新教材2024-2025學(xué)年高中物理第4章光及其應(yīng)用分層作業(yè)23光的全反射教科版選擇性必修第一冊

第四章分層作業(yè)23光的全反射A級必備學(xué)問基礎(chǔ)練1.(多選)當(dāng)光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時(shí),下列說法正確的是()A.反射光線的強(qiáng)度隨入射角的增大而減小B.折射光線的強(qiáng)度隨入射角的增大而減小C.當(dāng)入射角等于臨界角時(shí),折射光線的強(qiáng)度等于零D.當(dāng)入射角等于零時(shí),反射光線的強(qiáng)度等于零2.下列選項(xiàng)為光線由空氣進(jìn)入全反射玻璃棱鏡再由棱鏡射入空氣的光路圖,可以發(fā)生的是()3.將透亮塑料圓盒裝一半水,形成半圓形水柱,水中加少量色素,利用丁達(dá)爾效應(yīng),可視察到液體中的光路。用激光沿半徑方向射到半圓水柱的圓心,并從水面射到空氣中。增大入射角θ,當(dāng)折射光剛好在水面上方消逝時(shí),可讀出此時(shí)的入射角θ即為全反射臨界角。若在操作時(shí),水略微超過了圓盒容積的一半,激光仍對準(zhǔn)圓心入射,則臨界角的測量值會()A.偏大 B.不變C.偏小 D.無法確定4.下列說法正確的是()A.在光的折射現(xiàn)象中,光路是不行逆的B.水中的氣泡看上去特殊亮,是因?yàn)槿瓷洮F(xiàn)象C.光在任何介質(zhì)中的傳播速度相同D.光在同種介質(zhì)中肯定沿直線傳播5.如圖所示,用激光筆從A點(diǎn)照耀半圓形玻璃磚的圓心O點(diǎn),發(fā)覺有OB、OC兩條細(xì)光束。當(dāng)入射光束AO繞O點(diǎn)順時(shí)針轉(zhuǎn)動小角度θ,OB、OC也會隨之轉(zhuǎn)動。則()A.光束OB順時(shí)針轉(zhuǎn)動的角度等于θB.光束OC逆時(shí)針轉(zhuǎn)動的角度小于θC.光束OB漸漸變亮D.光束OC漸漸變亮6.(多選)如圖所示,有一束平行于等邊三棱鏡截面ABC的單色光從空氣射向E點(diǎn),并偏折到F點(diǎn),已知入射方向與邊AB的夾角為θ=30°,E、F分別為邊AB、BC的中點(diǎn),則()A.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B級關(guān)鍵實(shí)力提升練7.如圖所示,一束光由空氣射向水,入射角為53°,折射角為37°。光在真空中的傳播速度為3×108m/s,sin37°=0.6,sin53°=0.8,求:(1)水的折射率n;(2)光在水中傳播的速度;(3)光從水中射入空氣的臨界角的正弦值。8.用玻璃做成的一塊棱鏡的截面圖如圖所示,其中ABCD是矩形,OCD是半徑為R的四分之一圓弧,圓心為O。一條光線從AB面上的某點(diǎn)入射,入射角θ1=45°,它進(jìn)入棱鏡后恰好以臨界角射在BC面上的O點(diǎn),光路圖如圖所示,已知光在空氣中的傳播速度c=3.0×108m/s,求:(結(jié)果可用根號表示)(1)該棱鏡的折射率n;(2)光線在該棱鏡中傳播的速度大小v。9.某城市中心花園建設(shè)了一個(gè)人工湖,湖的形態(tài)像一個(gè)正立的碗,截面為半圓形,如圖所示,半徑R=9m,在湖底A處放一單色LED燈,將湖內(nèi)注滿水。已知水對該單色光的折射率n=43,光在真空中的傳播速度c=3.0×108(1)求從LED燈發(fā)出的單色光射出水面所需的最短時(shí)間t;(2)若LED燈能移動,要使在湖的四周和上方均能看到LED燈發(fā)出的光,求LED燈所處位置距水面的最小距離。10.打磨成多面體的鉆石能閃閃發(fā)光,是射到鉆石背面的光全部被反射回來的原因。“玻璃鉆石”的橫截面如圖所示,該“玻璃鉆石”左右對稱,折射率n=2,OA邊和OD邊與軸線的夾角均為θ。一束光從BC邊垂直入射,已知cos75°=0.26。