用游標(biāo)卡尺（或直尺）測量出有關(guān)數(shù)據(jù)后，可計算玻璃的折射率。試完成以下實(shí)驗(yàn)步驟：和_（寫出對應(yīng)字母和其表示的意義）（2）寫出玻璃折射率的表達(dá)式解析：（1）圓形亮斑的直徑di；n可能為 2解析：選 AB 根據(jù)題意可畫

8、出光路圖如圖所示,所以全反射的臨界角CW45,=2,A B均正確；光在介質(zhì)中的傳播、C C速度v=，所以傳播時間h-R-T二、實(shí)驗(yàn)題（共 2 小題，共18 分，把答案填在題中橫線上或按要求作答）（1）若S發(fā)光，則在玻璃磚平面上方看到平面中有一圓形亮斑。 用游標(biāo)卡尺測出（用上述測量的物理量的字母表示B則兩次全反射的的入射角均為f45,Ot=v警,c、D 均錯誤。圖 67答案：（1）圓形亮斑的直徑d1半圓形玻璃磚的直徑d2半圓形玻璃磚的直徑d2（2）由幾何關(guān)系，得tanC=需=d。由全反射知識,得 sinC=十，解得d12+d22d1218di2+d22di210.（8 分）如圖 7 所示，激光液

9、面控制儀的原理是：固定的一束激光射到液面上，反射光OB射到水平的光屏上，屏上用光電管將光訊號轉(zhuǎn)變成電訊號，電訊號輸入控制系統(tǒng)用以控制液面的高度。如果發(fā)現(xiàn)光點(diǎn)B在屏上向右移動了 s的距離到B,由此可知液面 _ （填“升高”或“降低”）了 _三、計算題（共 3 小題，共 34 分。解答題應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和演算步驟， 有數(shù)值計算的要注明單位）11. （10 分）如圖 8 所示，一玻璃球體的半徑為R O為球心，AB為直徑。來自B點(diǎn)的光 線BM在M點(diǎn)射出，出射光線平行于AB另一光線BN恰好在N點(diǎn)發(fā)生全反射。已知/ABMk30，求（1）玻璃的折射率。（2）球心O到BN的距離。解析：（1）設(shè)光線

10、BM在M點(diǎn)的入射角為i，折射角為r,由幾何知識可知，i= 30,r=60,根據(jù)折射定律得sinrn=h代入數(shù)據(jù)得n=3AO以入射角i照解析：如圖所示，光點(diǎn)右移是液面降低造成的，由幾何知識得s/2h，進(jìn)一步推導(dǎo)得s2tani答案：降低s2tani圖 7tani=圖 89 光線BN恰好在N點(diǎn)發(fā)生全反射，則/BN助臨界角C110sin C=-n設(shè)球心到BN的距離為d,由幾何知識可知d=RsinC聯(lián)立式得答案：312.(10 分)(山東高考)如圖 9 所示，ABCD是一直角梯形棱鏡的橫截面，位于截面所在平面內(nèi)的一束光線由0點(diǎn)垂直AD邊射入。已知棱鏡的折射率n= .2,AB- BC= 8 cm,OA=2

11、cm /0A= 60。(1)求光線第一次射出棱鏡時，出射光線的方向。第一次的出射點(diǎn)距 C_ emo解析：本題主要考查光的折射和全反射、折射率，意在考查考生應(yīng)用折射和全反射解決光路問題的能力。(1)設(shè)發(fā)生全反射的臨界角為1sin C=n代入數(shù)據(jù)得C= 45光路圖如圖所示，由幾何關(guān)系可知光線在AB邊和BC邊的入射角均為 60,均發(fā)生全反射。設(shè)光線在CD邊的f5011入射角為a，折射角為3，由幾何關(guān)系得a= 30,小 于臨界角，光線第一次射代入數(shù)據(jù)得3 =45寧 cm出棱鏡是在CD邊，由折射定律得sin3n=Tsina112答案：見解析（2） 13.（14 分）（新課標(biāo)全國卷I）圖 10 所示為一光導(dǎo)纖維（可簡化為一長玻璃絲）的示意圖,玻璃絲長為L,折射率為n，AB代表端面。已知光在真空中的傳播速度為（1）為使光線能從玻璃絲的AB端面?zhèn)鞑サ搅硪欢嗣?，求光線在端面足的條件；（2）求光線從玻璃絲的AB端面?zhèn)鞑サ搅硪欢嗣嫠璧淖铋L時間。解析：（1）設(shè)光線在端面AB上C點(diǎn)（如圖）的入射角為i，折射角 為r，由折射定律有sini=nsinr設(shè)該光線射向玻璃絲內(nèi)壁D點(diǎn)的入射角為a，為了使該光線可在此光導(dǎo)纖維中傳播,應(yīng)有a式中，0是光線在玻璃絲內(nèi)發(fā)生全反射時的臨界角，它滿足nsin0 =