2024-2025學(xué)年高中物理第十三章2全反射練習(xí)含解析新人教版選修3-4

PAGEPAGE92.全反射基礎(chǔ)鞏固1關(guān)于全反射,下列說法正確的是()A.光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時可能產(chǎn)生全反射B.光從光疏介質(zhì)射向光密介質(zhì)時可能產(chǎn)生全反射C.光從折射率大的介質(zhì)射向折射率小的介質(zhì)時可能產(chǎn)生全反射D.光從傳播速度小的介質(zhì)射向傳播速度大的介質(zhì)時有可能產(chǎn)生全反射解析：全反射的條件是光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì),折射率大的介質(zhì)相比于折射率小的介質(zhì)是光密介質(zhì),同一種光在不同介質(zhì)中傳播,速度小說明這種介質(zhì)是光密介質(zhì)。答案：ACD2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.玻璃是光密介質(zhì)C.光纖通信是光導(dǎo)纖維的唯一應(yīng)用D.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;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),B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,C項(xiàng)錯誤;光導(dǎo)纖維的工作原理是光的全反射,D項(xiàng)正確。答案：AD3如圖所示,一束光從空氣中射向折射率n=2A.當(dāng)θ1>45°時會發(fā)生全反射現(xiàn)象B.無論入射角是多大,折射角θ2都不會超過45°C.欲使折射角θ2=30°,應(yīng)以θ1=45°的角度入射D.當(dāng)入射角θ1=arctan解析：當(dāng)入射光由光疏介質(zhì)射入光密介質(zhì)時,無論入射角有多大,都不會發(fā)生全反射,故A項(xiàng)錯誤。由sinθ1sinθ2=n=2,當(dāng)θ1=90°時,θ2=45°,故B項(xiàng)正確。由sinθ1sinθ2=2,當(dāng)θ2=30°時,θ1=45°,C項(xiàng)正確。由θ1=arctan2,得到tanθ1=2,設(shè)折射角為θ2答案：BCD4許多公園的水池底部都裝有彩燈,當(dāng)一細(xì)束由紅、藍(lán)兩色組成的燈光從水中斜射向空氣時,光在水面發(fā)生的反射與折射現(xiàn)象(已知水對紅光的折射率比對藍(lán)光的小),下列光路圖中可能正確的是()解析：紅、藍(lán)光都要發(fā)生反射,由題意紅光的折射率較小,所以藍(lán)光發(fā)生全反射的臨界角較紅光小,藍(lán)光發(fā)生全反射時,紅光不肯定發(fā)生,故C項(xiàng)正確。答案：C5如圖所示,扇形AOB為透亮柱狀介質(zhì)的橫截面,圓心角∠AOB=60°,一束平行于角平分線OM的單色光由OA射入介質(zhì),經(jīng)OA折射的光線恰好平行于OB。以下對介質(zhì)的折射率值及折射光線中恰好射到M點(diǎn)的光線能不能發(fā)生全反射的說法正確的是()A.BC.D解析：畫出光路圖,并依據(jù)幾何關(guān)系標(biāo)出角度,如圖所示,由圖可知,介質(zhì)的折射率n=sin60°sin30°=3答案：A6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(jìn)入棱鏡后的光路圖應(yīng)為()解析：光線垂直AB面射入,在到達(dá)AC面上時入射角i=60°,因光線的臨界角C滿意sinC=1n,C=45°,i>C,所以光線在AC面發(fā)生全反射;光線到達(dá)BC面上的入射角i'=30°,由于i'<C,所以有部分光線從BC答案：D7一束細(xì)光束由真空沿著徑向射入一塊半圓柱形透亮體,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)覺折射光線的強(qiáng)度隨著θ的改變而改變,如圖乙的圖線所示,此透亮體的臨界角為,折射率為。

