高中人教版物理選修3-4作業(yè)第十三章2全反射

第十三章光2全反射課后篇鞏固提升基礎(chǔ)鞏固1.關(guān)于全反射,下列敘述正確的是()A.發(fā)生全反射時仍有折射光線,只是折射光線非常弱B.光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時,一定會發(fā)生全反射現(xiàn)象C.光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時,可能不發(fā)生全反射現(xiàn)象D.光從光疏介質(zhì)射向光密介質(zhì)時,可能發(fā)生全反射現(xiàn)象解析全反射發(fā)生的條件是光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)和入射角大于等于臨界角,二者缺一不可,故選項(xiàng)B、D錯誤,C正確;發(fā)生全反射時,折射光線全部消失,只剩下反射光線,選項(xiàng)A錯誤。答案C2.光線由空氣透過半圓形玻璃磚,再射入空氣的光路圖中,正確的是(玻璃的折射率為1.5)()A.圖乙、丙、丁 B.圖乙、丁C.圖乙、丙 D.圖甲、丙解析題圖甲、乙情景中,光由空氣進(jìn)入玻璃,由光疏介質(zhì)進(jìn)入光密介質(zhì),應(yīng)有θ1>θ2,乙正確,甲錯誤;題圖丙、丁情景中,光由玻璃進(jìn)入空氣中,sinC=1n=23<22=sin45°,即C<45°,答案B3.一束單色光從真空斜射向某種介質(zhì)的表面,光路如圖所示。下列說法正確的是()A.光從真空射入介質(zhì)后,頻率不變B.此介質(zhì)的折射率等于2C.入射角大于45°時可能發(fā)生全反射現(xiàn)象D.入射角小于30°時可能發(fā)生全反射現(xiàn)象解析光的頻率由光源決定,在傳播過程中頻率不變,選項(xiàng)A正確;由折射定律n=sinθ1sinθ2=sin45°sin30°=2,選項(xiàng)B正確;發(fā)生全反射的臨界角C=arcsin答案AB4.如圖所示,半徑為R的半圓形透明材料,折射率n=2.0。一束平行光從空氣以垂直于其底面的方向射入,則下列說法正確的是()A.所有光線都能透過這種材料B.只有距圓心O兩側(cè)R2C.射出的光束會形成發(fā)散光束D.射出的光束會形成會聚光束解析平行光射到底面時,光線與界面垂直,方向不變,繼續(xù)射到球面時,距圓心D兩側(cè)R2范圍內(nèi)的光線入射角小于臨界角C=arcsin1n=30°,發(fā)生折射形成會聚光束答案BD5.三種透明介質(zhì)疊放在一起,且相互平行,一束光在Ⅰ和Ⅱ兩介質(zhì)的界面上發(fā)生了全反射后,射向Ⅱ和Ⅲ兩介質(zhì)界面,發(fā)生折射,如圖所示,設(shè)定光在這三種介質(zhì)中的速率分別是v1、v2、v3,則它們的大小關(guān)系是()A.v1>v2>v3 B.v1>v3>v2C.v1<v2<v3 D.v2>v1>v3解析光在Ⅰ和Ⅱ兩介質(zhì)的界面上發(fā)生了全反射,說明Ⅰ的折射率小于Ⅱ的折射率,即n1<n2;光射向Ⅱ和Ⅲ兩介質(zhì)界面時發(fā)生了折射,而且折射角大于入射角,說明Ⅱ的折射率大于Ⅲ的折射率,即n2>n3;介質(zhì)Ⅰ與Ⅲ相比較,介質(zhì)Ⅰ的折射率小于介質(zhì)Ⅲ的折射率,即有n1<n3,所以有n2>n3>n1,根據(jù)光在這三種介質(zhì)中的速率公式v=cn得知,光速與折射率成反比,則v1>v3>v2答案B6.已知介質(zhì)對某單色光的臨界角為C,則()A.該介質(zhì)對單色光的折射率等于1B.此單色光在該介質(zhì)中的傳播速度等于c·sinC(c是光在真空中的傳播速度)C.此單色光在該介質(zhì)中的傳播波長是在真空中波長的sinC倍D.此單色光在該介質(zhì)中的頻率是真空中的1sin解析由臨界角的計(jì)算式sinC=1n,得n=1sinC,選項(xiàng)A正確;將n=cv代入sinC=1n,得sinC=vc,故v=csinC,選項(xiàng)B正確;設(shè)該單色光的頻率為f,在真空中的波長為λ0,在介質(zhì)中的波長為λ,由波長、頻率、光速的關(guān)系得c=λ0f,v=λf,故sinC=vc=λλ0,λ=λ0sinC,答案ABC7.如圖所示,ABCD是兩面平行的透明玻璃磚,AB面和CD面平行,它們分別是玻璃和空氣的界面,設(shè)為界面Ⅰ和界面Ⅱ,光線從界面Ⅰ射入玻璃磚,再從界面Ⅱ射出,回到空氣中,如果改變光到達(dá)界面Ⅰ時的入射角,則()A.只要入射角足夠大,光線在界面Ⅰ上可能發(fā)生全反射現(xiàn)象B.只要入射角足夠大,光線在界面Ⅱ上可能發(fā)生全反射現(xiàn)象C.