《備考指南 物理 》課件-選修3-4 第3講

選修3-4第3講知識鞏固練習(xí)1．(2019年北京名校模擬)a、b兩種單色光以相同的入射角從空氣斜射向某種玻璃中，光路如圖所示．關(guān)于a、b兩種單色光，下列說法正確的是()A．該種玻璃對a光的折射率較大B．b光在該玻璃中傳播時的速度較大C．a(chǎn)光的頻率較小D．兩種單色光從該玻璃中射入空氣發(fā)生全反射時，a光的臨界角較小【答案】C【解析】由圖看出，b光的折射角小于a光的折射角，b光的偏折程度大．根據(jù)折射定律可知，玻璃對b光的折射率大于對a光的折射率，故A錯誤．由v＝eq\f(c,n)可知，在該玻璃中a光的傳播速度較大，故B錯誤．a(chǎn)光的折射率較小，則a光的頻率較小，故C正確．由臨界角公式sinC＝eq\f(1,n)可知，折射率越大，臨界角越?。芍猘光的全反射臨界角較大，故D錯誤．2．(2019年日照一模)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，并偏折到F點．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，則()A．該棱鏡的折射率為eq\r(3)B．光在F點發(fā)生全反射C．光從空氣進入棱鏡，波長變大D．從F點出射的光束與入射到E點的光束平行【答案】A【解析】由幾何知識得：光線在AB面上入射角為i＝60°，折射角為r＝30°，則折射率為n＝eq\f(sini,sinr)＝eq\r(3)，故A正確．光線在F點的入射角與AB面上的折射角相等，根據(jù)光路可逆原理，知光在F點不可能發(fā)生全反射，而且從F點出射的光束與BC的夾角為θ，所以從F點出射的光束與入射到E點的光束不平行，故B、D錯誤．光從空氣進入棱鏡，頻率不變，波速變小，由公式v＝λf可知，波長變小，故C錯誤．3．(多選)(2018年漳州模擬)如圖，半圓形玻璃磚按圖中實線位置放置，直徑與BD重合．一束激光沿著半圓形玻璃磚的半徑從圓弧面垂直BD射到圓心O點上．使玻璃磚繞O點逆時針緩慢地轉(zhuǎn)過角度θ(0°<θ<90°)，觀察到折射光斑和反射光斑在弧形屏上移動．在玻璃磚轉(zhuǎn)動過程中，以下說法正確的是()A．折射光斑在弧形屏上沿C→D方向移動B．折射光斑的亮度逐漸變亮C．折射光線消失前，折射角一定大于反射角D．反射光線轉(zhuǎn)過的角度為θE．當(dāng)玻璃磚轉(zhuǎn)至θ＝45°時恰好折射光線消失，則此玻璃磚的折射率n＝eq\r(2)【答案】ACE【解析】玻璃磚繞O點逆時針緩慢地轉(zhuǎn)過角度θ的過程中，入射角增大，由折射定律可知折射角也隨之增大，而且法線也逆時針旋轉(zhuǎn)，所以折射光斑在弧形屏上沿C→D方向移動，故A正確．隨著入射角增大，反射光增強，而折射光減弱，故折射光斑的亮度逐漸變暗，故B錯誤．根據(jù)0°＜θ＜90°及折射定律可知，在玻璃磚轉(zhuǎn)動過程中，折射角一定大于入射角，而反射角等于入射角，則折射角一定大于反射角，故C正確．根據(jù)反射定律和幾何知識知，玻璃磚轉(zhuǎn)過θ角，則反射光線轉(zhuǎn)過2θ角，故D錯誤．當(dāng)玻璃磚轉(zhuǎn)至θ＝45°時，恰好看不到折射光線，恰好發(fā)生了全反射，則臨界角C＝45°，由臨界角公式sinC＝eq\f(1,n)，解得折射率n＝eq\r(2)，故E正確．4．(2019年涼山州模擬)某同學(xué)將一枚大頭針從一邊長為6cm的正方形不透光的輕質(zhì)薄板正中心垂直于板插入，制作成了一個測定液體折射率的簡單裝置．他將該裝置放在某種液體液面上，調(diào)整大頭針插入深度，當(dāng)插入液體的深度為4cm時，恰好無論從液面上方哪個方向都看不到液體中的大頭針．