解析：由題圖乙的圖線可知,當(dāng)θ小于等于30°,入射角大于等于60°,折射光線的強(qiáng)度為零,所以此透亮體的臨界角為60°,由臨界角公式sinC=1n答案：60°8右圖是一個半徑為R的半圓柱體透亮物的截面圖,其軸線OA水平。現(xiàn)用一細(xì)束單色光水平入射到距O點(diǎn)33R處的C點(diǎn),此時透亮(1)求透亮體對該單色光的折射率。(2)將細(xì)光束平移到距O點(diǎn)R2處,求出射光線與OA解析：(1)如圖所示,光束由C處水平射入,在B處發(fā)生全反射,∠OBC為臨界角,由幾何關(guān)系得sinC=故n=(2)如圖所示,光束由D點(diǎn)水平射入,在E點(diǎn)發(fā)生折射,入射角為∠OED=α,折射角為∠MEF=β,由幾何關(guān)系得sinα=12RR=12,解得α=30°,由折射定律得n=sinβsinα=3,解得β=60°,由幾何關(guān)系可知∠FOE=α,∠OFE=β-答案：(1)實(shí)力提升1△OMN為玻璃等腰三棱鏡的橫截面。a、b兩束光從空氣垂直射入棱鏡底面MN,在棱鏡側(cè)面OM、ON上反射和折射的狀況如圖所示。由此可知()A.棱鏡內(nèi)a光的傳播速度比b光的小B.棱鏡內(nèi)a光的傳播速度比b光的大C.a光的波長比b光的長D.a光的頻率比b光的高解析：依據(jù)對稱性可知:a、b分別在界面處入射角相等,由于a未發(fā)生全反射,說明a光對應(yīng)的臨界角大,依據(jù)sinC=1n,na<nb,v=cn,棱鏡內(nèi)a光的傳播速度比b光的大,根據(jù)cλ空=vλ介=f可得n=c答案：BC2在桌面上有一倒立的玻璃圓錐,其頂點(diǎn)恰好與桌面接觸,圓錐的軸(圖中虛線)與桌面垂直,過軸線的截面為等邊三角形,如圖所示。有一半徑為r的圓柱形平行光束垂直入射到圓錐的底面上,光束的中心軸與圓錐的軸重合。已知玻璃的折射率為1.5,則光束在桌面上形成的光斑半徑為()A.rB.1.5rC.2rD.2.5r解析：如圖所示,光線射到A或B時,入射角大于臨界角,發(fā)生全反射,而后由幾何關(guān)系得到其次次到達(dá)界面的時候垂直射出。由幾何關(guān)系可得EC=AC=AB=2r,即光斑半徑為2r。答案：C3光纖通信利用光的全反射將大量信息高速傳輸。如圖所示,一條圓柱形的光導(dǎo)纖維,長為L,它的玻璃芯的折射率為n1,外層材料的折射率為n2,光在空氣中的傳播速度為c,若光從它的一端射入,經(jīng)全反射后從另一端射出,所需的最長時間為t,則下列選項(xiàng)中正確的是(圖中所標(biāo)的φ為全反射的臨界角)()A.n1>n2,t=B.n1<n2,tC.n1>n2,t=D.n1<n2,t答案：C4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B.光在F點(diǎn)發(fā)生全反射C.光從空氣進(jìn)入棱鏡,波長變短D.從F點(diǎn)出射的光束與入射到E點(diǎn)的光束平行解析：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項(xiàng)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,B項(xiàng)錯誤;由公式λ介=答案：AC★5一玻璃磚橫截面如圖所示,其中ABC為直角三角形(AC邊未畫出),AB為直角邊,∠ABC=45°;ADC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()A.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)先漸漸變小然后漸漸變大解析：作光路圖可知平行光從AB邊射入后方向不變,射到BC邊上時,由臨界角公式可得sinC=1n=11.5=23答案：BD★6打磨某剖面如圖所示的寶石時,必需將OP、OQ邊與軸線的夾角θ切磨在θ1<θ<θ2的范圍內(nèi),才能使從MN邊垂直入射的光線,在OP邊和OQ邊都發(fā)生全反射(僅考慮如圖所示的光線第一次射到OP邊并反射到OQ邊后射向MN邊的狀況),則下列推斷正確的是()A.若θ>θ2,光線肯定在OP邊發(fā)生全反射B.若θ>θ2,光線會從OQ邊射出C.若θ<θ1,光線會從OP邊射出D.若θ<θ1,光線會在OP邊發(fā)生全反射解析：光線在OP上的入射角i=90°-θ,θ越小,i越大,光在OP上肯定發(fā)生全反射,但在OQ上不肯定發(fā)生全反射,C項(xiàng)錯誤,D項(xiàng)正確;當(dāng)i=C(臨界角)時,θ=θ2,若θ>θ2,則光線在OP上不發(fā)生全反射,A、B項(xiàng)錯誤。答案：D★7如圖所示,一半徑為R的玻璃半球,O點(diǎn)是半球的球心,虛線OO'表示光軸(過球心O與半球底面垂直的直線)。已知玻璃的折射率為1.5。現(xiàn)有一束平行光從下方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:(1)從球面射出的光線對應(yīng)的入射光線到光軸距離的最大值;(2)距光軸R3解析：(1)如圖所示,從底面上A處射入的光線,在球面上發(fā)生折射時的入射角為i,當(dāng)i等于全反射臨界角ic時,對應(yīng)入射光線到光軸的距離最大,設(shè)最大距離為l。i=ic①設(shè)n是玻璃的折射率,由全反射臨界角的定