新教材2025版高中物理課時分層作業(yè)十七全反射新人教版選擇性必修第一冊

課時分層作業(yè)(十七)全反射基礎(chǔ)過關(guān)練1．某種介質(zhì)對空氣的折射率是eq\r(2)，一束光從該介質(zhì)射向空氣，入射角是60°，則下列光路圖中正確的是(圖中Ⅰ為空氣，Ⅱ為介質(zhì))()2．[2024·江蘇蘇州高二檢測]光導(dǎo)纖維的結(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．以下關(guān)于光導(dǎo)纖維的說法正確的是()A．內(nèi)芯的折射率比外套的大，光傳播時在內(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，光傳播時在內(nèi)芯與外套的界面上發(fā)生全反射C．內(nèi)芯的折射率比外套的小，光傳播時在內(nèi)芯與外套的界面上發(fā)生折射D．內(nèi)芯的折射率與外套的相同，外套的材料有韌性，可以起愛護作用3．潛水員在水深為h的地方向水面張望，發(fā)覺自己頭頂上有一圓形亮斑．假如水對空氣的臨界角為C，則此圓形亮斑的直徑是()A．2htanCB．2hsinCC．2hcosCD．2h4．如圖所示，已知介質(zhì)Ⅰ為空氣，介質(zhì)Ⅱ的折射率為eq\r(2)，則下列說法中正確的是()A．光線a、b都不能發(fā)生全反射B．光線a、b都能發(fā)生全反射C．光線a發(fā)生全反射，光線b不發(fā)生全反射D．光線a不發(fā)生全反射，光線b發(fā)生全反射5．如圖所示，一束光從空氣垂直射到直角棱鏡的AB面上，已知棱鏡材料的折射率為1.4，則這束光進入棱鏡后的光路圖應(yīng)為()6．一半徑為R的半圓形玻璃磚放置在豎直平面上，其截面如圖所示．圖中O為圓心，MN為豎直方向的直徑．有一細光束自O(shè)點沿水平方向射入玻璃磚，可以觀測到有光束自玻璃磚內(nèi)射出，現(xiàn)將入射光束緩慢平行下移，當(dāng)入射光束與O點的距離為d時，從玻璃磚射出的光線剛好消逝．則此玻璃的折射率為()A．eq\f(R,\r(R2－d2))B．eq\f(\r(R2－d2),R)C．eq\f(R,d)D．eq\f(d,R)7．如圖所示，圓柱形油桶中裝滿折射率n＝eq\r(2)的某種透亮液體，油桶的高度為H，半徑為eq\f(3,2)H，桶的底部裝有一塊平面鏡，在油桶底面中心正上方高度為d處有一點光源P，要使人從液體表面上方隨意位置處都能夠視察到此液體內(nèi)點光源P發(fā)出的光，d應(yīng)當(dāng)滿意什么條件？8．如圖所示，一玻璃工件折射率為n，左側(cè)是半徑為R的半球體，右側(cè)是長為8R、直徑為2R的圓柱體．一細束光頻率為f，沿半球體半徑方向射入工件，最終這束光都能到達圓柱體的右端面，忽視光在圓柱體端面的反射，已知光在真空中的傳播速度為c.求：(1)光在玻璃工件中的波長；(2)光在工件中傳播的最長時間．素養(yǎng)綜合練9．一湖面上有一伸向水面的混凝土觀景臺，如圖所示是截面圖，觀景臺下表面恰好和水面相平，A為觀景臺右側(cè)面在湖底的投影，水深h＝4m，在距觀景臺右側(cè)面x＝4m處有一可沿豎直方向上下移動的單色點光源S，點光源S可從距水面高3m處下移到接近水面，在移動過程中，觀景臺水下被照亮的最遠距離為AC，最近距離為AB，若AB＝3m，求：(1)水的折射率n.(2)光能照亮的最遠距離AC.(結(jié)果可以保留根式)10．陽光作為萬物生長之源，是必不行少的資源，如圖甲是一個奇妙的采光系統(tǒng)(Solatube)，可以將陽光送到室內(nèi)每一個角落，它由半球形玻璃透光罩、導(dǎo)光管道和燈片組成，透光罩上的半球形凸透鏡可投射任何角度的太陽光，然后通過管道將光線反射到燈片，讓室內(nèi)充溢陽光．某種顏色的光通過導(dǎo)光系統(tǒng)進入室內(nèi)，原理圖如圖乙所示，已知半球形透光罩半徑為R＝30cm，導(dǎo)光管道長為L＝3m，該色光在玻璃內(nèi)芯與包層界面發(fā)生全反射的臨界角C＝60°，透光罩與內(nèi)芯為同種玻璃制成，對該光的折射率n＝eq\r(3)，光在真空中的速度c＝3×108m/s，該光按乙圖所示豎直向下由B點射入透光罩時，求該光到達燈片的時間．課時分層作業(yè)(十七)全反射1．