則該液體的折射率為()A．eq\f(5,3) B．eq\f(4,5)C．eq\f(5,4) D．eq\f(3,4)【答案】A【解析】要在液面上各處均看不到大頭針，要求光線射到薄板邊緣界面處時恰好發(fā)生全反射．設(shè)臨界角為C．由臨界角與折射率的關(guān)系得sinC＝eq\f(1,n)， ①由幾何關(guān)系得sinC＝eq\f(r,\r(r2＋h2))＝eq\f(3,\r(32＋42))＝eq\f(3,5)， ②聯(lián)立①②式可得n＝eq\f(5,3).故選A.5．(2019年上海模擬)在水面下同一深處有兩個點光源P、Q發(fā)出不同顏色的光．當(dāng)它們發(fā)光時，在水面上看到P光照亮的水面區(qū)域大于Q光．以下說法正確的是()A．P光的頻率大于Q光B．P光在水中的傳播速度小于Q光C．讓P光和Q光通過同一單縫裝置，P光的中心條紋寬度大于Q光的中心條紋寬度D．讓P光和Q光通過同一雙縫干涉裝置，P光的條紋間距小于Q光【答案】C【解析】由題意可知，P光照亮的水面區(qū)域大于Q光照亮的水面區(qū)域，則P光的臨界角大于Q光的臨界角．由臨界角公式sinC＝eq\f(1,n)知，P光的折射率小于Q光的折射率，那么P光在水中的速度大于Q光的速度，P光的頻率也小于Q光的頻率，故A錯誤．由v＝eq\f(c,n)知，P光的折射率小于Q光的折射率，則P光在水中的速度大于Q光的速度，故B錯誤．P光的折射率小于Q光的折射率，則P光的波長大于Q光的波長，P光的衍射現(xiàn)象比較顯著，P光的中心條紋寬度大于Q光的中心條紋寬度，故C正確，D錯誤．綜合提升練習(xí)6．(多選)(2018年江西模擬)一束由a、b兩單色光組成的復(fù)色光c從空氣射向由玻璃材料制成的棱鏡，經(jīng)三棱鏡折射分離成兩束單色光a、b，如圖所示．則下列說法正確的是()A．a(chǎn)光在玻璃中的傳播速度小于b光在玻璃中的傳播速度B．a(chǎn)光在真空中的波長大于b光在真空中的波長C．a(chǎn)光在玻璃中的頻率小于在真空中的頻率D．a(chǎn)光從玻璃射向空氣的臨界角大于b光從玻璃射向空氣的臨界角E．a(chǎn)、b兩束光分別通過同一雙縫干涉實驗儀，a光干涉條紋的間距大于b光干涉條紋的間距【答案】BDE【解析】由圖可知，通過三棱鏡后，a光的偏折角小于b光的偏折角，說明玻璃對a光的折射率小于b光的折射率．根據(jù)v＝eq\f(c,n)可知，a光在玻璃中的傳播速度大于b光在玻璃中的傳播速度，選項A錯誤．a(chǎn)光的折射率小于b光的折射率，說明a光的頻率小于b光的頻率，由c＝λν知，a光在真空中的波長大于b光在真空中的波長，選項B正確．光的頻率由光源決定，與介質(zhì)無關(guān)，所以a光在玻璃中的頻率與其在真空中的頻率相等，選項C錯誤．a(chǎn)光的折射率小于b光的折射率，根據(jù)全反射臨界角公式sinC＝eq\f(1,n)可知，a光的臨界角比b光的大，選項D正確．a(chǎn)光的波長大于b光，由雙縫干涉條紋間距公式Δx＝eq\f(L,d)λ可知，a光的干涉條紋大于b光的干涉條紋，選項E正確．7．(2018年沈陽名校四模)如圖，半徑為R的半球形玻璃對a、b兩束光的折射率分別為eq\r(2)、eq\r(3)，這兩束光分別由直徑的兩個端點A點、C點同時射入，入射角均為45°.已知光在真空中傳播的速度為c.(1)哪一束光最先照到半球面發(fā)生反射？(2)a光束從射入半球形玻璃到射出所用的時間為多少？【答案】(1)同時到達(2)eq\f(3\r(2)R,c)【解析】(1)如圖．光從A傳到半球面的時間t＝eq\f(2OAsinr,v). ①又v＝eq\f(c,n)，在A點，由折射定律得n＝eq\f(sini,sinr). ②聯(lián)立①②得t＝eq\f(2Rsini,c)