不管入射角多大,光線在界面Ⅰ上都不可能發(fā)生全反射現(xiàn)象D.不管入射角多大,光線在界面Ⅱ上都不可能發(fā)生全反射現(xiàn)象解析在界面Ⅰ,光由空氣進(jìn)入玻璃磚,是由光疏介質(zhì)進(jìn)入光密介質(zhì),不管入射角多大,都不會發(fā)生全反射現(xiàn)象,則A錯誤,C正確;在界面Ⅱ,光由玻璃進(jìn)入空氣,是由光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì),但是,由于界面Ⅰ和界面Ⅱ平行,光由界面Ⅰ進(jìn)入玻璃后再到達(dá)界面Ⅱ,在界面Ⅱ上的入射角等于在界面Ⅰ上的折射角,因此入射角總是小于臨界角,也不會發(fā)生全反射現(xiàn)象,故B錯誤,D正確。答案CD8.(2019·重慶南開中學(xué)高考模擬)一半圓柱形透明物體橫截面如圖所示,底面AOB鍍銀,O表示半圓截面的圓心,一束光線在橫截面內(nèi)從M點(diǎn)入射,經(jīng)過AB面反射后從N點(diǎn)射出。已知光線在M點(diǎn)的入射角為37°,∠MOA=60°,∠NOB=30°,求:(1)光線在M點(diǎn)的折射角;(2)透明物體的折射率。解析(1)如圖,透明物體內(nèi)部的光路為折線MPN,Q、M點(diǎn)相對于底面EF對稱,Q、P和N三點(diǎn)共線,在M點(diǎn)處,光的入射角為i,折射角為r,∠OMQ=α,∠PNF=β,根據(jù)題意有α=30°由幾何關(guān)系得,∠PNO=∠PQO=r,于是β+r=60°,且α+r=β得r=15°(2)根據(jù)折射率公式有sini=nsinr得n=35答案(1)15°(2)n=35能力提升1.關(guān)于光的全反射和光纖的應(yīng)用,下列說法正確的是()A.光由不同介質(zhì)射入真空或空氣時臨界角不同B.入射角大于臨界角,不一定發(fā)生全反射C.玻璃是光密介質(zhì)D.光纖通信是光導(dǎo)纖維的唯一應(yīng)用E.光導(dǎo)纖維的工作原理是光的全反射解析不同介質(zhì)的折射率不同,所以光由不同的介質(zhì)射入真空或空氣時臨界角不同,A項(xiàng)正確;入射角大于臨界角,不一定發(fā)生全反射,還要光從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)才能發(fā)生全反射,B項(xiàng)正確;光疏介質(zhì)、光密介質(zhì)是相對的,只有一種介質(zhì)不能說是光疏介質(zhì)還是光密介質(zhì),C項(xiàng)錯誤;光纖通信是光導(dǎo)纖維的主要應(yīng)用,光導(dǎo)纖維還可應(yīng)用到內(nèi)窺鏡、潛望鏡等,D項(xiàng)錯誤;光導(dǎo)纖維的工作原理是光的全反射,E項(xiàng)正確。答案ABE2.一束細(xì)光束由真空沿著徑向射入一塊半圓柱形透明體,如圖甲所示,對其射出后的折射光線的強(qiáng)度進(jìn)行記錄,發(fā)現(xiàn)折射光線的強(qiáng)度隨著θ的變化而變化,如圖乙的圖線所示,此透明體的臨界角為,折射率為。

解析由題圖乙的圖線可知,當(dāng)θ小于等于30°時,入射角大于等于60°,折射光線的強(qiáng)度為零,所以此透明體的臨界角為60°,由臨界角公式sinC=1n,解得n=2答案60°23.(2019·江蘇卷)如圖所示,某L形透明材料的折射率n=2?，F(xiàn)沿AB方向切去一角,AB與水平方向的夾角為θ。為使水平方向的光線射到AB面時不會射入空氣,求θ的最大值。解析要使光線不會射入空氣,即發(fā)生全反射,設(shè)臨界角為C,即有sinC=1由幾何關(guān)系得C+θ=90°聯(lián)立解得θ=60°。答案θ=60°4.有人在河中游泳,頭部露出水面,在某一位置當(dāng)他低頭向水中觀察時,看到河底有一靜止物體跟他眼睛正好在同一豎直線上,這個人再向前游12m,正好不能看見此物體,求河深。水的折射率為解析如圖所示,由題意知C為臨界角,則sinC=1n從圖可得sinC=121聯(lián)立①②得3解得h≈10.6m。答案10.6m5.(2019·全國卷Ⅲ)如圖,直角三角形ABC為一棱鏡的橫截面,∠A=90°,∠B=30°。一束光線平行于底邊BC射到AB邊上并進(jìn)入棱鏡,然后垂直于AC邊射出。(1)求棱鏡的折射率;(2)保持AB邊上的入射點(diǎn)不變,逐漸減小入射角,直到BC邊上恰好有光線射出。求此時AB邊上入射角的正弦。解析(1)光路圖及相關(guān)量如圖所示。光束在AB邊上折射,由折射定律得sinisin式中n是棱鏡的折射率。由幾何關(guān)系可知α+β=