解析：由題意知，光由光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)，由sinC＝eq\f(1,n)＝eq\f(1,\r(2))，得C＝45°<θ1＝60°，故在兩介質(zhì)的界面上會發(fā)生全反射，只有反射光線，沒有折射光線，故選項D正確．答案：D2．解析：光導(dǎo)纖維內(nèi)芯的折射率比外套的大，光傳播時在內(nèi)芯與外套的界面上發(fā)生全反射，故選項A對，選項B、C、D錯誤．答案：A3.解析：在圓形亮斑邊緣從空氣射入水中的光線，折射角的大小等于臨界角C，如圖所示，由幾何關(guān)系可知，此圓形亮斑的直徑是：d＝2r＝2htanC．A符合題意．答案：A4．解析：依據(jù)發(fā)生全反射的條件，光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)，介質(zhì)Ⅱ?qū)諝猗駚碚f是光密介質(zhì)，光線a不能發(fā)生全反射，光線b可能發(fā)生全反射，臨界角為C，有sinC＝eq\f(1,n)＝eq\f(1,\r(2))，則C＝45°.題圖中光線b與界面的夾角為60°，而此時的入射角為30°<45°，故光線b也不能發(fā)生全反射，故正確選項為A.答案：A5．解析：光線垂直AB面射入，在到達AC面上時入射角i＝60°，因光線的臨界角C滿意sinC＝eq\f(1,n)，C＝45°，i>C，所以光線在AC面發(fā)生全反射；光線到達BC面上的入射角i′＝30°，由于i′<C，所以有部分光線從BC面射出，還有部分光線經(jīng)BC面反射到AC面上，此時入射角等于零度，光線垂直于AC面射出，D項正確．答案：D6．解析：依據(jù)題意可知，當(dāng)入射光與O點的距離為d時，從玻璃磚射出的光剛好消逝，光恰好在MN圓弧面上發(fā)生了全反射，作出光路圖，如圖所示依據(jù)幾何學(xué)問得：sinC＝eq\f(d,R)，又sinC＝eq\f(1,n)，聯(lián)立解得n＝eq\f(R,d).答案：C7．解析：點光源P通過平面鏡所成像為P′，如圖所示．要使人從液體表面上方隨意位置處都能夠視察到點光源P發(fā)出的光，即相當(dāng)于像P′發(fā)出的光，則入射角i≤i0，i0為全反射臨界角，有：sini0＝eq\f(1,n)而tani＝eq\f(\f(3H,2),H＋d)且tani≤tani0聯(lián)立解得d≥eq\f(H,2)，又有H>d解得eq\f(H,2)≤d<H.答案：eq\f(H,2)≤d<H8．解析：(1)光在玻璃工件中的速度v＝eq\f(c,n)①波長λ＝eq\f(v,f)②由①②式解得光在玻璃工件中的波長λ＝eq\f(c,nf).(2)設(shè)光在圓柱體中發(fā)生全反射時的入射角為a，傳播到右端面的路程為s，則sinα＝eq\f(8R,s)③光在工件中傳播的時間t＝eq\f(s＋R,v)④即t＝(eq\f(8,sinα)＋1)eq\f(nR,c)，當(dāng)α為最小值時，t有最大值，此時sinα＝eq\f(1,n)⑤由③④⑤式得tmax＝eq\f(（8n2＋n）R,c).答案：(1)eq\f(c,nf)(2)eq\f(（8n2＋n）R,c)9．解析：(1)點光源S在距水面高3m處發(fā)出的光在觀景臺右側(cè)面與水面交接處折射到水里時，被照亮的距離為最近距離AB，由于n＝eq\f(sini,sinr)，所以水的折射率n＝eq\f(\f(x,\r(32＋x2)),\f(AB,\r(AB2＋h2)))＝eq\f(4,3).(2)點光源S接近水面時，光在觀景臺右側(cè)面與水面交接處折射到水里時，被照亮的距離為最遠距離AC，此時，入射角為90°，折射角為臨界角C則：n＝eq\f(sin90°,sinC)＝eq\f(\r(AC2＋h2),AC)＝eq\f(4,3)可得sinC＝eq\f(3,4)由數(shù)學(xué)學(xué)問得tanC＝eq\f(sinC,cosC)＝eq\f(3\r(7),7)，解得AC＝htanC＝eq\f(12,7)eq\r(7)m.答案：(1)eq\f(4,3)(2)eq\f(12,7)eq\r(7)m10.解析：光線射入透光罩由折射定律得：n＝eq\f(sini,sinr)①由幾何關(guān)系得光線在內(nèi)