(1)若θ=75°,求這束光在OA邊折射時(shí)折射角的正弦值;(2)若θ=50°,通過計(jì)算推斷這束光經(jīng)OA邊第一次反射,到達(dá)OD邊時(shí)能否發(fā)生全反射。11.(2024江蘇南京高二期中)如圖所示,一個(gè)半徑為r的圓木板靜止在某種液體的表面,在圓木板圓心O的正下方H=3r處有一點(diǎn)光源S,已知液體的折射率n=2,求:(1)沿圓木板邊緣出射的折射光線的折射角;(2)將點(diǎn)光源S豎直向上移動多少距離后,水面上方恰好看不到S發(fā)出的光。答案：1.BC解析當(dāng)光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時(shí),反射光線的強(qiáng)度隨入射角的增大而增大,折射光線的強(qiáng)度隨入射角的增大而減小,當(dāng)入射角等于臨界角時(shí),光線恰好發(fā)生全反射,折射光線的強(qiáng)度等于零,B、C正確,A、D錯誤。2.A解析光垂直等腰直角三角形的某直角邊射入玻璃棱鏡時(shí),在斜邊發(fā)生全反射,故A正確。3.B解析依據(jù)題意,作出光路圖如圖所示,入射光線的方向不變,由圖可得,發(fā)生全反射的臨界角相等,即臨界角的測量值不變,故選項(xiàng)B正確。4.B解析在光的折射現(xiàn)象中,光路是可逆的,A錯誤;水中的氣泡看上去特殊光亮,是光從水射向氣泡時(shí)發(fā)生了全反射造成的,B正確;光在不同介質(zhì)中的傳播速度不同,C錯誤;光在同種勻稱介質(zhì)中肯定沿直線傳播,D錯誤。5.D解析由圖可知,OB為折射光線,光從光密介質(zhì)到光疏介質(zhì),入射角小于折射角,當(dāng)入射光束AO繞O點(diǎn)順時(shí)針轉(zhuǎn)動時(shí),折射光線也順時(shí)針轉(zhuǎn)動,但改變得更快,所以光束OB順時(shí)針轉(zhuǎn)動的角度大于θ,故A錯誤;由圖可知,光束OC為反射光線,轉(zhuǎn)動方向與入射光線相反,但轉(zhuǎn)動角度相同,故B錯誤;當(dāng)入射光線AO轉(zhuǎn)動到肯定程度時(shí),入射角等于臨界角,發(fā)生全反射,折射光線會消逝,這一過程中,折射光線變暗,反射光線變亮,故C錯誤,D正確。6.AC解析在E點(diǎn)作出法線可知入射角為60°,折射角為30°,故折射率為3,故A正確;由光路的可逆性可知,在BC邊上的入射角小于臨界角,不會發(fā)生全反射,故B錯誤;λ介=λ空氣n,故C正確;由幾何關(guān)系知,在F點(diǎn)入射角為30°,折射角為60°,出射光束不會與入射到7.答案(1)43(2)2.25×108m/s(3)解析(1)光線從空氣射入水中折射,則n=sini(2)由n=cv得光在水中傳播的速度v=cn=2.25×10(3)光從水中射入空氣,由sinC=1n可得sinC=38.答案(1)62(2)6×108解析(1)光線在BC面上恰好發(fā)生全反射,入射角等于臨界角C,有sinC=1光線在AB界面上發(fā)生折射,折射角θ2=90°-C,由折射定律得n=sin聯(lián)立以上各式,代入數(shù)據(jù)解得n=62(2)光在棱鏡中傳播的速度v=cn=3×1089.答案(1)4×10-8s(2)37m解析(1)光在介質(zhì)中的傳播速度v=cn=94所以從LED燈發(fā)出的單色光射出水面所需的最短時(shí)間t=Rv=4×10-8(2)當(dāng)光射向湖的邊緣C點(diǎn)時(shí)恰好發(fā)生全反射,則sinC=1由幾何分析知OS'=RtanC=93所以要使在湖的四周和上方均能看到LED燈發(fā)出的光,LED燈所處位置距水面的最小距離為37m。10.答案(1)0.52(2)能發(fā)生全反射解析(1)如圖甲所示,依據(jù)幾何學(xué)問可知α=90°-θ=15°甲依據(jù)折射定律sinβ得sinβ=0.52。(2)依據(jù)sinC=1乙得C=30°如圖乙所示,依據(jù)幾何關(guān)系可知θ1=90°-θ=40